本發(fā)明屬污水處理技術(shù)領(lǐng)域，提供一種污水處理設(shè)備的平垂擾流(pvfl)流態(tài)物理模擬實驗方法。

背景技術(shù)：

污泥是污水處理工藝中的世界難題。污泥處理設(shè)備投資占水處理工藝中的46％～60％，但是仍然無法徹底解決污泥的惡臭、有害有毒化學(xué)品、重金屬和放射性元素等難題，仍然無法徹底解決其排放對自然環(huán)境的“二次污染”問題，仍然無法徹底解決污水處理資源高值化再利用問題。

本發(fā)明根據(jù)平面層流與垂直流動的交錯攪動流態(tài)pvfl的擾流機理，通過設(shè)備的迷宮結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了pvfl。設(shè)計水處理設(shè)備，可以使外排放的水質(zhì)達到甚至超過“膜”過濾工藝水平，從而實現(xiàn)投資大幅度地降低，使污水處理達到“可飲用”的高標(biāo)準。目前通過實施環(huán)境友好示范工程，預(yù)示該項技術(shù)在煤化工、頁巖油氣壓裂(鉆井)、石油化工、軍事野戰(zhàn)營地、旅游房車營地和環(huán)保污水處理具有廣泛的應(yīng)用市場和很好的經(jīng)濟效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)平面層流與垂直流動的交錯攪動流態(tài)pvfl的擾流機理，本發(fā)明提供一種污水處理設(shè)備的平垂擾流(pvfl)流態(tài)物理模擬實驗方法。為實現(xiàn)上述目的，具體方法如下：

所述的平垂擾流(pvfl)流態(tài)與污水生化處理關(guān)鍵技術(shù)和成套工程裝備，其污水生化處理的流態(tài)的物理模擬實驗方法如下：

生化水處理需氧量數(shù)學(xué)模型

(1)水體中的溶解氧：水有溶解氧氣的能力，單位體積水中所溶解氧氣的數(shù)量(毫克/升，mg/l)稱為溶解氧，以do表示(dissolvedoxygen的縮寫形式)，它是衡量水質(zhì)的一個重要參數(shù)。在一定溫度和壓力下水能溶解氧氣的最大值稱為飽和溶解氧，以cs表示，飽和溶解氧的大小與溫度和壓力等有關(guān)。水溫越低，cs越大；在同一溫度下，飽和溶解氧隨水壓力增大而增大。正常大氣壓下飽和溶解氧可按下式計算：

cs＝14.652-41.0222x10^-4t²-77.77x10^-6t³

其中:t為水溫。

當(dāng)水中溶解氧的實際值低于飽和值時，大氣中的氧就會溶于水中。在正常情況下，清潔的地表水中溶解氧接近飽和狀態(tài)。水中溶解氧是維持水生生態(tài)平衡和有機物進行分解的條件。

(2)生化需氧量：所有的污水處理中都有微生物，當(dāng)有機污染物排入水體時，要被微生物分解為簡單的元素，在此過程中要消耗水體中的溶解氧，這種因生物化學(xué)降解作用而消耗的溶解氧量稱為生化需氧量，以bod(biochemicaloxygendemand)表示。它是測定某一數(shù)量有機物對水體潛在污染能力的一個最常用的參數(shù)。bod值越高，說明水中有機物含量越多。因此bod值可以反映水體受有機物污染的程度。

各種有機物經(jīng)過完全的生物化學(xué)分解需要的時間一般較長，目前統(tǒng)一規(guī)定把20℃水溫下通過5天生化作用消耗的氧氣作為度量標(biāo)準，故稱5日生化需氧量，以毫克/升計。水體的有機物的生化分解是持續(xù)進行的，bod隨時間而減少的速率，由大量試驗證明可用下式表達為dl/dt＝-k1l，其中：l為任意時刻的bod；k1為耗氧系數(shù)。

耗氧系數(shù)反映生化分解的速率，其數(shù)值隨溫度增高而加大，溫度為t時的耗氧系數(shù)kt(t)與溫度為20℃時的耗氧系數(shù)kt(20)之間的關(guān)系為:

kt(t)＝kt(20)x1.047^t-20

pvfl流態(tài)物理模擬實驗

(1)實驗裝置

pvfl流態(tài)物理模擬實驗原理和裝置設(shè)計見圖1。

(2)基于pvfl流態(tài)組合的水處理工藝實驗

根據(jù)示蹤劑脈沖響應(yīng)法試驗所取得的試驗數(shù)據(jù)，繪制出c-b的曲線如圖2所示，對應(yīng)的水力特性參數(shù)見表1。

示蹤試驗為清水試驗，反應(yīng)器死區(qū)指水力死區(qū)，是由于反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的。從試驗結(jié)果可以看出，反應(yīng)器改進前死區(qū)率為33.54％和37.42％，改進后死區(qū)率明顯減小，為7.57％16.19％，再次證明反應(yīng)器改進對于水力特性的優(yōu)化作用。從表1還可以看出，改進后，hrt對反應(yīng)器死區(qū)影響顯著，死區(qū)率隨hrt的增加而增加，說明增加水力負荷可以減小反應(yīng)器內(nèi)的死區(qū)，提高反應(yīng)器的有效容積。

表1：不同流態(tài)下的水力特性參數(shù)

附圖說明

圖1：水處理物理模擬實驗原理和裝置設(shè)計

圖2：不同流態(tài)生物c-b圖

具體實施方式

實施例1：pvfl流態(tài)模擬優(yōu)化研究(圖2)，設(shè)計設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為八卦六宮結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬污水處理技術(shù)領(lǐng)域，提供一種污水處理設(shè)備的平垂擾流(PVFL)流態(tài)物理模擬實驗方法，具體涉及污水生化處理的流態(tài)物理模擬實驗方法。根據(jù)模擬結(jié)果設(shè)計的水處理系統(tǒng)，能夠外排水質(zhì)達到甚至超過“膜”過濾工藝水平，使投資大幅度地降低，污水處理達到“可飲用”標(biāo)準。該裝備在煤化工、頁巖油氣壓裂(鉆井)、石油化工、軍事野戰(zhàn)營地、旅游房車營地和環(huán)保污水處理具有廣泛的應(yīng)用市場和很好的經(jīng)濟效益。

技術(shù)研發(fā)人員：王展旭;王旌舟;祁麗華
受保護的技術(shù)使用者：青島科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.12.07
技術(shù)公布日：2017.07.07