污水排海扩散器优化设计

污水排海扩散器优化设计论文名称：污水水排海扩散器器优化设计作作者：赵毅山山韦鹤平邓晓林摘要要：结合上海海市污水治理理二期工程，介介绍排海工程程中扩散器水水力计算的新新方法，通过过控制扩散器器三通及喷头头局部阻力系系数，使各上上升管出流量量不均匀分配配，数学模型型计算结果与与物理模型实实测值非常吻吻合。关键字字：污水排海海扩散器非均匀分配数模计算上海市污水水治理二期工工程是我国迄迄今为止最大大的污水治理理工程，建设设此项工程的的主要目的是是为了减缓黄黄浦江上游水水质污染。该该工程设计旱旱流污水量为为170×110.4tt/d，污水经预预处理后排入入长江口白龙龙港流域。排放口口初步设计方方案利用管径径42000mm放流管将170×110.4tt/d污水通过202.55m长的扩散器器潜没多孔均均匀排入白龙龙港水域，排排放口水域5年一遇设计计水位为5.18m，最低水位-0.6m，上升管喷喷口顶部高程程为-3.2557～-6.5337m。在白龙港港排放口位置置、放流管长长度、扩散器器长度及水深深、水文等外外界环境条件件都已确定的的条件下为了了充分利用排排放口的水流流条件和环境境水体的稀释释能力，提高高近区初始稀稀释度，要对对初步设计方方案进行优化化，将扩散器器多根上升管管(见图1)流量不均匀匀分配，即近近岸上升管分分配以较少的的污水量，离离岸上升管分分配以较多的的污水量，且且使水头损失失合理。通过过多方案多工工况的数值模模拟，得到扩扩散器最佳形形式。1公式建立建立扩散管管0-0断面与第i根上升管的的伯努利方程程(见图1)：式中Qii---扩散管内流流量di---上升管直径qi---上升管流量ai---上升管面积D---扩散管直径A---扩散管面积L---两上升管之间的扩散管长l---上升管长ζi,i为为扩散管水流流进入上升管管的阻力系数数，即三通阻阻力系数，是是通过物理模模型试验获得得的[1]，三通通的局阻为ζi,i乘扩散散管流速水头头，即ΔH三通==ζi,i×((v扩散器2/2g)ζi为喷头头淹没流阻力力系数；喷头头的局阻为ζi乘上升管流流速水头，即即由于已知三三通及喷头的的局部阻力系系数，进行扩扩散器的水力力模型计算时时，先假定第第一根上升管管的出流量，根根据方程组(3)算出各个上上升管的出流流量，如果算算出的上升管管总流量与实实际流量不符符合，则对第第一根上升管管的出流量按按一定规律重重新假定，再再重新进行计计算，直到算算出总流量与与实际总流量量误差在一定定范围以内。2计算框图由上述数学学模型推导，根根据公式(3)编制计算程程序，其计算算框图如图2。3数学模型验验证利用物理模模型试验数据据对数学模型型进行验证，其其中实测各上上升管流量、水水头损失以及及计算各上升升管流量、水水头损失如图图3所示。由图3可以以看出，各上上升管出流量量呈不均匀分分配，即近岸岸上升管出流流量小，远岸岸上升管出流流量大；数学学模型计算值值与实测值非非常吻合，两两者误差在10％以内，说说明数学模型型的计算结果果是可信的，可可以用于扩散散器水力计算算。4优化设计方方案之一扩散器直径径为1.1m的上升管共11根，每只喷喷头分别设喷喷口8mm×2290mm((1排)三只、16mm××250mmm(2排)四只以及16mmm×270mmm(2排)四只，计算算结果如图4所示。5结论①通过控控制扩散器三三通及喷头局局部阻力系数数，可以达到到各上升管不不均匀出流；；流量分配格格局可以通过过改变喷头喷喷口个数以及及喷头喷口孔孔径作有效的的控制，在上上升管管径不不变的情况下下，改变喷头头形式是控制制上升管流量量有效和可行行的方法；喷喷口孔径越小小、喷口个数数越少，相应应上升管出流流量越小。②利用物理模模型对数学模模型进行验证证，发现计算算值与实测值值吻合。在大大部分情况下下，计算的上上升管出流量量与实测的上上升管出流量量误差在10％以内，有有的甚至达到到5％左右，即即数学模型是是可靠的。③优化设计方方案实现了上上升管流量不不均匀分配；；水头损失、喷喷头射流速度度、扩散器内内水力条件与与原设计基本本上一致，即即防止海水入入侵的条件基基本相似。参考文献1韦鹤平平，赵毅山等等.上海市污水水治理二期工工程优化扩散散器工程参数数研究报告.上海：同济济大学环境学学院，19982徐正凡等.水力学.北京：高等等教育出版社社，19863张永良等.污水海洋处处置技术指南南.北京：中国国环境科学出出版社，19964DonnJWoordettal.Modellingppipennetworrksdoominattedbyyjuncctionss.JoummaloffHydrrauliccEngiineeriing,19993；119(88)5RicchardL,Stoockstiillettal.