寒區(qū)村鎮(zhèn)凈水構筑物增溫系統(tǒng)設計及運行模擬.pdf

1、位于嚴寒地區(qū)的村鎮(zhèn)凈水系統(tǒng)由于冬季水源溫度較低、沒有采暖措施等原因,一方面使得系統(tǒng)的出水水質(zhì)得不到保證,另一方面會造成凈水構筑物本身發(fā)生不同程度的凍脹現(xiàn)象。本文針對以上問題,在分析了寒區(qū)凈水系統(tǒng)的組成基礎上,就適用于北方村鎮(zhèn)的給水處理工藝,提出了太陽能與秸稈鍋爐聯(lián)合加熱凈水構筑物系統(tǒng),提高構筑物內(nèi)部的反應溫度,以滿足北方村鎮(zhèn)的水處理要求。本文主要以CFD數(shù)值模擬軟件為分析手段,結(jié)合實地調(diào)研,驗證系統(tǒng)在嚴寒地區(qū)的可行性。
　　首先,

2、本課題針對嚴寒地區(qū)可用于村鎮(zhèn)的凈水構筑物種類進行篩選分析,確定出澄清池和生物濾池作為寒區(qū)村鎮(zhèn)凈水系統(tǒng)的主要處理構件。在調(diào)查了中型一般鎮(zhèn)用水特點的基礎上,詳細計算澄清池及生物濾池的外形尺寸,并對其溫度參數(shù)的影響進行定性及定量的分析,從而確定寒區(qū)凈水構筑物的運行溫度:生物濾池在15℃以上,澄清池在10℃以上。
　　其次,基于太陽輻射以及太陽能集熱器的基本理論知識,本文設計出一種適用于寒區(qū)村鎮(zhèn)的凈水構筑物增溫系統(tǒng),選用太陽能集熱器與秸稈

3、鍋爐并聯(lián)加熱的方式對凈水構筑物系統(tǒng)進行增溫,系統(tǒng)通過換熱盤管將熱源的熱量傳遞給凈水構筑物,換熱盤管內(nèi)的傳熱介質(zhì)依次通過生物濾池、澄清池,而后回到熱源處。同時,針對不同氣象條件,結(jié)合控制系統(tǒng),對熱源的運行方式及加熱支路的運行參數(shù)進行調(diào)節(jié),以達到構筑物所需的溫度要求。
　　再次,本文建立了凈水構筑物增溫系統(tǒng)的物理模型,并針對不同的研究內(nèi)容采用不同的物理模型和邊界條件。利用Fluent軟件對構筑物內(nèi)部及周邊土壤的溫度場進行模擬,并對凈水

4、構筑物的加熱方式、保溫層厚度、加熱溫度等參數(shù)對系統(tǒng)的影響進行分析計算。
　　最后,選取哈爾濱地區(qū)周邊村鎮(zhèn)的1月份作為計算月,利用模擬所得的數(shù)據(jù),對凈水構筑物系統(tǒng)的散熱量進行計算;通過理論公式的推導,求解出最不利月的太陽能集熱器面積、太陽能保證率以及秸稈鍋爐的熱負荷。進而確定系統(tǒng)在不同月份的太陽能集熱器及秸稈鍋爐的加熱比例及太陽能保證率,對系統(tǒng)的節(jié)能性、可靠性進行分析。
　　隨著農(nóng)村對飲用水水質(zhì)要求的提高,寒區(qū)村鎮(zhèn)給水處理工藝