大学硕士研究生答辩《污水泵站集水池恶臭扩散机理及通风方案优化研究》模板课件（终版）

污水泵站集水池恶臭扩散机理及通风方案优化研究答辩人：XX学号：XXXXXXXXXX导师：XXX答辩时间：X月XX日绪论Part01污水泵站集水池臭气散发规律的数学解析Part02集水池内气流组织及VOF数值模拟研究Part03Part04答辩提纲CONTENTS格栅间排风系统计算与分析Part05结论与展望1.绪论选题来源国内外研究现状论文研究思路→选题来源生产和生活过程中产生的污水和废弃物如何处理？从前：直接排入就近河道危害臭水沟威胁生命健康→选题来源生产和生活过程中产生的污水和废弃物如何处理？大型污水处理厂实物图现在：经污水处理厂处理后排放010203多建在城郊，远离居民生活区在住宅区附近建立污水泵站减轻当地水环境污染→污水泵站工艺流程

城市污水泵站作用：

设置于污水管道系统中，用以提升城市污水。

污水进水井格栅间集水池污水处理厂Odorpollution

城市排水系统中吸纳了居民生活污水、工农业生产废水及工矿企业排出的废水，这就造成各类污水处理单元在运行过程中都会面临恶臭问题。人民的环保意识日渐提高，针对恶臭的投诉越来越多：污水泵站恶臭的存在对工作人员的工作环境产生不良影响：酸性恶臭还会对设备产生腐蚀。污水泵站恶臭污染的危害

早在20世纪80年代，国内学者关于恶臭来源的调查、相关参数的测试、恶臭污染物的处理技术等方面做了不少的研究工作。80年代初，北京、天津等有关部门关于在人居主要聚居的大气环境中恶臭物质的浓度分析及检测方法进行了连续的检测与研究，但是我国关于的恶臭污染研究目前仍然停留在宏观方面，缺乏微观的技术机理研究以及对人体危害的更深入的研究等基础研究。国内研究现状国外研究现状国内外研究现状

各国都对恶臭问题进行了全面的研究分析，内容包含：成因、成分、如何检测、评价以及控制等相关方面，各国还制定了相关法规严格控制恶臭污染。

但国内外针对污水泵站恶臭问题的研究相对较少，研究方向主要包含：分析恶臭来源及成分、制定恶臭评价标准、研究恶臭排放规律及其对环境的影响、如何有效控制恶臭污染等方面以及基于各种仪器或是软件对恶臭的研究等。对污水泵站恶臭气体的排放规律研究尚少！对污水泵站通风除臭方案没有系统的研究！1建立泵站臭气传质数学模型运用数学解析的方法，求解得到污水泵站臭气散发规律讨论臭气散发规律的影响因素2运用数值模拟的方法对集水池的气流组织进行建模、计算在臭气排除中运用VOF模型根据模拟结果讨论集水池中最优通风除臭方式。3对格栅间的气流和气流对不同污染物的影响进行研究对比分析H2S和NH3在气流下不同的扩散特性。通过以上研究进行综合分析得到优化后的通风除臭策略论文研究思路2.污水泵站集水池臭气散发规律的研究问题描述数学模型浓度分布规律求解散发规律影响因素WHAT?01020304污水中恶臭气体浓度随水深和时间的分布规律；集水池水面单位面积恶臭气体的散发速率；散发速率和散发量的影响因素；泵房空气中恶臭气体浓度的逐时特性。污水泵站集水池臭气散发规律求解问题：泵站臭气传质数学模型泵站臭气传质数学模型集水池的有效深度L=2m，水面面积A=68.39m2，室内有效空间V=400m3，室内换气速率Q=3×400m3/h；对流传质系数hm=2.3×10-3m3/h，扩散传质系数Dm=4.5×10-10m2/s，分离系数K=1500；室内初始恶臭气体浓度C∞(0)=3.0mg/m3，初始浓度C0(x)=9000mg/m3，污水恶臭气体呈均匀分布。泵房集水池恶臭气体散发过程示意图相关参数：泵站臭气浓度分布规律求解泵房内逐时浓度（mg/m3)水面处逐时浓度（mg/m3)逐时散发速率（mg/s)逐时散发总量(mg)室内恶臭气体的浓度、水面恶臭气体的浓度、恶臭气体的散发速率随时间逐渐减小，最后趋于稳定。恶臭气体的散发总量随着散发速率的增大而迅速增大，随着散发速率的减小而缓慢下降。臭气散发规律泵站臭气散发规律影响因素分析影响因素室内换气速率值气体初始浓度值扩散传质系数值对流传质系数值分离系数值泵站臭气散发规律影响因素分析影响因素室内换气速率值气体初始浓度值扩散传质系数值对流传质系数值分离系数值泵站臭气散发规律影响因素分析影响因素室内换气速率值气体初始浓度值扩散传质系数值对流传质系数值分离系数值泵站臭气散发规律影响因素分析影响因素室内换气速率值气体初始浓度值扩散传质系数值对流传质系数值分离系数值泵站臭气散发规律影响因素分析影响因素室内换气速率值气体初始浓度值扩散传质系数值对流传质系数值分离系数值3.集水池内气流组织及VOF数值模拟研究技术路线网格划分边界条件与初始条件模拟结果分析1、运用Fluent软件模拟该污水泵站集水池在现有排风方式下的气流组织3、研究在排风量保持不变的情况下，在模拟2的基础上改变风口尺寸和面积，再次进行数值模拟计算；2、研究分析由1模拟得出的集水池内空气流动和臭气排除情况，针对性地改变气流组织，即改变排风口位置，运用改变后的物理模型再进行数值模拟；4、研究分析在以上模拟了不同气流组织形式下的最优除臭方式并得出结论。技术路线数学模型1、基本控制方程2、k-ε湍流模型方程数学模型3、VOF模型使用Fluent前期处理器ICEM构建物理模型并划分网格，体网格全部为四面体的结构化网格。123前处理求解后处理定义正确的求解器、计算模型以及边界条件，设置控制参数前需初始化，之后设定残差值，全部完成后进行迭代计算。迭代达到收敛可获得H2S气体在污水泵站内扩散达到稳态时的组分分布图，使用Tecplot图片处理器将Fluent中的结果云图可视化处理模拟实施集水池网格划分整体图局部图节点数优缺点是否选用网格1670340计算量小，精度低网格2771120计算量小，精度较高√网格3863740计算量大，精度高速度出口自由流进口对称面边界条件设定池内充满臭气时，H2SVOF=1集水池外形模拟结果分析1、现有顶部排风方式下气流组织计算结果速度流线图速度等值图y方向截面z方向截面轴侧方向截面速度进口值整体上都不高，气流在进口方向并不活跃；靠近对称面的入口速度分布较端部更为理想，是由两个排风口共同作用的结果；房间下部空间扰动较大，上部空间扰动较小。模拟结果分析2、现有顶部排风方式下VOF模型计算不同时刻进口1的组分分布图结论：（1）进风口的风速较小，形成的负压效应有限，不利于污染物的排除；（2）排风口周围的风速较小，对整体污染物的排除效果不理想；（3）下部空间有一些扰动，速度较大，而上部空间的速度反而较小，有可能会造成臭气溢出，但是臭气排除的效果不明显；

0.7s3.0s0.7s3.0s不同时刻进口4的组分分布图模拟结果分析3、调整为侧面开口气流组织计算池内的空气扰动明显有所增大，空气在室内流动的速度与扰动频率高于顶部排风方式侧面开口模型侧面排风进口2速度流线图不同竖面速度等值图

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侧面开口侧排左上开口侧排左下开口模拟结果分析4、调整为侧面开口气流组织计算池内的空气扰动明显有所增大，空气在室内流动的速度与扰动频率高于顶部排风方式侧排左下进口风速更大，排风方式最优模拟结果分析5、调整为侧面长条形开口气流组织计算长条形风口获得的气流方向垂直向下，对其他风口影响也较小，风口之间的干扰较小，进风效果明显。在相同时间内能进入更多的空气，在风口位置更容易形成负压，有效排除恶臭物质。侧面长条形排风口模型

长条形

方形口

小结1.在风量和风速不变的情况下，风口改为侧面排风效果好于风口向下的方式；2.风口远离进风口位置对于池内污染物排除效果更好；3.在建筑条件以及施工条件允许的情况下，可以采用远离进风口的长条形排风口，并适当增加排风风速，这样带来的除臭效果最佳。调整后的排风方式1.带来的进风口气流速度较低，不利于在风口形成负压，抑制臭气的外溢；2.VOF模型计算结果显示，现有的风口对于池内污染物的排除效果不理想；现有顶部排风方式4.格栅间排风系统计算与分析格栅间模拟结果及分析

送风口1送风口2送风口4

送风口5送风口6送风口7和送风口8除送风口8出风直接吹向门之外，其他各风口都在格栅内造成较大的气流干扰考虑到格栅和格栅开口都是污染物源，气流会导致二次气流，会加重室内臭气流动和污染必要时可采用局部排风的形式改善格栅间卫生条件格栅间模拟结果及分析

0.1S0.5s1.5s.4.5s时间X=300平面不同时刻H2S组分分布图X=300平面不同时刻NH3组分分布图室内送风系统会将上述两种污染物带到人员呼吸区，不利于室内人员的卫生条件；对格栅开口不同污染物在该送风系统条件下的扩散特性进行研究得到H2S、NH3的动态扩散特性：小结1.对门处的送风竖管因为路径中污染物较少，对保持室内新风有利2.必要时可采用局部排风的形式改善格栅间卫生条件。局部排风方式1.考虑到格栅本身也是污染物，室内送风系统对室内卫生条件的负面影响会更大。2.送风系统的大多数送风管路的送风不利于保证格栅间的卫生条件现有排风方式5.结论与展望论文结论论文主要创新点建议与展望010304

建立了泵站臭气传质数学模型，得出了污水泵站臭气散发规律：即室内恶臭气体和水面恶臭气体的浓度、散发速率随时间逐渐减小，最后趋于稳定。恶臭气体的散发总量随着散发速率的增大而迅速增大，随着散发速率的减小而缓慢下降。分析发现散发速率和散发量的影响因素：通过增大扩散传质系数、换气速率，可降低室内恶臭气体的浓度，而增大池水表面对流传质系数、界面分离系数和污水中恶臭气体的初始浓度，会导致室内恶臭气体浓度的增加。此结论可以为泵房集水池、污水池的污染物散发和排风提供理论依据。发现了集水池现有的风口向下的排风方式带来的气流流动速度较低，排风口周围风速较小，不利于形成负压，抑制臭气的外溢，对于池内污染物的排除效果不理想。因此，通过数值模拟对集水池排风方式进行优化，发现采用长条形排风口且侧排风位于进风口另一侧的排风方式，池内气流分布较为理想，除臭效果最好。对格栅间现有送风系统进行模拟，结果显示现有的送风系统不利于格栅间内污染物的排除，严重影响到格栅间内的空气品质。通过数值模拟发现，采用送风管位于格栅间与门口相对的送风方式，可以使流动路线不经过污染物散发面，对人员健康保障有利。因此，可采用此局部排风的形式改善格栅间卫生条件。论文结论02021、目前关于恶臭扩散机理的研究仍停留在宏观方面，缺乏微观的技术机理研究，本文通过建立扩散传质数学模型，利用积分变化得出污水中恶臭气体浓度的解析解，研究结论可为集水池臭气浓度的控制提供重要的理论依据。2、目前大多数污水处理厂仅是凭借工程经验在各个处理单元简要布置通风除臭系统。本文经过模拟计算，对不同处理单元的通风除臭系统针对性地提出优化方案，为污水处理厂恶臭污染气体的治理提供了科学的处理手段。3、利用计算流体力学的方法，得到了H2S和NH3在格栅间的详细信息，进一步论证