使用微生物方法處理污水會產生大量的污泥,大量的污泥占用大量的空間,其脫水,運輸都不方便。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、機械勻漿等技術。目前的研究主要集中在超聲頻率、超聲時間、噴射壓強等物理參數(shù)及其優(yōu)化與破解效果的關系。這些研究對僅僅對破解進行了表象的觀測,而沒有解釋其本質。破解剩余污泥的關鍵是破壞剩余污泥中的微生物,即破壞細菌的結構,其主要是破壞細菌細胞壁。理解和掌握細菌細胞壁在機械力的作用下被破壞的力學機制,是物理方法破解剩余污泥研究中最基礎、最關鍵的問題。本文使用ANSYS建立了一個較為簡單的細菌單細胞有限元力學模型：形狀為球狀,細胞壁緊密的包裹在細胞質周圍,受力通過剛性平板傳遞。使用數(shù)值模擬,討論了細胞壁和細胞質物理性質和幾何尺寸的變化對細胞變形、應力的影響。發(fā)現(xiàn)對細胞的剛度影響最大的主要的參數(shù)有3個：細胞的直徑、細胞壁的厚度和細胞壁的彈性模量。其中,細胞尺寸越小,細胞壁越厚,細胞壁彈性模量越大,越能夠產生較大的整體剛度。其他的參數(shù)對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,細胞質彈性模量的影...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1. 污泥的產生
        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. 細胞力學的研究現(xiàn)狀
        1.3.1. 細胞力學理論
        1.3.2. 連續(xù)介質模型
        1.3.3. 其他力學模型
        1.3.4. 細胞力學實驗方法
    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 細菌細胞模型的建立
    2.1. 細菌細胞模型的簡化和建立
        2.1.1. 細菌的形狀
        2.1.2. 細菌的結構
        2.1.3. 細胞模型的幾何屬性
        2.1.4. 細胞模型的材料屬性
    2.2. 細菌細胞的受力
        2.2.1. 一般環(huán)境中的受力
        2.2.2. 污泥破解
        2.2.3. 模型中細菌細胞的受力
    2.3. 有限元模型基本信息
        2.3.1. 幾何模型的建立
        2.3.2. 結構單元與材料屬性
        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. 主要設置
        2.4.2. 接觸選項
        2.4.3. 接觸參數(shù)
    2.5. 小結
第3章 單個細胞模擬結果分析
    3.1. 不同壓力的細菌細胞的位移分布
        3.1.1. 總位移
        3.1.2. X方向位移
        3.1.3. Z方向位移
    3.2. 細菌細胞的位移分析
        3.2.1. 細胞質位移
        3.2.2. 細胞壁位移
    3.3. 不同壓力的細菌細胞的應力分布
        3.3.1. 等效應力
        3.3.2. X方向應力分布
        3.3.3. Y方向應力分布
        3.3.4. Z方向應力分布
    3.4. 細菌細胞的應力分析
        3.4.1. 細胞質的應力
        3.4.2. 細胞壁頂端的應力
        3.4.3. 細胞壁腹部的應力
        3.4.4. 細胞壁周向內外側的應力分布
    3.5. 細胞的整體剛度
    3.6. 總體分析
        3.6.1. 對載荷壓力的承載
        3.6.2. 細胞的受拉與細菌的破壞
        3.6.3. 剛性平板摩擦的影響
    3.7. 小結
第4章 細菌細胞模型的多參數(shù)分析
    4.1. 多參數(shù)分析的說明
    4.2. 細胞直徑對細胞受力的影響
    4.3. 細胞壁厚度對細胞受力的影響
    4.4. 細胞壁物性參數(shù)對細胞受力的影響
    4.5. 細胞質物性參數(shù)對細胞受力的影響
    4.6. 小結
第5章 結論與討論
    5.1. 結論
    5.2. 討論
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3907066