使用微生物方法處理污水會(huì)產(chǎn)生大量的污泥,大量的污泥占用大量的空間,其脫水,運(yùn)輸都不方便。剩余污泥破解是處理剩余污泥的重要手段之一,而物理破解是主要方法之一。目前常用的方法主要有超聲波、噴射、機(jī)械勻漿等技術(shù)。目前的研究主要集中在超聲頻率、超聲時(shí)間、噴射壓強(qiáng)等物理參數(shù)及其優(yōu)化與破解效果的關(guān)系。這些研究對(duì)僅僅對(duì)破解進(jìn)行了表象的觀測,而沒有解釋其本質(zhì)。破解剩余污泥的關(guān)鍵是破壞剩余污泥中的微生物,即破壞細(xì)菌的結(jié)構(gòu),其主要是破壞細(xì)菌細(xì)胞壁。理解和掌握細(xì)菌細(xì)胞壁在機(jī)械力的作用下被破壞的力學(xué)機(jī)制,是物理方法破解剩余污泥研究中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的問題。本文使用ANSYS建立了一個(gè)較為簡單的細(xì)菌單細(xì)胞有限元力學(xué)模型：形狀為球狀,細(xì)胞壁緊密的包裹在細(xì)胞質(zhì)周圍,受力通過剛性平板傳遞。使用數(shù)值模擬,討論了細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)物理性質(zhì)和幾何尺寸的變化對(duì)細(xì)胞變形、應(yīng)力的影響。發(fā)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的剛度影響最大的主要的參數(shù)有3個(gè)：細(xì)胞的直徑、細(xì)胞壁的厚度和細(xì)胞壁的彈性模量。其中,細(xì)胞尺寸越小,細(xì)胞壁越厚,細(xì)胞壁彈性模量越大,越能夠產(chǎn)生較大的整體剛度。其他的參數(shù)對(duì)模型整體剛度的影響很小,其中泊松比的影響完全可以忽略不計(jì),細(xì)胞質(zhì)彈性模量的影...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1. 污泥的產(chǎn)生
        1.1.1. 水資源
        1.1.2. 活性污泥法
    1.2. 污泥的破解
        1.2.1. 污泥破解的意義
        1.2.2. 污泥破解的方法
    1.3. 細(xì)胞力學(xué)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1. 細(xì)胞力學(xué)理論
        1.3.2. 連續(xù)介質(zhì)模型
        1.3.3. 其他力學(xué)模型
        1.3.4. 細(xì)胞力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法
    1.4. 本課題研究的目的、意義與方法
        1.4.1. 研究的目的與意義
        1.4.2. 研究方法
第2章 細(xì)菌細(xì)胞模型的建立
    2.1. 細(xì)菌細(xì)胞模型的簡化和建立
        2.1.1. 細(xì)菌的形狀
        2.1.2. 細(xì)菌的結(jié)構(gòu)
        2.1.3. 細(xì)胞模型的幾何屬性
        2.1.4. 細(xì)胞模型的材料屬性
    2.2. 細(xì)菌細(xì)胞的受力
        2.2.1. 一般環(huán)境中的受力
        2.2.2. 污泥破解
        2.2.3. 模型中細(xì)菌細(xì)胞的受力
    2.3. 有限元模型基本信息
        2.3.1. 幾何模型的建立
        2.3.2. 結(jié)構(gòu)單元與材料屬性
        2.3.3. 約束及載荷
        2.3.4. 網(wǎng)格的劃分
    2.4. 接觸分析
        2.4.1. 主要設(shè)置
        2.4.2. 接觸選項(xiàng)
        2.4.3. 接觸參數(shù)
    2.5. 小結(jié)
第3章 單個(gè)細(xì)胞模擬結(jié)果分析
    3.1. 不同壓力的細(xì)菌細(xì)胞的位移分布
        3.1.1. 總位移
        3.1.2. X方向位移
        3.1.3. Z方向位移
    3.2. 細(xì)菌細(xì)胞的位移分析
        3.2.1. 細(xì)胞質(zhì)位移
        3.2.2. 細(xì)胞壁位移
    3.3. 不同壓力的細(xì)菌細(xì)胞的應(yīng)力分布
        3.3.1. 等效應(yīng)力
        3.3.2. X方向應(yīng)力分布
        3.3.3. Y方向應(yīng)力分布
        3.3.4. Z方向應(yīng)力分布
    3.4. 細(xì)菌細(xì)胞的應(yīng)力分析
        3.4.1. 細(xì)胞質(zhì)的應(yīng)力
        3.4.2. 細(xì)胞壁頂端的應(yīng)力
        3.4.3. 細(xì)胞壁腹部的應(yīng)力
        3.4.4. 細(xì)胞壁周向內(nèi)外側(cè)的應(yīng)力分布
    3.5. 細(xì)胞的整體剛度
    3.6. 總體分析
        3.6.1. 對(duì)載荷壓力的承載
        3.6.2. 細(xì)胞的受拉與細(xì)菌的破壞
        3.6.3. 剛性平板摩擦的影響
    3.7. 小結(jié)
第4章 細(xì)菌細(xì)胞模型的多參數(shù)分析
    4.1. 多參數(shù)分析的說明
    4.2. 細(xì)胞直徑對(duì)細(xì)胞受力的影響
    4.3. 細(xì)胞壁厚度對(duì)細(xì)胞受力的影響
    4.4. 細(xì)胞壁物性參數(shù)對(duì)細(xì)胞受力的影響
    4.5. 細(xì)胞質(zhì)物性參數(shù)對(duì)細(xì)胞受力的影響
    4.6. 小結(jié)
第5章 結(jié)論與討論
    5.1. 結(jié)論
    5.2. 討論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3907066