污泥-废水2相湍流与生物反应耦合模型及应用

建立污泥-废水2相湍流与生物反应动力学耦合模型,实现对反应器污水两相3维流场及浓度场的同时模拟.采用活性污泥2号模型(ASM2)描述运输方程中的反应速率项、两相流混合物模型描述活性污泥-废水2相湍流的水力特性,并纳入污泥沉降运动;通过数字粒子图像测速研究紊动条件下污泥沉降特性,对传统污泥沉降模型进行水力湍动影响修正,实测污水处理厂氧化沟流场与组分浓度以验证模型,数值模拟了不同曝气方式下氧化沟污泥-废水2相流场与水质,结果表明:流速是影响污泥沉积和水质浓度分布的主要因素,曝气方式的差异直接影响出水效果,在所研究的污水厂中采用半日间歇曝气方式运行,可提高出水效果,并降低能耗约23.84%.     

SBR工艺处理大蒜废水及污泥菌群结构研究

目的 研究SBR工艺对模拟大蒜废水的处理效能,并采用高通量测序技术分析两种不同驯化方式下污泥的菌群结构.方法 利用两种不同启动方式下的SBR反应器,对比模拟废水中COD、TN和TP的变化情况,并通过高通量测序技术分析了污泥的菌群结构变化.结果 两种培菌方式下TN和TP出水水质均能满足一级A标准,接种培菌系统较自然培菌法...     

SBR法用于处理淋浴污水为中水的工艺特性研究

通过实验对淋浴水处理回用进行了系统的研究,分析了不同曝气时间及不同污泥负荷对出水水质的影响,得到了SBR工艺处理洗浴污水为中水的最佳运行参数,在该运行参数下处理效果良好、操作稳定,出水可达生活杂用水回用标准。     

厌氧及二级交互间歇曝气工艺条件下微生物生长动力学特性

在厌氧及二级交互间歇曝气工艺条件(CHBNR,Cui-Hong Biological Nutirents Removal Process)和厌氧-好氧工艺条件下(ASP,Activated Sludge Process)分别确定微生物生长动力学系数,并比较评价了厌氧及二级交互间歇曝气工艺的微生物生长动力学特性.通过试验得出在厌氧及二级交间歇曝气条件下Y(微生物增长系数)、Kd(微生物衰减系数)、K(微生物最大相对增长速度)、Ks(饱和常数)分别为0.200,0.055 d-1,3.12 d-1,38.3 mg/L.厌氧及好氧条件下Y,Kd,K,Ks分别为0.253,0.092 d-1,2.22 d-1,31.7 mg/L.这说明厌氧及二级交互间歇曝气工艺,虽然消耗很多的外部有机物质,但维持自身所需的能源少,相对增长速度小,污泥的生产量少,因而,废弃的污泥量会减少,处理污泥费用降低.     

倒伞型曝气头气液两相流场数值模拟研究

针对倒伞型曝气头曝气池中不同的叶轮设计下流场的变化问题,研究利用ANSYS CFX仿真软件的模型,模拟分析Landy7和Hubert表曝机的曝气池内气液两相的混合流场的水力学特性。结果显示,Landy7与Hubert叶轮背面所形成的最大负压分别为3 132.7 Pa和16 179.5 Pa;观察两种结构表曝机驱动液体自由表面的最大速度,Landy7可达0.623 m/s,Hubert为0.192 m/s,随着液体深度的增加该速度逐渐减小。对比分析两种结构表曝机的模拟流场的变化,Landy7对流场的影响较大。此研究初步分析了曝气头负压的抽吸特征,通过表曝头对流场的搅拌、推动作用分析为实验及设备优化提供指导,为倒伞型曝气头的改造及优化提供依据。     

热碱解-好氧消化联合工艺处理剩余污泥的效能及抗性基因变化研究

通过检测热碱解前后污泥理化指标变化,以及不同曝气量（Qb=0.5 、2 L/min）和不同固体停留时间（solids retention time,SRT）（10、20 d）条件下好氧消化（conventional aerobic digestion,CAD）和热碱解-好氧消化（Thermal-Alkaline Pretreatment-conventional aerobic digestion,taCAD）2种工艺常规指标和抗性基因（ARGs）的变化,文章评价了热碱解-好氧消化（Thermal-Alkaline Pretreatment-conventional aerobic digestion,taCAD）工艺处理剩余污泥的效能,并初步评价了其生态风险. 结果表明:在pH=11,T=70℃,t=1 h的热碱解条件下,污泥胞内物质大量释放,热碱解混合物中（sCOD）、（多糖）、（蛋白质）等可达到原污泥的数10倍. 当CAD工艺SRT=10 d时,热碱解的VS去除率分别提高113.9%（Qb=0.5 L/min）,160.5%（Qb=2L/min）,TCOD去除率分别提高和234.6%（Qb=0.5 L/min）、83.3%（Qb=2 L/min）的. taCAD处理后（NH3-N）明显低于CAD的. 热碱解会使得后续CAD反应器中（sCOD）和（TP）上升. 减小曝气量、延长SRT的CAD过程有利于ARGs的削减,热碱解可导致CAD中部分ARGs回升. 相关性分析和微生物群落结构分析结果表明:CAD中的ARGs传播途径以基因水平转移（HGT）途径为主. 文章在初步评价taCAD工艺生态风险的同时,也为其后续污泥处置方式的选择提供理论依据.     

乡镇污水低成本处理简易型交替曝气塘工艺

针对乡镇污水处理需求,以Unitank和三沟式氧化沟的工艺为基础,整合曝气塘工艺的优点,提出一种简易型交替曝气塘工艺.结果表明,边池是交替式曝气塘完成脱氮除磷过程的关键单元,其效果必须通过对边池进水量与曝气量的恰当设定来实现.优化的控制模式,即反应周期T为6h,边池进水量/中池进水量(RQ)为2,总曝气时间/总进水时间(RA/Q,total)为1和边池曝气时间/进水时间(RA/Q,side)为0.5,既能够维持污泥浓度稳定和污泥活性,又能使脱氮和除磷的矛盾取得平衡,出水优于《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918—2002》一级B排放标准.近两年的工程实践证明:简易型交替曝气塘污水处理工艺具有基建投资低、施工简易、运转灵活及占地较小的优点,是适用于乡镇的一种简易加强型污水处理技术.     

双表曝机Carrousel氧化沟流态的PDA实验研究

文中采用颗粒动态分析仪(PDA)对具有2个倒伞形表面曝气机曝气的Carrousel氧化沟模型进行测试,获得了氧化沟内液固两相混合液流动的特性参数;系统分析了氧化沟内的流动速度、沉降速度,以及固体颗粒体积分数在不同位置和沟段的变化情况。这些测试结果可以为氧化沟的优化设计提供依据,可供实际工程和放大参考。     

SBR活性污泥法处理味精废水的工艺研究

本文对SBR(序列间歇式反应器)活性污泥法处理味精废水的工艺作了初步探讨。提出了必要的设计参数和运行要点。在SBR活性污泥法中控制充水时间和曝气方式是防止反应受抑制,最大限度地提高反应速度,缩短反应周期的重要手段。试验提出SBR活性污泥法处理味精废水的最佳工艺参数;充水时间:2h,同时进行搅拌保持缺氧状态;曝气方式;限制曝气;污泥负荷:0.2～0.4kgCODcr/kgMLSS·d(混合液悬浮固体浓度);溶解氧:搅拌时0.3mg/l,曝气时2.3mg/l;水温:(23±2)℃。在此运行条件下,当进水CODcr为2750mg/l、NH_3-N为275mg/1时,出水CODcr及NH_3-N均能达到轻工部颁发的味精工业废水污染物排放标准。     

生物强化MBR处理溴氨酸废水实验研究

利用高效降解菌株Sphingomonas xenophagaQYY对MBR处理系统进行生物强化处理溴氨酸研究.对稳定运行的MBR体系进行了条件优化实验,考察了不同运行条件对生物降解性和生理状态指标等宏观功能的影响.确定了最优化的运行方式:进水溴氨酸浓度250 mg/L;不控温;曝气量0.8 L/min;水力停留时间14.5 h;pH=7.同时,采用现代分子指纹技术——核糖体基因间隔序列分析(RISA)揭示了菌群微观结构随系统操作参数变化而变化的规律.生物相分析表明,系统的游离污泥主要以杆状菌为主,而附着在中空纤维膜丝表面的菌体分为两层,第一层主要为丝状菌,第二层为含丝状菌、球状菌和杆状菌等多种形态的菌体.     

透气真空排水法对疏浚淤泥表面水的促排作用

通过自行研制的模型试验装置,进行了16组不同控制条件下的透气真空排水室内模型试验,得出了采用透气真空排水法各试验的淤泥试样表面水层厚度.在相同试验容器内进行相同初始含水率疏浚淤泥的自然静置沉降试验,对比了自然静置沉降试验与透气真空排水试验的表面水排出率.结果表明:透气真空排水试验的表面水层厚度大于自然静置沉降试验中的表面水层厚度;透气真空排水法能够促进淤泥向上表面排出水分.通过排水面和淤泥颗粒受力分析,从颗粒絮凝的"絮凝-断裂"沉降过程以及下部支撑淤泥层的"抽空"效应解释了透气真空排水法促进表面水排出的机理.     

气液两相流管道泄漏流场特性数值模拟分析

气液两相流管道声波泄漏检测技术在研究过程遇到流动参数无法准确测量难题,不能充分了解泄漏声源特性,阻碍了声波泄漏检测技术的发展.基于多相流体流动过程中声场和流场是密不可分的,且两者之间相互作用、相互影响.为补充实验研究和理论分析不足,利用ANSYS软件,建立了简化的管道泄漏几何模型,采用Fluent动网格技术和自定义函数编程实现气液两相流管道泄漏开启过程和完成的流场模拟.通过对比分析泄漏流场各参数变化分析得到泄漏声源特性,与理论相验证.进一步分析分层流、波浪流、段塞流三种流型下泄漏过程流场参数变化,得到各流型泄漏开启过程的声场变化,深入探讨气液两相流管道泄漏声源产生机理,为声波检测技术提供理论支持.     

污水厂改良氧化沟处理工艺的优化控制

由于实际进水水质与设计值有偏差,造成采用改良氧化沟工艺的邯郸市西污水处理厂,运行管理困难且费用较高。针对该厂的实际运行情况,探讨了曝气系统的DO,MLSS和泥龄等运行参数的控制问题,并对各参数进行分析、优化调整,最终使该工艺具有较好的脱氮除磷效果。     

水-气二相流本构模型参数的反演识别

在地下水多相流问题的模拟研究中,需要确定各相流体的本构模型参数.为此,首先通过非稳定水-气二相流试验获取砂土中水-气二相流动过程的试验数据,然后建立考虑水相、气相流动及相互溶混的水-气二相流数学模型,采用Marquart-Levenberg最优化算法建立水-气二相流本构关系模型参数反演模型,结合非稳定水-气二相流的试验数据,对水-气二相流本构关系模型（VG和VGM）参数进行了反演识别,得到了与试验中土样相关的水-气二相流本构关系模型参数的最优估计值.将所得到的水-气二相流本构关系模型参数的最优估计值代入到水-气二相流数值模拟模型中,对该非稳定水-气二相流试验过程进行模拟,将对应的模拟值与试验过程的观测值进行对比分析,二者吻合较好,证明了最优参数估计值的准确性和参数反演识别模型的有效性.该研究成果可以为确定多相流系统中与各相流体（包括水相、气相和非水相流体（NAPL））有关的本构关系提供帮助和技术支持.     

一种新的多因素压裂水平井产能评价方法

水平井压裂是致密砂岩气井重要的开发手段,且裂缝之间存在干扰,渗流规律复杂,因此准确的产能预测尤为重要。本文研究在充分考虑气-水两相流在地层和裂缝中不同渗流规律及裂缝间相互干扰,并同时考虑在滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感和高速非达西等因素条件下,建立了强适用性的压裂水平井气-水同产产能预测模型。此外,还对气-水两相流中地层应力敏感、气体滑脱因子、启动压力梯度、裂缝各项参数及水气比等因素进行了分析,结果表明：水气比、裂缝导流能力和裂缝半长与产能呈正相关;裂缝应力敏感与产能呈负相关;地层压力敏感、气体滑脱效应和启动压力梯度对产能影响相对较小。研究结果为致密砂岩压裂水平井产能评价提供了理论依据。     

欠平衡钻井直井段岩屑运移规律研究

欠平衡钻井技术由于具有提高钻速、及时发现和保护储层等优点,已被广泛应用。然而,地层气体进入井筒后,气液两相流型变化规律复杂。由于不同气液流型具有不同的携岩效果,因此井筒岩屑运移规律多变。首先分析单个岩屑的受力情况,建立岩屑运移数学模型。然后建立环空多相流流型判别模型及环空压力计算数学模型。最后以某井为例编制计算程序,分析相应的钻井参数及进行钻井参数优化。数值模拟结果与现场施工参数吻合。     

Numerical Study of Void Fraction Distribution Propagation in Gas-Liquid Two-Phase Flow

A dynamic propagation model was developed for waves in two-phase flows by assuming that continuity waves and dynamic waves interact nonlinearly for certain flow conditions. The drift-flux model is solved with the one-dimensional continuity equation for gas-liquid two-phase flows as an initial-boundary value problem solved using the characteristic-curve method. The numerical results give the void fraction distribution propagation in a gas-liquid two-phase flow which shows how the flow pattern transition occurs. The numerical simulations of different flow patterns show that the void fraction distribution propagation is determined by the characteristics of the drift-flux between the liquid and gas flows and the void fraction range. Flow pattern transitions begin around a void fraction of 0.27 and end around 0.58. Flow pattern transitions do not occur for very high void concentrations.     

城市污水处理厂典型气体污染物产生特性研究

研究了某城市污水处理厂格栅间、曝气池、污泥浓缩池和污泥脱水间四个不同功能区产生的典型恶臭和微生物气溶胶气体污染物浓度及分布特性。研究结果表明,不同功能区产生的硫化氢和氨浓度存在显著性差异,其中产生浓度最高的区域是污泥浓缩池和污泥脱水间,其次是曝气池上空,最低的是格栅间。不同功能区产生的空气异养细菌和真菌浓度也存在差异,尤以曝气池产生的异养细菌和真菌浓度最高,其次是污泥脱水间和格栅间,浓度最低的区域为污泥浓缩池。依据相关恶臭和空气微生物评价标准,该污水厂不同功能区产生的恶臭物质、异养细菌和真菌微生物气溶胶气体污染物大都存在不同程度的污染。同时,不同功能区产生的可吸入人体上呼吸道和进入肺部的异养细菌和真菌粒子均占一定比例,存在一定的微生物风险。     

水平气井井筒气液两相流型预测

准确判断产水水平气井井筒流型是预测其井筒压降、合理制定排水采气方案的关键。水平井沿流向井斜角从90 °到0连续变化,目前尚无描述水平井两相流动的统一流型图,只能分别采用描述水平管、倾斜管和垂直管的3个流型图来分段处理,各流型图实验条件差异大;且产水气井日产水量极小,气液比极高,易超出工程常用气液两相管流流型图的坐标值范围,导致其预测结果误差大。为此研制了水平段-倾斜段-垂直段的水平井空气-水两相流动模拟实验装置,考虑产水气井特高气液比的特点开展了7组管斜角641组水平井气水两相管流流型实验,归纳水平气井的5种流型及其典型特征。引用Duns&Ros定义的无因次气液速度准数,增加管斜角为X轴,绘制了描述水平气井气液两相管流的三维流型图,给出了BP神经网络模型预测水平气井井筒流型的方法。川西气田20口水平气井测压数据验证表明,该流型图预测正确率达90%。