【摘要】：給水處理行業(yè)中比較常規(guī)的處理工藝包括:混合、絮凝、過濾、消毒,其中絮凝在水處理工藝中占有重要的地位,絮凝效果的好壞直接決定著出水的水質(zhì)優(yōu)劣,因此對絮凝的研究尤為重要。傳統(tǒng)的絮凝理論是基于層流的條件導(dǎo)出的,而實(shí)際絮凝反應(yīng)中,澄清池內(nèi)流體的流態(tài)并非層流狀態(tài),湍流占主要部分,通過傳統(tǒng)的混凝理論對絮凝的解釋存在局限性,因此本課題的重點(diǎn)是運(yùn)用現(xiàn)代絮凝動(dòng)力學(xué)中的微渦旋理論探究混凝機(jī)理。澄清池內(nèi)部流態(tài)分布對絮體的形成具有重要作用,但湍流又是很復(fù)雜的流動(dòng)狀態(tài),目前對湍流特性沒有一個(gè)公認(rèn)的定義,試驗(yàn)分析和數(shù)學(xué)方法無法獲取其流態(tài)分布。近年來隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力不斷提高,許多學(xué)者開始使用CFD數(shù)值模擬對種種復(fù)雜的實(shí)際問題進(jìn)行計(jì)算模擬。本文利用FLUENT數(shù)值模擬方法,探究柵條的設(shè)置對澄清池內(nèi)部流場的影響。對速度云圖、速度矢量圖、湍動(dòng)能云圖、湍動(dòng)能耗散率云圖以及湍動(dòng)能、湍動(dòng)能耗散率和平均渦旋尺寸進(jìn)行分析,結(jié)合微渦旋理論,確定最佳的柵條幾何尺寸,為混凝提供最有利的水力條件;然后進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),研究池體水力條件的變化對絮體分形維數(shù)及其出水濁度的影響。具體的研究內(nèi)容和成果如下:(1)數(shù)值模擬:探究柵條直徑(D=5mm,10mm,15mm),柵條長度(L=10cm,20cm),柵條數(shù)量(N=5,9),以及入口速度(V=0.2,0.5,1.0,2.0)的改變,對澄清池內(nèi)部流場的影響,通過單因素的數(shù)值模擬,可知隨著柵條直徑和柵條數(shù)量的增多,柵條周圍湍動(dòng)能和湍動(dòng)能耗散率增大,產(chǎn)生的渦旋數(shù)量增加,渦旋的尺寸減小,柵條長度的變化,模擬結(jié)果基本一致,故依次確定最佳的柵條直徑為15mm,柵條長度為10cm,柵條數(shù)量為9。隨著流速的增加,池體內(nèi)平均渦旋尺寸減小,流量增大具有降低渦旋尺寸的作用,湍動(dòng)能和湍動(dòng)能耗散率也增大,相應(yīng)的水流剪切力增大,混凝過程應(yīng)將其控制在合理范圍。(2)試驗(yàn)分析:對設(shè)置最優(yōu)柵條(D=15mm,L=10cm,N=9)和未設(shè)置柵條的澄清池進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn),分別測試兩種工況下絮體的分形維數(shù)和出水濁度。結(jié)論:設(shè)置柵條的澄清池內(nèi)形成的絮體分形維數(shù)較大,絮體的密實(shí)度,強(qiáng)度等特性增強(qiáng);同時(shí)其出水濁度也較低,柵條的設(shè)置提高了絮凝效果,改善了出水水質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU991.2
【圖文】：

技術(shù)研究路線圖

圖 2.1 層流條件下顆粒碰撞示意圖處于層流狀態(tài)下的流速分布，i 和 j 顆粒均跟隨著水 j 顆粒，則在某一時(shí)刻，i，j 必將碰撞。假設(shè)水中，則在以 j 顆粒中心為圓心，以 R 為半徑的范圍內(nèi)理后碰撞速率的公式如下：2 3043N n d GuGz 度梯度，-；鄰兩流層的流速增量， ；直于水流方向的兩流層之間的距離，cm；粒數(shù)量濃度，個(gè) 粒粒徑，水流并非層流，湍流占主要部分，流體內(nèi)部存在

l 1uw Gt t z z 轉(zhuǎn)線速度度梯度 J = x y z 轉(zhuǎn)矩， 為剪應(yīng)力， 為作用在隔離體上的剪力角速度的乘積，單位體積水流所消耗功率 p 如下：J w G x y zp Gx y z x y z 擦定律， ，帶入上式得：pG 的動(dòng)力粘度，Pa s；位體積流體所消耗的功率， ；度梯度，-；

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王憲朋;王立杰;涂光富;劉陽;馬寧;楊志強(qiáng);;機(jī)械加速澄清池運(yùn)行優(yōu)化研究[J];現(xiàn)代礦業(yè);2019年10期

2 王富群;張祥德;許世朋;;機(jī)械加速澄清池的調(diào)試研究[J];城市建設(shè)理論研究(電子版);2016年26期

3 羅健文;胡鋒平;李長鳳;王曉淼;;水力循環(huán)澄清池技術(shù)改進(jìn)及除氟可行性分析[J];江西化工;2009年01期

4 戴紅玲;李長鳳;;水力循環(huán)澄清池的系統(tǒng)改進(jìn)探討[J];科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì);2008年26期

5 趙萍;;高密度澄清池在鋼鐵污水處理廠的應(yīng)用[J];安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年04期

6 謝欽;;高密度澄清池工藝簡介[J];給水排水;2006年S1期

7 段洪祥,唐亮;水力循環(huán)澄清池的技術(shù)改進(jìn)初探[J];山東水利;2004年02期

8 徐大偉,劉濤;水力循環(huán)澄清池的改進(jìn)及設(shè)計(jì)[J];中國給水排水;1998年02期

9 王德英,李長久,關(guān)曉輝,高嵐;提高水力循環(huán)澄清池出力方法的研討[J];中國電力;1998年07期

10 周新聲;王元忠;;淺談水力循環(huán)澄清池的改造[J];城鎮(zhèn)供水;1997年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 茅玉林;;改進(jìn)型水力循環(huán)澄清池的效果[A];安徽省電機(jī)工程學(xué)會(huì)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集（2002-2003）[C];2005年

2 魯劍;徐國勛;卜靜;陳超;吳曉坤;;高密度澄清池—內(nèi)壓式超濾組合工藝的凈水效果[A];2010年膜法市政水處理技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

3 郭代麗;;某鄉(xiāng)鎮(zhèn)自來水廠的水力循環(huán)澄清池設(shè)計(jì)[A];2013年11月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

4 郭磊;卜勇;閆紅民;;聚合氯化鋁鐵與聚丙烯酰胺投加量對高密度澄清池絮凝沉淀PTA廢水的影響[A];2017中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)科學(xué)與技術(shù)年會(huì)論文集（第二卷）[C];2017年

5 鄭怡;;澄清池用凝聚劑加藥量試驗(yàn)[A];全國火電大機(jī)組（300MW級）競賽第三十五屆年會(huì)論文集[C];2006年

6 劉士進(jìn);李明;;淺談靜壓灌漿在小型建筑物糾偏中的應(yīng)用[A];第八次水利水電地基與基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

7 李禮;楊揚(yáng);王晶;張磊;;機(jī)械加速澄清池的沉降比控制原理及應(yīng)用[A];2018第十三屆中國城鎮(zhèn)水務(wù)發(fā)展國際研討會(huì)與新技術(shù)設(shè)備博覽會(huì)論文集[C];2018年

8 張東;樂林生;鮑士榮;康蘭英;朱文娜;;聚硅硫酸鋁處理長江水的生產(chǎn)性應(yīng)用研究[A];第三屆全國水處理化學(xué)品行業(yè)年會(huì)會(huì)議論文集[C];2007年

9 聶鵬飛;;600MW機(jī)組濕法脫硫廢水處理系統(tǒng)的優(yōu)化改造[A];第四屆火電行業(yè)化學(xué)(環(huán)保)專業(yè)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

10 莫宣;;冷卻塔與過濾器的相通性[A];冷卻塔研究會(huì)成立暨技術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前5條

1 鄭一江;鋼鐵冶金綜合污水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2013年

2 張志華;湖北化肥廠巧用廢水[N];中國化工報(bào);2007年

3 本報(bào)記者 李岷　通訊員 孟香 姚俊偉;執(zhí)著敬業(yè)的佼佼者[N];中國企業(yè)報(bào);2012年

4 本報(bào)記者 唐莉;從“制造”到“智造”[N];丹東日報(bào);2014年

5 記者 周芳 實(shí)習(xí)生 艾靜蓮;“上吐下瀉”怪圈亟須打破[N];湖北日報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 吳云;澄清池膜過濾用于飲用水處理的工藝研究[D];天津大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 季小磊;基于FLUENT對微渦絮凝澄清池的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[D];蘭州交通大學(xué);2019年

2 馮倩;高密度澄清池絮凝效果模擬研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

3 張佳寶;HAC高效澄清池絮凝區(qū)數(shù)值模擬優(yōu)化[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

4 徐嘉蔚;高密度澄清池的數(shù)值模擬研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

5 李長鳳;水力循環(huán)澄清池改造技術(shù)試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用[D];華東交通大學(xué);2009年

6 熊偉;渦流澄清池回流比對除濁效果影響試驗(yàn)研究[D];華東交通大學(xué);2013年

7 彭先福;澄清池工作原理分析及優(yōu)化布置研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

8 陳雪梅;渦流澄清池與水力循環(huán)澄清池處理含砷原水對比試驗(yàn)研究[D];華東交通大學(xué);2011年

9 任晨;水力自控（HAC）給水工藝的改進(jìn)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

10 郭雨;某水廠機(jī)械加速澄清池BIM運(yùn)維應(yīng)用研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2017年

本文編號：2806496