污水排海擴(kuò)散器優(yōu)化設(shè)計(jì)

污水排海擴(kuò)散器優(yōu)化設(shè)計(jì)論文名稱(chēng)：污水水排海擴(kuò)散器器優(yōu)化設(shè)計(jì)作作者：趙毅山山韋鶴平鄧曉林摘要要：結(jié)合上海海市污水治理理二期工程，介介紹排海工程程中擴(kuò)散器水水力計(jì)算的新新方法，通過(guò)過(guò)控制擴(kuò)散器器三通及噴頭頭局部阻力系系數(shù)，使各上上升管出流量量不均勻分配配，數(shù)學(xué)模型型計(jì)算結(jié)果與與物理模型實(shí)實(shí)測(cè)值非常吻吻合。關(guān)鍵字字：污水排海海擴(kuò)散器非均勻分配數(shù)模計(jì)算上海市污水水治理二期工工程是我國(guó)迄迄今為止最大大的污水治理理工程，建設(shè)設(shè)此項(xiàng)工程的的主要目的是是為了減緩黃黃浦江上游水水質(zhì)污染。該該工程設(shè)計(jì)旱旱流污水量為為170×110.4tt/d，污水經(jīng)預(yù)預(yù)處理后排入入長(zhǎng)江口白龍龍港流域。排放口口初步設(shè)計(jì)方方案利用管徑徑42000mm放流管將170×110.4tt/d污水通過(guò)202.55m長(zhǎng)的擴(kuò)散器器潛沒(méi)多孔均均勻排入白龍龍港水域，排排放口水域5年一遇設(shè)計(jì)計(jì)水位為5.18m，最低水位-0.6m，上升管?chē)妵娍陧敳扛叱坛虨?3.2557～-6.5337m。在白龍港港排放口位置置、放流管長(zhǎng)長(zhǎng)度、擴(kuò)散器器長(zhǎng)度及水深深、水文等外外界環(huán)境條件件都已確定的的條件下為了了充分利用排排放口的水流流條件和環(huán)境境水體的稀釋釋能力，提高高近區(qū)初始稀稀釋度，要對(duì)對(duì)初步設(shè)計(jì)方方案進(jìn)行優(yōu)化化，將擴(kuò)散器器多根上升管管(見(jiàn)圖1)流量不均勻勻分配，即近近岸上升管分分配以較少的的污水量，離離岸上升管分分配以較多的的污水量，且且使水頭損失失合理。通過(guò)過(guò)多方案多工工況的數(shù)值模模擬，得到擴(kuò)擴(kuò)散器最佳形形式。1公式建立建立擴(kuò)散管管0-0斷面與第i根上升管的的伯努利方程程(見(jiàn)圖1)：式中Qii---擴(kuò)散管內(nèi)流流量di---上升管直徑qi---上升管流量ai---上升管面積D---擴(kuò)散管直徑A---擴(kuò)散管面積L---兩上升管之間的擴(kuò)散管長(zhǎng)l---上升管長(zhǎng)ζi,i為為擴(kuò)散管水流流進(jìn)入上升管管的阻力系數(shù)數(shù)，即三通阻阻力系數(shù)，是是通過(guò)物理模模型試驗(yàn)獲得得的[1]，三通通的局阻為ζi,i乘擴(kuò)散散管流速水頭頭，即ΔH三通==ζi,i×((v擴(kuò)散器2/2g)ζi為噴頭頭淹沒(méi)流阻力力系數(shù)；噴頭頭的局阻為ζi乘上升管流流速水頭，即即由于已知三三通及噴頭的的局部阻力系系數(shù)，進(jìn)行擴(kuò)擴(kuò)散器的水力力模型計(jì)算時(shí)時(shí)，先假定第第一根上升管管的出流量，根根據(jù)方程組(3)算出各個(gè)上上升管的出流流量，如果算算出的上升管管總流量與實(shí)實(shí)際流量不符符合，則對(duì)第第一根上升管管的出流量按按一定規(guī)律重重新假定，再再重新進(jìn)行計(jì)計(jì)算，直到算算出總流量與與實(shí)際總流量量誤差在一定定范圍以?xún)?nèi)。2計(jì)算框圖由上述數(shù)學(xué)學(xué)模型推導(dǎo)，根根據(jù)公式(3)編制計(jì)算程程序，其計(jì)算算框圖如圖2。3數(shù)學(xué)模型驗(yàn)驗(yàn)證利用物理模模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)對(duì)數(shù)學(xué)模型型進(jìn)行驗(yàn)證，其其中實(shí)測(cè)各上上升管流量、水水頭損失以及及計(jì)算各上升升管流量、水水頭損失如圖圖3所示。由圖3可以以看出，各上上升管出流量量呈不均勻分分配，即近岸岸上升管出流流量小，遠(yuǎn)岸岸上升管出流流量大；數(shù)學(xué)學(xué)模型計(jì)算值值與實(shí)測(cè)值非非常吻合，兩兩者誤差在10％以?xún)?nèi)，說(shuō)說(shuō)明數(shù)學(xué)模型型的計(jì)算結(jié)果果是可信的，可可以用于擴(kuò)散散器水力計(jì)算算。4優(yōu)化設(shè)計(jì)方方案之一擴(kuò)散器直徑徑為1.1m的上升管共11根，每只噴噴頭分別設(shè)噴噴口8mm×2290mm((1排)三只、16mm××250mmm(2排)四只以及16mmm×270mmm(2排)四只，計(jì)算算結(jié)果如圖4所示。5結(jié)論①通過(guò)控控制擴(kuò)散器三三通及噴頭局局部阻力系數(shù)數(shù)，可以達(dá)到到各上升管不不均勻出流；；流量分配格格局可以通過(guò)過(guò)改變噴頭噴噴口個(gè)數(shù)以及及噴頭噴口孔孔徑作有效的的控制，在上上升管管徑不不變的情況下下，改變噴頭頭形式是控制制上升管流量量有效和可行行的方法；噴噴口孔徑越小小、噴口個(gè)數(shù)數(shù)越少，相應(yīng)應(yīng)上升管出流流量越小。②利用物理模模型對(duì)數(shù)學(xué)模模型進(jìn)行驗(yàn)證證，發(fā)現(xiàn)計(jì)算算值與實(shí)測(cè)值值吻合。在大大部分情況下下，計(jì)算的上上升管出流量量與實(shí)測(cè)的上上升管出流量量誤差在10％以?xún)?nèi)，有有的甚至達(dá)到到5％左右，即即數(shù)學(xué)模型是是可靠的。③優(yōu)化設(shè)計(jì)方方案實(shí)現(xiàn)了上上升管流量不不均勻分配；；水頭損失、噴噴頭射流速度度、擴(kuò)散器內(nèi)內(nèi)水力條件與與原設(shè)計(jì)基本本上一致，即即防止海水入入侵的條件基基本相似。參考文獻(xiàn)1韋鶴平平，趙毅山等等.上海市污水水治理二期工工程優(yōu)化擴(kuò)散散器工程參數(shù)數(shù)研究報(bào)告.上海：同濟(jì)濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)學(xué)院，19982徐正凡等.水力學(xué).北京：高等等教育出版社社，19863張永良等.污水海洋處處置技術(shù)指南南.北京：中國(guó)國(guó)環(huán)境科學(xué)出出版社，19964DonnJWoordettal.Modellingppipennetworrksdoominattedbyyjuncctionss.JoummaloffHydrrauliccEngiineeriing,19993；119(88)5RicchardL,Stoockstiillettal.