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我国污水厂普遍存在运行能耗高且对污水的脱氮除磷效果差,难以满足城市污水排放量大的要求,因此在有效利用能源的情况下达到对水质的有效去除成为污水厂当前最主要的任务。本课题通过对桂林市七里店城市污水厂的卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟系统中流体力学及优化运行进行了试验研究,为解决了沟内存在的污泥沉积、流速不高等问题提供一定的参考价值。
首先对曝气转刷及潜水式推进器的推动能力进行了理论分析,对不同类型的推流方式进行了理论计算,结果表明潜水式推进器对氧化沟流体的推动能力比曝气转刷高3倍左右。同时还针对潜水式推进器的不同推力情况进行了简单的理论分析,分析结果表明开启6台推进器时的推力大小为886.89N,开启7台推进器时的推力大小为1204.45N,开启8台推进器时的推力大小为1508.53N,此时氧化沟的流速为0.31m/s。
利用FLUENT流场模拟软件,直观的分析氧化沟流场状况。结果表明单个推进器对氧化沟的流体具有一定的推动作用,但是会引起沟内的水流速度不均,上部流速明显大于下部流速大导致池底的淤泥沉积;随着推进器开启台数的增加,模拟图中流速明显增加,开启1台推进器时的平均流速为0.1986m/s,而开启6台推进器是平均流速增加到0.394m/s,开启7台推进器时平均流速达到0.470m/s,开启8台推进器时的平均流速为0.542m/s。这与现场测量数据基本吻合。对开启8台推进器时氧化沟不同层面的流速比较得到,氧化沟的中部流速最大,底部流速较上部流速要高,此时的氧化沟平均流速在0.3m/s以上可以有效的防止污泥的沉积现象,同时通过压力模拟值显示,8台推进器产生的压力能够使流体在氧化沟内保持良好循环流动效果。
对Carrousel氧化沟进行现场测试分析,对比发现氧化沟同时开启8台推进器时氧化沟的整体流速达到0.31m/s,没有悬浮污泥及污泥沉积现象。同时对氧化沟的溶解氧、MLSS及水质指标进行现场检测。检测和分析结果表明,溶解氧在氧化沟形成缺氧——好氧——缺氧的循环状态,对氧化沟内的微生物进行脱氮除磷提供了较好的环境;MLSS的测试结果显示MLSS值在2000-2400mg/l之间,从另一侧面印证了沟内无污泥沉积现象;水质指标的检测中COD、BOD5、SS、总氮、氨氮及pH的处理效果均较好,能达到《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,可以直接排放。