氧化沟水力学特性研究及结构优化

'乂連毯＾大聋ＤＡＬＩＡＮＩＭＶＥｆｌＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩ歴破±享恆巧又Ｍ乂ＳＴＥ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ一ｋ氧化沟水力学特性研究及结构优化了工程领作者姓名—刘志军教授指导教师 专业学位硕：ｔ学位论文氧化沒水力学特性研究及结构优化Ｈｙｄ巧山ｉｃＣｈａ巧ｒｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＯｘｉｄａｔｉｏｎＤｉｔｃｈａｎｄ巧化ｃｔｕｒａｌＯｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐ作者姓名：赵瞭工程领域：安全工程学号：３１３０７０７２指导教师：刘志军完成日期：２０１５．０５ 大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贾献均＆在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：尤碱索力書娩巧部＾么巧物飯ｉｔ奉作者签名９／ｒ年月亦日：技拖日期；句— 大连理工大学专业学位硕±学位论文摘要氧化沟有不少优势：具有抗冲击性、出水水质优良、操作成本低等，在污水处理中■的应用也越来越广泛一。西安某污水处理厂在运行过程中存在些问题，本文通过对氧化沟水力学特性等进行研巧，对其结构进行优化调整，本文主要包括：一（１）自主设计并建立了套小试氧化沟装置，运用粒子图像测速仪（ＰＩＶ）测试了作为推流机的潜水泉前端的流场，分析其周围流场的特点，并验证了推流机简化模型的可靠性，６０Ｗ潜水粟前端所产生流场的速度最大值约为１．５ｍ／ｓ。Ｗ木屑作为示踪粒子，通过Ｃ语言编程，分析研究填料堆积前后过水曰表面流场。在对过水口填料堆积问题数值模巧分析和结构优化的基础上，通过小试氧化钩实验装置，完成了过水口填料堆积实验：口的距离应小于７．２ｍ，，实验结果显示实际工程上，潜水推流机安装的位置与过水可Ｗ通过改变潜水推流机安装的位置ｙ偏移量来缓解填料堆积问题，氧化沟过水口不发生填料堆积问题，需保持两池低液位差运斤，液位差应保持在０．７２ｍ［＾下。添加挡板能。降低填料的堆积率，在不同程度上缓解填料堆积的问题小试装置上，当两池液位差为２０ｍｍ时，添加挡板能将填料的最大堆积率由１６％降低到３．６％；当两池液位差为３０ｍｍ时，添加挡板，填料的最大堆积率由３１％降低到１６．８％。在两池液位差为４０ｍｍ时，添加挡板能将填料的最大堆积率由３５％降低到１８％。（２）用ＣＦＤ软件对１：％尺寸的小试氧化沟三维数值计算。在小试尺寸氧化沟上进行填料堆积问题的结构优化，用于指导实验研巧，发现：最优的参数条件是；５号推流机位置变化°。ｒ；＋２０ｍｍ，Ｚ：＋２０ｍｍ；挡板倾角７．５；挡板逆时针４５开孔。添加逆时针°°４５开孔倾角７．５的挡板，能将中部的切向速度由逆流速度０．０５ｍ／ｓ变为顺流速度０．１ｍ／ｓ，并且上、中部最大法向速度明显降低，能缓解过水口填料堆积问题。（３）用ＣＦＤ软件对全尺寸氧化沟Ｈ淮流场数值模拟计算，选取部分截面，分析其水力学特性，并对实际工程中存在的过水口填料堆积问题和能量配置问题进行了分析。重点对能量配置等问题作了优化调整，设计了六种工况条件，发现：在距离弯道出口１．５ｍ处…、弯道进口７．５ｍ处各设置台推流机，安装位置向内侧平移０．２５ｍ，向上平移０．２５３ｍ，设置单台推流机功率２．３ＫＷ，６台，功率配置为：４．８４Ｗ／ｍ，效果最好。关键词：氧化沟水力学特性；结构优化；能量配置；计算流体力学；－Ｉ－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文ＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＯｘｉｄａｔｉｏｎＤｉｔｃｈａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐｏｐ山ａｒｉｔｙｏｆｔｈｅＯｘｉｄａｔｉｏｎＤｉｔｃｈｉｓｍａｉｎｌｙｄｕｅｔｏｉｔｓｒｅｌｉａＷｌｉｔｙ，ｓｉｍｐｌｉｃｉｔｙｏｆｏｅｒａｔｉｏｎａｎｄｏｏｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｅａｅｓｏｍｅｒｏｂｌｅｍｓｉ打过ｓｅｗａｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｇｐ．Ｔｈｒｒｐｇ，ｔ．ｔｔｔｌａｎｏｆＸｉａｎＴｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅｒｏｂｌｅｍｓｔｈｅｈｄｒａｕｌｉｃｃｈａｒａｃｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＯｘｉｄａｉｏｎＤｉｃｈａｎｄｐｐ，ｙ＊ｓｔｒｕｃｔｕｉａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓ巧ｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｓｔｕｄｙｃｏｎｔ；ｅｎｔｉｓｓｈｏｗｉｎａｓｆｏｌｌｏｗ：ｇ１Ｓｅｔｕａｓｕｉｔｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓｃａｌｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｄｉｔｃｈ．Ｔｈｅｆｌｏｗ巧ｅｌｄａｒｏｕｎｄｓｕｂｍｅｒｓ化ｌｅ（）ｐｐｕｍｐｗａｓ１：ｅｓｔ：ｅｄｂｙｕｓｉｎｇｐａｒｔｉｃｌｅｉｍａｇｅｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ．Ｔｈｅｍａｘｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｉｓｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｌｉｓｗｏｏｄａｔｉｃａｌｃａｌｃｕａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．ＵｓｉｎｇｂｔｏｆｓｔｒａｃｅｒａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｈｅｐＣｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｕａｇｅ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｆｌｏｗｏｆｓｃｒｅｅｎｏｕｔｋｔｗｅｒｅａｎａｌｓｉｓｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｙｓｔｕｄｙｏｆ化ｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａ打ｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＯｘｉｄａｔｉｏｎＤｉｔｃｈ，化ｅ＾ａｎａｌｓｉｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｅｓｃｅｅｎｏｕｔｔｏｃｋｎｒｏｂｅｍｏｆａｂｏｉａ＾ｒｓｃａ］ｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｄｉｔｃｈｙ：ｈｒｌｅｂｌｉｇｌｌｐｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｅｄ．Ｉｔｃａｎｂｅｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｅｌｌ：Ｉ打ｒａｃｔｉｃａｌｅｎｉｎｅｅｒｉｎｔｄｉ巧ａｎｃｅｂｅｔｗｅｅ打ｉｍｅｅｒｐ，ｐｇｇａｎｄｓｃｒｅｅｎｏｕｔｌｅｔｓｈｏｕｌｄｂｅｌｅｓｓｌ；ｈａｎ７．２ｍｃｈａｎｉｎｔｈｅｏｆｆｓｅｔｏｓｉｔｉｏｎｏｆｉｍｅｌｌｅｒ；Ｂｙｇｇｙｐｐｃｏｕｌｄａｌｌｅｖｉａｔｅｔｈｅｓｃｒｅｅｎｏｕｔｌｅｔｂｌｏｃｋｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ．Ｋｅｅｐｉｎｇｔｈｅｌｅｖｅｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｏｏｌｂｅｌｏｗ０．７２ｍｓｃｒｅｅｎｏｕｔｅｔｂｏｃｋｉｎｒｏｂｌｅｍｃｏｕｌｄｂｅｓｏｌｖｅｄｃｏｍｌｅｘｌ．Ａｄｄｉｎｂａｆｆｌｅｐ，ｌｌｇｐｐｙｇｎｅａｒｔｈｅｓｃｒｅｅ打ｏｕｔｌｌｅｔｃａ打ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｂｌｏｃｋｉｎｒｏｂｌｅｍｉｎａｄｅｒｅｅ，Ｉ打ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓｃａｅｇｐｇｏｘｉｄａｔｉｏｎｄｈｃｈ，ｉｆｌ；ｈｅｌｅｖｅｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｏｏｌｗａｓ２０ｍｍ，ｔｈｅｍａｘａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｐｒａｔｅｃｏｕｌｄｂｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ１６％ｔｏ３．６％．Ｉｆｔｈｅｌｅｖｅｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｏｏｌｗａｓ３０ｐ〇〇ｍｍｔｈｅｍａｘａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｒａｔｅｃｏｕｌｄｂｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ３１／〇！；〇１６．８／〇．Ｉｆｔｈｅｌｅｖｅｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｏｏｌｗａｓ４０ｍｍｔｈｅｍａｘａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏ打ｒａｔｅｃｏｕｌｄｂｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ３５％ｔｏｐ，１８％．２Ａ３ＤｆｌｏｗｍｏｄｅｌｉｎＣＦＤｓｏｆｔｗａｒｅＦｌｕｅｎｔｗａｓｅｍｌｏｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｒｏｃｅｓｓｉｎ（）ｐｙｐａｂｏｒａｔｏｒａｌｅｄａｄ．ｉｌｌｙｓｃｏｘｉｔｉｏ打ｉｔｃｈＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｃｒｅｅｎｏｕｔｌｅｔｂｏｃｋｉ打ｇｐｒｏｂｌｅｍｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｕｉｄｅｔｈｅｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌ巧ｕｄ．Ｔｈｅｏｔｉｍａｌａｒａｍｅｔｅｒｓｉｓｔｈａｔ：ｇｐｙｐｐ°ｔ：ｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｏｆＮＯ．５ｉｍｐｅｌｌｅｒ：Ｙ：十２０ｍｍ，Ｚ：十２０ｍｍ，ｔ；ｈｅａ打ｇｌｅｏｆｂａｆｆｌｅ：７．５，ｃ〇ｏｐｅ打ｉｎｍｏｄｅｏｆｂａｆｆｌｅ：ａｎｔｉｃｌｏｃｋｗｉｓｅ４５．Ａｄｄａｎｔｉｃｌｏｃｋｗｉｓｅ４５ｂａｆｆｌｅｃａｎｃｈａ打ｇｅｔｈｅｇｔ：ａｎｅｎｔａｌｖｅｌｏｃｔａｎｄｃｅＩｔｃａｌｔｏｂｌｅｍｎａｇｉｉｙｒｅｄｕｔ：ｈｅｍａｘｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔ．ｎｓｏｖｅｈｅｂｌｏｃｋｉｎｒｉｙｇｐｃｅｒｔａｉｎｄｅｒｅｅ．ｇ（３）Ａ３ＤｆｌｏｗｍｏｄｅｌｉｎＣＦＤｓｏｆｔｗａｒｅＦｌｕｅｎｔｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｌ：ｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎａｆｕｌｓｃａｅｏｘｉｄａｔｏｎｄｔｃｔｓｔｏｎｗｅａｎａｌｌｉｉｈ．ＴｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈａｒａｃＫｒｉ巧ｉｃｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｅｃｉｒｅｌｙｚｅｄ．Ｗ＇ｈａｔｓｍｏｒｅ，ｔ：ｈｅｓｃｒｅｅｎｏｕｔｌｅｔｂｌｏｃｋｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍａｎｄｅｎｅｒｇｙａｌｌｏｃａｔｉｏｎｒｏｂｌｅｍｓｉｎｒａｃｔｉｃａｌｐｐｅｎｎｅｅｒｉｎｗｅｌｉｔｇｉｇｒｅａｎａｚｅｄ．Ｓｉｘｋｎｄｓｏｆｗｏｒｋｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｓｉｎｅｄｉｎｏｒｄｅｒｏｆｉｎｄｙｇｇ－－ＩＩＩ 氧化沟水力学特性研究及结构优化化ｅｋｅｆｏｒａｄｕｓｔｍｅｎｔａｎｄｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｎｅｒｃｏｎｆｉｕｒａｔｉｏｎ．瓦６ｂｅ巧ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗａｓｔｈａｔ：ｙｊｐｇｙｇ，比ｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎ也ｅｉｍｐｅＵｅｒａｎｄｂｅｎｄｏｕｔｌｅｔ：１．５ｍ，也ｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒａｎｄｂｅｎｄｉｎｌｅｔ：７．５ｍ；ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｏｆｉｍｐｅｌｌｅｒｓ：Ｙ：＋０．２５ｎｉｊ友＋０．２５ｍ；ｔｈｅｐｏｗｅｒｏｆ＾ｉｅｌｌｅｒ：２．３ｋＷｏｗｅｒｌｌｏｉｏｎ：．ｍｐ，ａｃａｔ４．８４Ｗ／ｍｐＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＯｘｉｄａｔｉｏｎＤｉｔｃｈ；Ｈｙｄｒａ山ｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；Ｓｔｒｕｃｔｕｎｌｏｐｔｉｍｂａ甘ｏｎ；ＥｎｅｒｇｙａｌｌｏｃａｔｉｏｎＣｏｍｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｎａｍｉｃｓ；ｐｙ－ＩＶ－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文目录摘要ＩｌＡｂｓｔｒａｃｔＩｌ引言１１课题研巧背景及现状２１．１中国水环境与处理现状２１３．２氧化沟工艺概述１．３氧化沟巧水力流动状况４１．４氧化沟国内外研究进展５１６．５氧化沟工程操作填料堆积和能量配置问题１．６本章小结８２小型氧化沟设计及流场分析９２９．１实验装置设计２．２计算流体为学简介１０２．３数值模型的建立与计算１１２．３．１计算域及网格的划分１１２．３．２数学模型１１２．３．３边界条件１２２．４小试氧化沟过水口结构优化１５２１．４．１氧化沟推流机位置优化５２．４．２氧化沟挡板倾角优化１９２．４．３挡板开孔方式优化２１２．５本章小结２４３小试氧化沟实验测试２６３．１ＭＶ和高速摄影流场测试系统：２６３丄１ＰＩＶ系统测速２６３丄２高速摄影测速系统及图像分析２７３．２流场测试２８３．２．１推流机前端流场２８３．２．２过水口附近表面流场３１３．３优化结构试验测试３４３．３．１实验方案％－Ｖ－ 氧化沟水力学特性研触结构优化３．３．２结果与讨论３５３．４本章小结４４４工程氧化沟结构优化４５４．１工程氧化沟流场分析４５４丄１氧化沟直道和弯道流场分布４５４丄２氧化沟不同深度流场分布４９４．２工程氧化沟问题分析５２４．２．１过水曰填料堆积问题分析５２４．２．２氧化沟能量配置问题分析％４．３工程氧化沟填料堆积问题优化５７４．４工程氧化沟能量配置问题优化５８４．４１．氧化沟内设置六台推流机巧４．４．２氧化沟巧设畳四台推流机６１４．５本章小结６４结＾６６参考文献６８附录Ａ本文主要符号表７１攻读硕±学位期间发表学术论文情况７２致谢７３大连理工大学学位论文版权使用授权书７４－ＶＩ－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文引言氧化沟法是荷兰公共卫生研究所在１９５０年设计运巧的。氧化沟污水处理建成投入运行后一，出水水质较好，公认为是种流程夏杂、方便管理，处理效果稳定，投资和运行费用较低的二级处理工艺。氧化沟（ＯｘｉｄａｔｉｏｎＤｉｔｃｈ）又称为环流式不间断反应器（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＬｏｏ民ｅａｃｔｏｒ），通过活性污泥与污水混合接触反应，在跑道式的沟渠中ｐ一，定脱氮除憐的目的循环流动逐步实现。氧化沟工艺适应性较强，可除憐脱氮，运行，操作方便，管理简单。氧化淘工艺不仅因其推流反应的作用具有抗冲击负荷的能力，而且，因为完全混合反应的作用，能实现对污水的净化提纯的目的。目前，在我国大多数城市，氧化沟已经成为污水处理厂的污水处理工艺。近年来，在我国城市污水处理系统中得到广泛的应用，国内设计和建成最多的城市污水处理工艺也是氧化沟工艺。一氧化沟反应器的个重要设计参数是其内的水力学特性参数，它直接影响氧化询的水处理效果。已有大量学者对氧化沟内水力学特性进行研巧，如对氧化沟直流道和弯流道流体特性分开讨论研究，在弯道处添加导流墙或偏置导流墙来改变弯道流场特性等。同时，考虑氧化沟工艺耗能较大，如何投入较小的能量而达到底部不微泥的条件，也就是对氧化沟内混合能量配置作优化重整，主，可Ｗ改变氧化沟内动力设备要包括推流机和曝气机，安装位置、单台功牵投入Ｗ及投放的数量等。；本文Ｗ某西安污水处理厂为研究对象，通过实验和数值模巧，研巧该实际运行氧化沟的水力学特性，对现运行过程中的过水口填料堆积和能量配置问题分析，对其结构作优化调整，提出优化方案。本文第二章中分析了在推流机作巧下氧化沟的流场特点，并对填料在过水口处发生堆积和推流机能量配置问题进行分析。本文第Ｈ章中，基于相准则对小试氧化沟进行设计，并验证推流机理论计算结果的可靠性，同时用ＰＩＶ和高速摄影测试了氧化沟部分位置的流速情况。本文第四章中，通过模拟对氧化沟的结构进行优化，对于过水口填料堆积，主要通过调整推流化安装位置、添加挡板的倾角和挡板的开孔方式；能量配置优化，主要是通过改变推流化安装位畳、安装数目Ｗ及单台能量的。最后，投入，基于模巧得出的优化结果，进行小试氧化沟填料堆积实验研巧循环水流速、两池液位差、推流机安装位置和挡板的添加等参数对填料堆积过程的影响。－－１ 氧化沟水力学将性研巧及结构优化＾１课题硏究背景及现状１．１中国水环境与处理现状，水平不断提高近些年，我国经济不断发展，由于仅重视经济发展而忽略了环境的可持续发展，对环境造成负面影响越来越大。随着全国人民对水资源可持续发展重视程度不断提高一，水治理作为其中不可或缺部分，关注度也不断提高。水质污染和水拥有量的不足是中国淡水资源一直需要解决的问题。Ｗ２０１３年环境状况公报报道，全国地表水污染程度为轻度，有些城市污染程度严重。全国化学需氧量排放总量为２３５２．７万吨，氨氯排放总量为２４５．７万吨，二氧化硫排放总量为２０４３．９万吨，氮氧化物排放总量为２２２７．３万吨，与去年相比分别下降２．９％、３．１％、３。．５％和４．７％就目前来看，我国环境现状与去年相比，各物质排放量是在减少，但生态环保压力仍然巨大，，水环境质量不容乐观。根据国家环境保护２０１３年１２月对环境统计发布的２０１２年年报显示，全国污水总排放量为６８４乂亿吨。其中，工业废水和生活污水排放量分别为２２１．６亿吨和４６２．７么吨。废水中化学需氧量（ＣＯＤ）排放量２４２３．７万吨，其中王业源ＣＯＤ排放量和农业源ＣＯＤ排放量分别为巧８．５万吨和１Ｋ３．８万吨，城镇生活ＣＯＤ的量为９１２．８万吨。废水５３－－中氨氮排放量２．６万吨（氨氮）排放量、农业源ＮＨ３Ｎ排放量和，其中工业源ＮＨ３Ｎ－城镇生活ＮＨ３Ｎ排放量分别为２６，８．．。．４万吨０６万吨和１４４６万吨ｔＫ环境污染问题的根本因素是大量排放的污水处理效率低。为了改善我国水环境，＂＂Ｗ国家环境十二五规划要求不断提高城市废水处理的能力。建设较为齐全的污水管，，网，分流改造雨水和污水部分县和重点发展的镇需建立污水处理厂到２０１５年，我国新增城镇污水管网和污水日处理能力分别为１６万公里和４２００万吨，废水处理的负荷率和城市污水处理率分别提离到８０％和８５％。加强考核，推进监控平台的完善。活性污泥法和生物膜法是中国城镇污水处理厂的主要处理方法，其中活性污泥法的主要工艺形式有传统活性污泥法２、氧化沟工艺系列、Ａ／０法、ＡＢ法、ＳＢＲＸ艺系列、３ＵＣＴ处理方法【］、ＶＩＰ方法等。中国废水处理现状可Ｗ总结为：废水处理效率不高，投资规模较大，投资回收周期较长，资金短缺，投资力度不够，部分老区的废水排放的管路损坏。总的来说，中国的废水排放量大，处理效率低，废水的处理水平仍需加强。－２－ 大连理王大学专业学位硕±学位论文１．２氧化沟工艺概述一氧化沟是活性污泥法处理工艺的种，，通过活性污泥与污水絕合接触反应在跑道式沟渠中循环流动一一般曝气形式，对氮憐逐步实现脱除。般无需设置初次沉降池，且为延时。氧化沟王艺主要包括：沟体、氧化沟气体曝气器、进（出）水系统、混合装置和其它场地一。氧化沟工艺适应性较强，对水温，、水质、水量要求不严格能允许其在定范围内变动，可除磯脱氮，运行管理简单，操作方便。氧化沟内溶解氧的溶度沿沟道梯度变化，，依据溶解氧浓度的高低分为好氧区和缺氧区可实现交替的硝化和反硝化，脱除污水中的不同成分，反应。氧化沟工艺兼具推流型和全混合型反应器的特点不仅因其推流的作用而具有抗冲击负荫的能力；而且，因为完全混合的作用，能实现对污水的净化提纯的目的氧化沟建造种类多，结构简单，成本低，操作成本也化町可一一采用活性污泥水处理方法中任何种运行，处理效果好，出水水质好，能承受定负荷，能稀释工业生产的浓度高的废水Ｗ。但是氧化沟占地面积大，能量消耗大，而且沟道内Ｗ的污泥容易分布不均。目前，该工艺在中国城镇废水处理中越来越多的投入使用，国ｔｗｗ内设计并投入运斤最多的城镇废水处理方法也是氧化沟。１９５０年荷兰公共卫生研巧所研究设计出氧化沟，污水。氧化沟正式开始运行之后一出水水质良好，能达到预期效果，得到广泛认可，称其为种流程不复杂、方便操作运ｆＷ行、处理效果稳定、投资和运行费用少且优势明显的二级水处理方法。目前的系统主要有：ａｉＴｏｕｓｄ））卡鲁塞尔氧化沟（Ｃ］、奥己勒型（Ｏｒｂａｌ氧化沟、一交替工作氧化沟一）、曝气沉淀体化氧化沟等。］９６８年出现卡鲁塞尔（Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ氧化沟，１，１９，为荷兰某单位设计运行后来９９３年出现了卡鲁塞尔２０００系统９９年出现了卡鲁塞尔３０００系统，１９９８年出现了卡鲁塞尔１０００系统，其生物除磯脱氮效果更明显；奥己勒氧化沟通常包括同屯、的Ｈ个楠圆沟渠。交替工作式氧化沟通常无需另设二级沉降池，不同时间氧化沟的不同内部不断交替作为沉降池，其内的水流通常无变化；８０年代一一初出现了体化氧化沟，其集气体曝气、污泥沉淀、污泥污水分离和污泥回流等为体，不需另设二沉池。虽然因为工艺特点，氧化沟存在明显的优势：能承受较大的负荷、污水处理效果好、一方便管理等，但是，同样存在着些问题：占地面积较大、运行过程中容易产生污泥沉积一、运行能耗较大等。这样些问题能否解决关系到该工艺是否能更大范围的推广。这样需要对氧化沟进行优化运行研究ｆＷ。实际运行氧化沟中存在的污泥沉积和能耗较大等间题都与氧化沟的水力特性密切一相关。为了保证氧化沟较好的出水质量，污泥污水混合液的流速必须满足定要求。若－３－ 氧化沟水力学特性研充及结构优化一氧化沟混合液流速不能太小，特别是保证氧化沟底部流速维持在定数值之上，否则大，必然造成氧化沟有效容积的减少量污泥会在沟底沉积；而且不利于活性污泥与污水充分接触混合反应，继而反应效果变差，。同样出水水质达不到处理的标准，若氧化沟液一流流速过大，，，方面产生这样大的混合液流速会造成大量的能量能耗造成不必要的一能量浪费，，混合液与活性污泥无法充分接触反应，；另方面混合液流速大生物凝聚一。０．１５ｍ／ｓ受到影响，进而影响出水水质般认为，不游泥的最小混合液流速应为，污Ｗ？泥不聚集沉降的平均混合液流速应为０．５ｍ／ｓ。．３０显然，氧化沟内能量分布和污泥浓度的分布都与氧化沟的水力特性有着直接必然的，进而影响到氧化沟出水的水质，。联系。因此很有必要对氧化沟内水力持性进行研究氧化沟内的水力特性情况较为复杂一，但是，也有定的规律可循。氧化沟中的流道，其中间隔的布置着潜水推流机和表面曝气机等动力设备主要包括直道和弯道。流动过ｕ－Ｗｔ程的主要阻力是沿程阻力和弯道局部阻力。氧化沟工艺中的主要问题的解决需要对氧化沟的流场进行分布，主要包括对潜水推１９１１流机和表面曝气机等推动装置的位置分布及其功率投入情况等。可Ｗ通过实验和数值模拟的方法来对氧化沟工艺优化。１．３氧化巧内水力流动状况一氧化沟设计的个主要参数是其内的液流的流体力学特性参数，它与氧化沟的出水水质直接相关，因此对其研究很有必要，国巧外相关硏究也有很多。一，在潜水推流机的作用下，混合液被提速流速增加。般潜水推流机安装在氧化沟的中下部，则被提速的液流朝着氧化沟的中、底部进巧分布。液流提速后在直道内流动，时，由于流体内部粘滞力的作用，液流仍然在环流方向不断的分布。如果氧化沟较深时一，液流流速的均布需要的时间较长，因此，潜水推流机前端相隔定距离的位置流速较低容易形成污泥沉积液流由弯道进入直道时，由于液流刚经过弯道，奈动剧烈，然后在直流道流动过程一中逐渐庭于稳定，。同横截面的液流在不同水深处流速趋于相同内外壁之间的流速梯一度也越来越小，，。由于氧化沟直线段的长短不同液流分布的均匀程度也不样氧化沟直线段长度过长一定的流速，流速难！＾１完全均衡。同样，在氧化沟不同深度处也存在着梯度。液流由直道进入弯道时，与弯道处导流墙接触碰撞，大部分的表面高速液流在弯道、壁的导流、惯性力和离屯力的作用下沿着弯道外壁向底部扩散，表面流速明显减小，越－４－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文靠弯道外壁流速越大，内壁则呈现停滞回旋的状态。当表面流速较高而底部流速较低的混合液进入弯道后，还会产生二次流。靠近弯道外壁的液流由表面向内侧沟底流动，相反，内侧液流由底部流向表面，，这是因为。同时液流在弯道内环流时也会形成螺旋流水流交错运动与弯道环流共同作用的结果。这样的弯道流场分布，会造成弯道内侧污泥一沉积，，。因此有必要安装导流墙Ｗ维持定的流速１．４氧化沟国内外研究进展流动特性参数是该工艺的主要设计参数。从，它与该工艺的出水水质情况密切相关氧化沟的特性可知，水力学特性参数对氧化沟的运行发挥着重要的作用。要对流变学系统地研巧是很困难的，因为不仅耗时而且代价也很高。然而，随着计算流体动力（ＣＦ巧一的发展，这样的研巧变得更容易也更经济ＣＦＤ是个模拟流体力学和传质过程的，它广泛地应用在污水厂的优化设计和操作当中强大工具。国外学者在很早之前就对氧化沟进行了研巧。Ｐ５３ＡｎａｓｔａｓｉｏｓＩ．Ｓｔａｍｏｕ早在９９９，设计实验室规模１年就对氧化沟流场进行了研巧一，的交替工作氧化沟，时隔九年，，并建立维对流扩散模型对其中的流场进行数值计算ＰＷ，在氧化沟弯道处加装导流墙，并进行数值计算研究发现加设导流墙可Ｗ优化氧化沟７…Ｐ３内的流场ｅｓａｅ００３，并在实验。法国学者Ｌｇ等在２建立维模型模拟氧化沟内的流场一维模型ａｗ室规模的氧化沟内校验该。Ｃｒａｎｆｉｅｌｄ大学的Ｐｄ在２００７年使用速度轮廓文ＰＳ１，。，件对氧化沟构建模型并数值计算，计算出转碟工作时其内的流场特性同年美国的ＨｅｌｅｎＸ丄ｉｔｌｅｔｏｎ试验测试了流道液流流速均值，用ＣＦＸ软件对设置曝气转碟的奥己９Ｐ３勒氧化沟沟道内流场数值计算。氧化沟的ＣＦＤ模拟，通常的方法是将悬浮污泥和水一ＰＷ２００７ａｎｃａｒｓｋ，当作单相。年Ｇｉ使用单相模型通过分析独立的模型中由表面曝气机产生的流场模拟氧化沟的流场，然后将流速等值线复制到整个沟的模拟中去。进而研究粒子追踪模块的污泥沉降。。近些年，我国很多学者越来越关注该工艺相关的流场数值计算ＰＵ２００，发现在氧化沟内加１年同济大学曹瑞玉等人通过对氧化沟的数值模拟研巧，装导流板的方法能优化氧化沟内的水力学特性，进而解决氧化沟沟底污泥粮积的问题ＰＳ２Ｉ并对氧化沟设计和运行过程中存在的问题提出优化方案。００３年四川大学罗麟等人一在建立三淮氧化沟模型，转刷的转动过程用移动网格实现，数值模拟了体化氧化沟内的流场，分析氧化沟的流态特性，并优化氧化沟进水位置等设计参数，。时隔两年该学－Ｓ者等使用Ｈ维Ａ端流模型来模拟小试氧化沟中的流场并实验测得相关数据，发现模Ｓ一Ｐｊ巧结果与实测结果基本致，该模型可Ｗ用来模拟氧化沟内的流场００４年。２张宗才－５－ 氧化沟水力学特性研巧及结构化化Ａ－￡，等人采用模型模拟卡鲁塞尔氧化沟流动状态，对其水力学檐性进行了研巧通过流。场分析，得到氧化沟内的素动情况Ｗ及出现死区的位置，为优化氧化沟的运行提供依据２００６年中山大学刘广立等分析了单沟型氧化沟，用数值模拟与实验测试的方法对氧化沟内的流动特性进行研究，，提出了优化氧化沟流场的措施并对优化的操作参数运行下氧化沟进行能耗分析。同年，清华大学范笼等人用颗粒动态分析仪（ＰＤＡ）测试了氧化ＰＳ１沟的流速，分析了沟深、表面曝气机转速及其相对与液面的位置等参数对氧化沟流场的影响，总结了氧化沟内的流动特性。Ｐｑ２００７年赵星明等人在就液流经巧氧化沟弯道时流态的复杂性进行了研究，分析了污泥沉积与弯道横向环流和液流流速的关系，并设置偏置导流墙，探讨这种方式的导流墙对污泥沉积改善的原因。同年，许丹宇等人采用计算流体力学的方法研巧了卡鲁塞尔氧化沟的液固两相流体力学性质，，，设置液相为污水固相为污泥的两相流模型并ＰＩＶ测试流场，对比数值模巧和实验测试，证实其的可靠合理性。研巧了氧化沟内流场分布，，，通过分析得出影响氧化沟流场分布和污泥分布情况的原因污泥易在低速区沉积弯道段内侧流速低，容易形成流动死区０，进而汚泥发生沉积。２０１年华中科技大学的杨ＰＷ寅等人利用风扇模型ａｎ数值模拟了氧化沟的水力学特性，并（Ｆ）模巧潜水推流机，与实际测试的流场对比，结果表明用风扇模型代替氧化沟内潜水推流机能较好的反应其流场特性。１５．氧化詞工程操作填料堆积和能量配置问题２／０工，在除磯脱氮方面效果显著西安市某污水处理厂，并且，采用的是倒置Ａ艺除臭功能也很明显。其工艺流程图如图１．１所示。２传统Ａ／０工艺有其本身存在的不足，通常有较好的脱氮效果而除磯功效不是很显２著／０工，其工艺。在充分分析传统Ａ艺的基础上，提出了厌氧池后置于缺氧池的方案流程如图１．２所示。氧化沟缺氧段和巧氧段分别注入污水，进入缺氧段的污水、活性污泥和硝化的液体经足够时间的混合后同时流入缺氧段。汚泥内含有的硝酸盐和些许残留的溶解氧，，该过程的硝酸盐反应为氮气在反硝化细菌的作用下进巧化学作用，脱氮作用提前实现。－６－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文曝气沉Ｉｄ池ＩＩ悼流叫沉油阀置心〇工芝话泥也Ｉ啤Ｉ配－￣水如Ｉ［加Ｉ￣－一誦始药也硝化巧气ｈＩＩＩ—＇－＇化，ａ＂ＬＩｉ一Ｊ终化池氧＊二娜棘池祭巧气间ＩＩ１ＩＩ畔１１ＬＩ接触消＆沼气於Ｉ污泥暖許Ｉ触腺骄锅１房亩疆Ｉ间｜ＩＩ泥饼Ｌ图１．１污水处理工艺流程Ｈｇ．１．１Ｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｆｌｏｗｃｈａｒｔ巧氧離水缺氧段齡＾——银氧段厌氧段￣好氧段沉池￣叫￣Ｊ？—■—硝化綱流￣￣——再泥回／帝Ｉ图１．２倒置ａＶＯ工艺流程图＾Ｆｉｇ．１．２ＩｎｖｅｒｔｅｄＡ／０ｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｄｉａｒａｍｐｇＷ缺氧段和巧氧段二级池为例，污水池内进料液由进水闽（Ｉｎｌｅｔ１）及回流闽曰（妃喊２）流入廊道，在潜水推流机的作用下料液及填料实现逆时针方向环流，部分料液会从两个过水口（Ｓｃｒｅｅｎ〇加ｅｔｌ、２）由巧氧段进入缺氧段，两个过水口处有筛网，—１— 氧化沟水力学特性研充及结构优化一筛网间隙为１０ｍｍ，最后由底部出口（Ｏｕｔｌｅｔ）流出。料液里有定量的填料，其大小巧寸为；＆２５Ｘ口ｍｍ。单级池共有两个直道和两个弯道，池长４６．６ｍ，宽１０．２ｍ，深６３３。．。ｍ，有效容积约为２８５２ｍ，日处理量近６２５００ｍ双沟式氧化沟结构图如图１３所示（Ｍｅｔｏ４ｔｈｒｄ＝＾ＩＩＮ．ＳｒａｉｇｔｏａＩＫ．Ｎ〇．１２Ｎｏ．ｌｌＮｏ．ｌＯＡ＿＿ＶＮｏ．３ｓ的邮ｍａｄ＾＇节〇川谢．ｅ■Ｎｏ３ｂｎｉｉｎ〇７〇Ｎ〇９Ｌ：８．．Ｎ￣Ｓｌ（ｃｒｅｅｎｏｕｔｌｅｔＺＳｃｒｅｅｎｏｕｔｅｔ！，，，，諭参ａｄ１ｒＮｏｉｎ〇．４＿一Ｘ￣＝Ｎｏ．ｌｓｔｒａｉｈｔｒｏａｄ，，＾Ｔｕｎｕ］ｕｐ。么Ｉｇ—化撫１，ｅｎｎ〇．ｉ血打１ｂｄ卿ｎ〇．２机＾．３以Ｉｎｌｅｔｌ１图．３双沟式氧化沟平面示意图Ｆ．１．ｘｃｈｉｇ３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ出ａｇｒａｍｏｆｄｏｕｂｌｅｃｈａｎｎｅｌｏｉｄａｔｉｏｎｄｉｔ实际双沟式氧化沟分为缺氧段与厌氧段两部分，单级池内均匀布置有６台推流机，单台潜水推流机有２个叶片，叶片直径为１．３ｍ，安装位置距离沟底垂直距离１．６ｍ，单台电机的功率为２．３ｋＷ。工程上，氧化沟实际运行过程中，带填料的液流由缺氧段流向厌氧段的过程中，填料会在过水口处发生堆积并且在池池底部位置会存在流动死区，不能满足工艺要求。所Ｗ需要对该氧化沟流体力学特性进巧研究并结构优化。１．６本章小结，随着氧化沟工艺不断发展氧化沟广泛存在城镇污水处理厂中，尤其在对全球淡水资源日益缺乏，水环境污染越来越严重的大背景下，氧化沟工艺的优势更加西显。本章首先介绍了我国水环境的情况，污水处理达标排放的问题急需解决。随后介绍了氧化沟工艺，主要包括其对污水处理的原理，氧化沟工艺系统的发展变化情况，氧化沟的优缺点等。其次，，介绍了与氧化沟处理效果密切相关的水力学流动状况主要包括直道和弯道内的液流流动状况，。之后介绍了氧化沟技术目前的研巧现状。最后，陈述了现运行氧化沟所存在的急需解决的问题。－８－ ．大连理工大学专业学位硕±学位论文２小型氧化沟设计及流场分析２．１实验装置设计基于相似准则设计小试氧化沟缺氧段和厌氧段两级池。在流动过程中若每个外力都一一、二相似，，是基本不能实现的。对实际流动来过程，般起主导作用的只有其中的种能够决定其运动状态，，。对小试实验装置主要的外力能满足相似条件大体上可Ｗ反映流体真实流动过程一。只需考虑主要外力的相似，即可确定致的相似准数。作用在流体上的外为主要有重力Ｇ、粘性力Ｔ、压力Ｐ、弹性力Ｅ等。：Ｆｒｏｕｄｅ相似定律即重力相似定律，液流上受到的力主要是重力和惯性力时相应的重力相似准数（或称弗劳德数）为：巧＝ｆｒ＾班口．４…式中：Ｖ流速，ｍ／ｓ；２－￣重力加速度，ｍ／ｓｇ；—Ｌ长度，ｍ。一ｅ相似定般敞开的自由液面的水力结构可Ｗ按照Ｆｒｏｕｄ律来设计小试模型；用于ＣＦＤ模拟的矩形池与原型池的无量纲数弗劳德数（Ｆｒｏｕｄｅ）相同。因为池齒的潜水推流机简化为产生压差的设备，保证推流机這行时池内的无量钢数欧拉数相同，总压力和惯１性力比值相同。根据几何相似，相似比例１：％设计模型池。具体参数如表２．。表２．１比例参数Ｔａｂ．．２１Ｔｈｅｓｃａｌｅａｒａｍｅｔｅｒｐ模型参数比尺比例１长度Ｉ１：％面积］｝１：１２％体积公１：４６６５６＂＇５速度王１乂时间丘０＇５１：６＊流量产１：７７７６－９－ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化模型采用表２．１中所列的缩减比例，设计小试矩形厌氧段水池各个参数如表２．２所ｎＺＪ。表２．２模型池尺寸Ｔ．２Ｔａｂ．２ｈｅｓｉｚｅｏｆｍｏｄｅｌｏｏｌｐ￣￣＾长赁（ｍ）宽度（ｍ）高度（ｍ）流量（ｍ／ｈ）物理模型Ｌ２９４０３３５图２．１和２．２为小试实验规模的氧化沟。ｍＬ編＾觀ｍ图２．１小试氧化沟图２．２实验装置图＂＂Ｆｉ．ｌｌｅｉ．２Ｄｉｒａｍｏｆｔｈｅｉｅｎｔａｌｓｅｔｕｇ２．１Ｓｍａｌｓｃａｏｘ过ａｔｉｏｎ出化ｈＦｉｇ．２ａｇｅｘｐｅｒｍｐ２．２计算流体力学简介计算流体力学（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ，ＣＦＤ）是介于现代流体力学、应用，数学和计算机科学之间的交叉学科研究的主要内容是利用数值方法求解偏微分方程，ＰＷ对流体力学问题进行模拟分析。其在动力、航空和水力等方面有着大范围的使用。通过ＣＦＤ研究，构建合适的计算模型，利用合适的数值计算方法对离散后的偏微分方程，在流体力学进巧求解。在计算过程中、热力学等基本原理的基础上建立的质量、动量一一一些方程使其封闭和能量方程般都需要附加。这会涉及到些辅流模型、两相流模型、传热模型等，要想得到更精确的结果，就需要对这些模型进行研究，在使用中确保选择合适的模型。ＣＦＤ求解计算主要包括前处理、求解器和后处理Ｈ个部分。其中，前处理部分包含控制域模型的建立和网格处理。ＣＦＤ软件提供了专业Ｈ维建模工具的接曰，常用的ＡｕｔｏＣＡＤ、ＰＲＣＶＥ、ＵＧＮＸ等Ｈ维建模软件文件都可ｌｉｌ实现对接，这大大增加了－－１０ 大连理工大学专业学位硕壬学位论文。其处理复杂几何体的能力网格划分软件有Ｇａｍｂ，ｉｔ和ＩＣＥＭ等可Ｗ针对不同需要调整相应网格的划分。一ｅｎ一Ｆｌｕｔ是我们常用的种ＣＦＤ软件集成了我们常用的些流动模型、离散格一式和求解器、二阶迎风格。在有限体积法下常用的窝散格式有中必差分、阶迎风格式式和ＱＵＩＣＫ格式。求解器常用的基于压力速度修正算法（ＳＩＭＰＬＥ算法），基于密度的稱合隐式或显式时间推进求解法。在使用求解器时，要提高数值计算的效率还要求对松弛因子和算法参数有所了解。２．３数值模型的建立与计算２１．３．计算域及网格的划分采用ＧＡＭＢＩＴ建立双沟式氧化沟的空间Ｈ维模型，氧化沟单级池由直道和弯道组一ｔ，合形成个首尾相连的封闲沟渠。计算域的入口是进水闽（Ｉｎｌｅｔ１）及回流间口（Ｉｎｌｅ２）出口为底部出口（ｏｕｔｌｅｔ），在潜水推流机的作用下料液及填料实现逆时针方向环流。计算区域网格的划分：针对该环形污水池结构的不同，采用不同的单元体分别对直道段、弯道段和推流机段分别进巧划分，规则直道段采用六面体划分，其他不规则处采用四面体划分。提高进口、出口和推流器位置的网格数量来改善该区域的精确度，不同．种类网格的相互连接的面上采用网格间界面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）进行设置。２．３．２数学模型采用Ｈ维雷诺时均处理的Ｎ－Ｓ方程来模拟双沟式氧化沟内混合液的流动过程。＋＝Ｗ。２．２１丢（）＋ｗ－＋Ｖ＋—＂知，），＂（成）Ｉ＞；）料护爹是接兮香哨是）ＸＶ，磨空间坐标是流体的运其中是流体密度；；Ｍ为时均速度；Ａ是克罗内尔符号；ｗ／／－动粘度；＇巧＾是雷诺应力项。根据Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ提出的祸化假定建立雷诺应力相对平均速度的关系式如下：—ｆｄｕ．ｚｆ．Ｖ．－ｕ＝Ｖ牛午ＶＳ２ｐ．４Ｍｉ休，（）ｉ亡廿ｆｄｘｄｘｊｊ其中，Ａ是端动能；Ｖ，是端动粘度。ｎｏ－－－在民巧ｌｄｓ平均法中应用较多的是Ａｅ两方程分为Ｈ种：标准Ａ￡模型、ＲＮＧＡｅ模型和Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ扛￡模型。通常应用的瑞流模型持点及数值计算情况比较如表２．３所示。－－１１ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化表２．３不同模型及数值计算情况比较Ｔａｂ．２．３Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ－ｉｉ模热效果—－标准Ａｅ模型广泛应用于瑞流模型中，比应力模型结果精确，会出现不准确。精度较好对于离雷诺数流动适用，假定完全瑞的位置ｚａｂＳ，不化ＲＮＧ与Ｒｅａｌｉｌｅ扛流，低雷诺数流动会有失真。模型。ＲＮＧＡ－ｅ－ｅ模型与标准Ａ模型相比，添加雷诺数流在数值计算中能较好模拟直流道液动黏性解析公式和端流游祸，推流机附近，变化大流流速分布与变化迂程。的流场能更吻合，提高整体计算准确流场模拟效果也好度。Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ扛￡模型与标准的比，多加揣流粘椎、耗散方能准确反映氧化沟流场，但部分断面ＲＮＧＡ－￡程，对旋转剪切流等更符合。但旋的流场情况稍差于横拟的流和静态时不添加自然端流黏度。。结果Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力模型模型能完整体现流线弯曲、游锅、旋出现失真，尤其在推流机位置附近，转和张力瞬变情况，对复杂流动更适计算与实测结果相差大，反映不出真用。但模型复杂，计算量大，工程很实氧化沟流场情况。且计尝耗时长，少采用。不夏收敛。本文通过考察不同端流模型计算结果的准确性，权衡各个模型的利弊和本文主要考－察的流场问题，最后，选择对推流机作用下氧化沟流场模拟较好的ＲＮＧＡＳ模型为本文的计算模型。＾＋＾＂＝＂＋Ｇ—．＊＋Ｇ心）＾皆＊京基＇）蓋Ｉｔ口巧仍妨，／ＶｊＪ＋出＝。＋〔＋〔－＊２）心．６沁墓‘）著卢如，点‘化作‘（）（為其中，ｅ是端动能耗散系数；Ｇａ是由平均速度梯度产生的端动能；＆是由浮力产生的端动能；ｒｗ是可压缩流体端流波动对总耗散率的贡献；ａ，ａ是Ａ和￡有效Ｐｒａｎｄｔｌ数的，。＝＝倒数ｖ．４．．。；ｗ是有效粘度系数。模型常数Ｃ；尸１２，每１６８，每１０２．．３３边界条件前人研巧发现活性污泥对其流场分布影响很小Ｗ３，本文側重研巧流场的分布，故本一文模巧时将污泥视为与水密度一致的单项进行模拟研究。边界条件包括：进水口、自由水面、底面、侧壁面和出水口。－２－１ ？大连理工大学专业学位硕古学位论文（１）进水口边界由质量守恒和无旋假设条件确定，采用速度均匀分布的假设，压、。为寨动能Ａ及其耗散率Ｓ在进水口截面上也假设为均匀分布，为速度入口（Ｉ２）自由水面边界；Ｊ盖假定水池上部表面为自由厮不考虑水面波动，采用巧，压力即为大气压。水面垂向流速为零，其他变量法向梯度为零，为对称面边界条件。（３）底面和侧壁面：垂向壁面的水平流速的法向梯度为零；位于底处的壁面垂向流速的法向梯度为零，使用标准壁面函数，满足壁面质量通量为零的条件。（４）出水口边界；口压采用溢流假定，出力为大气压，近似设为自由出流，设置为皮力出口。（５）潜水推流机：将其简化为很薄的圆藍，具体计算过程见下。潜水推流机在前后叶片间形成固定值的压差推动力，推动液流向前的力是通过该皮差转换而来一＝，液流在该作用下获得定的动能。水下推进器电机功率户２．３ｋｗ，为两叶＝＝片式的结构，直径公１．３ｍ，其安装高度６１．６ｍ。电机的功率在转换为液流向前运动过程中会存在一定损失。用来推动絕合液向前的这部分功率为对液流做功的有效功率。其转化过程包括：电机的功率户Ｍ转化为推流机转轴获得的功率＆，再转化为推流机转＾轴输出的功率户８，最后转化为推动混合液向前的有效功率／ｃ。前两个过程的效率系数一０一根据工程经验均可取为．５。具体表达式如表２．４，后个系数未知需要进步确认所示。表２．４各效率计算式Ｔａｂ．ｆｉｆｏ．２４Ｔｈｅｅｃｉｅｎｃｙｒｍｕｌａ效晕名称换传动效率推赫晕療福东率二＝＝＝表达式。０．５０．５。口巧争ｂ苦鲁假定推流机前后不同压为值产生的向前的力为Ｆ，电机的功率戶Ｍ最后转化为推动混合液向前的有效功率的表达式可写为：Ｐ＾Ｐ口乃ｃＶａＷｃｕ推流机转轴输出功率戶混合液的动能増加：Ｂ使，即海合液动能增加近似为输出功率２；－Ｉ＝＝Ｗ化＋１ｗＦＡ奋２）／化巧）２２２（２．８）另，ｍ＝Ｖ＾＋ｕ｛ｐｐＡ，ｙ，＼，）２２．９（）所Ｗ，－－１３ 氧化沟水力学特性研究及结构化化？２ｆ＝—＝＝Ｗ＋ｍＦｍ？７ｒ＋巧占，毒化喊／２（ＷＷ言２２毒２言２２．１０（）又因为，＆＝畔２．１１（）所如。＋扣＋批．１２（２）潜水推流机的工作时，不仅对混合液产生向前推动作用，而且还在其附近形成繊锅。这些縱锅会影响到推流机周围的流动特性，但对整个氧化沟流动作用较小，因此可Ｗ忽略该速度一。在计算潜水推流机的压差时，将潜水推流机简化为个无厚圆盘，面积为峡一，液流通过旋转的圆盘吸收电动机的功率，能在圆盘前后产生定的压差，推动液流向前运动。计算示意图如图２．３所示。ＡＣＪＫ．桃Ｒ三ＰｌＰｉ二：Ｉｒ￣＾＼ＣｌＡｉＶａ＋Ｕ．图２．３推流机计算结掏示意图Ｆｉ．２．３Ｓｄｉ讶ｎａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆＩｍｅｌｌｅｒｇｇｐ，由伯努利方程得到：Ｐ＝２Ｐ＋．１＋ｐｙ／Ｕ（３〇ｒｐ（Ｖ，＋，ｆ）＼＼２２＋＋＾＝＋７＋２．１４巧２）巧／化Ｋ）（）垂另，巧口．１５）－－１４ 大连理工大学专业学位硕壬学位论文可得到：—＝＋＝／ＵＷＵ＋巧巧４化（，２）风２（叮２）若２２２．１６（）假设推流机前后不同压力值所形成的向前推动为为八Ｆ＝Ａ？＝巧－＝听＋＾狀４巧ＨＭ）＾２２（２．１７）所Ｗ２（２．１８）根据：Ｆ＝ＡＰ＝－＝＋＾［；４）巧）２）巧４Ｍ化＾２２２．１９（）由公式２．１０、２．１７和２．１８Ｈ式可Ｗ得到：－＾１：Ｍ４Ｍ２０（２．）一．１９元Ｚ次方程方程２是参数化的，化的实数解可通过该方程求得。２．４小试氧化沟过水口结构优化２４．．１氧化沟推流机位置优化一实际运斤的氧化沟中潜水推流机位于沟道的中央，距离地面定的高度。为了解决填料在过水口处堆积的问题，重点考察１号污水池内对过水口流速影响最大的推流机，＝，即５号推流机位置变化对过水口的影响：３６取其不同截面下部：Ｚ０．０３ｍ，。按比例１Ｚ＝＝００％ｍ。中部：．，上部：Ｚ０．０８２ｍ根据沟渠宽度和深度的范围，．５，各偏移量不宜过大，设置４组参数各参数如表２所示。－５￣１ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化表２．５偏移参数Ｔ．ａｂ．２５Ｔｈｅｏｆｆｓｅｔａｒａｍ幻ｅｒｐＦ偏移量（ｍｍ）Ｚ偏移量（ｍｍ）参数１２０２０参数２２０４０参数３３０２０参数４３０４０（１）参数１；７偏移２０ｍｍ，Ｚ偏移２０ｍｍ－＇－－－．．＊＊逆ｆｔ麵？藥誦喊＇；…—圓，…■押化，．５＾ｔｉｌ—■ｆｔ——ＪＨ—ｌＪＩＢＷｌ？？ｉｅｅｗｍｉｒ８ｉＥｍｉＷｅ＊＊ｉＢａ＾ｅｅＢ＊＊＊＊＾＊？ＰＷＷｊｌＷＭＷｌＵ咖阳ＩＢ—Ｍ—ｌｉＷ＾６ｉｍ＊＊ｅｉｗａｗ＊（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．４过水口不同深度切向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉ．２ｔａｎｔｉａｌｌｃｉｔｄｉｆｆｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｍ／ｓｇ．４ｇｅｎｖｅｏｔｙａｅｒｅ（）＇ｆｍｎｓａＭＥｆ．ａｉｉＫｍＮＥＩ＾Ｉｒｍ■？■■？‘；ｆ巧々甲々考、皮片．｛辦专＿＇．？＂＇？－？ｒｉ？‘；：？：、街與睽：１，：Ｌ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．５过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．２．５ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎ（ｍ／ｓ）参数，１的条件下由不同截面过水口附近流场分析可知：过水口下部附近切向液流，２５ｍ，上部附近切向液流流速是０ｍ／ｓ流速是０．０八ｍ／ｓ中部附近切向液流流速是０．０／ｓ．１（逆流）；过水口下部附近最大法向液流流速是：０．０２５ｍ／ｓ，中部附近最大法向液流流速是：０．０２ｍ／ｓ，上部附近最大法向液流流速是：０．０２ｍ／ｓ。（２）参数２；ｒ偏移２０ｍｍ，Ｚ偏移４０ｍｍ－－１６ 大连理工大学专业学位硕±学位论文—…画—細■ＭＨＥ＊ｎｎｕＭｇｒ遍■．？■■’■＂■——ｔｍｓｍｍ…■＂—Ｉ５．－ｉｉＵｉ．饰■ｊｔ巧－。化一－ｗ－＇一．，矿刊吊，端化Ｊ．…口－糸）Ｃ）上（ａ下部（ｂ）中部（部图２．６过水口不同深度切向速度ｍ／ｓ）（Ｆ．．ｔｔｉｇ２６ｔａｎｇｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｙａｔ出ｆｅｒｅ址ｌｏｃａｉｏｎｍ／ｓ（）ｒｍｍｍｍ＾ｍｉ…ｍ＾ｗｉ‘ｈｍｋ；一通．Ａ＊ｉ州．一．＇．＇＿■■Ｗ．＾备小，Ｉ４郝；■■＂■－－——－？－誦－，，？《■■节、ｗｅ．。々，，－的＇琴靖Ｆ－Ｔ：．ｍＭ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．７过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉ７ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｄｉｆｆｒｅｎｌｏｃｉ／ｓｇ．２．ｙａｔｅｔａｔｏｎ（ｉｎ）在参数２条件下，由不同截面过水口附近流场分析可知：过水口下部附近切向液流流速是－０．１５ｍ／ｓ，中部附近切向液流流速是０ｍ／ｓ，下部附近切向液流流速是０．１ｍ／ｓ，逆流速度；过水口下部附近最大法向液流流速是０．０２ｍ／ｓ，中部附近最大法向液流流速是０．０２ｍ／ｓ，下部附近最大法向液流流速是０．０２ｍ／ｓ。（３）参数３；７偏移３０ｍｍ，Ｚ偏移２０ｍｍ在参数３的条件下，由不同截面过水口附近流场分析可知：过水口下部附近切向液－０，／ｓ，流流速是．０１５ｍ／ｓ，中部附近切向液流流速是０ｍ／ｓ上部附近切向液流流速是０．１ｍ口００２５ｍ／ｓ，为逆流速度；过水下部附近最大法向液流流速是．中部附近最大法向液流流速是０．０１ｍ／ｓ，上部附近最大法向液流流速是０．０２ｒａ／ｓ。ｃｎ＊＊＞＇：ｐｒｎｍｍＫｍｍ＇Ｖ＇一‘．—－．’－＇Ｖ进－－‘严７；：．，，诛緣货ｉ尸一…，；、Ｓ‘．．．．．．’．．－ｒｒＷ－折Ｓｒｌｉｌ（ａ）下部ｂ）（ｃ）上部（中部图２．８过水口不同深度切向速度（ｍ／ｓ）．２．８ｔａｎｅｎｔｔｔａｎＫｇｇｉａｌｖｅｌｏｃｉｙａｔ出ｆｆｅｒｅｎｌｏｃｔｉｏｍ／ｓ（）－－１７ 氧化沟水力学特性研究及结构优化＇瞧狐細Ｗ■？ＭＫＳｒ沸；Ａ．二■丈您．，ｊ歡忠斌兴■？＝：：ｉＴｔｉＩ．ｉｐｒ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．９过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．２．９ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔ出ｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｎｉ／ｓ）（（４）参数４：７偏移３０ｍｍ，Ｚ偏移４０ｍｍ‘—…編ｉｉｇ＼：Ｔｅ＾＾Ｋｌ３＊＇—＇。＊■．■—＾ｗｗ。…麵，呼；－ｉ；－…＜‘放支进）（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ上部２１ｍ／图．０过水口不同深度切向速度（ｓ）Ｆｉｇ．２．１０ｔａｎｇｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔ出ｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎ（ｍ／ｓ）ＪＭｍＭ＇－－．＇」■．卿＊＇墨益热ｒ：Ｉ＇＂吟选錢：曲Ｊｉ山苗（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．１１过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．２．１１ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎ（ｍ／ｓ）在参数４的条件下，由不同截面过水口附近流场分析可知：过水日下部附近切向液－０１，流流速是．０７５ｍ／ｓ，中部附近切向液流流速是化０５ｍ／ｓ，下部附近切向速度；０．ｍ／ｓ为逆流速度过水口下部附近最大法向液流流速是０．０３ｍ／ｓ，大部分位置法向液流流速；０－是．０２５ｍ／ｓ口中部附近最大法向液流流速是０．０４５ｍ／ｓ，，过水法向液流流速是正负波动范围大，上部附近最大法向液流流速是０．０２５ｍ／ｓ，法向液流流速是正负波动较大。对比分析四种参数条件下过水口附近流场可知：改变推流机位置，在７方向上改变会造成氧化沟内外壁流速分布不均匀，，在Ｚ正方向上改变会造成氧化沟底部流速降低污泥会在底部聚集沉降，达不到工艺要求。分析可知：相比于参数２，３，４，参数１位置－巧－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文变化较小，而且对切向和法向速度的改善作用较好，所Ｗ参数１为其中最优的参数。参数１下过水口速度分布见图４．１和４．２。改变５号推流机位置：ｙ：＋２０ｍｍ，Ｚ：＋２０ｍｍ，能在过水口上、中部位置将最大法向速度由０．１ｍ／ｓ降低到０．０２ｍ／ｓ，但其切向速度沿着逆流方向，对填料堵塞问题改善欠佳。２．４．２氧化沟挡板倾角优化添加挡板时，，挡板倾斜角对过水口附近流场有影响，本研究的挡板为竖直开孔设°°°置了５（参数１）、７．５（参数２）、１０（参数３）Ｈ种不同的倾角。°（１）参数１；挡板倾角为５通气（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．１２参数１过水口不同深度切向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉ．２．１２ｔａｎｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔ汹出ｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｃｍｍ／ｓｇｇｙ（）瞧＇晒遲－觀１？…－—车．於ｉｓ盤；適遺（ａ）下部ｂ）（Ｃ）上部（中部图２．１３参数１过水口不同深度法向速度ｍ／ｓ（）Ｆｉｇ．２．１３ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｍ／ｓｙ（）在参数１的条件下，由不同截面过水口位置流场分析可知：过水口下部位置切向液－０１ｍ流流速是．２ｍ／ｓ，中部位置切向液流流速是０ｍ／ｓ，上部位置切向液流流速是０．５／ｓ；过水口下部位置最大法向液流流速是化０５ｍ／ｓ，中部位置最大法向液流流速是０．０５ｍ／ｓ，上部位置最大法向液流流速是化０４ｍ／ｓ。°（２）参数２：挡板倾角为７．５－－１９ 氧化沟水力学特性研究及结构优化－．＇■Ｔｉｒ巧－讀Ｊ巧ＢＢ．ｒ；３＂－＂—１＂产，ｎｏ■，１／■一ｍ「Ｍ！，甲ｒ，ｆ＂三二（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．１４过水口不同深度切向速度（ｍ／ｓ）．Ｆｉ．２１４ｔａｎｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔ出ｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃ站ｉｏｎｍ／ｓｇｇ（）；￣：育？纖■？ＢＬ－．ｘ－ｆｉ．，？－杂，把入髮心．ａ）ｃ）（）下部（ｂ中部（上部图２．１５过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．２．１５ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎ（ｍ／ｓ）在参数２的条件下，由不同截面过水口位置流场分析可知：过水口下部位置切向液－ｍ／ｓ流流速是０．１５，中部位置切向液流流速是０ｍ／ｓ，上部位置切向液流流速是化１５ｍ／ｓ；过水口下部位置最大法向液流流速是化０２５ｍ／ｓ，中部位置最大法向液流流速是０．０５ｍ／ｓ，上部位置最大法向液流流速是０，．０２ｍ／ｓ速度分布均匀。。（３）参数３：挡板倾角为１０在参数３的条件下，由不同截面过水曰位置流场分析可知：过水口下部位置切向液－￣０，０１５ｍ／ｓ流流速是．２ｍ／ｓ，中部位置切向液流流速是０ｍ／ｓ上部位置切向液流流速在０．范围之间过水曰下部位置最大法向液流流速是０．０２５ｍ／ｓ，中部位置最大法向液流流速；是化０５ｍ／ｓ，上部附近最大法向液流流速是０．０２ｍ／ｓ。＂■－ＭＥＬ－ａａＫ＾：：ｊ．■ｓａ（ａ）下部ｂ）ｃ）上部（中部（图２．１６过水口不同深度切向速度（ｍ／ｓ）＂Ｆｉｇ．２．１６ｔａｎｇｅ打ｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏ打（ｍ／ｓ）－如－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文￣■ｉＥ３ａａａｅｉｉｅ■ｍｍｎ’、‘■ｆｉｓ苗＂ｉｒ巧：苦巧—拂Ｖ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．１７过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．２．１７ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｔ出ｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｍ／ｓａ（）对比分析三种参数条件下过水曰附近流场可知：改变挡板倾角能优化过水口位置的液流流速３，，但是从结果云图来看参数１的过水口上。对比参数１，２，的结果变化不大口上部位置的最大法向速度是参数２、３的２倍，且参数２过水部位置的最大法向速度分布范围较参数３的小，所Ｗ，参数２较参数１，３更优。参数２下过水曰速度分布如图°４４２７口上部位置的最，．１１和．１。添加竖直开孔倾角．５的挡板，降低了过水大法向速度切向速度仍沿着逆流方向对填料堵塞问题改善欠佳。２．４．３挡板开孔方式化化一口沿着深度方向的流场不同开孔形式的挡板对流体的作用是不样的，考虑到过水分布的不均匀性４：１）、，设置了中不同形式的开化方式竖直开孔（参数水平开孔（参。。数２）、逆时针４５开孔（参数３）和顺时针４５开孔（参数４），其结构如图２．１８所ｎ７Ｊ０ｎｎｎｎ？］ｌｉｉｆｉｎｎｆ１：Ｚ：］Ｉｚ］Ｉ＇？￣ＬＬｕｒｉ＾＿ａｂ．水平开孔．竖直开孔ｍｉｍｌ＼Ｍｍ＾。。ｃ．逆时针４５开孔ｄ．顺时针４５升孔图２．化不同形式开孔挡板Ｆｉ．２．１８Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｅｎｉｎｍｏｄｅｏｆｂａｆｆｌｅｇｐｇ（１）参數１：挡板竖直开孔－２－１ 氧化沟水力学特性研究及结构优化Ｚ＝口附近流场分０．０３下部过水析：产—１占曲！！＾■＇‘－－ｒ巧ｒ莊？■ＮＨＭＫＩＨＩＩ．进：４ＷＩ．裘５心．摩汪２；—完方．．＞！：底，。＿．．．．．ｎｙｍｐｕｍｉｍｉｉｉｍｍ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．１９过水口不同深度切向速度（ｆｌ／ｓ）Ｆｉ．２．１９ｔａｎｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔａｔ出ｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏ打ｍ／ｓｇｇｙ（）臟４Ｌ件譯Ｌ…？＊、＇？■＊Ｉ，，．？、’＂？Ｊ：＞立，會ｒ，如，－＾．旷－心＇．＂：！输Ｖ．）（ａ下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．２０过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｒ．２．２０ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｈｙａｔ出ｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｍ／ｓｇ（）在参数，１的条件下由不同截面过水口附近流场分析可知：过水口下部位置切向液－－？流流速是０．１５ｍ／ｓ，中部位置切向液流流速范围是０．０５０．１ｍ／ｓ，上部位置切向液流流速是０．１５ｍ／ｓ；过水口下部位置最大法向液流流速是０．０３ｍ／ｓ，中部位置最大法向液流流速是０．０５ｍ／ｓ，上部位置最大法向液流流速是０．０２ｍ／ｓ。（２）参数２：挡板水平开孔在参数２的条件下，由不同截面过水口附近流场分析可知：过水曰下部位置切向液－ｍ－￣流流速是，）ｓ：０．１５／ｓ中部位置切向液流流速范围是０．１０．（５ｍ／，上部位置切向液流流速是０．１５ｍ／ｓ；过水口下部位置最大法向液流流速是０．０％ｍ／ｓ，中部位置最大法向液流流速是０．０８ｍ／ｓ，上部位置最大法向液流流速是０．０２ｍ／ｓ。＇＇ｍａｍｍｓｍ齡麵：識１ｍｖｍｍｌｍ＊＊．＊化…＂町化＂＂＊＂＂Ｉ＊＊＂＂＾Ｉ？巧ｌ！＾＾＊＊＂？著Ｉ？ＷＢＩＩＩ？Ｉ山二（ａ）下部ｂ）（ｃ）上部（中部２１１ｍ／ｓ图．２参数过水日不同深度切向速度（）Ｆｉ．．１ａｎｎａｌｖｅｏｃｉａ出ｆｆｅｒｅｎｏｃａｉｏｎｍ／ｓｇ２２ｔｇｅｔｉｌｔｙｔｔｌｔ（）－－２２ 大连理工大学专业学位硕±学位论文＇．？：＜．－。？．…玄话．．占二清＿—去ｉ去分．去、－．一权．．．方？，ｆｃ．扣满昏手碧磯（ａ）下部（ｂ）中部（Ｃ）上部２２ｍ图．２参数１过水口不同深度法向速度（／ｓ）Ｆｉｇ．２．２２ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｍ／ｓ）（°（３）参数３；鞋板逆时针４５开孔Ｋ王述＊ｒｉＫ＊＾：ａｎ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．２３参数１过水口不同深度切向速度（ｍ／ｓ）Ｋ２ｅｎｌｉａｌｖｅｌｉｄｉｆｆｒｅｎｔｔｉ／ｓｇ．．２３ｔａｎｇｔｏｃ巧ａｔｅｏｃａｏｎ（ｍ）’齡產＇…端Ｌ‘一ｉ麵麵臟：‘式．．勢蒙每？，雖遵於．过ｒ（ａ）下部（ｂ）中部（Ｃ）上部图２．２４参数Ｉ过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．２．２４ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔ］〇ｃａｔｉｏｎｍ／ｓｙ（）在参数３的条件下，由不同截面过水口附近流场分析可知：过水口下部位置切向液－－？０，１ｓ流流速是．２５ｍ／ｓ中部位置切向液流流速范围是０．０ｍ／，上部位置切向液流流速是０．１ｍ／ｓ；过水口附近最大法向液流流速是０．０３ｍ／ｓ，中部附近最大法向液流流速是０．０５ｍ／ｓ，上部附近最大法向液流流速是０．０２ｍ／ｓ。。（４）４４５参数；挡板顺时针开孔＝口２０．０３下部过水附近流场分析；在参数４的条件下，由不同截面过水口附近流场分析可知－：过水口下部位置切向液流流速是０．１５ｍ／ｓ流流速范围是，中部位置切向液￣－０．０５０．１ｍ／ｓ，上部位置切向液流流速是０过水曰下部附近最大法向液流流速是．１５ｍ／ｓ；－２３－ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化０．０３５ｍ／ｓ，中部附近最大法向液流流速是０．０５ｍ／ｓ，上部附近最大法向液流流速是０．０３ｍ／ｓｏｔｍｔｔＫＢＫＳＡ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．巧参数１过水口不同深度切向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉ．２．２５ｔａｎｇｅｎｔｉａｌｖｅｏｃｉａｄｉｆｆｅｒｅｎｌｏｃｉｏｎ／ｓｇｌｔｙｔｔａｔ（ｍ）＇、＆＇？－？Ｂ８ｒ马ｉｐＷＫｒ：：ａｉ纖＾（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图２．％参数１过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉ．２．２６ｎｏｒｍａｉｆｔｇｌｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｄｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｉｏｎｍ／ｓ（）对比分析四种参数条件下过水口附近流场可知：不同形式的挡板对其附近速度分布一口改变是不样的。其中，参数３提高了过水下部和中部的切向速度，能较大程度的让４填料沿着环流方向运动。相比于参数１２，参数３的结果更优。参数３下过水口速度，，°°。，分布见图４．２０和４．２１添加逆时针４５开孔倾角７．５的挡板能将中部的切向速度由逆流速度化０５ｍ／ｓ变为顺流速度０．１ｍ／ｓ，并且也降低上、中部最大法向速度，能缓解堆积问题。２．５本章小结本章主要对小型氧化沟进行设计及流场测试，分析可知：（１）基于相似准则设计小试氧化沟缺氧段和巧氧段两级池，作用在流体上的外力主要有重力Ｇ、粘性力Ｔ、压力Ｐ、弹性力Ｅ等作用力包括重力和惯性，沟渠内对污水的力，按Ｆｒｏｕｄｅ定律和几何相似：％，相似比１设计了模型池。一（２）改变推流机位置、挡板倾角和挡板开孔方式均能在定程度上降低氧化沟过水口附近的法向出日速度，５能缓解过水口填料堵塞问题。其中最优的参数条件是：号－２４－ 大连理工大学专化学位硕±学位论文。推流机位置变化Ｋ＋。２０ｍｍ，Ｚ；＋２０ｍｍ；挡板倾角７．５；挡板逆４５开孔时针。添。°加逆时针４５开孔倾角７．５的挡板，能将中部的切向速度由逆流速度０．０５ｍ／ｓ变为顺流速度化Ｉｍ／ｓ，并且也降低上、中部最大法向速度，能缓解填料堆积问题。－２５－ 氧化沟水力学特性硏巧及结构优化３小试氧化沟实验测试本文第二章对小型氧化沟进行了设计，通过高速摄影和ＰＩＶ对，为了更好分析问题氧化沟内流场进行测试，并进行优化结构实验测试。３．１ＰＩＶ和高速摄影流场测试系统目前，随着科学技术进步和发展，流场测试技术也在不断革新和发展主要的测试手段包括ｔｗ：激光多普觀测速法，热线热膜流速计超声波多普勒测速仪，本文采用ＰＩＶ测速和高速摄影测速，涉及到粒子图像洩魄技术３．１．１ＰＩＶ系统测速ＰＩＶ技术的实现过程比较复杂，但是其测量原理并不复杂。原理图如图３．１所示，在被测流场中布撒爸适的示踪粒子，，所放示踪粒子的种类和数量根据所分析流动而定在强光源点亮测试区域的情况下，利用图像记录设备连续获得随着时间变化相应的流场＝已知时图像。通过相应程序对照片分析，，获取示踪粒子的位移。在曝光时间心，是经过放大倍率Ｍ后的图像获得示踪粒子的速度均值巧。测量过程中，示踪粒子的实际速度＾可１＾相应计算出。如果时间变化心取极限，可用示踪粒子在《时刻位置的＾，流速均值表示该时刻的流速。因此，ＰＩＶ测试分别Ｗ速度均值和示踪粒子速度表示瞬时速度和示踪粒子区域的流速情况。舒在序麵像２ｔ２时刻隱２（的ｙ）ｙ粒子在序列图像：１子ｔｉ时删像；Ｉ健（ｘｉｉ），ｙ图３．１ＰＩＶ原理图Ｆｉｇ．３．１ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｒａｈｏｆＰＩＶｇｐ＿２６－ 大連理工大学专业学位硕±学位论文其过程的计算式如下；＝—－＝—＇＊＝？ＡｍｌｉｍＡｖｌｉｍＡｖＶｉｌ１ＡｖＰＶ．１ＡＡｗｆ＋ｐ口）Ｊ－￣ｖｉＩＩＩ？？〇Ａ／？〇ＡＡ／心ｆＰＩＶ是通过用激光器转换出的片光源照亮分散在流体中的示踪粒子，之后用ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）照相机拍摄，并用计算机存储拍摄图像，由配套的工具对相－－）（ｔｖｅｒｅｌｉｏｎＣｒｏＣｏｌａｔｉｏｎ邻照片中的粒子做计算，包括自相关ＡｄａｐｉＣｏｒａｔ）和互相关（ｓｓｒｒｅ计算，最后测量出流体的速度。ＰＩＶ测量主要包括照射源、被测流场试验设备、示踪粒子、摄像过程与照片分析过程，ＰＩＶ测试如图３．２。＇Ｗ１ａｔｅｒＳｕｒｆａｃｅ＼Ｖ＇＼宗ＩＡｒｅ？扣ｒＰＩＶ血出阳ｍａｒｔ＇写山＂＞富斗ｈｏｐｄｌｔｒＩＩ甲妻？￣＼ｌｘｅｒｉｍｅａｒ？〇ｒ＼＼＼ｐ｜＼＇＾＼ＸＤｉＢｃｆｉｏＢ、Ｖｆｉ＝＝＝＼＇＼、＼Ｉ＇、、Ｃｏｍｕｔｅｒｐ一／＼图３．２ＰＩＶ实验测试示意图Ｆｉ．ｇ．３２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐ３．１２．高速摄影测速系统及图像分析－时间信息高速摄影可用来记录变化过程中物体的空间，拍摄的图像为空间信息的。：载体，调整拍摄频率改变相邻照片的时间间隔其基本原理是当相机曝光，记录光场和示踪粒子之间未发生相对运动，或把其间的运动缩小在允许的情况下；当相机不曝光，记录光场和示踪粒子之间发生的相对运动。高速摄影测试系统见图３．３。本文主要通过处理程序对高速摄影拍摄的数字图像进行处理。整个程序分为四个主体；图像信息读取，图像预处理、相关性分析与速度场信息输出。其中，图像预处理主要把民ＧＢ图像转化为灰度图；相关性分析原理为：基于互相关函数，即互相关画数的ｆＷ，最大值所在位置对应流场间的相对位移，来确定流场在微小时巧肉发生的位移从而计算出微小时巧内的平均速度。－２７－ 氧化沟水力学特性研究及结构优化Ｃａｍｅｒａ口ＩＩ伽娜觀Ａｃａｆｏｒ＾ｍｅｍｃｎｔ＼ｆ＾；ｇ＇■：Ａ＾＿＊＝，；＇Ｌｎｌ＿［Ｊｐｅｌｅｒ心，心羣击＼ＩＸＤｉｒｅｃｔｉｏｎ＼ｔＩＩ１ｃｏｍｕｔｅｒｐｚ＼图３．３高速摄影实验测试示意图Ｆｉ．３．３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆｅｘｅｒｉｍｅ打ｔａｌｓｅｔｕｇｇｐｐ３．２流场测试３．２．１推流机前端流场通过ＰＩＶ流速测量系统，测量推动设备前端速度分布情况。原氧化沟不同位置上布置着潜水推流机，其推动池内的液流实现循环。本实验用潜水累代替潜水推流机，实现池内的水循环。实验测试了潜水系前端位置的流场，用于验证理论计算结果。相关参数如表３．１所示。３１表．实始参数Ｔａｂ．３．１Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ＃１模型尺寸￣潜水索功率Ｐｍ（Ｗ）ｍ出水曰直径４ｍ０．０１７）（）入口初始速度ＦＡｍ／ｓ０．０１（）３液流密度ｐ（ｋｇ／ｍ）１０００－２８－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文ＰＩＶ测试了潜水累６０Ｗ功率运行时前端位置的流场情化如图３．４和图３．５所示。房巧巧ｊｇｇｇｇ閱ＭＭｇｇ—。郷齊二：：．：：’Ｊ护以可端而｜己透！击结■＊＜．．ｉ；？！？ＳａｒｆｗＳｔ化＞’ｆｎａ：ＡｖｅｒａＦｉＫｅｒｉＳ；ｌｖｒｓ７：ＴＯｐｇｅＰ，ｅｅｃｒｃ【３２＾Ｘ？ｍｄｅｒ＆ｒ伽：化ｅ巧ａ巧：３说玉８：巧ｍ化ｐ５ｓ＃ｒｏｗＶｅ巧０ｓｏｌ？：护紙。；的．拭巧巧６４巧巧；￣１；；，０Ｃ１？５．ＳＭ０４７ａ．猫＆，带空，Ｗ；．．２§４，１取；＂＾＂Ｈ＂……ｉ＂………＂＂＂……＂＂‘＂＂……＂ｉｉ…？…＾＂，？＂Ｉ…＂………？＂…＂＂…｜’ＩＩ４Ｉ叫｜Ｉ甲？图３．４潜水粟前端流场距离喷头前端０５０ｍｍ处（ｍ／ｓ）Ｆ．ｉｇ３．４Ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｓｕｂｍｅｒｓ化ｌｅｕｍｍ／ｓｐｐ（），由测试结果分析可知：潜水推流机前端液流速度大幅度提升当潜水推流机功率为最大值６０Ｗ，基本无管路阻力损失的情况下，最大流速为１．５ｍ／ｓ左右；被提速的液流。向四周扩散分布，越靠近推流机中瓜液流速度越大这与理论计算结果相似，证实其的合理准确性。．．．：．１苗？一‘？？＊？、，岐己？凹ｇ１？．、－，．．：．，ａｅｇｉａｊｉＫｇｇｇｉａＭｉ＆ｓａｇｇｇｓｇｓｓ＾＾ｊ＊，：ＩＴ品？ｉ，立帮ｊｊ曲＾＾ｓｔ：ｔ將＇！＾ｖ＂．■？＾ｉｔｏｔｉｆｃ—＞？ｉｉｉ■＂ＩＩ＜？ＩｉＪｍｈ＊ｕｍｔ＾ｔｖｉｉｉ＜ｉＭ＞＾ｉＬｔ■＊４ｉ｜￣＂’￣＊’Ｋｒｆ、ｉ（ｉｍ心Ｉ■＂ｉ＊ｆｔ｜ｉ＂１，ｎｉ？＞ｉ＂—？去ｗｉＲ＜ｌｉ？，ｗ？＂ｉｉｉＭｔｉＨｉ＞ｉ？ｉｌｔｉｉ？ｉＰ——？＂？＞？－＊＜Ｓｌ８［＊＞山ｉｌＨ＞＂，？？？ＭＷ＇＾＇＊＊Ｍ－－－—－——■？－一—－－－—＾ｇｙｇ？ｉ－＾：；！！？１Ｖｉｇｇｙ；？ｍ？？ｔ…＂｜ｎｎ［。―■■—－－－■——Ｊ——■－￣ｍ——．■ｒ广■—■／ｒｕｉｉ■■ｉ．——＇？，■■－—－？＊＊＜？＜？■．＞．‘■？ｉ＊—．—ｒｔ？■、■■！■，■■■■ｒ—？——？？？、一．？？？ｎ一３｛，…■？．＾一ｍ■—．■？＊■■■＊ｌ？■＾ｗ＊巧Ｉ？，｜４＊？？＾＊ｗｉｗ■■？？，＞■？■？■？？？？—■—■＇ｉ＜＂ｗ＂ｎｉ＊＞—？■？＞？■？？？？＾？？？＊＞？？ｉ、＊，ｉｖ％？ｉ？＾ｇｎ＇ｉ＊？■■？■ｅ－：＿；．Ｖ：；Ｓ—？＾＊—＊＊■？｛？＂，＾？－．■■■．—■．ＨＴ７＇‘—－－■■．■■■■＂＂■ｎ．ｉ？■■？＂■？？—ｍ并：＾—？—２ｗ＊ｅｗｅｉ？＾２＾｜２２ｉ＾＾Ｓ２２Ｉ＾５ｅ＾＾２Ｍｌ２Ｉｅ？２３１２Ｓ＾＾＾Ｚ＾ＳＭ２—ｉ＇＂＂＊＊．—＊＊＊＊＾＊＊＾＊＇＊＊—＊＊＂＇＊—＊＊＊—＾＾＂＊＊＂＂ｉ３Ｓ５２Ｓ２ＳＳｊＳ２Ｓｆ？ｆｃｒ！ｓｍＳＳｒ２ｌ＾３２ｆｆ？Ｒ？＊＾■＊？？＊＊＾＂■＾ｔ？＾＾■片＾３ＪＳ＂３ＲＳ！＾ＳＳｉ＾ＳＳＳＳＵ＞ｗ－＾一Ｗ，》？？導’＊？ｖ＊ｒａ４３．《？ｗｍ，＞？■？－？，＊＞？＊．？，一斬乂：，，＊，？＂ｗＶ？：化ｙ；心。—一，．－，：鮮’．■Ｔ‘－＾＂＇—清，’—ｉｌｇｉ—扣Ｃ：’ＪｍｍＷＷＩｉＷｉ＂＂嘛ｉ＾？？ｍ感：細咖幽喻ｉｒ＾、編麵ｉｐｉａ￣￣距离喷头前端５０１３０ｍｍ处ｂ距离喷头前端１３０２１０ｍｍ处（）（）？？图３．５潜水累前端流场距离喷头前端５０巧０ｒａｍ和１３０２１０ｉｍ处（ｍ／ｓ）Ｆｉ．３．５Ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅｕｍｐｍ／ｓｇｐ（）由测试结果分析可知：－２９－ 氧化沟水力学轉性研巧及结构优化＾潜水推流机前端液流速度大幅度提升，当潜水推流机功率为最大值６０Ｗ，基本无管路阻力损失情况下．５／ｓ，最大液流速度是１ｍ左右；被提速的液流向四周扩散分布，￣ｍｍ越靠近推流机中必液流速度越大。沿着流动方向０５０，最大速度由１．５ｍ／ｓ降低到￣１．２５ｍ／ｓ５０１３０１．２５ｍ／ｓ０．９ｍ／ｓ；沿着流动方向ｍｍ，最大速度由降低到；沿着流动方￣向１３０２１０ｍｍ，最大速度由０．９ｍ／ｓ降低到０．５ｍ／ｓ。推动设备沿程动能损失，速度变化值如表３．２所示。表３．２速度参数Ｔａｂ．３三Ｐａｒａｍｅｔ狂ｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙＷＭＶ；＾Ｖ，数值（ｍ／ｓ）Ｌ５１７２５ｏＴｇ＾取单元体ｍ，由液流流速１到２过程：总动能损失：＾＾＾－－—－—＝—＝ｗｘｍｖ，ｌ．５ｗｘｌ．２５０．３４３７５ｍ（３．２）＇２２２２２单位距离单位质量能量损失；１１２２—ｍＶ—ｍｖｊ＾呈２—＝６．８７５Ｊ／ｋｇ／ｍ（３．３）ｍｘＯ．０５由速度２到速度３：Ｓ２ｓｉ＝￣￣￣２护－ｉ＝ｗＶ腳ｗｘｌｗｘＯ．ｇｔｗ（．）．０．３７６２５３４ｊ＂３＇２２２２单位距离单位质量能量损失；２１１２——ｍｖＯＴＶ；３玉２—＝４．７ｗ（３．５）ｗｘＯ．０８由速度３到速度４；１１１１２２＾—＝———ｗｘｍ＝ｍｖ｝ＷＶ４Ｏ．９Ｘ０．５０．２８ｗ（３．６）＇＂２２２２１１２２—ｍｖ—腳＾４里—２＝Ｊ３．５／ｋｇｅ／ｍ（３．７）ｗｘＯ．０８－－３０ 大连理工大学专业学位硕±学位论文计算可知：潜水推流机沿程动能损失沿着流道逐渐减小：。分析原因在潜水累附近液流速度大，当液流速度大，液流与氧化沟流道接触碰撞的几率增大，能量损失大；相反，速度低，能损小。在潜水粟前端，沿着氧化沟的直流道，速度极值的中也逐渐由推流机前端向下方移动：０ｍｍ。分析原因潜水推流机安装在距离池底较近的位置，距离为３，液流在池底固体壁面上碰撞，速度大的液流容易在池底固体壁面附近聚集。在氧化淘工艺中要求池底￣最小液流速度要大于不游泥速度化１５ｍ／ｓ，不聚集沉降的液流速度均值应达到０．３０．５ｍ／ｓ，推流机较低的安装高度有助于满足工艺要求。３．．２２过水口附近表面流场本文Ｗ木屑为是示踪粒子，并分散在水中，用木屑速度代替相应位置处的水的流速。由于初始木屑大小不均匀，而且存在杂质，用孔径为３０目的筛网对其进行筛分，得到。相对均匀的木屑木屑刚散入水中，，，易团聚分散效果不理想需在水中揽拌均匀后倒入水池内。木屑图如图３．６所示。＂＇＇，，，—ｈ－＇、．片／．搭‘Ｉ剩難詞Ｉ鍾■：＇心＇誦瞧攒站心＞沁Ｉ：厕图３．６木屑实物图Ｆ．．ｉｇ３６Ｂｉｔｓｏｆｗｏｏｄ实验测试了双沟式氧化沟过水口附近的流场，实验刚开始，木屑沿着过水口由１号２一池流向号池，经过段时间，大部分悬浮的木屑会在过水口附近堆积。测试区域下方为推流机安装位置，右侧为过水口所在位置７。未发生堆积时拍摄如图３．所示。－３－１ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化？：子界；＇■１４：Ｉ：１？ｉ，Ｊ。＇ｊ’■ｆＩ（ａ）粒子图像１（ｂ）粒子图像２）ｉｒｍａａｒｅａ（ａＴＴｉｅｆ巧ｔｐａｔｉｃｌｅｉｅ（ｂ）ＴＴｉｅｓｅｃｏｎｄｐｔｉｃｌｉｍｇｅｇ图３．７标准ＰＩＶ图像．３．７ＳｔａｎｄａｒｄＰＩＶ巧复ｉｍａｇｅｓ用程序处理上两张照片（尺寸为：２６４Ｘ７４０Ｐｉｘｅｌ，转换为实际尺寸为４４Ｘ１２３ｍｍ），输出结果，并将结果导入化巧ｌｏｔ处理，得到的结果图如图３．８所示。从图３．８レ，可ッ看出，箭头标向能体现主流体的流动方向，由云图可Ｗ看出具体位置速度值液流在推流机的作用下，沿着流道流动，在过水口处明显出现液流流动方向的偏移。但可Ｗ看出有些区域流速很小，因为该区域木屑分布较少，处理时无木屑处流速为零。整个流场的最大液流流速是０．４ｍ／ｓ。发生堆积实验拍摄图如图３．９所示。－－３２ 大连理工大学专业学位硕±学位论文￣ｓｉＩ瞧ｌｌＰＮ咖Ｐ心．ｉ■伽／：：ｍｉｉｔｉ圍３．８过水口附近流场分布（曲／ｓ）．３．８Ｆｌｏｗｆｌｌｅｔ／Ｒｇｉｅｄｏｆｓｃｒｅｅｎｏｕｔ（ｍｓ）＇－．．．■１ｆ－，：、：？支屬＊Ｌ、Ｉ，＞？苗ｉ［＇：．：ｉ■［（ａ）粒子園像１（ｂ）粒子图像２（ａ）Ｔｈｅｆｉｒ巧ａｒｔｉｃｌｅｉｍａｇｅ（ｂ）Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｔｉｃｌｅｉｍａｇｅｐｐ图３．９标准門Ｖ图像Ｆｉｒｄｉｅｇ．３．９ＳｔａｎｄａＰＩＶｍａｇｓ－３３－ 氧化沟水力学特性研究及结构优化用程序处理Ｗ上两张照片（尺寸为：３巧Ｘ７７０Ｐｉｘｅｌ，转换为实际尺寸为５８Ｘ１２８ｍｍ），输出结果，并将结果导入化ｃｐｌｏｔ处理，得到的结果图如图３．１０。Ｗｍ‘。祕：取ｉ，：．Ｖ－：ｒ榮ｙｓＦｊＩ邊到Ｉｍ、ａ三；圓。姑Ｍ！‘編图３．１０过水口附近流场分布（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．３．１０Ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｓｃｒｅｅｎｏｕｔｌ幻（ｍ／ｓ）图中可看出，整个流场分布均匀，，除个别点位置能看出液流的流动方向和数值，液流在推流机的作用下，大小，沿着流道流动，过水口附近流速较低并且未出现液流流动方向的偏移。整个流场的最大液流流速约为０．３ｍ／ｓ。通过处理过水口发生堆积和未发生堆积时其液流表面流速情况，发现填料未堆积时顺着过水曰出流的流速较大，而堆积后，基本为流动死区。３３．优化结构试验测试１本文第二章中分析了过水口填料堆积问题，指出填料堆积的原因为：在格栅出日，存在危险位置处，切向速度（０．０７５ｍ／ｓ）小于法向速度（０．１２ｍ／ｓ），易发生填料堵，塞问题，，，且；在格栅出口２处也存在危险位置出口位置法向速度为负即逆流速度切向速度较小，易发生填料培塞问题。解决填料堵塞的方法：降低过水日局部最大法向，速度，使得法向出口速度大小分布均匀，降低其极差，同时，提高平均切向环流速度使大部分的填料随着料液进入到主流道中循环利用，。为了优化过水口填料堆积问题基－３４－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文＂于上述小试氧化沟流场模拟的结果，在过水口处添加逆时针４５开孔的挡板，验证此方案对填料堆积问题的优化效果。３．３．１实验方案。实验设备包括：氣塑料合金磁力聚、变频调速器、潜水累、小试氧化沟及接管等（１）氣塑料合金磁力聚；型号为Ｃ涨，流量为１．４ｍＭｉ，功率为１８０Ｗ，扬程７．５ｍ，转速２８００ｒ／ｍｉｎ。其中Ｈ相异步电动机；型号：ＪＷ５６２２，功率１８０Ｗ，电压３８０Ｖ，电流０．５２Ａ，频率５０此，转速２８００ｒ／ｍ虹；（２）变频调速器：型号为化？０）瓜５４３８，输入为３相电压３８０￥，频率５０、６０化，８０Ｖ４￣输出为Ｈ相电压３．０Ａ１．５ｋＷ；０．１４００Ｈｚ，电流，功率，调频范围；（－３），，口潜水粟：型号ＨＧ４５０功率６０Ｗ流量３０００Ｌ／Ｈ，扬程３ｍ，出水尺寸１９ｍｍ，外形尺寸：１１０Ｘ７２Ｘ１００ｍｍ。通过变频调速器调节氣塑料合金磁力累的转速，，改变进水量进入氧化沟中的液流在潜水冢的推动下在氧化沟流道内环流。通过控制入口和出口水的速度来调节小试氧化沟过水曰液面高度。潜水累功率是６０Ｗ，布畳其与过水口直线段最大距离为４００ｍｍ，渠道中也距离过水口侧向位移最大距离为４０，ｍｍ过水口总高５５ｍｍ。填料的材料：塑＊料，与水密度相近，稍加推动力就能在水中呈悬浮状态１，圆柱体，尺寸为０１００ｍｍ，投放量５００个。实验过程可控制的参数包括；过水口附近的循环水流速、潜水累距离渠Ａ道中也的偏移量、两池的液位差和有无添加挡板。具体参数设置如下：（１）循环水流速，距离过水口的距离（单位ｍｍ）：１００、２００、３００、４００；（２）两池的液位差（单位ｍｍ）：２、１０、２０、３０、４０；（３）潜水粟位置（单位ｍｍ）；１０、２０、３０、４０；。（４）挡板：无挡板、添加逆时针４５挡板。定义填料的堆积率：、填料堆积数量＋古化Ｉ化；ｍ如觀堆积率＝填料撇量调整上述操作条件，测试填料堆积个数。３３２．．结果与讨论（１）２ｍｍ液位差，将潜水累放在沟渠中央０ｍｍ，过水口附近不添加挡板，距离过水口４０处，此时的循环水流速最小，会有少量填料堆积，个数为７个。若侧向偏移推流机的位置，则均－３日＿ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化°不会发生堆积的堆积；添加逆时针４５挡板，在过水口附近的循环水流速最小的情况下，也不发生填料堆积。：，过水口处流量较小分析可知在液位差为２ｍｍ的情况下，填料基本不会在过水口处堆积。（２）１０ｍｍ液位差不添加挡板，将潜水泉放在沟渠中央，距离过水口３００、４００ｍｍ处，有少量填料堆积，，个数分别为５、２８个若改变推流机偏移量，则均不会发生堆积的堆积添加ｙ；逆时针°４５挡板，在过水曰附近的循环水流速最小的情况下，也不发生填料堆积。分析可知：在液位差为１０ｍｍ的情况下，过水口处流量不大，在循环水流速较小时，很少的填料会在过水口处堆积；若改变推流机ｙ偏移量，则填料堆积现象基本不会发生。（３）２０ｍｍ液位差。咖逆耳针化‘Ｉ￣￣挡巧Ｉ—－Ｉ逆时针４５挡巧４０１＂＂Ｓ＜３２０．■热２０－駭度。成’裝１。餐…－－￣０＾－１■１Ｔ１１？０１１Ｔ．Ｔ１１０１０２０３０４０００１０２０３０４ｙ偏移量（ｆｍｎ）ｙ偏移量（ｍｍ）扣－一Ｉ逆窜挡极＋无挡板］抓Ｉ—？７０，？Ｉ徐爵Ｉ？舶挡巧］？〇泌－．＾妨．如．石一一Ｓ０－仙：ｔ４。－３０：孩ｆ前．巧泌＾Ｋ？、２。．巧．＇、、１。、、蔓、、－－、１０－三０１０２０孤４００化２０３０４０ｙ偏移量（ｍｍ）ｙ偏移是（誦）图３．１１境料堆积情况：（ａ）１００ｍｍ（ｂ）２００ｍｍ（Ｃ）３００ｍｍ（ｄ）４００ｍｍＦｉ．ｉｇ．３１１Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｇ：（ａ）１００ｍｍ（ｂ）２００ｍｍ（ｃ）３００ｍｍ（ｄ）４００ｍｎ－－３６ 大连理工大学专业学位硕±学位论文图３．１１给出了不同ｙ偏移量下，填料在过水口处堆积个数变化情况。分析可得到：随着ｙ偏移量的变大，填料堆积数量逐渐减少。即潜水推流机越靠近过水口所在的壁面，对过水口附近填料的冲击作用越大，填料越不容易堆积。在其它条件相同的情况下，添加逆时针＂４５挡板，填料堆积数量明显少于不添加挡板的情况，其中，在循环水流速较大，距离过水口１００、２００ｍｍ位置处，并添加挡板的情况下，填料不会在过水口处堆积。—■—１００ｍｍ—？—２００ｍｍ７。＼＼：；；；；；＾放三養；５０－＾、２０－？■０１０２０３０４０ｙ偏移量（ｍｍ）图３．１２无挡板填料谁积情况Ｆｉｇ．３．１２Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｏｕｔｂａｆｆｌｅ由图３．１２分曰附近循环水流速的提析，其他参数不变，随着过水高，填輯谁积数量越来越少。在不添加任何挡板的情况下，距离泣水曰１００、２００ｍｍ位置处，堆积堆积的个数明显少于３００、４００ｍｍ处，填料堆积量最大为８０个，填料的堆积率为１６％。。由图３．１３可知，添加逆时针４５挡板，对填料堆积的个数有所改善，其中，在１００、２００ｍｍ处均不发生填料的堆积，添加挡板填料堆积量最大为１８个，填料的堆积率为３．６％。－３－７ 氧化沟水力学特性研究及结构优化—■—ｍｍ１００—？—２０－２００ｍｍ｜—■３００ｍｍ－１８－－ｆ—ｍｍ４００－＼１６０－ｍｍ－Ｊ２．，．■，，厂Ｉ，０１０２０３０４０ｙ偏移量（ｍｍ）图３．巧添加挡板填料堆积情况Ｆｉ．３．１３Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｌｏｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｗｉｔｈｂａｆｆｌｅｇｇｇ（４）３０ｍｍ液位差图３．１４给出了液位差为３０ｍｍ时，不同ｙ偏移量下，填料在过水口处堆积个数变化情况。分析可得到：随着ｙ偏移量的变大，堆积数量基本呈现越来越少的趋势，但变°化较小。在其它条件相同的情况下，添加逆时针４５挡板，填料堆积数量明湿少于不添加挡板的情况。■—１００ｍｍ—２００ｍｍ巧〇３００ｍｍ１—－＾—＾＊４００ｍｍ－＾１４０■…＊丄１２０－石；１００－￣——一－一－－巧目０？？一一ｔ一＊巧的－■－—４０－１■、１１Ｉ１Ｉ０１０２０３０４０ｙ偏移量（ｍｎ）图３．巧无挡板填料堆积情况Ｆｉ．３．１５Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｌｏｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｗｉｔｈｏｕｔｂａｆｆｌｅｇｇｇ－３８－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文由图３，口．１５分析其它参数不变情况，随着过水附近循环水流速的提高，填料堆积数量越来越少。在不添加任何挡板的情况下，，距离过水口１００、２００ｍｍ位置处權积堆积的个数明显少于３００、４００ｍｍ处，５个。填料堆积量最大为１５，填料的堆积率为３１％￣＾无品Ｉ１Ｉ？无挡话换时昇４５培括？－巧时针化搜病■１抓、＾■＼＾５０－？７０．巧－八奶－５他．女３５ｉ；＜＾３０．＾４０－度Ｗ度巧？．巧３０巧２０－＊？．？２０－？一？．巧．．，，，，？１１１＾０１０２０孤４００１０２０３０４０ｙ偏移量（ｍｍ）ｙ偏移置（ｍｍ）（ａ）１００ｍｍ（ｂ）２００ｎｕｎ￣无挡巧Ｉ＾＾Ｉ？寺Ｉ逆时针４５搜巧Ｉ牛充挡《？ｉ巧巧軒４５借餐．１４０—一＂１６０ｎ＂■－１２０１４０．－？Ｓ．１孤ｔ．ｇｌ２〇鼠助．Ｗ化罢掠１孤－废６０－台？巧巧＼扣—＿＿Ｊ．Ｉ，，，Ｉ＜０１０２０孤４００化２０３０４０ｙ偏移量（ｍｍ）ｙ偏移蛋（ｍｍ）（ｃ）３００ｎｕｎ（ｄ）４００ｍｍ图３．１４填料堆积情况Ｆｉ．ｇ．３１４Ｔｌｉｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏ。ｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｉ口ｉｎｇ°由图３．１６可知，添加逆时针４５挡板，对填料堆积的个数有所改善，其中００、，在１２００ｍｍ处填料的堆积个数较少，添加挡板填料堆积量最大为８４个，填料的堆积率为〇１６．８／〇。－说－ 氧化沟水力学特性研究及结构优化１００ｍｍ—？—２００ｍｍ９０＾—０ｍｍ３０＾８０■—▼—００ｍｍ４、、７０－人、’、＞、、－一？＾６０？＜－，一５０－心４０．曼－度３０，￣ｗｍＡｌ—…＾？紫－。。－—－２０？－１００＇Ｊ，（１１１０１０２０３０４０ｙ偏移量（ｔｎｍ）图３．１６添加挡板填料堆积情况Ｆｉｇ．３．１６Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｂａｆｆｌｅ（５）４０ｍｍ液位差图３．１７给出了液位差为４０ｍｍ时，不同ｙ偏移量下，填料在过水口处堆积个数变３０胃＞化情况。与液位差为的情况相似，图中可＾＾ｌ看出随着ｙ偏移量的增加填料的堆积数量基本呈现逐渐减少的趋势，但变化较小，方向偏移量对填料堆积个数影响不大ｙ。°在其它条件相同的惰况下，，添加逆时针４５挡板填料堆积数量明显少于不添加挡板的情况。—■ｍｍ１００１＿２００ｍｍ目０一—＊３００ｍｍＶ一？＇、—－－ｍｍ－ｙ１７０，＿１４如＿？一巧０＊—；心＾＊石巧〇■－１４０撼。＂－１３０？？…＾余？Ｎ？－度１２０化巧＂－＞０，、－１０００１０２０３０４０ｙ偏移量（ｍｍ）图３．巧无挡板填料堆积情况Ｆｉｇ．３．１８Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏ打ｏｆｂｉｏｌｏｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｗｉｔｈｏｕｔｂａｆｌｅｇｇ－４０－ 大连理王大学专业学位硕±学位论文—无挡巧，．卡＇泌好昇４５搜拓无挡ｇ．夺４５Ｉ宙晰搜巧Ｉ１１０１４０，＾￣１００．一．１泌９０－班．１：００＾各１Ｗ７０垃；６０－孩孤－＾（备谢－愛巧！４Ｔ０－游＊孤＊？—？－？－４０？？；＿一＾２０ＪＩ０１０２０如４００１０２０如４０ｍｍｙ偏移至（）Ｖ偏移量（ｒａｒａ）（ａ）１００ｍｍ（ｂ）２００ｍｍ二．．Ｉ塞識特挡巧拓１＜＾Ｉ費ｇ＂１８０，．＇？－－－－？．■—■化０、—＇．、■．１６０－１４０一－１地＾－文１２０－．＾１００％ｍ巧巧ｇ扣。．巧．巧１００＊－■卵？＾＾０１０２０如４００１０２０如４０ｙ偏移Ｍ（ｍｍ）ｙ偏移量（ｍｍ）（ｃ）３００ｍｍ（ｄ）４００ｍｍ图３．１７填料堆积情况Ｆｉ．３．１７Ｔｈｅｌｔｉｏｎｏｆｂｉｏｌｏｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｇａｃｃｕｍｕａｇｇ由图３．１８分析，其他参数不变，随着过水曰附近循环水流速的提高，填料堆积数量逐渐减少。在不添加任何挡板的情况下，距离过水口１００、２００ｍｍ位置处，堆积堆积的个数少于３００、４００ｍｍ处，填料堆积量最大为１７５个，填料的堆积率为３５％。°，在１００、３．１９可知，其中由图，添加逆时针４５挡板，对填料堆积的个数有所改善２００９０，ｍｍ处填料的堆积个数较少，添加挡板填料堆积量最大为个填料的堆积率为１８％。－４－１ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化■１００ｍｍ２００ｍｍ４０Ａ１如一－３０肺ｍ］．—４０ｍｍ－－０＾＿＿＾８０－＾７０－６０療；心一■■一＾＇＊＾巧．４０－＊—＾＿§＿一■前＾一．－２０Ｉ１．１ｒ？１１０１０２０３０４０ｙ偏移量（ｍｍ）图３．巧添加挡板填料堆积情况Ｆｉ．３ｅｍｕｏｆｂｆｗｇ．１９Ｔｈａｃｃｕｌａｔｉｏｎｉｏｌｏｇｉｃａｌｉｌｌｉｎｇｉ化ｂａｆｌｅ（６）液位差变化与堆积个数的变化情况图３．２０给出了不同液位差下，填料在过水口处堆积个数变化情况。图中可Ｗ看出随着液面高度差的变大填料堆积数量逐渐增多，当液面髙度差小于２０ｍｍ，填料堆积个数较少，，２０ｍｍ，但是当液位差大于时填料堆积的个数明显增多，这是因为当液位差大于２０ｍｍ时，推流机所提供的推动作用小于液位差引起的流动作用。在其它条件相°同的情况下，添加逆时针４５。挡板，填料堆积数量明显少于不添加挡板的情况——■１００ｍｍ——？２００ｍｍ—Ａ—．３００ｍｍ１抓＾—４００ｍｍ巧０：－１４０一１００：／／／撼８０＂卢；幸＾／／－寺■抓／／／＿／度；４０巧２＾＾；已三三２°０５１０１５２０２５如巧４０４５液位差（圓）图３．２１无挡板填料堆积情况Ｆｉ．１ｔｇ．３２Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｇｗｉｈｏｕｔｂａｆｌｅ－４２－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文￣￣搜巧无搜巧Ｉ无？？Ｉ令巧时昇化巧＃ＩＩ逆柯昇巧搜巧ｉ１２〇１１１４０－Ｊ．１００／２０－１ｙ明’客／芝：；／助巧巧曲．／－佩．一－４０Ｘｊ＂＾２０．孤１巧ｙ■．－？—ｙ０９＼ｒ＃—０？－．■一＂－■ｌＩＩ■Ｉｉ下２〇Ｉ■Ｉ１■．１０５１０５如０５１０巧２０巧３０４０化１巧如巧４０佔巧液位差（ｍｍ）液位差（ｍｍ）ａ１００ｍｍｂ２００ｍｍ（）（）三无挡ｉ－？－福巧Ｉ「？？－？－麻Ｉ巧４５挡＃ＩＩ泌嚇４５挡巧１８０１６０＾叫＾］１脚－１４０Ｗ。Ａ＾Ａ１２０；／．１１００／ｔ／．热？藏云／孤：／霎囊置〇＊‘．ｔ２〇ｉｔ「’．．．．■＾，．．，０５１０１６２０巧孤巧４０化０５１０巧如巧如巧４０４５液位差（ｍｍ〉液位差（ｍｍ）似３００ｍｍｄ）４００ｍｍ（图３．２０填料堆积情况巧．３．２０Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｌｏｉｃａｌｆｉｌｌｉｎｇｇｇ——？１００ｍｍｆｔ２００ｍｍ４ＷｎＯ＾４＾３００ｍｍｊ＿］、－，Ｉ４００ｍｍ８０－ｆ名６０．／Ａ一．／／藏４０－／卢－＜．Ｉ／養：０５１０１５２０巧如３５４０４５液位差（ｍｍ）图３．２２添加挡板填料堆积情况Ｆｉｉｂｉｉｆｌｌｉｉｈｂａｆｌｇ．３．２２Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｏｎｏｆｏｌｏｇｃａｌｉｎｇｗｔｅ－－４３ 氧化沟水力学特性研充及结构优化由图３．２１分析，保证其它参数不变，随着过水口附近循环水流速的提高，填料堆积＂３，数量越来越少。由图．２２可知，添加逆时针４５挡板，对填料堆积的个数有所改善其中，在１００、２００ｍｍ处填料的堆积个数较少。３．４本章小结本章主要对小型氧化沟进行实验测试，主要包括：验证推流机计算模型的可靠性，潜水系前端流场测试：，过水口表面流速测试和优化结构实验测试，分析可知（１）本实验用潜水泉代替潜水推流机，实现池内的水循环，用ＰＩＶ测试了潜水累前端位置的流场．ｍ／ｓ，当潜水推流机功率为最大值６０Ｗ，测试潜水粟化水口流速为１５左右，这与推流机简化模型计算结果巧近，验证了理论计算结果的可靠性。￣（２）实验测试了潜水冢前端０２００ｍｍ流场并计算了每段的动能损失，可知，潜水粟沿程动能损失沿着流道逐渐减小、，沿着氧化沟的直流道，速度极值的中屯逐渐由潜水粟前端向下方移动。（３）可レッ通过高速摄影和图像处理对木屑分散均匀的流动区域进行流场计算，得出液流表面流速。对比分析填料堆积前和堆积后过水口附近流场，可知；填料未堆积时顺着过水口出流的流速较大，而堆积后，基本为流动死区。（４）将潜水推流机安装在距离过水口２００ｍｍＷ下的位置能大幅度降低填料的堆积数量，，实际工程上７．２根据相似原理，潜水推流机安装的位置与过水日的距离应小于ｍ〇（５）随着推流机在方向上偏移值的变大过水日处堆积数量越来越少ｙ。当两池液位差小于等于２一０ｍｍ时，该趋势更明显，改变ｙ偏移量能在定程度上减少填料的堆积数量。实际工程上，可［＾ｉ＞通过改变谱水推流机安装的位置ｙ偏移量来缓解填料堆积问题。当两池液位差为２０ｍｍ时１６％３．６％，添加挡板能将填料的最大堆积率由降低到；当两池液位差为３０ｍｍ时，添加挡板，填料的最大堆积率由３１％降低到１６．８％。在两池液位差为４０ｍｍ时，添加挡板能将填料的最大堆积率由３５％降低到１８％。实际工程上，可Ｗ通过在过水口处添加挡板来缓解填料堆积问题。（６）当液位差１〇１１１１１１＾＾，０〇１１１〇１＾下在１下只需将潜水推流机安装在距离过水口２｜的位置就能完全解决填稱堆积问题；当液位差在２０ｍｍ下，在原来基础上，添加挡板也能完全解决填料堆积问题２０ｍｍＷ上，改变推流机位置，；当液位差在添加挡板等优化措施只能在一定程度上缓解填料堆积问题。实际工程上，氧化沟过水口不发生填料巧积问题，需保持两池低液位差运巧，根据相似原理，液位差应保持在化７２ｍ下。－４４－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文４工程氧化沟结构优化本文第２章和第３章对小型氧化沟做了分化小型氧化沟优化的结果可应用到实际工程上，本章主要对工程氧化沟作结构优化，主要包括其水力学特性分析，填料堆积和能量配置问题分析及优化。氧化沟工艺中要求池底最小流速不低于０．１５ｍ／ｓ，而实际运行工况存在弊端，为了优化沟道内流场分布，，达到工艺要求的流速通过调整推流机的功率，同时就池内的流动死区，对推流机的位置、投放数目和能量的投入等相关内容进行调整优化。４．１工程氧化巧流场分析４．１．１氧化沟直道和弯道流场分布＞因为双沟式氧化沟两池结构相同，在研巧氧化沟内流场情况时可１＾！＾１单池为研巧对象。选取了１２个截面，对单池的流速进行分析，Ｗ更好的改善单池主沟的流态，提高氧化沟的处理效率、降低能量消耗。截面分布如图４．１所示。＂ｎｎＩＮＰ－ＩＩＩ。８？＂１１１ｆ１１１２１２３飞４＇＇ｌＵｕＪ＿ｌＬ＿＞ＩＩＩＩＩＩＩ１－－■ｍ？－？如１２５０７ｙ图４．１氧化沟结构示意图巧４．１Ｓｃｈｔｉｄｉｆｏｘｉｄａｔｉｏｎｄｈｃｈｇ．ｅｍａｃａｇｒａｍｏ一直道流絲性（１）第一第直道主要包括＾－－。－１、２２和３３Ｈ个截面，速度分布如图４．２所示截面１１位于１号推流机的后端，可＾，，０．４〇１／５，、１＾看出沟渠中间部分流速较大在左右而沟渠内－－外侧流速较低，流速降幅较大３，靠近壁面附近流速接近为０。截面２２和截面３分别位于１号、２号推流机推流机的中部和２号、３号推流机推流机的中部，其流场分布情，况相似，沟渠外测速度明显高于内侧速度，在沟渠内侧易形成流动死区沟渠外测下部流速明显高于中、上部流速，这跟推流机较低的安装高度相关。－４５－ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化＂２－２二韶０７１＾Ｉ夺ＩＪＩＩＴ化０５－下部．ｈｅ术，４：：；＼；／Ｓ＾：三Ｉａ２－＼＼＼ｉ＞／＞０－＼１＼＼．２＼－？．０１＼－．＼－０．１？Ｖ＼＊－０．．００．０－－－－－－－－６５４－３２－５４３－２１０１０ＹｍＹ（）帅３－３二锦｜－０．＾ｒ．±ＳＰｌ．７－、＊０．６；／＼０．．５／＼‘０．４１；一＼０．．３二Ｊ＇＇０．．２＼、－０．１；Ｘ￣￣－Ｉ￣■——０．０．．－－－５－４－３２１０Ｙｍ）（图４．２不同截面速度分布Ｆｉｇｌｔｄｉｔｒｉｂｔｉｏ出ｆ好ｔｃｒｏｔｉｏ．４．２Ｖｅｏｃｉｙｓｕｎｏｆｅｎｓｓｓｅｃｎ（。第二直道流态特性－－－、－第二直道主要包括７７８８和９９Ｈ个截面，速度分布如图４３所示。截面７７和８－８分５别位于４号和号推流机的前端，其流场将性相似。在沟渠内侧，上部流速高于中部流速一，中部流速髙于下部流速。这与直道的相反，设是因为在该截面位置附近存在由１号池进入２号池的过水日，使得沟道上、中部流速大于下部流速。由Ｈ个截面同样可Ｗ看出一，内侧流速低于外侧流速，这与第直道规律相同。－－４６ 大连理工大学专业学位硕±学位论文－＂二－８韶０．６７Ｉ刮ｆ．Ａ…下巧…Ａ下巧Ｉ？ｅ１加０？＼．〇０－—．５．、０．４０－．４＇長Ｘ心Ｅ‘卢／／ｒ＾－．＞０．２Ｊ＞０．２／＇＇＊０小－０．１／ｋ■化〇！，０．０，，，Ｊ１２３４５０１２３４５Ｙ师Ｙｍ（）—９－９占ｇＩ０？二重靈！Ｉｉ－０．５、０．／４方／＇？．．，一０－夏．３－Ｃｆ＾－ｙＸ＾＼：：；Ｐ户ａ。．０１２３４５Ｙｍ（）图４．３不同截面速度分布Ｆｉｇ．４．３Ｖｅｌｏｃｉｔｙ出ｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ出ｆｅｒｅｎｔｃｒ（巧Ｓｓｅｃｔｉｏｎ一（３）第弯道流态特性一－－４－－第弯道主要包括４、５５和６６Ｈ个截面，速度分布如图４．４所示。截面４４位一弯道的入口处，在导流墙于第，在导流墙向里的位置流速明显低于导流墙向外的位置向里的位置，上、中、下部位置流速很接近，而在导流墙向外的位置中、下部流速明显一高于上部流速－－。分别位于第弯道中部和出口位置的截面５５和６６，流场规律相似，内側流速小于外侧流速，导流墙向里的位置流速很低，易形成流动死医。－－４７ 氧化沟水力学特性研充及结构优化４＾二主！５－５：主！ＩＩＩ－一－—＾下巧ｎ．化Ｐ６］卡郁０－．６＾．：：：：．Ａ：：；Ａ；＼ｐ＾。击〇：：３一＼｜Ｉ．Ｉ＾０ｏ．ｏ．０ｊ］－－－－６－５４３－２１０１８１９２０２１２２巧２４Ｙ帅Ｙ帅？－？０．７罔Ｉ下巧！—？－０．６＂＂－ＡＰｔＶ－０．１户／－０．００１２３４６Ｙｍ（）图４．４不同截面速度分布巧ｔ迅ｒｉｔｉｏｆ出ｆｔｓｅｃｔｉｏ．４．４Ｖｅｌｏｃｉｓｔｂｕｏ打ｅｒｅ打ｃｒｏ巧ｎｇｙ（４）第二弯道流态特性－－－第二弯道主要包措１０１０、１１１１和１２１２兰个截面，速度分布如图４．５所示。弯道一和弯道二的流场规律相似，内侧流速小于外侧流速，导流墙向里的位置流速很低，易形成流动死区。－４８－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文二…１二雜严｜骑＇Ｉ０－６０５．；．．Ｉ＼－义Ｄ０．０－６－５－４－３－２－－－－－－－－１０２４２３２２２１２０１９１８ＹＹｍ帅（）似２Ｉ下巧＾Ｉ０－．６／＼Ｄ．５／；＼－．尤０．４一卢广＾Ｉ０－．３／／＼０．０Ｌ，，，，０１２３４５Ｙｍ（）４图．５不同截面速度分布Ｆ４Ｖｉｇ．．５ｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂ山ｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ４．１．２氧化沟不同巧度流场分布＝＝ｍ＝－、、考察了工程氧化沟不同深度位置：上部为Ｚ２．５ｍ中部为Ｚ０下部为Ｚ２．５ｍ，＝－ｌ推流机所在位置Ｚ．４ｍ处水平断面速度场的分布规律。云图中速度的单位均为ｍ／ｓ。＝（１）Ｚ２．５ｍ上部计算流速分析＇■Ｕ．！、ｒ４！。３＇中．今縷；。增建一＿＿．．．１－■￣＾ｆｒ－一图４．６模拟速度云图（田／ｓ）Ｆｉｇ．４．６Ｃｏｎｔｏｕｒｍａｐｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙ（ｍ／ｓ）－４９－ 氧化沟水力学特性研兒及结构优化从模拟计算的数据分析：液流在１号池由入口流向１号直流道时，外侧的速度比内侧的低，主，要是因为２号弯道液流流出的作用引起的。随后，液体向前流动速度在均￣，在，匀分布１号直流道中、前段速度范围为０．３５０．４５ｍ／ｓ。在推流机的作用下上部液体速度并没由增大，反而受沟渠流动阻力的影响速度而减小，整体的流速由之前的￣５ｍ０１５ｍ２口，．３５０．４／ｓ逐渐下降到０．／ｓ。在号弯道出处流速增大这是因为受２号弯道导流板和固体壁面的挡流作用，液流局部加速。当液流由２号弯道进入２号直道，受到沟渠和壁面阻力而流速减小。液流经过过水口时，部分流体Ｗ相对稳定的速度从１号出口流出，但在２号出口处的流速明显降低。未经格过水口流出的液体［＾外侧的流速比内侧的小的流速规律在１号池内循环流动，经格过水口流出的液体，．１ｍ／ｓ。，在３号直道内流动在外侧大部分位置的流速较低，小于０，液流Ｗ相似的规律在２号池内流动之后。Ｚ＝（２）０ｍ中部计算流速分析Ｍｌ！麵ｉａｍ？巧．ｉ０ｔ色邑立０３０巧Ｕ泛；￡Ｓｉ致５丢ＤＪＳＵ身５口ｊ——Ｌ－－Ｉ．．、‘Ｖ聚芋碱－Ｍ＞＇：讀游酱；古Ｓ：黎轉笔巧达苗品私骄碱苗＾殘：：满／：．Ａ戸，Ｊ．，一．、－＜一化■一一■＞■－＿ｎｗｌｗ＊—ＨＭＭｉｉｌ？－ｆｃＩ旁＊－，．鉛．．伽－一故－一化…一—Ｊ一一．４７Ｓ）图．模拽速度云图（扣／Ｆｉ４．７Ｃｒｍａｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｖｅｌｏｄｔｍ／ｓｇ．ｏｎｔｏｕｐｏｙ（）从模拟结果可得到：Ｉ号直流道前端流场情况与上部相类似，后端在推流机的作用下．２５ｍ４５ｍ。，流速由０／ｓ提高到０．／ｓ由于在中部位置不包括过水口，２号直道与１号直道流速分布相似。＝－（３）Ｚ２．５ｍ下部计算流速分析－５０－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文＇—ｌｉｉｉ了｜｜？押－甚＇？章，；直Ｖ範了！Ｖ奪；弓置Ｖ巧恤ｉ｜￣捧—？…ｉｗｉａｔ；■此Ｗ〇１山１娩：．Ｘ－－１Ｘ＊ｗ响扣姑端ｌ．？Ｖ壯１＞帅的证１｛销婚、、－＇户＇一－＇‘＾、＾■，—轟；；＾＜？＾＾巧韶茂梦’。吟＾．＊。，－曲呼《、’知—：鸿＇專顏｜｜０｜｜〇｜｜｜＾＾｜｜｜｜｜｜｜｜＾＾＞？＾＾＾巧巧货荀沪许气＾；＾｜｜｜｜｜０｜＾；嘴－ｒ［？－■＇兴会．＝、－良－＞＜！？＊＊ｂ＾３ｔ矜Ｉ，巧？—罪Ｓ＇—，＇…－，？ｅ－￣＞－．ｉＡ＊ｒ‘。‘．．—…，，／＾ｊ，＇＇＂＂＂＂＂＾＇Ｔ’＾ＳＳＳＳＳＳＢ＾Ｓ＾Ｓ＾＊＾ＩＩｉ图４．８模拟速度云图ｍ／ｓ）（Ｆ．４．８ｏｎｔｏｕｍａｏｆｉｌａｔｅｄｖｅｌｏｃｔｍｓｉｇＣｒｐｓｍｕｉｙ／（）从模拟计算的数据分析，：除出口位置，整体液流速度偏低，挡主墙附近流速较低流速小于０．２ｍ／ｓ。沿着环流方向，在直道中后段整体流速有所提高０．６ｍ／ｓ左。，在右这是由于在潜水推流机的推动下，直道中后段流速有了部分提高。＝－（４）Ｚ１．４ｍ推流机所在截面计算流速分析…——－厂。ＴＩｒ瞧面ＴＩ］＊．０１０．２０．３０．４０．５０６０７０．８０．９１１．１１．２———…―ｒ＾匀＂＾ｊｒ？：吉＇－＇Ｊ＂－＊伽＊■？＊＂細，Ｊ？Ｊ‘—：晏一５若、＂早６－＞？＿？－…．—――一：．．＞＿…一一二图４．９模拟速度云图（ｍ／ｓ）巧．４ｏｎｏｕｒｍａｓｕｌａｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｍ爱．９Ｃｔｐｏｆｉｍｙ／ｓ（）：，整体流速偏高从模巧计算的数据分析除挡±墙附近和弯道拐角位置，潜水推流一一．２ｍ。沿着环流方向，机附近区域流速最高可达１／ｓ，液流每经过推流机次流速提高次么后在阻力的作用下，液流速度维持在０．５ｍ／ｓＷ上。￣－５１ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化４．２工程氧化巧问题分析４．２１．过水口填料堆积问题分析＝（１）Ｚ２．Ｗ过水口上部计算流速分析该截面速度分布如图４．１０所示，过水口局部切向和法向速度如图４．１１和图４．１２所／Ｎ０Ｊ＇＇＊ｉ怒巧＞，－？ｉ＊ｙ口１’Ｌｔ技，鸿诗４ｉ．：活＂ＣＩ腺ｉＪ巧货１占取｜气，、？奇＿：…Ｌ，１＃＇ｒｗ．Ｉ．ｆ——１＞／棘旅ｖ；，二和違．！ＭＴｌ＂ｒａ＇＿Ｍ？…■．—■＊？？一，．Ｊ．ａ？…ｎｉ图４．１０模拟速度云图（ｍ／ｓ）Ｆｉ４．１０Ｃｒｍａｆｉｍｕｌａｅｄｖｅｌｏｃｉ／ｓｇ．ｏｎｔｏｕｐｏｓｔｔｙ（ｍ）＇ｌＥｌｓ－ｉｒ：－？…－ＪＴ产；■扣，＾＇＾？一ｗｍｍｍｕｇｒ？／Ｂ、巧…抓、、：Ｘ泌是’－‘＂－．．号＊ｙｇ？：，Ｖｆ．，斗，？？—？團４．１１过水口附近的切向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉ．４．１１Ｔａｎｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｎｅａｒｏｖｅｒｆｌｏｗｔｌｔｍ／ｓｇｇｙｏｕｅ（）■，；；．；！－’！０‘－巧１＊：＇＿＿；—？…－’畑＂Ｅ’馈：滞：置－巧巧芯索７品、一＊＊燕ｉＰＷｗｉＭＫ，’‘‘．＊－‘．．、气．．乐．．：ｊ：ｆｅｈ，’＇－ｍ－？＂＊ｇｊｉｊｆｍｉａｇａｗＭ＊化ｗｆｔｊｗｒｎｗｒＳＷＭＦｖｒ—＊ｓ？？＾＊＾ｓｉｓ？ｉ＞－ｗ—…ｉｍｒｗｗｅｍ＊Ｓｗ？图４．１２过水口法向速度（ｍ／ｓ）Ｆ．４．１２ｒｉｎｅａｒｖｅｌｏｗ／ｉｇＮｏｍａｌｖｅｌｏｃｔｙｏｒｆｏｕｔｌｅｔ（ｍｓ）－５２＿ 大连理工大学专业学位硕±学位论文分析可知：过水口］切向速度大于过水口２的切向速度，约为０．３５ｍ／ｓ。过水口１最大法向速度约为０．１２ｍ／ｓ，过水口２出现逆流速度，最大法向逆流速度约为（Ｕ２ｍ／ｓ。＝（２）Ｚ２过水曰中部计算流速分析该截面速度分布如图４．１３所示口．１４．１５，过水局部切向和法向速度如图４和图４所尔。＇■；，？，■，ｒ，ｆ－巧；（；＇巧？１！，；。，＃ｆ＾；吟６节公；■、＾呵巧？＊—？？ｒｆ、．Ａ‘＇，，－乂１＇—■Ａ＊？６化ｗ．叶…■一６Ａ—ｆ广＂；４１３ｍ／图．模拟速度云图（ｓ）Ｆｉｇ，４．１３Ｃｏｎｔｏｕｒｍａｐｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙ（ｍ／ｓ）：二ｔ：：普八％策．，ｉ讀ｊ…．－？ｗ，＂。＂ｊｇｒ？进？＾巧．’．．。－、：＇，心ｉｉ＾ｌ图４．１４过水口切向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉ．４．１４ｎｅｎｔｖｅｔｌｔ／ｓＴａｉａｌｌｏｃｉｔｙｅａｒｏｖｅｒｆｌｏｗｏｕｅｍｇｇｎ（）ｒＲ至ｉｌａｉｉｉ過１’屯张堪子Ｌ餐；９游ｔ．品？；麟ｉｊｒ甚‘？．？．？細ｒ：养、．！，？？，Ｊ图４．巧过水口法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．４．１５Ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｎｅａｒｏｖｅｒｆｌｏｗｏｕｔｌｅｔ（ｍ／ｓ）ｙ－５３－ 氧化沟水力学特性研究及结构优化分析可知，．／ｓ。巧水；巧水口１切向速度稍大于格栅出口２的切向速度釣为０２５ｍ曰１最大法向速度约为０．１６ｍ／ｓ，格栅出口２出现逆流速度，最大法向逆流速度约为０．０８ｍ／Ｓｏ＝（３）２１．０５格栅出口下部计算流速分析该截面速度分布如图４．１６所示，过水日局部切向和法向速度如图４．１７和图４．１８所巧。〇；运己〇：：货占以於１：。驟ｏｔ：拭：ｉ卑－車入＿古又：山‘：－城乏：知歡今病一巧；＇巧々乂瓣安巧垄敎簽过巧■？一＞？；法—一：＊－－？？？■—？－，—Ｘｉ１９ｆｗ？一Ａ＞，＊一一ｊ？，參為、＇…－Ｋ，、冷图４．１６模拟速度云图（ｍ／ｓ）Ｆｉ．４１６Ｃｔｉｌａｔｖｌｏｉｍ／ｇ．ｏｎｏｕｒｍａｐｏｆｓｍｕｅｄｅｃｔ（ｓ）ｙ．．．－、＊１－，＇＊、ｗ．：．？，弓予＇。；！一－—■■？＞■．—？■■？ＨＰＩＩ？＂■０？？、？？■—■＞？？ａａｍ＾、＊＇．’：．‘．．刪段Ｘ姨Ｘ．：记Ｖ：Ｊ图４．１７过水口切向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．４．１７Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｎｅａｒｏｖｅｒｆｌｏｗｏｕｔｌｅｔｍ／ｓ）（？．饒＞－：／ｙ．＾？巧泌常只贺凉？－＇－？－：人！．ｉ：、巧．＂祗ａｉｉ］图４．１８过水曰法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉ．４１８Ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔｎｅａｒｏｖｅｒｆｌｏｗｏ山ｌｅｔｍ／ｓｇ．ｙ（）－日４－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文：过水口１、２处的环流速度相近分析可知，约为化２ｍ／ｓ。过水曰１最大法向速度约为０．１ｍ／ｓ，过水口２出现逆流速度，最大法向逆流速度约为０．０２ｍ／ｓ。（４）两格栅出口上、中、下速度分布对两格栅出口上、中、下速度分布速度分析，具体位置如图４．１９所示。过水口１附近速度分布如图４．２０所示，过水口２附近速度分布如图４．２１所示。■靈Ｉ「ｉｌｌＩｊ＾＾＾￣￣Ｌｉ＿Ｌ＿Ｊ｜ｊ５〇图４．１９过水口速度取样位置＾Ｆｉ４９Ｓａｍｌｌｉｆｌｉｌｌｇ．．１ｐｅｏｃａｔｏｎｏｒｔｈｅｖｅｏｃｔｙａｔｏｖｅｒｆｏｗｏｕｔｅｔ…？一Ｖｎ１１’？一■，０－▼Ｗ▼Ｖｎ２．１５▼＇—４—０１０－／Ｖｔ３夺蔓？气又香ｉ－０－．３０Ａ巧；－４Ｕ０１．０１．５２．０么Ｓ３．０ｚ帅图４．２０巧水口不同位置法向速度ｍ／ｓ（）Ｒ．４．２０Ｎｏｒｍａｌｖｅｌｏｃｉｔａｔｖａｒｉｏｕｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｆｏｖｅｒｆｌｏｗｏｕｔｌｅｔｍ／ｓｇｙ（）对过水口１位置分析可知：３位置为危险位置，过水口１／２部分，切向速度（０．０７５ｍ／ｓ）小于法向速度（化口ｍ／ｓ），易发生填料堵塞问题。；５、６对过水曰２位置分析可知位置为危险位置，出口位置法向速度为负，即逆流速度，且切向速度较小，易发生填料堵塞问题。－５５－ 氧化沟水力学特性研究及结构优化－－Ｖ？ｔ４—－０．１０＃Ｖｎ４—Ａ—Ｖ．ｔ５化二Ｉ：：－－％０．２０－－Ｈ０．２５－０．沉Ｊ１１１１１１１．０１．０２．．．５２５３０ｚｍ（）图４．２１过水口不同位置速度（ｍ／ｓ）Ｒｇ．４２１Ｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｖａｒｉｏｕｓｌｏｃａｔｉｏ打ｏｆｏｖｅｒｆｌｏｗｏｕｔｌ巧（ｍ／ｓ）过水口填料堵塞问题，对原池尺寸的水池的流体特性分析可知：，３位置在过水口１处为危险位置，格栅出口１／２部分，切向速度（０．０７５ｍ／ｓ）小０．１２ｍ／ｓ）。：１于法向速度（，易发生填料堵塞问题解决填料堵塞的方法提离格过水口处，３位置的环流速度；，５、６，在过水口２处位置为危险位置，出口位置法向速度为负，即逆流速度且切向速度较小，易发生填料堵塞问题。解决填料堵塞的方法：提高过水曰２处，５６，位置的法向速度，避免逆流发生，同时增加其环流速度。４．．２２氧化沟能呈配置问题分析一／ｓ．／ｓ。般认为，不游泥最小液流流速为０．１５ｍ，污泥不聚集沉降的速度均值为０３ｍ实际运行工况：单级池中布置着６台，每台功率２．３ｋＷ的潜水推流机，其有效容积为３３２８５２ｍ，则潜水推流化功率配置为：４．８４Ｗ／ｍ。潜水推流机在污水池中的布局见图４．２２：一弯道处潜水推流机的布置：口处４号推流，弯道出，１和机离弯道的距离不致分６ｍ和４ｍ一别约为，弯道进口处，３和６号推流机弯道距离也不致，约为４ｍ和６ｍ；直线段潜水推流机的布置一：平均约为１２ｍ处布置个推流机。这样每级池内布置有６台潜水推流机。上、中、下各截面速度分布云图见图４．６、图４．７和图４．８。－５６－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文Ｏｕｔｌｅｔ‘￣．＾＾＾Ｎｏ．１２Ｎｏ．ｌｌＮｏ．ｌＯ＾￣＼Ｎｏ．７Ｎｏ！８Ｎｏ．９Ｊ下＾—１巧机］阳］＾ＩＮｏ．６Ｎｏ．５Ｎｏ．４＾＿－—巧心誦．誦Ｚ口Ｉｎｌｅｔ２＇，卢气ＮｏＶ．Ｉｉｍｅｌｌｅｒ＾Ｎｏ．２Ｎｏｐ．３Ｊ＿ＩＩｎｌｅｔ！图４．２２氧化沟结构示意图Ｆｉ．ｇ４．２２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＯｘｉｄａｔｉｏｎＤｉｔｃｈ从二级池池底流速分布情况看：池底流速整体分布不均匀，在主流道直线段存在着速度值大于０．６ｍ／ｓ的高速区，能够让污泥在池内循环流动起来，弯道区域也出现局部较大流速，；而在挡±墙附近的部分区域存在着速度值小于０．１５ｍ／ｓ的低速区该位置会发生污泥的沉积，会对污水处理效果造成影响。弯道出口内侧流速较低，继而污泥沉积的情况会在此区域发生。一工艺上、，池底到到中屯，对推流机安装高度有定的规定：当叶轮直径小于１米时高度民＋０．７ｍ；如果叶轮直径在１米Ｗ上，则需按Ｒ＋ｌｍ；根据池巧对推流机的安装高＝度有所调整。推流机的叶轮半径为Ｒ０．６５ｍ，根据工艺要求，安装高度应为１．６５ｍ，目前安装高度为一１．４ｍ，这与理论的安装高度存在定偏差。由于推流机安装位置的不合理一，，导致号池内侧挡止墙附近存在低速区会发生污泥的沉积，不能满足工艺要求。另外，沟道底部流速相差较大，部分区域流速过髙，能量过剩，造成能量的浪费。实际运行工况存在弊端，为了优化沟道内流场分布，达到工艺要求的流速，通过调整推流机的功率，同时就池内的流动死区，对推流机的位置、投放数目和能量的投入等相关巧容进行调整化化。４．３工程氧化巧填料堆积问题优化实际工程氧化沟会在过水口处发生填料堆积，基于本文第二章和第Ｈ章小试氧化沟结构优化的基础，将最优的方案应用到实际工程氧化沟中。在实际工程氧化沟过水口处°开孔挡板°添加逆时针４５，开孔角度７．５，同时将５号推流机的位置向内侧平移０．７２ｍ，－５７－ 氧化沟水力学特性硏巧及结构优化向上平移０．７２ｍ，对过水口附近流场分析，其切向和法向速度分布云图如图４．２３和图４。．２４所示－－—－．。ｒ銭■：：ｚｒｍ＼广巧１ＩＰ＇－？Ｉ；。，Ｊ．４１Ｕ／；ｌ１；？Ｉ？－—么巾ｐ，■ＩＩ＂一可？护，猫Ｂｐｐｐ聊為Ｓ…巧声Ｓ抗ｆ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图４．２３参数１过水口不同深度切向速度（ｍ／ｓ）巧．４ｌｔｌｏｃｍ／ｓ呂．２３ｔａｎｇｅｎｔｉａｖｅｌｏｃｉｔｙ出ｆｆｅｒｅｎｔａｔｉｏｎａ（）口ＩＭＥＰ曼要；ＷＩｋ．ｉａ：，ｒｒｗｉ－—ｊｊ＇‘ｆ－三！平！乂乂：；＊？〇：？；．：０－Ｉ：？，。：＞３１追ｊ１＜；：！瞩ｊｍ：：ｉｍｎ（ａ）下部（ｂ）中部（ｃ）上部图４．２４参数Ｉ过水口不同深度法向速度（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．４．２４ｎｏｒｍａ］ｖｅｌｏｃｉｔｙａｔ出ｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎ（ｍ／ｓ）在最优条件下，由不同截面过水口附近流场分析可知：过水口下部位置切向液流流速是－０－－．２５ｍ／ｓ，中部位置切向液流流速范围是０．２５ｍ／ｓ，上部位置切向液流流速是０．３０ｍ／ｓ过水曰附近最大法向液流流速是０，．１４ｍ／ｓ．１０ｍ／ｓ中部附近最大法向液流流速是０，；上部附近最大法向液流流速是０，口处填．１２ｍ／ｓ。这改善过水口附近的流场能缓解过水料堆积问题。４．４工程氧化沟能量配置问题化化实际运行工况存在弊端，，，为了优化沟道肉流场分布达到工艺要求的流速通过调整推流机的功率，同时就池内的流动死区，对推流机的位置、投放数目和能量的投入等相关内容进行调整优化。－－己８ 大连理工大学专业学位硕±学位论文４．４．１氧化沟内设置六台推流机因为弯流道出流内侧部分位置流速较低，，污泥会在该位置聚集下沉所Ｗ在弯流道出流处的１和４号推流机安装的距离为１．５ｍ，这样低流速的液流会被提速。另外，若潜水推流机安装位置离弯流道入口距离太小，高流速的液流会与墙壁碰撞，液流会反向流动一，在距；离弯流道入口７．５ｍ处分别布置潜水流动设备个。由于内侧挡±墙附近存在低速区，所Ｗ将潜水推流机位置向内侧平移０．２５ｍ，满足工艺上对安装高度的要求，安装高度为１．６５ｍ，即推流机向上平移０．２５ｍ，在整个单级池内均匀地设置６台潜水推流机。设置单台潜水推流机功率分别１．３、２．３、３．３ｋＷ的Ｈ种工况，其各截面速度平均值、最小值和最大值如表４．１所示。表４．１速度参数Ｔａｂ．４．１Ｐａｒａｍ巧巧ｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙ平均速度（ｍ／ｓ）最小速度（ｍ／ｓ）最大速度（ｍ／ｓ）＂￣￣￣￣￣￣上部ｔ５Ｔ上部下部上部下部￣￣￣￣￣￣￣请拖０３１６０３３４０．．００２Ｏ．０．．３３８０００３０．００７００７８４ＪＨ１６３也工况１０．２６００＞．．２Ｓ３０．２６９０．０胆０．００４０．００１０．７５２０．６７７１４９０工况２０．３００３４８０巧０．０．４巧５．．３０．００１０．００４００５０．７８６．８０１１工况３０．３６９０．４０４０．３８４０．００２０００２０．００６０．８９４０．９２３１．５０４．３（１）工况１．Ｗ／ｍ。：单台潜水推流机功率为１．３ｋＷ，其功率配置为：２７３池底液流速度整体分布较原模型池均匀，高速区和低速区相差值缩小，主流道内的速度值约０．４ｍ／ｓ，１号池中液流流速低于化１５ｍ／ｓ的低速区减少，弯道出曰的速度小的一位置尤其挡止墙附近的有明显减少．／ｓ。但２号池出水口。底部流速平均值为０２６９ｍ侧的低流速明显增加。－－５９ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化—＇＂；ＭＭＣ．Ｘ．＾ａ＾＾＾ＥＺＪＭＩｆｉｉ产－－Ｗ，；：■．：‘：。’占‘？，１Ｍ＇，，【＾＇．Ｉ：ｓｉ：ｃ．－‘．５ｊ？．ｆ．ｖ－＾ｒ，，；；來ｒ！：：ｆＶｔ．＇．於Ｖ－４矜！；＿？－？＂—■＂．＂＂＂＂啤…。ｒ＂■＇＾＂＂＂？＇，，ｐｊｎＰ＾？－—－－ｗ一—－－－■—－ｔｆＶ＇＾．？－Ｍｋ—？－■－■—．—ｉ＊＊＊Ｂ——■－．．■？－■ｙｕｉ，？Ｉ１———■＂■■—＂？？｜ｉ＾ＴＩ＾■－■Ｓ－＝Ｓｒ点．娘寒－：微鑛■解；市式缚橄礎霞綾技：１：ｐ蠻芦婉；苗；宴巧芳愛Ｉ亡零裏＊Ｍ．、？〇？．■ｉ４Ｅ＜．ｌ（ｌＭａＭ—？＊＂一４＞＞？ｉｐｊ４＆ｆ＜＾ａｔａＭｂＭ％—－——，■－■１＂１＂．，－＂■——？？，Ｔａｔ｛？，－；Ｌ：Ｊｉ；．，…■＿■ｍＳｌＳｍＳｉ．Ｊ心＇…￣—￣瓜‘ｒｒｎｒｒｎｒｉ■ｆｉｎｉｐｐｉｉ—＇＇＇：＊＇：’？如；＊－护＇＊；■■，Ｉｉ’＇ｔ．；色托ｔ如占！紛：辛齐押Ｊ＇—，■一＇－■．：ｉ脚坏巧妨告迎弓键多褒乐’．ＶＩ巧巧門卿网訓瑚茲：？＾舰＊Ｌ二；山＿：？；．遮；ｓｓＩｆ？－：獻Ｓ＾Ｂ？图４．巧计算速度等值图（ｍ／ｓ）巧复４．２５Ｃｏｎｔｏｕｒｍａｐｏｆｃｏｍｕｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙｍ／ｓ）ｐ（３（２）工况２：单台设备功率为２．３ｋＷ，功率配置为：４．８４Ｗ／ｍ。＇．＇？’＊’？＇＂；＂．—■’＊ｈ：．‘■－ｒ：￣：ｒ．：去■；＾：．■‘ｙｙ４：５：■：．１化；！ｉｍＪ，；：Ｚｉ学畫＾－■■－—ｒ．野部ｒ導疋…４＊－■■’‘，气ｒ说粗一；－：恥：而带号ｉ‘心二…心：’祀－，，－＾■＾‘■＇－ｒ‘、？．，：嘴当？：？＂ｒｒ－，．．‘心，．＾於＞片游４嘴‘＾心，？＇－＂呼…、＇，必４游＇心一Ｗ解‘山．诚，，＊一一》一？Ｖ＊，＂占Ｖｉ）＂ｔ齡曲＂；、＾够驾議！—巧—ｆ＾ｈｂＴｉ￣＊＊ｉｉｉＭＡｎ１化齡１＞巧巧＞＾＜１＾＂８＜？？？？，＊＊ＷＳ＂ｉ＊ｅｉ滿１＾｜ｗｊ＇■，＇＊，、４＊■＊：，＊Ｉ４！＊‘；＇给－．。．，，ｆ．’二；，＾．，一—＿：一？＿＿ｉ，＾＂＇＂Ｉ＂Ｉ＂■ＨＴｉｒ——？一—■ｌａｉｉＢｔｆｔｆｃ—■＇”＊＇－一．一、＂＿、Ｓ？＊？？－？々’，＇Ｋ＞Ｓ９；巧４ｇｐＰ：ｊ〇名零：，＇ｔ－：，／满録！滋嫌＇繁妻、－．－－－＂＾＊＊＾－－－－－—＇－Ｍ：’柄价ｉ，，？Ｉ而Ｉｒ．ｉ，，ｉ—，占？｜ｕ，妻！＾＇－—？：＂成＇；、■、Ｖ气吟如＾＂—站ｉ诏薇齊祭＇占，＾．恕如．！茸話苗、女每龄義ｋ？—■■？ｍ？＊、■—？ｍ图４．２６计算速度等值图（阳／ｓ）巧容４．２６Ｃｏｎｔｏｕｒｍａｏｆｃｏｍｕｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｍ／ｓ）ｐｐｙ（－６０－ 大连理工大学专业学位硕ｄ：学位论文池底液流速度整体分布较原模型池均匀，在弯流道出流处局部区域出现速度值大于０．６ｍ／ｓ的高速区，主流道内速度值约是０．５ｍ／ｓ，１号池中速度值小于０．１５ｍ／ｓ的低速区２口一也有所减少，但号池出水侧的低流速稚有增加０．３３３ｍ／ｓ。。底部流速平均值为工况３３：单台设备功率为３．３ｋＷ，功率配置为：６．９４Ｗ／ｍ。＇—Ｔ．技湿互］ｒ忘芯．ｒ；Ｔ欄—忍…＿吐密》－－￣—－■—ｒ二妨Ａ线矜二織撫爭峰％羯簇‘；匪＇讚在３戴＇Ｖ这占影思。＇一＂？ｌ直ｗｊ？过其占，知心一严＇．沾典承游済《帝策霞泌，ｉ‘－＾＾Ｐｉ，■■■■—ｋ－－？■ｉｆ＾－ｆ’３：論藝纖護巧藍；豫售彎讓ｙ編一－ＳＭｒｔＭＭ？Ｍｂｗｘ－Ｓｔ＾類賴纖薦囊；縣＇戸苗萄驻？公‘？？中一￣￣一一ｊ＇—－’；！：：；；監．二為翻ｉ■Ｈｉ＾ａＴ：１图Ｚ；＿；＂？＂＊＂＂？＇１１ＩＩ；Ｉｉ＂！ｗ＇ＩｉｗＷ却．＊８＾ｙ听革．Ｗｉｒｔ品為…－—＂Ｍ＾ＳＳＴｉｉＡ＇堯杳藝饼媒＇；备巧篇寅ｋ—＊城ｆ？－■？ｐ＊曇―——－－－一—■￥Ｉ｜—■？——？■？■－、－－－－—■■一？？ｆ，，图４．２７计算速度等值图（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．４．２７Ｃｏｎｔｏｕｒｍａｐｏｆｃｏｍｐｕｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙ（ｍ／ｓ）池底流速整体分布不均匀口局部区域和主流道出现速度值大于０．６ｍ／ｓ，在弯道出的高速区一，１号池中速度值低于０．１５ｍ／ｓ的低速位置明显减少，但２号池出水口侧的速度小的位置稍有増加。底部流速平均值为０．３８４ｍ／ｓ。设置六台潜水推流机，当在工况１下，单台潜水推流机功率为１．３ｋＷ，潜水推流机３功率配置２．７３Ｗ／ｍ，下部速度均值０．２６９ｍ／ｓ小于０．３ｍ／ｓ，满足不了工艺要求。当工况２、３时，下部速度均值大于０．３ｍ／ｓ，基本满足工艺要求，工况２下，挡止墙和弯道出曰附近的低速区明显减少。，流速分布更加均匀，能满足要求４．４．２氧化沟内设置四台推流机一在弯流道出流处１和４号推流机５ｍ处分别安装台推动设备，Ｗ提高此处流速低的液流的速度。另外，当推动设备离弯流道入口距离小时，液流速度较大，与墙壁碰撞，－６－１ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化一部分液流会反向流动回来，因此，在离弯流道入口１０ｍ处分布布置推动设备个。潜水推流机位置向内侧平移０．２５ｍ，向上平移０．２５ｍ。设置４台推动设备。设置单台潜水推流机功率分别２，．３、３．３、４．３ｋＷ的三种王况其各截面速度平均值、４２．所示最小值和最大值如表。表４．２速度参数Ｔａｂ．４．２Ｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙ平均速度（ｍ／ｓ）最小速度（ｍ／ｓ）最大速度Ｃｍ／ｓ）￣￣￣￣￣￣￣￣￣上部＾下部上部下油上部＾下部￣￣￣￣￣￣￣原池００．７１０６３３＾．３３８０＾０．００７０．００２０８４．工况１０．２５１０．２７５０．２６３０．００２０．００２０．００２０．７３４０．６３８１．５６０工况２０２７．７７２．１．０．２．０．１０．０００．０００．００３００８４２５９２８９３扣３１．５１工况．．．１１０．０．０乂８７１５３０３１６０．３５２０３３４０００２００００４７８２３（１）工况４；单台设备功率为２．３ｋＷ，功率配置为：３．２３Ｗ／ｍ。－■－巧？：ｇ獨：：：了：＿：＾一—．；ＬＩＥ－——－一《？？——一■町Ｖ，六ｒｒ；義魅每；技：羣ｆ二．’ｆｔｉＳｆｃｉ一ｆｆｉｉｎｉｉ＊一Ｉ■－．—－ｒｉｉ斷涨ｓ－■＾巧＇巧翊＊田》！；；离，段踩…一．．－．？ｗ—Ｊ＾ＵＷ？＂，＇’．曲＂ｌ＂－Ｖ＂—二－—二Ｌ？—一一＆－乃３图４．２８计算速度等值國（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．４．２８Ｃｏｎｔｏｕｒｍａｐｏｆｃｏｍｐｕｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙ（ｍ／ｓ）－６２－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文池底液流速度整体分布较原模型池均匀，，高速区和低速区相差值缩小主流道内速度值约０．４ｍ／ｓ，１号池中速度值小于０．１５ｍ／ｓ低速区减少，挡王墙附近低速区有较多的减少一。底部流速平均值为０．２６３ｍ／ｓ。但２号池出水口侧的低流速明显增加。Ｗ３（２）工况５：单台设备功率为３．３ｋＷ；４．６３／ｍ。，功率配置为＂＇＇ｎｗＭ＾１■ｌｉｉｌｉｉｉｉｆｃｎｘＳｉｉｉ１——■－￣■町—ｒ－－‘ｓ－－ｒ．ｒ；：＇：：■：：．：＇诚知ｒ，！—Ｌ一ｊ；ｒ．＇；户—ｒＶ？？—＊？？■－—．ｋ＞＂＂－－■．．？一ｉｉｗａ？ｗ—■■ｒＩＴＩＩＩＩｌＡｎ１１ＵＭ－．一、ｖ．ｗ，；．－．…＂ｒ導、？—＇添＊？、－？－？－血－、＿ｔ、、ｂＡ资．４．２９ｍ／ｓ图计算速度等值图（）Ｆｉｇ．４．２９Ｃｏｎｔｏｕｒｍａｐｏｆｃｏｍｕｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｍ／ｓｐｙ（）池底流速整体分布与工况４相似，高速区和低速区相差值缩小，流场分布较原模型池均匀，主流道内的速度值约为０．５ｍ／ｓ，１号池中速度值小于０．１５ｍ／ｓ的低速区减少，一挡±墙附近的低速区有明显的减少。底部流速平均值为０．３１１ｍ／ｓ。但２号池出水口侧的低流速明显增加。３（３）工况６；单台设备功率为４．３ｋＷ，功率配置为：６．０３Ｗ／ｍ。池底流速整体分布不均匀，在弯道出口局部区域和主流道出现速度值大于０．６ｍ／ｓ一的高速区，曰，１号池中速度值低于０．１５ｍ／ｓ的低速位置明显减少但２号池出水侧的低速位置明显増加。底部流速平均值为０．３３４ｍ／ｓ。－－６３ 氧化沟水力学特性研究及结构优化．‘－．－—離置．：己龙招段—Ｉ：細陌厂…；－—：；Ｔ足田—，：ｒｒ骑Ｔ厂．Ｖ？＿＂．？．二…－－－－－－－－－———■■－、、；？‘１一．．、．１難ｆＶ去矜Ｉ讓讓馨ｃ讓繁囊雪讓！細藏３滅動變＇職Ｉ羯攀麵讓＇卒、；呵＊，＇山一＇’＇＇蟲脸穿器詔／立泌掉狄。＇；游學：＾：二巳：％ｙ麥：＿講ｆｔ＂．■？■■？■—？■－？一＊．？．—■？．＂＂—？＞＊＊—？Ａｉ＾ｍ—？■？■■．．＞■■？—■－．．－■—■Ａ＞？一＂．——’’臟进ｉ．ｆ！：ＬＬ五强：Ｌ：—．＾Ｍｉｉｎ＇－＇玲監：；７转Ｌｓｉ１鑛－电器ｕｇｐ雜菊４韓＇身善革赛薛體０臀巧暂影費聽帮惠ｃ挪ｊＩ５ｆ－＊？＾ｒ，ｒｌＥｒ＾ｉｆ＾ｊｇ１＂？■？？。—．－．方？ｔ＾ＪＬ－■＊＂■＇＇一■■－＿—－＇＇＇＊，＾－ＷＬ＊－－＊■■巧甲；ｗ－辨－？．■？产＂ｙ＂＂？，ｒｉｒ、ｉｓｔｅ！若，＊Ｖ＂ｉ？ｆｉｅｆｅＴＯ》＊ＷｆＴｉｉｎ、ｉｌＭｉｍａＭｉ？＾＜？Ａ－．ｆ￣ｉＭｉ？＞Ｈｗａｉａ？＂ｕ）ｍ？ｉＭＭｉ？ｔｉｌ？，＇ｉ＊ｗＶｉｒ—ｉｗｒｔｌ—Ｗ＼Ｂｉ？ｉ？Ｔｉ图４．３０计算速度等值图（ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．４．３０Ｃｏｎｔｏｕｒｍａｐｏｆｃｏｍｐｕｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙｍ／ｓ（）在工况４下，下部截面的速度均值为化２６３ｍ／ｓ小于０．３ｍ／ｓ，不能满足工艺要求。而在工况５、６下平均速度超过０．３ｍ／ｓ，基本能满足工艺要求，其中，工况５；单台潜３４８４水推流机功率为３．３ｋＷ，潜水推流机功率配畳为４．６３Ｗ／ｍ小于原池功率配置．３Ｗ／ｍ，流速较均匀，在挡主墙附近的低速区明显减少，但在２号池与１号池结果不相一同，ｍ／ｓ，这，在２号池底部设有出水口，在过水口的侧部分区域流场速度小于化１５一一是因为该区域受到两种作用：种为顺着推流机的推动沿着流道环流的作用；另外种是液流沿着底部出水口出水的作用，为逆着环流方向的作用。两种作用相互抵消，在底一部过水口的侧出现低速区，易发生污泥的沉积。４．５本章小结本章主要对工程氧化沟作结构优化，主要包括其氷力学特性分析，填料堆积和能量配置问题分析及优化：，分析可知（）推流机作用下氧化沟流场特点是沟渠外测流速明显高于内侧流速，在沟渠内１一一侧流道存在流动死区。氧化沟内液流每经过推流机次流速提高次，之后具有较离流一直流道内沟渠外测中、，大部分沟道液流速度较大，第速的液流在沟道内均布。其中－６４－ 大连理工大学专业学位硕±学位论文，原因是与推流机较低安装高度相关上部流速流速低于下部，然而，第二直道内沟渠外测上部流速高于中部流速，中部流速高于下部流速，运与过水口位置相关；弯道处，安装导流墙可使中、下部流速提高，弯道出口内侧流速低，易形成流动死区。（２）在氧化沟过水曰的水力条件下，填料易在过水曰处的筛网附近发生堆积。堆积的主要原因是在过水口附近，存在切向环流速度小于法向过水速度，部分位置法向过水速度为负，且切向环流速度较小，易形成填料堆积。解决填料堵塞的方法是降低过水口局部最大法向速度，降低过水曰速度的极差，使得法向过水速度分布均匀，同时，提高平均切向环流速度，使大部分的填料随着料液进入到主流道中循环利用。将小型氧化沟最优的结构参数应用到实际工程氧化沟中，从过水口附近流场分析发现结果较好。一（３）由于推流机安装位置的不合理，导致号池内侧挡±墙附近存在低速区，会，不能满足工艺要求。另外，发生污泥的沉积，沟道底部流速相差较大部分区瑪流速过。，高，能量过剰，造成能量的浪费实际运行工况存在弊端，为了优化淘道内流ｉ分布达到工艺要求的流速，通过调整推流机的功率，同时为改善流动死区，对推流机的位置、投放数目和能量的投入等相关内容进行调整优化。（４）均匀的布置多台合适功率的潜水推流机的效果要比少台大功率的效果好；内侧靠近挡主墙处存在低速区，要适当将推流机的安装位置偏向内侧；推流机布置在离弯道入曰的距离要大于出口的距离；底部整体流速均匀性越好，能量损失越少，需要的能一耗越少，效果越理想。在距离弯道出口１，．５ｍ处、弯道进口７．５ｍ处各设置台推流机安装位置向内侧平移０．２５ｍ，向上平移０．２５ｍ，设置单台推流机功率２．３ｋＷ，６台，功３４．８４／ｍ。率配置为：Ｗ，效果较好－－６５ 氧化沟水力学特性研究及结构优化结论本文对实际工程上污水处理厂的氧化沟进行了数值模拟研究，并设计小试氧化沟进行相关问题实验研巧：，主要得出Ｗ下结论１小型氧化沟数值计算和试验测试结果表明：（）①推流机作用下氧化沟流场特点是沟渠外测流速明显高于内侧流速，在沟渠内侧流道存在流动死区一一。氧化沟内液流每经过推流机次流速提高次，之后具有较高流速的液流在沟道内均布，大部分沟道液流速度较大。弯道处，安装导流墙可使中、下部流速提高，弯道出口内侧流速低，易形成流动死区。②改变推流机位置一、挡板倾角和挡板开孔方式均能在定程度上降低氧化沟过水口附近的法向出口速度，能缓解过水口填料堵塞问题。其中最优的参数条件是：５号推°。：＋２０ｍｍ＋２７４５流机位置变化ｙ，Ｚ：０ｍｍ；挡板倾角．５；挡板逆时针开孔。添加°°５７５，０５ｍ／ｓ逆时针４开孔倾角．的挡板能将中部的切向速度由逆流速度化变为顺流０。速度．１ｍ／ｓ，并且也可降低上、中部最大法向速度，能缓解填料堵塞问题２０ｍｍ，添加最优结构参数能缓解填料谁积问题③小试装置上。当两池液位差为时，添加挡板能将填料的最大堆积率由］６％降低到３．６％；当两池液位差为３０ｍｍ时，，，填料的最大堆积率由３１％降低到６．８％。０ｍｍ时添加挡板１当两池液位差为４添加挡板能将填料的最大堆积率由３５％降低到１８％。２工程尺寸的氧化沟数值模巧和优化方案（）一，①由于推流机安装位置的不合理，导致号池内侧挡±墙附近存在低速区会发生污泥的沉积，不能满足工艺要求。另外，沟道底部流速相差较大，部分区域流速过高，能量过剩，造成能量的浪费。均匀的布置多台合适功率的潜水推流机的效果要比少台大功率的效果好内侧靠近挡±墙处存在低速区，要适当将推流机的安装位置偏向内侧；；推流机安装位置距离弯道入口处的距离要大于弯道出口处的：底部整体流速均匀性越口１５、，能量损失越少，．ｍ处好，需要的能耗越少效果越理想。在距离弯道出弯道进一口．２７，０．２５ｍ，向上平移０５ｍ，设置单．５ｍ处各设置台推流机安装位置向内侧平移３３ｋＷ，６４．８４，台推流机功率２．台，功率配置为：Ｗ／ｍ效果较好。②在氧化沟过水口的水力条件下，填料易在过水口处的筛网附近发生堆积。堆积的主要原因是在过水口附近，，存在切向环流速度小于法向过水速度部分位置法向过水速度为负，且切向环流速度较小，易形成填料堆积。解决填料堵塞的方法是降低过水口局部最大法向速度，降低过水口速度的极差，使得法向过水速度分布均匀，同时，提高－６６－ 娩理工大学专业学位硕±学位论文平均切向环流速度，使大部分的填料随着料液进入到主流道中循环利用。实际工程上，潜水推流机安装的位畳与过水口的距离应小于７．２ｍ，可Ｗ通过改变潜水推流机安装的位置偏移量来缓解填料堆积问题，ｙ，氧化沟过水口不发生填料堆积问题需保持两池较低的液面高度差运巧．ｍ。，液位差应保持在０７２Ｗ下添加挡板能降低填料的堆积率，在不同程度上缓解填料堆积的问题。本文对氧化沟过水口填料堆积和能量配置问题做了相关研究，并提出相应的优化方案，优化设计是在对氧化沟水力学特性分析的基础上提出的，未考虑其它方面的因素，这还有待继续深入。－６７－ 氧化沟水力学特性研巧及结构优化参考文献［１］中华人民共和国环境保护部．２０口年中国环境状况公报．＂＂［２］中华人民共和国环境保护部．国家环境保护十二五规划．３－冯东：［］．我国污水处理现状分析［Ｊ］．能源与环境科学２０１３０２１７３口４．，，［４］张自杰，林荣忱，金儒霖．排水工程（第四版）［的．北京：中国建筑工业出版社，２０００．－［引．从运行方式看氧化沟技术的发展［Ｊ］３：１９２１．邓荣蘇李伟民王蘇等．给水排水２０００２６），，（［６］ＨｏｎｇＫＨＣｈａｎｇＤＨｕｒＪＭｅｔａｌ．Ｎｏｖｅｌｐｈａｓｅｄｉｓｏｌａｔｉｏｎｄｉｔｃｈｓｙｓｔｅｍｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄ，，，ｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｍｏｖａｌａｎｄｉｔｓｏｐｔｉｍａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｌ也１－ｃｉｅｎｃｅａｎｄＨｅａＰａｒｔＡ２００３％（：２１７９２１８９．，，，０２００４－饥张小苟杨云化氧化沟技术简介［．科技情报，１４（１）：１１９１２０，Ｊ］开发与经济，８ＺｕｏＳ－［］ＹａｎｇＹＪ，Ｊ，ｅｔａｌ．ｔｕｄｙｏｎｔｗｏｏｐｅｒａｔｉｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆａｆｕｌｌｓｃａｌｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ＹａｎｇｇｃｏｎｄｉｔｃｈｆｏｒｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｅｎｅｒｔｉｏｌｉｔｂｓｉｎＣＦＤｍｏｄｅｌ．ｏｐｏｇｙｃｏｎｓｕｍｐｎａｎｄｅｆｆｌｕｅｎｔｑｕａｙｙｕｇ［Ｊ］Ｗａｔ１１４５１－ｅｒｒｅ巧ａｒｃｈ３％５２．，２０，（１）：４３９一９一［］沈耀良等．废水生物处理新技术理论与应用（第二版）［Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，２００民一－［１的邓荣森许俊仪．城市污水处理与体化氧化沟技术２０００２６１１：３１．．给水排水（）２８，，，－化１１．工业２００２２２巧１６［］离云，常爱玲，胡志化氧化沟污水处理新技术［Ｊ］水处理，，）：［１２］ＡｍａｎｄＬＣａｘｌｓｓｏｎＢ．Ｏｉｍａｌａｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｎａｎｉｔｒｉｆｉｎｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅ，ｐｔｙｇａｃｔ－ｓ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ１２４６〇７）２１０１２１１０．ｐｒｏｃｅｓ，２日，：一［１３］邓容森，张巧彬，潘江俊．体化氧化沟混合液循环流动情况试验研究［Ｊ］．给水排水，１９９８，２４－巧）：１２２４［１４］许丹字，张代钩，庞子山，等．交替曝气条件下Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ氧化沟的水力特性测试［Ｊ］．中国给－水排水，２００８，２４（４）：９５９９．［１５］陆少鸣，杨立．关于转刷曝气氧化沟中挡流板设置位置的讨论［Ｊ］．给水排水，２００２，２８（９）：６－１６２．１Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ２００７［幻马迎霞．．，，张全森，许爱红改良型氧化沟的运行与改造［Ｊ］中国给水排水，－２３４：２９３１．（）一工艺设计Ｃａｒｒｏｕ［２００２化（７刘长荣常建．ｓｅｌ氧化沟的脱氣除磯Ｊ］．中国给水排水，１）：［１］，，６－７７０．１８刘广立，种云霄，樊青娟，等．氧化沟水力特性对处理效果和能巧的影响［Ｊ］．，２００６，［］环境科学２－７１１２３２３２３２６．（）：猛－［１引曹瑞．．２００１１７：１６１８．，付见中改善氧化沟流速分布的措施［扣中国给水排水，，狂）一口０］李伟民．中试体化氧化沟流态及规模型台建式氧化沟实验研巧［Ｄ］．重庆：重庆大学，２０００．２一［１］李伟民，邓荣森．水下推动器单独运行时体化氧化沟流态试验研巧［Ｊ］．给水排水，２００１，２－７（１：１９２么幻－６８－ 大连紅大学专业学位硕丈学位论文一［２２］尚应奇．深巧转刷型体化氧化沟水力特性试验研究巧］．重庆：西南交通大学，２００４．２３ＦｅｒｎａｎｄｅｚＸ民Ｎｉｒｓｃｈｌ比Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｔｉｃｌｅｓａ打ｄｓｅｄｉｍｅｎｔｂｅｈａｖｉｏｕｒｉｎｃｅｎｔｒｉｆｕａｌ［］，ｐａｇｆ－Ｉｉｅｌｄｂｙｃｏｕｐｌｉｎ呂ＣＦＤａｎｄＤＥＭ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，２０Ｉ３，９４：７９．［２４］ＳｔａｍｏｕＡ１．ＩｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｗａｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｔａｎｋｓｕｓｉｎｇＣＦＤｍｏｄｅｌｓ［Ｊ］．Ｑｉｅ阳ｉｃａｌＥ打ｇｉ打ｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＰｒｏｃｅｓｓＩ打ｔｅ打ｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，２００８４７８：，（）－１１７９１１８９．［２５］ＳｔａｍｏｕＡＫａｔｓｉｒｉＡＭａｎｔｚｉａｒａｓＩｅｔａｌ．Ｍｏｄｅｌｌｉ打ｏｆａｎａｌｔｅｒ打ａｔｉ打ｉｄａｔｉｏ打ｄｉｔｃｈ，，，ｇｇｏｘ１—巧ｓｔｅ田［Ｊ］．Ｗａｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，巧９９，３９（４）：６９１７６．２６ＳｔａｍｏｕＡ王．Ｉ阳ｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｗａｔｅｒｒｏｃｅｓｓｔａｎｋｓｕｓｉｎｇＣＦＤ［］ｐｆｉ〇ｄｅｌｓ［Ｊ］．ＧｈｅｍｉｃａｌＥ打ｇｉ打ｅｅｒｉ打ｇａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＰｒｏｃｅｓｓＩｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ２００８４７（８）：，，－１１７９１１８９．２７Ｍｏｆａ１－Ｄｍｏｄｅｌ〔］ＬｅｓａｇｅＮ，Ｓｐｅｒａｎｄｉｏ，ＬａｆｆｏｒｇｕｅＣ，ｅｔａｌ．Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏ打ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｄｉｔｃｈｅｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｇｎ，２００３，８１（９）二－１２５９１２６４．［２８］ＧａｎｃａｒｓｋｉＰ．ＣＦＤｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆａｎｏｘｉｄａｔｉｏｎｄｉｔｃｈ［Ｊ］．２００７．２９ＬＸｌｉｃｔｄｄ［］ｉｔｔｌｅｔｏ打Ｈ，ＤａｉｇｇｅｒＧＴ，ＳｔｒｏｍＰＦ．Ａｐｐａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔａｉｏｎａｌｆｌｕｉｙｎａｍｉｃｓｔｏｃｌｏｓｅｄ－ｂｉｏｒａｃｔｏｒＩａｔ—ｌｏｏｐｅｓ：．Ｃｈａｘａｃｔｅｒｉｚｉｃｍａ打ｄｓｉｍｕｌａｔｉｏ打ｏｆｆｌｕｉｄｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎ－ａｎｄｏｘｔｒａｎｓｆｅｒ［Ｊ］９６６．ｙｇｅｎ．Ｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈ２００７，（）：００６１２，７－１［３０］曹瑞玉，付见中．改善和音流速分布的措施［Ｊ］．中国给水排水，２００１，１７（２）：１６８．一巧１］罗麟．．２００３，李伟民，邓荣森，等体化氧化淘的Ｈ维流场模拟与分析［Ｊ］中国给水排水，，巧－（１２）：巧１８．ｉｔ１１－巧幻张宗才．２００４３３：２２２５．，张新申，张铭氧化沟水力学分析及流场计算［Ｊ］中国皮革，，（）口３］刘广立，种云霄，樊青娟，等．氧化沟水力特推对处理效果和能耗的影响［Ｊ］．环境料学，２００６，２－７１１２３２３２３２６．（）；［３４］范萊，陈大方，王志强，等．Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ氧化沟的流动将性研％［Ｊ］．环境污染治理技术与设７－４备２００７１２：３６１．，，（）巧５］赵星明，王营，黄廷林．减少氧化沟弯道沉泥的模拟与研巧［Ｊ］．环境工程，２００８，２５巧）：３－７３９．３６许丹宇艾海男．．环〔］，张代钓，，等氧化沟反应器流体力学特性的数值模拟与实髓研究［Ｊ］境工－程学报２００８１１２：２０２６．，，（）ＷｕＹ－［３７］ＹａｎｇＹ，，ＹａｎｇＸ，ｅｔａｌ．Ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉ打ｆｕｌｌｓｃａｌｅＣａｒｒｏｕｓｅｌｏｘｉｄａｔｉｏｎｄｉｔｃｈｂｙｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｊ］，２０１０．［３８］王福军．计算流体动力学分析：ＣＦＤ软件原理与应用［Ｍ］．清华大学出版社有限公司，２００４．巧９］韩占中王敬兰小平．流体工程仿真计算实例与应用［Ｍ］．北京理工大学出版社２００４．，，，－４０－Ｄ［］郭．卡鲁塞尔氧化沟污水气两相模型［］．重庆：，２０１０丽莎污泥两相模型及液重庆大学．［４１］ＦｒａｎｚＤｕｒｓｔ．ＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓａｎｄＡｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅ２０ｔｈＣｅｎｔｕｒｙ－－［Ｊ］．Ｉ打ｓｔｉｔｕｔｅｆＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓＵｎｔｆＥｒｌａｎＮｕｒ３．ｏ，ｉｖｅｒｓｉｙｏｇｅｎｅ阳ｂｅｒｇ：１１－－６９ 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大连理工大学专业学位硕±学位论文致谢时光甚巧，岁月如梭，短短两年研究生时间，转眼毕业的脚步声越来越近生的，学角色要向社会角色转换，顿觉身上的责任重。在这两年的时间里，求学的路上跌跌撞撞，没少走弯路，没少下功夫，没少承受压力，但正是因为这些，我收获了很多。感谢刘志军、，刘凤霞和许晓飞Ｈ位老师对本论文工作提出的宝贵意见和耐屯指导。刘志军老师，我的导师，对工作科研有着非常严谨的态度，能高瞻远瞩、统领全局，这些都深深影响了我，在此对刘志军老师表示衷也的感谢和深深的敬意。同时，刘凤霞老师在论文思路，设备前期图纸绘制，设备加工过程中给我极大的帮助，也指导我在数值模拟方面的工作，谢谢您。许晓飞老师在我论文的试验工作，试验设备的修改和实验思路等方面给出了全面的指导。不仅如此，许晓飞老师还在生活中给我关也，在此对许晓飞老师表示衷＇。的感谢。感谢家人对我科研工作的支持和平日的关也。一，，班级同学，最后感谢教研室宿舍舍友，大工校友，出现在我生命中的每个人谢谢你们。－巧－ 大连理工大学硕古学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｌ乂采用影印、缩印、或扫摇等复制手秩保存和汇编本学位论文。学位论文题目：奉化碱味々吝轉峻巧泰文巧狗化法／作者签名挺日期公＞；私：主年０矣月矿日￣￣＂＇？麥《月《导师签名：刊卑日期；年日'