农田灌溉新农村建设论文提纲

论文题目：一种用于农村生活污水预处理的新型化粪池

摘要：我国自然村落分布广、分散农户数量大,污水管网难以覆盖,分散式的生活污水已成为农村水环境污染的重要来源之一。化粪池是自然村落里最传统的一种生活污水收集处理设施。目前普遍应用的三格室化粪池为水平流,容易形成短流和死区,处理效率低,出水水质差,直接外排会造成水环境污染。对农户现有化粪池进行适当改造,作为一种有效的预处理设施,为分散农户生活污水的就地化资源利用创造条件。这对改善农村生态环境、建设美丽乡村,乃至推进会主义新农村建设均具有重要意义。本研究参考厌氧反应器最新的研究成果,对传统三格化粪池进行了优化设计,新型化粪池结构为在反应器第一格室的中下部进水,沿第一格室高度方向设置多层孔板,第二格室设置折流板,在第三格室内放置陶粒填料,第四格室收集出水用于农田灌溉或连接后续装置做进一步处理。本文利用fluent软件对新型反应器第一格室的流场分布进行数值模拟;通过RTD（停留时间分布）示踪试验对模拟结果进行了校核;在此基础上确定了孔板的孔径大小、间距和距离进水口的位置等主要参数;并通过污水处理的模拟实验对新型反应器的处理效果进行了验证。数值模拟分析结果表明:对于实验所用的新型反应器,孔径20-30rmm、开孔率8%-12%、孔板间距为60-90mm,且孔板靠近出水口设置,与进水管的距离为180mm时,孔板设置对水流的剪切作用明显,孔板之间的流场分布更均匀,流速有所增大,水流状态更趋近于返混流。RTD示踪实验结果表明:反应器第一格室内孔板的开孔孔径为20-30mm、孔板间距保持在60mm左右时,该格室内的死区占比仅为10%左右,内部流态趋于返混流,与数值模拟的结果相吻合。反应器应用于生活污水处理的模拟实验表明:反应器稳定运行后COD和BOD的去除率分别达到72%-84%、80%-92%,与传统化粪池相比COD的去除率提高了 30%-40%,动植物油和LAS的去除率分别达到71%-90%,35%-45%,对氮和磷的去除效果与传统化粪池相当约为5%-20%,出水水质的生化指标符合农田灌溉水质的要求。不同孔板设置条件的对照实验表明:孔板的孔径和间距是对污水处理效果影响最大的两个因素,对COD和BOD去除率总体在30%-50%之间,当孔径为20mm,孔板间距60mm时,第一格室对COD和BOD的去除率均能达到50%,效果最好。说明通过数值模拟和RTD示踪实验确定的孔板设置条件,可以应用于反应器的优化设计。

关键词：化粪池优化;数值模拟;示踪剂实验;水力停留时间分布

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 引言

1.1.2 课题来源

1.1.3 研究目的和意义

1.2 研究背景

1.2.1 国外对化粪池改进的研究进展

1.2.2 国内对化粪池改进的研究进展

1.3 生活污水厌氧处理的研究现状

1.3.1 厌氧处理技术的介绍

1.3.2 生活污水厌氧处理技术的应用

1.4 研究内容和技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

第二章 实验装置的设计与优化

2.1 实验装置的设计

2.2 实验装置的优化

第三章 反应器流场的数值模拟

3.1 CFD技术与软件简介

3.1.1 CFD技术简介

3.1.2 CFD计算软件介绍

3.2 数值模拟的步骤与方法

3.2.1 模型构建与网格划分

3.2.2 fluent求解器的设置

3.3 数值模拟的结果与分析

3.3.1 未设置孔板的模拟分析

3.3.2 不同开孔孔径的模拟分析

3.3.3 不同孔板间距的模拟分析

3.3.4 孔板距进水口不同位置的模拟分析

3.4 数值模拟的结论

第四章 反应器水力特性的示踪实验研究

4.1 RTD(停留时间分布)示踪实验

4.1.1 RTD的定义与原理

4.1.2 RTD的判断与分析

4.2 实验装置与方法

4.2.1 示踪剂的选择与测定

4.2.2 RTD的测定

4.2.3 RTD的计算示例

4.3 RTD示踪实验的结果与分析

4.3.1 不同开孔孔径的RTD计算分析

4.3.2 不同孔板间距的RTD计算分析

4.3.3 孔板距进水口不同位置的RTD计算分析

4.4 RTD示踪实验的结论

第五章 新型化粪池处理生活污水的模拟试验

5.1 反应器的启动

5.2 反应器的稳定运行后的处理效果

5.2.1 COD的去除效果

5.2.2 BOD的去除效果

5.2.3 氨氮和总氮的去除效果

5.2.4 总磷的去除效果

5.2.5 LAS和动植物油的去除效果

5.2.6 处理效果的分析总结

5.3 反应器结构对运行效果的影响

5.3.1 不同孔板设置条件的对照实验

5.3.2 对照实验结果的讨论

5.4 反应器优化设计的分析总结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 建议与展望

参考文献

致谢