寒區(qū)村鎮(zhèn)凈水構筑物增溫系統設計及運行模擬.pdf

1、位于嚴寒地區(qū)的村鎮(zhèn)凈水系統由于冬季水源溫度較低、沒有采暖措施等原因,一方面使得系統的出水水質得不到保證,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象。本文針對以上問題,在分析了寒區(qū)凈水系統的組成基礎上,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合加熱凈水構筑物系統,提高構筑物內部的反應溫度,以滿足北方村鎮(zhèn)的水處理要求。本文主要以CFD數值模擬軟件為分析手段,結合實地調研,驗證系統在嚴寒地區(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)凈水系統的主要處理構件。在調查了中型一般鎮(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,選用太陽能集熱器與秸稈

3、鍋爐并聯加熱的方式對凈水構筑物系統進行增溫,系統通過換熱盤管將熱源的熱量傳遞給凈水構筑物,換熱盤管內的傳熱介質依次通過生物濾池、澄清池,而后回到熱源處。同時,針對不同氣象條件,結合控制系統,對熱源的運行方式及加熱支路的運行參數進行調節(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的物理模型,并針對不同的研究內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、加熱溫度等參數對系統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,利用模擬所得的數據,對凈水構筑物系統的散熱量進行計算;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,對系統的節(jié)能性、可靠性進行分析。
　　隨著農村對飲用水水質要求的提高,寒區(qū)村鎮(zhèn)給水處理工藝