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《微污染水強(qiáng)化混凝處理的CFD模擬及實(shí)驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號(hào):TU991.210710-2015229021專業(yè)碩士學(xué)位論文微污染水強(qiáng)化混凝處理的CFD模擬及實(shí)驗(yàn)研究代飛導(dǎo)師姓名職稱楊利偉博士葛萬斌教授級(jí)高工專業(yè)學(xué)位類別工程碩士申請(qǐng)學(xué)位類別碩士及領(lǐng)域名稱建筑與土木工程論文提交日期2018年5月3日論文答辯日期2018年6月7日學(xué)位授予單位長安大學(xué)TheCFDSimulationandExperimentStudyontheEnhancedCoagulationTreatmentForMicro-pollutedWaterAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandida
2、te:DaiFeiSupervisor:Dr.YangLiweiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要水是居民生產(chǎn)生活和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本要素之一，然而由于水文地質(zhì)條件的限制，在我國廣大西部農(nóng)村地區(qū)居民生活飲用水水資源匱乏，而且隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)生態(tài)環(huán)境受到顯著影響，飲用水水源受到不同程度的污染，農(nóng)村居民飲用水存在安全問題。強(qiáng)化混凝處理技術(shù)可有效處理微污染水，通過在混凝過程采取不同強(qiáng)化措施改善混凝劑混合反應(yīng)條件，提高常規(guī)混凝工藝水中天然有機(jī)物去除效果。本文以強(qiáng)化混凝裝置為研究對(duì)象，利用CFD對(duì)強(qiáng)化混凝裝置中的管式
3、微絮凝反應(yīng)器建立數(shù)學(xué)模型以及數(shù)值模擬計(jì)算，通過強(qiáng)化混凝實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算的分析結(jié)果，結(jié)合理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)提出強(qiáng)化混凝裝置的最優(yōu)方案。本文主要研究內(nèi)容及成果包括：（1）利用Gambit軟件對(duì)強(qiáng)化混凝裝置中的管式微絮凝反應(yīng)器建立數(shù)學(xué)模型，并劃分網(wǎng)格，根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算及后處理結(jié)果，得到反應(yīng)器內(nèi)水流的速度分布、湍動(dòng)能分布，最終確定反應(yīng)器內(nèi)應(yīng)按非均勻結(jié)構(gòu)化對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行劃分，其網(wǎng)格劃分參數(shù)為：反應(yīng)器管壁-5內(nèi)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)距壁面5×10m，管徑方向上劃分120個(gè)節(jié)點(diǎn)，軸向節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格最大長寬比控制在5以內(nèi)，能夠兼顧數(shù)值模擬計(jì)算的效率性與計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，
4、并且數(shù)值模擬計(jì)算時(shí)采用增強(qiáng)壁面函數(shù)。（2）通過改變管式微絮凝反應(yīng)器的外形以及運(yùn)行參數(shù)，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。根據(jù)速度分布、速度矢量及湍動(dòng)能分布的模擬結(jié)果：反應(yīng)器的不同類型顯著影響其內(nèi)流場(chǎng)水流流態(tài)，其中波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器最佳；波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器22內(nèi)最大水流流速是其反應(yīng)器入口水流流速的1.5倍，最大湍動(dòng)能為0.1m/s且湍動(dòng)作用范圍在反應(yīng)器內(nèi)占4/5管徑，水流流線在反應(yīng)器內(nèi)呈規(guī)律性彎轉(zhuǎn)，在不同水流流速下反應(yīng)器內(nèi)水流水力特性保持穩(wěn)定。波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器在不同水流流速下均能增強(qiáng)水中膠體顆粒的絮凝作用，提升強(qiáng)化混凝工藝的出水效果。（3）對(duì)
5、數(shù)值模擬計(jì)算進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，影響因素分別為反應(yīng)器類型、反應(yīng)器入口流速、反應(yīng)器長度，以反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)最大湍動(dòng)能作為研究目標(biāo)，得出正交實(shí)驗(yàn)極差分別為369.34、309.67、110.34，表明管式微絮凝反應(yīng)器內(nèi)水流流場(chǎng)影響顯著程度為：反應(yīng)器類型>反應(yīng)器入口流速>反應(yīng)器長度。（4）利用燒杯攪拌試驗(yàn)，在原水濁度為78.2~91.2NTU、CODMn為10.5~13.4mg/L的條件下，確定強(qiáng)化混凝實(shí)驗(yàn)中PAC和PAM聯(lián)合投加時(shí)，PAC和PAM最佳投藥量分i別為60mg/L和0.8mg/L。（5）通過強(qiáng)化混凝實(shí)驗(yàn)，確定管式微絮凝反應(yīng)器的最佳反應(yīng)器類型為波紋圓管
6、型，與Fluent數(shù)值模擬計(jì)算分析結(jié)果中波紋圓管型反應(yīng)器最有利于水流中膠體顆粒進(jìn)行混凝反應(yīng)的分析一致；確定波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器的最佳運(yùn)行參數(shù)為反應(yīng)器入口流速0.8m/s；確定波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器的最佳長度為20m。（6）對(duì)強(qiáng)化混凝實(shí)驗(yàn)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定影響出水的濁度和CODMn的去除率的主次因素順序?yàn)椋悍磻?yīng)器類型>反應(yīng)器入口流速>反應(yīng)器長度，與Fluent正交模擬計(jì)算中對(duì)最大湍動(dòng)能的影響次序相同；確定強(qiáng)化混凝裝置中20m波紋管型微絮凝反應(yīng)器是最佳的管式微絮凝反應(yīng)器，且反應(yīng)器最佳運(yùn)行參數(shù)為0.8m/s入口流速，系統(tǒng)處理微污染水能夠取得良好的出水效
7、果，出水濁度在1.8NTU左右，CODMn在1.3mg/L左右。關(guān)鍵字：強(qiáng)化混凝，管式微絮凝反應(yīng)器，CFD，湍動(dòng)能，農(nóng)村微污染水iiAbstractWaterisoneofthebasicelementsfortheproductionandlivingoftheresidentsandthedevelopmentofthenationaleconomy.However,duetothelimitationofhydrogeologicalcondition,theresourceofdrinkingwaterisscarceinthevastrura
8、lareaofwesternChina.Alongwiththerapideconomicde
