清华施汉昌讲座-废水生物处理的数值模拟研究管理.ppt

反硝化污泥上浮数学模型的建立 第五阶段——泥层上浮阶段(t4-t5) 由于泥层中气泡数量和体积的不断增加，泥层的密度不断降低，在t4时刻，泥层的密度减至小于水而发生上浮。发生上浮的条件为： 在任一时刻t(tt2)，已生成的气泡总体积为： * 反硝化污泥上浮数学模型的建立 反硝化污泥上浮数学模型将反硝化污泥上浮过程分为氮气饱和、氮气气泡成核、氮气气泡生长、带气颗粒上浮和泥层上浮五个阶段； 氮气达到饱和的时刻t1，第一个氮气气泡成核的时刻t2，第一个带气颗粒上浮的时刻t3和泥层发生上浮的时刻t4是模型的四个重要时刻。 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用的步骤 WEST模拟 资料搜集 CFD模拟1 小试试验 模型计算 CFD模拟2 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——研究对象 某城市污水处理厂中心进水周边出水的幅流式二沉池。日进水流量40000m3/d，直径50m，池有效水深4.5m，单池面积1960m2，双边三角堰出水，间歇排泥，回流比为0.4。 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——CFD模拟1 1 1 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 1-1处沿池深方向固相浓度 1-1处沿池深方向水流轴向流速 4.5 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——CFD模拟1 4.5m * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——WEST模拟 第一阶段——氮气饱和阶段 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——模型计算 250 第二阶段——氮气气泡成核阶段 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——模型计算 第三阶段——氮气气泡生长阶段 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——模型计算 第四阶段——带气颗粒上浮阶段 1.43 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——模型计算 第五阶段——泥层上浮阶段 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——CFD模拟2 上浮的带气颗粒对出水SS的影响： * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——CFD模拟2 上浮带气颗粒的去向分布： 在t4时刻上浮的带气颗粒对出水SS的贡献： * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——CFD模拟2 上浮的泥层对出水SS的影响： 泥层上浮速度： * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——CFD模拟2 10min 20min 30min 40min * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例——CFD模拟2 上浮的泥层对出水SS的影响： 出水SS一级标准 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例 重要时刻： 当t1＝25.3min时，氮气浓度重新达到饱和； 当t2＝37.6min时，泥层中开始产生氮气气泡； 当t3＝65.1min时，开始有带气颗粒从泥层中逸出，发生上浮，并引起出水SS增高； 当t4＝70.1min时，整个泥层开始发生上浮，并引起出水SS急剧增高； 泥层上浮后不到10min，出水SS即会超过城镇污水处理厂一级排放标准 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例 重要参数： 氮气生成的速度为6.9×10-4mg/L·s； 氮气气泡粒径增长的速度为0.17μm/s； 上浮的带气颗粒对出水SS的最大贡献为2.59mg/L； 泥层上浮50min后，对出水SS的贡献可达到800mg/L； * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用实例 案例应用结论： 在本案例的工艺运行条件和水质参数的条件下，如果不及时进行排泥，将会在上次排泥结束后70min左右发生反硝化污泥上浮问题，出水SS由于上浮污泥的影响，会达到30mg/L，甚至更高，超过了城市污水处理厂的排放标准。 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用——反硝化污泥上浮过程的影响因素 * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用——控制策略 工艺设计之初的策略 避免选择后置反硝化工艺； 提高二沉池池深； * 反硝化污泥上浮数学模型的应用 模型应用——控制策略 工艺运行中的调控步骤 * 数值模拟是废水处理反应器研究中的一种有效的新方法、新工具。 让我们共同学习，深入研究，研发出中国的新型高效生物反应器，为水污染控制提供有力的技术支持。 公欲善其事 必先利其器 * 谢谢 * * * * * 动力学模拟分析不同控 制条件下运行效果 得出优化运行控制方法 入水动态变化 出水水质不稳定 氮、磷去除效果 溶解氧浓度空间和时间变化不合理 个别区域流速不能满足运行要求 系统运行 污泥浓度调节 曝气机运行 对DO分布的影响 单元化分析氧 化沟内部环境变化 氧化沟优化运行分析 * * * 化学强化除磷