池塘水力停留时间和氮素分层滞留能力分析

为揭示池塘不同深度的水力滞留能力和氮素养分吸收滞留特征,在重庆市北碚区碑湾流域筛选一池塘作为试验塘,于冬季开展野外脉冲示踪试验。在此基础上,采用水力停留时间分布方法,对水力滞留能力进行评价分析,同时利用基于养分螺旋原理的TASCC方法,开展硝态氮滞留能力特征分析。结果表明:(1)池塘底层的营养盐浓度要高于上层,且底层的营养盐滞留能力强于上层,进入池塘的大部分氮素随水流从底层缓慢流经并聚积在塘底,少部分从上层快速流走,便于后续氮素去除;(2)池塘充分混匀后各层的NO_(3)^(-)-N背景浓度吸收速率的变化范围为2.50~9.13μg·m^(-2)·s^(-1),NO_(3)^(-)-N背景浓度吸收速度的变化范围为0.12~0.40m·s^(-1),池塘的整个上覆水都对氮素进行吸收转化,滞留在底层的氮素在上覆水-沉积物间不断交换,进行硝化反硝化等作用,减少农业非点源氮素污染。

RTD对内循环三相生物流化床脱氨氮效率的影响

采用脉冲法刺激响应技术测定了不同流态条件下三相生物流化床的水力停留时间分布(RTD),得到反应器好氧流化区的串联级数近似为1,从而可用全混流反应器(CSTR)模型来研究其动力学特点,通过对比研究,得到在理论停留时间为1.5 h时,反应器的体积利用率达到最优。同时也对比了反应器在各种理论停留时间(HRT)下的脱氨氮效率,发现在水力停留时间为1.5 h时,反应器也具有最佳处理效率,氨氮的脱除率达到90%以上,从而验证了示踪试验的可靠性,并为生化反应器的设计放大与稳定运行提供了宝贵的资料。

多流连铸中间包停留时间分布曲线总体分析方法

提出了一种研究多流中间包钢液流动特性的分析方法.首先,利用多流中间包各流的实验数据得到多流中间包的总体停留时间分布(RTD)曲线;其次,采用经典的分析模型研究多流中间包的总体RTD曲线;最后,以平均停留时间作为关键参数来评估多流中间包各流钢液流动特性的一致性.此方法的优点在于避免了负死区体积的出现,并且死区体积分率大小符合物理事实.

人工湿地水力停留时间分布模拟

将人工湿地视为在纵向分散活塞流反应器(PFD)的主流道上并联一个n级串联完全混合反应器(CSTRs)所组成的系统.在这一物理概念的基础上,推导了模拟人工湿地水力停留时间分布(RTD)的CSTRs+PFD并联模型.模型所包含的4个参数(串联CSTRs个数n,串联CSTRs容积占系统总容积的百分数z,进入串联CSTRs的流量占总流量百分数f,PFD的分散数D)对RTD的峰值时间、峰值高度、平均停留时间、停留时间分布方差具有良好的调节作用.与传统模型相比,该模型能更准确地反映不同人工湿地的特征水流规律.模型采用基于流量的无量纲时间变量,可应用于非稳态变流量下人工湿地RTD的模拟.用前期示踪剂试验所获得的5条水平潜流人工湿地的RTDs对该模型进行验证,当这4个参数取值为z=0.41、f=0.57、n=3、D=0.667时,该模型计算所得RTD与实测RTDs拟合程度良好,较传统PFD或CSTRs模型能更好地反映该人工湿地RTD早期高峰、峰值集中、尾部倾斜拖长的流态特征.

带过滤器63t中间包钢液流场的物理和数学模拟

通过采用几何相似比0.29:1的水模型和数学模型分别对(a)湍流抑制器和挡墙+坝(原结构),(b)湍流抑制器,挡墙+坝和过滤器,以及(c)湍流抑制器,挡墙和过滤器3种结构两流板坯连铸中间包钢液流场、温度场和夹杂物运动轨迹进行模拟研究。结果表明,原中间包结构(a)活塞区体积偏小,死区体积偏大;加入通道式钢液过滤器(b)后短路流基本消失,中间包死区减小6.83%,钢液的平均停留时间由287.04 s延长至373.76 s,有利于夹杂物的上浮去除,且过滤器的加入对钢液的温降影响不大;用钢液过滤器代替挡坝(c)后优化效果最为明显,中间包钢液平均停留时间由287.04 s延长至404.26 s,峰值时间由原来的95,4 s延长至190.8 s,死区体积由36.10%减小至8.76%。

大型高效厌氧悬浮床反应器流态模型研究

结合大型高效厌氧悬浮床反应器（275m^3）的运行，在容积负荷10～40kg COD／（m^3·d）的较宽范围，有计划进行了系列流态实验。通过示踪数学模型模拟研究表明，采用组合流态模型描述生产性规模厌氧反应器的流态是适合的，结果优于级串和扩散模型。结合反应器的运行探讨了负荷、上升流速和气体负荷等因素对短流率、死区比例和膨胀率等悬浮床反应器的特性参数的影响，获得了确定的结论，可以指导厌氧悬浮床反应器的设计、结构优化和设备开发。

A^2/O工艺反应器水力流态研究

为了研究中试A2/O工艺反应器在不同流量条件下的实际HRT、死水区比例及反应器推流及混合效果,采用脉冲示踪法,以NaCl作示踪剂,测试了对反应器的水力流态分布。结果表明,进水流量分别为610、780、1 150 L/h时,厌氧池、缺氧池死水区比例在40%以上,整个生物反应器的死水区比例为20%,反应器在运行过程中,串联级数最高可达8,该反应器有较好的推流作用。

上下流室宽度比对厌氧折流板反应器水力特性的影响

借助计算流体力学技术(CFD)获取四组厌氧折流板反应器(ABR,上下流室宽度比分别为2:1、3:1、4:1及5:1)的停留时间分布(RTD),并计算串联数(N)、扩散数(D/μL)及水力死区容积占比(V_d/V)等参数,以分析反应器流动、混合等水力特性;在此基础上选择最佳上下流室宽度比值,优化ABR反应器的设计。结果表明:当容积和理论水力停留时间(HRT)相同时,提高上下流室宽度比,N随之降低,最低值为4.80,而D/μL呈上升趋势,最大值为0.118;V_d/V随上下流室宽度比的增大,呈先下降后升高的趋势,比值为4:1时V_d/V最小,仅为3.13%。选取水力效率(λ)作为反应器的水力评价指标,在2:1~4:1的流室宽度比范围内,λ相差不大,属于理想范围。综合考虑反应器流动混合特性、死区占比及水力效率,确定反应器的最佳上下流室宽度比为4:1。

白钨矿串联式酸浸槽内流场特性

利用计算流体力学(CFD)技术,对在使用框式搅拌桨条件下磷硫混酸浸出白钨矿串联方型搅拌槽内的固体颗粒流动行为进行了三维数值模拟及分析,探究进口流速、溢流板高度、相邻溢流板间距对串联搅拌浸出槽的串联分区效果的影响规律。以5槽串联的浸出槽(单槽尺寸为200 mm×200 mm×310 mm)为例,进行了槽内流场特性模拟和实验验证。结果表明:利用溢流板串联过后的连续搅拌酸浸槽内会因为在相邻的溢流板之间得不到有效搅拌作用而发生堆积现象;随着溢流板高度的增高、溢流板间距的减小,白钨矿连续酸浸槽内串联效果逐渐变好。实验结果表明:当进口流量为400 mL/min、溢流板高度为190 mm、溢流板间距为6 mm时,计算得到的虚拟槽数N接近实际串联的槽数5,无因次化方差为0.2108,多槽联接的串联效果良好。本研究为硫磷混酸连续浸出白钨矿浸出槽的工业优化设计提供了理论基础和优化方向。

基于PXI粒子成像技术的中间包控流装置优化研究

采用基于PXI粒子成像技术的物理试验方法,研究了坝堰组合和多孔挡墙两种控流装置对中间包流场特性的影响,并结合数值模拟结果与PXI物理试验结果进行对比。研究表明:基于PXI粒子成像技术的物理试验结果可以清晰直观地展示中包流场,物理试验和数值模拟所得的RTD曲线有比较高的一致性。两种控流装置下中间包内混合流体积大致相等,多孔挡墙控流装置中间包内活塞流体积明显较高。

连铸中间包全尺度物理模拟平台建立及应用研究

基于同时满足连铸水模拟实验中Re准数和Fr准数相似要求,建立了一套可全尺度模拟连铸过程流动的实验平台.利用该平台的NI图像处理与PIV粒子测速技术,对特厚板连铸用中间包内速度场、涡量场、RTD等流动特征进行研究.结果表明,中间包内流动呈现湍流漩涡状,在注流区形成一个类似"漏斗"状的涡结构,由于中间包内通道的存在,在浇注区形成2个大的环流,并对侧墙有明显冲击,非接触测量获取的RTD与数值模拟结果吻合,长的停留时间和大的死区体积表明该中间包补热的必要性.

冲击负荷下水平潜流人工湿地水流规律研究

在示踪剂试验的基础上,利用水力停留时间分布(RTD),探讨了冲击负荷下水平潜流人工湿地的水流规律.结果表明:水平潜流人工湿地在恒定负荷和冲击负荷条件下的实际平均停留时间均大于表观停留时间,混合效应是导致流态偏离理想推流态的主要原因;水力冲击使入流污染物(包括冲击前、冲击中以及冲击后进入的污染物)在系统内部的接触反应时间缩短,其中峰值时间、最短停留时间和实际平均停留时间的相对大小依次均为:恒定负荷>冲击负荷后>冲击负荷前>冲击负荷中;采用基于动态流量的时间变量进行归一化处理后的RTD对人工湿地所处的水力负荷状态、示踪剂投加量等因素并不敏感,表现出稳定的停留时间分布特征,较原始的RTD曲线更能代表冲击负荷条件下人工湿地的特征水流规律.