OGO反应系统流态及脱氮除磷试验研究

论文摘要

OGO工艺是本课题组在OCO工艺基础上进行试验分析及改进,形成的一种简易、高效、经济的污水脱氮除磷新工艺。该工艺目前已获得国家实用新型专利（ZL2005 2 0010545.7）。本论文就是运用试验和CFD数值模拟的方法研究OGO反应器水下推进器的位置对流态以及脱氮除磷的影响。本研究的具体内容如下:（1）OGO系统流态的试验研究;（2）利用FLUENT软件对OGO系统流场进行数值模拟;（3）研究OGO系统两种不同的水下推进器位置对系统脱氮除磷的影响;（4）研究OGO系统内的反硝化除磷现象。通过示踪剂试验,对OGO系统流态进行了研究,结果显示:OGO反应器内的液流流型呈现为整体全混流和局部推流的流型特性,但在不同的水下推进器的配置下——配置二（同时开动A和B）比配置一（只开动B）的推流现象有所增强,反应器的串联搅拌釜数（N）呈现增加的趋势;且死区百分率较小,容积利用率较高。通过计算流体力学软件FLUENT建立数学模型,对OGO系统在两种不同的水下推进器配置下的流场进行了数学模拟,通过模拟得到的流速与实测流速对比,说明了模拟是可靠可行的。研究两种不同配置对OGO系统脱氮除磷的影响,两种方式对污水均有较好的去除有机物和脱氮除磷效果,配置一对COD、TN、NH3-N、PO43—P、TP的平均去除率分别为90.03%、71.94%、82.51%、81.38%和87.03%。但配置二相对略高,对COD、TN、NH3-N、PO43--P、TP的平均去除率分别达到91.33%、76.12%、83.97%、83.47%和89.21%。结合流态试验,得出配置二是较为合理的方式,并进一步研究OGO系统在此配置下的反硝化除磷现象,以及反硝化吸磷的影响因素。本研究是“中国西部小城镇环境基础设施经济适用技术及示范（荷兰政府赠款项目）”和国家自然科学基金课题“基于理想流态的城市污水生物处理反应技术研究”（50378095）的部分内容。本文的研究内容可以为OGO工艺的工程应用提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 水体富营养化及其危害
• 1.1.1 水体中氮磷的来源及分类特性
• 1.1.2 水体富营养化的危害
• 1.1.3 污水脱氮除磷的必要性
• 1.2 废水生物除磷原理及技术
• 1.2.1 生物除磷原理
• 1.2.2 典型的生物除磷工艺
• 1.2.3 同时除磷脱氮系统存在的问题
• 1.3 反硝化同时除磷系统及研究现状
• 1.3.1 反硝化同时除磷机理
• 1.3.2 反硝化同时除磷系统研究现状
• 1.3.3 反硝化除磷工艺及存在问题
• 1.4 课题的提出及研究内容
• 1.4.1 OGO 工艺简介
• 1.4.2 课题的提出
• 1.4.3 研究内容
• 2 污水生物处理反应器原理及反应器流态研究概述
• 2.1 废水生物处理中对反应器技术的研究
• 2.1.1 废水生物处理中对反应器技术研究现状
• 2.1.2 反应器技术的实质
• 2.2 反应器流态的研究方法
• 2.2.1 流体停留时间分布函数
• 2.2.2 激光测速法
• 2.2.3 数值模拟法
• 3 OGO 系统流态的试验研究
• 3.1 描述流态特征的统计函数
• 3.2 试验装置与流程
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 试验流程
• 3.3 试验方法
• 3.4 试验结果与分析
• 3.4.1 试验结果
• 3.4.2 试验结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 OGO 反应器流场数值模拟
• 4.1 计算流体动力学概述
• 4.2 三维湍流模型的选择
• 4.2.1 流体多维流动基本控制方程组
• 4.2.2 环境水力学中的湍流模型
• 4.2.3 OGO 反应器模型的选择
• 4.3 模型的应用
• 4.3.1 模型简化
• 4.3.2 计算域
• 4.3.3 边界条件
• 4.4 计算结果与分析
• 4.4.1 模拟计算结果
• 4.4.2 实测结果
• 4.4.3 结论分析
• 4.5 本章小结
• 5 OGO 系统脱氮除磷效果试验研究
• 5.1 试验装置、流程及监测分析方法
• 5.1.1 试验装置及试验流程
• 5.1.2 试验水质与监测分析方法
• 5.2 OGO 系统脱氮除磷效果试验研究
• 5.2.1 试验方法
• 5.2.2 试验结果及分析
• 5.3 OGO 系统反硝化除磷效果试验研究
• 5.3.1 系统反硝化聚磷现象
• 5.3.2 OGO 系统反硝化吸磷的影响因素分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论及建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录