大學(xué)碩士研究生答辯《污水泵站集水池惡臭擴(kuò)散機(jī)理及通風(fēng)方案優(yōu)化研究》模板課件（終版）

污水泵站集水池惡臭擴(kuò)散機(jī)理及通風(fēng)方案優(yōu)化研究答辯人：XX學(xué)號(hào)：XXXXXXXXXX導(dǎo)師：XXX答辯時(shí)間：X月XX日緒論P(yáng)art01污水泵站集水池臭氣散發(fā)規(guī)律的數(shù)學(xué)解析Part02集水池內(nèi)氣流組織及VOF數(shù)值模擬研究Part03Part04答辯提綱CONTENTS格柵間排風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算與分析Part05結(jié)論與展望1.緒論選題來源國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀論文研究思路→選題來源生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的污水和廢棄物如何處理？從前：直接排入就近河道危害臭水溝威脅生命健康→選題來源生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的污水和廢棄物如何處理？大型污水處理廠實(shí)物圖現(xiàn)在：經(jīng)污水處理廠處理后排放010203多建在城郊，遠(yuǎn)離居民生活區(qū)在住宅區(qū)附近建立污水泵站減輕當(dāng)?shù)厮h(huán)境污染→污水泵站工藝流程

城市污水泵站作用：

設(shè)置于污水管道系統(tǒng)中，用以提升城市污水。

污水進(jìn)水井格柵間集水池污水處理廠Odorpollution

城市排水系統(tǒng)中吸納了居民生活污水、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水及工礦企業(yè)排出的廢水，這就造成各類污水處理單元在運(yùn)行過程中都會(huì)面臨惡臭問題。人民的環(huán)保意識(shí)日漸提高，針對(duì)惡臭的投訴越來越多：污水泵站惡臭的存在對(duì)工作人員的工作環(huán)境產(chǎn)生不良影響：酸性惡臭還會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。污水泵站惡臭污染的危害

早在20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于惡臭來源的調(diào)查、相關(guān)參數(shù)的測(cè)試、惡臭污染物的處理技術(shù)等方面做了不少的研究工作。80年代初，北京、天津等有關(guān)部門關(guān)于在人居主要聚居的大氣環(huán)境中惡臭物質(zhì)的濃度分析及檢測(cè)方法進(jìn)行了連續(xù)的檢測(cè)與研究，但是我國(guó)關(guān)于的惡臭污染研究目前仍然停留在宏觀方面，缺乏微觀的技術(shù)機(jī)理研究以及對(duì)人體危害的更深入的研究等基礎(chǔ)研究。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

各國(guó)都對(duì)惡臭問題進(jìn)行了全面的研究分析，內(nèi)容包含：成因、成分、如何檢測(cè)、評(píng)價(jià)以及控制等相關(guān)方面，各國(guó)還制定了相關(guān)法規(guī)嚴(yán)格控制惡臭污染。

但國(guó)內(nèi)外針對(duì)污水泵站惡臭問題的研究相對(duì)較少，研究方向主要包含：分析惡臭來源及成分、制定惡臭評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、研究惡臭排放規(guī)律及其對(duì)環(huán)境的影響、如何有效控制惡臭污染等方面以及基于各種儀器或是軟件對(duì)惡臭的研究等。對(duì)污水泵站惡臭氣體的排放規(guī)律研究尚少！對(duì)污水泵站通風(fēng)除臭方案沒有系統(tǒng)的研究！1建立泵站臭氣傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型運(yùn)用數(shù)學(xué)解析的方法，求解得到污水泵站臭氣散發(fā)規(guī)律討論臭氣散發(fā)規(guī)律的影響因素2運(yùn)用數(shù)值模擬的方法對(duì)集水池的氣流組織進(jìn)行建模、計(jì)算在臭氣排除中運(yùn)用VOF模型根據(jù)模擬結(jié)果討論集水池中最優(yōu)通風(fēng)除臭方式。3對(duì)格柵間的氣流和氣流對(duì)不同污染物的影響進(jìn)行研究對(duì)比分析H2S和NH3在氣流下不同的擴(kuò)散特性。通過以上研究進(jìn)行綜合分析得到優(yōu)化后的通風(fēng)除臭策略論文研究思路2.污水泵站集水池臭氣散發(fā)規(guī)律的研究問題描述數(shù)學(xué)模型濃度分布規(guī)律求解散發(fā)規(guī)律影響因素WHAT?01020304污水中惡臭氣體濃度隨水深和時(shí)間的分布規(guī)律；集水池水面單位面積惡臭氣體的散發(fā)速率；散發(fā)速率和散發(fā)量的影響因素；泵房空氣中惡臭氣體濃度的逐時(shí)特性。污水泵站集水池臭氣散發(fā)規(guī)律求解問題：泵站臭氣傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型泵站臭氣傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型集水池的有效深度L=2m，水面面積A=68.39m2，室內(nèi)有效空間V=400m3，室內(nèi)換氣速率Q=3×400m3/h；對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)hm=2.3×10-3m3/h，擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)Dm=4.5×10-10m2/s，分離系數(shù)K=1500；室內(nèi)初始惡臭氣體濃度C∞(0)=3.0mg/m3，初始濃度C0(x)=9000mg/m3，污水惡臭氣體呈均勻分布。泵房集水池惡臭氣體散發(fā)過程示意圖相關(guān)參數(shù)：泵站臭氣濃度分布規(guī)律求解泵房?jī)?nèi)逐時(shí)濃度（mg/m3)水面處逐時(shí)濃度（mg/m3)逐時(shí)散發(fā)速率（mg/s)逐時(shí)散發(fā)總量(mg)室內(nèi)惡臭氣體的濃度、水面惡臭氣體的濃度、惡臭氣體的散發(fā)速率隨時(shí)間逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定。惡臭氣體的散發(fā)總量隨著散發(fā)速率的增大而迅速增大，隨著散發(fā)速率的減小而緩慢下降。臭氣散發(fā)規(guī)律泵站臭氣散發(fā)規(guī)律影響因素分析影響因素室內(nèi)換氣速率值氣體初始濃度值擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)值對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)值分離系數(shù)值泵站臭氣散發(fā)規(guī)律影響因素分析影響因素室內(nèi)換氣速率值氣體初始濃度值擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)值對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)值分離系數(shù)值泵站臭氣散發(fā)規(guī)律影響因素分析影響因素室內(nèi)換氣速率值氣體初始濃度值擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)值對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)值分離系數(shù)值泵站臭氣散發(fā)規(guī)律影響因素分析影響因素室內(nèi)換氣速率值氣體初始濃度值擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)值對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)值分離系數(shù)值泵站臭氣散發(fā)規(guī)律影響因素分析影響因素室內(nèi)換氣速率值氣體初始濃度值擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)值對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)值分離系數(shù)值3.集水池內(nèi)氣流組織及VOF數(shù)值模擬研究技術(shù)路線網(wǎng)格劃分邊界條件與初始條件模擬結(jié)果分析1、運(yùn)用Fluent軟件模擬該污水泵站集水池在現(xiàn)有排風(fēng)方式下的氣流組織3、研究在排風(fēng)量保持不變的情況下，在模擬2的基礎(chǔ)上改變風(fēng)口尺寸和面積，再次進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算；2、研究分析由1模擬得出的集水池內(nèi)空氣流動(dòng)和臭氣排除情況，針對(duì)性地改變氣流組織，即改變排風(fēng)口位置，運(yùn)用改變后的物理模型再進(jìn)行數(shù)值模擬；4、研究分析在以上模擬了不同氣流組織形式下的最優(yōu)除臭方式并得出結(jié)論。技術(shù)路線數(shù)學(xué)模型1、基本控制方程2、k-ε湍流模型方程數(shù)學(xué)模型3、VOF模型使用Fluent前期處理器ICEM構(gòu)建物理模型并劃分網(wǎng)格，體網(wǎng)格全部為四面體的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。123前處理求解后處理定義正確的求解器、計(jì)算模型以及邊界條件，設(shè)置控制參數(shù)前需初始化，之后設(shè)定殘差值，全部完成后進(jìn)行迭代計(jì)算。迭代達(dá)到收斂可獲得H2S氣體在污水泵站內(nèi)擴(kuò)散達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的組分分布圖，使用Tecplot圖片處理器將Fluent中的結(jié)果云圖可視化處理模擬實(shí)施集水池網(wǎng)格劃分整體圖局部圖節(jié)點(diǎn)數(shù)優(yōu)缺點(diǎn)是否選用網(wǎng)格1670340計(jì)算量小，精度低網(wǎng)格2771120計(jì)算量小，精度較高√網(wǎng)格3863740計(jì)算量大，精度高速度出口自由流進(jìn)口對(duì)稱面邊界條件設(shè)定池內(nèi)充滿臭氣時(shí)，H2SVOF=1集水池外形模擬結(jié)果分析1、現(xiàn)有頂部排風(fēng)方式下氣流組織計(jì)算結(jié)果速度流線圖速度等值圖y方向截面z方向截面軸側(cè)方向截面速度進(jìn)口值整體上都不高，氣流在進(jìn)口方向并不活躍；靠近對(duì)稱面的入口速度分布較端部更為理想，是由兩個(gè)排風(fēng)口共同作用的結(jié)果；房間下部空間擾動(dòng)較大，上部空間擾動(dòng)較小。模擬結(jié)果分析2、現(xiàn)有頂部排風(fēng)方式下VOF模型計(jì)算不同時(shí)刻進(jìn)口1的組分分布圖結(jié)論：（1）進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)速較小，形成的負(fù)壓效應(yīng)有限，不利于污染物的排除；（2）排風(fēng)口周圍的風(fēng)速較小，對(duì)整體污染物的排除效果不理想；（3）下部空間有一些擾動(dòng)，速度較大，而上部空間的速度反而較小，有可能會(huì)造成臭氣溢出，但是臭氣排除的效果不明顯；

0.7s3.0s0.7s3.0s不同時(shí)刻進(jìn)口4的組分分布圖模擬結(jié)果分析3、調(diào)整為側(cè)面開口氣流組織計(jì)算池內(nèi)的空氣擾動(dòng)明顯有所增大，空氣在室內(nèi)流動(dòng)的速度與擾動(dòng)頻率高于頂部排風(fēng)方式側(cè)面開口模型側(cè)面排風(fēng)進(jìn)口2速度流線圖不同豎面速度等值圖

0.1s

0.3s

0.5s

0.7s

側(cè)面開口側(cè)排左上開口側(cè)排左下開口模擬結(jié)果分析4、調(diào)整為側(cè)面開口氣流組織計(jì)算池內(nèi)的空氣擾動(dòng)明顯有所增大，空氣在室內(nèi)流動(dòng)的速度與擾動(dòng)頻率高于頂部排風(fēng)方式側(cè)排左下進(jìn)口風(fēng)速更大，排風(fēng)方式最優(yōu)模擬結(jié)果分析5、調(diào)整為側(cè)面長(zhǎng)條形開口氣流組織計(jì)算長(zhǎng)條形風(fēng)口獲得的氣流方向垂直向下，對(duì)其他風(fēng)口影響也較小，風(fēng)口之間的干擾較小，進(jìn)風(fēng)效果明顯。在相同時(shí)間內(nèi)能進(jìn)入更多的空氣，在風(fēng)口位置更容易形成負(fù)壓，有效排除惡臭物質(zhì)。側(cè)面長(zhǎng)條形排風(fēng)口模型

長(zhǎng)條形

方形口

小結(jié)1.在風(fēng)量和風(fēng)速不變的情況下，風(fēng)口改為側(cè)面排風(fēng)效果好于風(fēng)口向下的方式；2.風(fēng)口遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)口位置對(duì)于池內(nèi)污染物排除效果更好；3.在建筑條件以及施工條件允許的情況下，可以采用遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)口的長(zhǎng)條形排風(fēng)口，并適當(dāng)增加排風(fēng)風(fēng)速，這樣帶來的除臭效果最佳。調(diào)整后的排風(fēng)方式1.帶來的進(jìn)風(fēng)口氣流速度較低，不利于在風(fēng)口形成負(fù)壓，抑制臭氣的外溢；2.VOF模型計(jì)算結(jié)果顯示，現(xiàn)有的風(fēng)口對(duì)于池內(nèi)污染物的排除效果不理想；現(xiàn)有頂部排風(fēng)方式4.格柵間排風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算與分析格柵間模擬結(jié)果及分析

送風(fēng)口1送風(fēng)口2送風(fēng)口4

送風(fēng)口5送風(fēng)口6送風(fēng)口7和送風(fēng)口8除送風(fēng)口8出風(fēng)直接吹向門之外，其他各風(fēng)口都在格柵內(nèi)造成較大的氣流干擾考慮到格柵和格柵開口都是污染物源，氣流會(huì)導(dǎo)致二次氣流，會(huì)加重室內(nèi)臭氣流動(dòng)和污染必要時(shí)可采用局部排風(fēng)的形式改善格柵間衛(wèi)生條件格柵間模擬結(jié)果及分析

0.1S0.5s1.5s.4.5s時(shí)間X=300平面不同時(shí)刻H2S組分分布圖X=300平面不同時(shí)刻N(yùn)H3組分分布圖室內(nèi)送風(fēng)系統(tǒng)會(huì)將上述兩種污染物帶到人員呼吸區(qū)，不利于室內(nèi)人員的衛(wèi)生條件；對(duì)格柵開口不同污染物在該送風(fēng)系統(tǒng)條件下的擴(kuò)散特性進(jìn)行研究得到H2S、NH3的動(dòng)態(tài)擴(kuò)散特性：小結(jié)1.對(duì)門處的送風(fēng)豎管因?yàn)槁窂街形廴疚镙^少，對(duì)保持室內(nèi)新風(fēng)有利2.必要時(shí)可采用局部排風(fēng)的形式改善格柵間衛(wèi)生條件。局部排風(fēng)方式1.考慮到格柵本身也是污染物，室內(nèi)送風(fēng)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)衛(wèi)生條件的負(fù)面影響會(huì)更大。2.送風(fēng)系統(tǒng)的大多數(shù)送風(fēng)管路的送風(fēng)不利于保證格柵間的衛(wèi)生條件現(xiàn)有排風(fēng)方式5.結(jié)論與展望論文結(jié)論論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)建議與展望010304

建立了泵站臭氣傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型，得出了污水泵站臭氣散發(fā)規(guī)律：即室內(nèi)惡臭氣體和水面惡臭氣體的濃度、散發(fā)速率隨時(shí)間逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定。惡臭氣體的散發(fā)總量隨著散發(fā)速率的增大而迅速增大，隨著散發(fā)速率的減小而緩慢下降。分析發(fā)現(xiàn)散發(fā)速率和散發(fā)量的影響因素：通過增大擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)、換氣速率，可降低室內(nèi)惡臭氣體的濃度，而增大池水表面對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)、界面分離系數(shù)和污水中惡臭氣體的初始濃度，會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)惡臭氣體濃度的增加。此結(jié)論可以為泵房集水池、污水池的污染物散發(fā)和排風(fēng)提供理論依據(jù)。發(fā)現(xiàn)了集水池現(xiàn)有的風(fēng)口向下的排風(fēng)方式帶來的氣流流動(dòng)速度較低，排風(fēng)口周圍風(fēng)速較小，不利于形成負(fù)壓，抑制臭氣的外溢，對(duì)于池內(nèi)污染物的排除效果不理想。因此，通過數(shù)值模擬對(duì)集水池排風(fēng)方式進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)采用長(zhǎng)條形排風(fēng)口且側(cè)排風(fēng)位于進(jìn)風(fēng)口另一側(cè)的排風(fēng)方式，池內(nèi)氣流分布較為理想，除臭效果最好。對(duì)格柵間現(xiàn)有送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，結(jié)果顯示現(xiàn)有的送風(fēng)系統(tǒng)不利于格柵間內(nèi)污染物的排除，嚴(yán)重影響到格柵間內(nèi)的空氣品質(zhì)。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，采用送風(fēng)管位于格柵間與門口相對(duì)的送風(fēng)方式，可以使流動(dòng)路線不經(jīng)過污染物散發(fā)面，對(duì)人員健康保障有利。因此，可采用此局部排風(fēng)的形式改善格柵間衛(wèi)生條件。論文結(jié)論02021、目前關(guān)于惡臭擴(kuò)散機(jī)理的研究仍停留在宏觀方面，缺乏微觀的技術(shù)機(jī)理研究，本文通過建立擴(kuò)散傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型，利用積分變化得出污水中惡臭氣體濃度的解析解，研究結(jié)論可為集水池臭氣濃度的控制提供重要的理論依據(jù)。2、目前大多數(shù)污水處理廠僅是憑借工程經(jīng)驗(yàn)在各個(gè)處理單元簡(jiǎn)要布置通風(fēng)除臭系統(tǒng)。本文經(jīng)過模擬計(jì)算，對(duì)不同處理單元的通風(fēng)除臭系統(tǒng)針對(duì)性地提出優(yōu)化方案，為污水處理廠惡臭污染氣體的治理提供了科學(xué)的處理手段。3、利用計(jì)算流體力學(xué)的方法，得到了H2S和NH3在格柵間的詳細(xì)信息，進(jìn)一步論證