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时,磷的去除率在 80以上 。硫酸亚铁的投加量少, 除磷效果好,易作为协同除磷工艺的絮凝沉淀剂。 3 铝盐和亚铁盐共同化学除磷兼顾了二者的优 点,克服了二者的不足 ,除磷效果好 。当在 A 段投加 20 mg L FeSO412H2O 和 30 mg L Al2 SO4 3 18H2O 混 合除磷剂能去除沸石强化 A O 生物脱氮工艺 90左 右的磷,使出水磷达到出水排放标准。建议本工艺采 用铝盐和亚铁盐共同化学除磷 。 参考文献 1 成官文. 沸石强化A O 生物脱氮同步化学除磷研究. 同济大学博 士论文, 2004. 2 成官文, 吴志超, 章非娟, 周军. 化学除磷对沸石强化 A O 生物脱氮 工艺中试运行的影响研究. 中国给水排水, 2003. 19 13 17～ 20. 3 成官文, 吴志超等. 沸石强化A O 生物脱氮和同步化学除磷工艺的 污泥处理处置研究. 环境工程, 2005. 3. 4 国家环保局. 水和废水监测分析方法 第 3 版 . 北京 中国环境科 学出版社, 1989. 5 成官文, 吴志超等. 沸石强化A O 生物脱氮工艺的含沸石污泥特性 研究. 中国给水排水,2005. 8. 6 华光辉, 张波. 城市污水生物除磷脱氮工艺中的矛盾关系及对策. 给水排水, 2000. 26 12 1～ 4. 7 邹华,阮文权, 陈坚. 硝酸盐在除磷脱氮中的作用. 食品与生物技 术, 2002. 21 1 10～ 14. 作者通讯处 成官文 541004 广西桂林工学院资环系 电话 0773 5896362 2004- 10-12 收稿 等截面扩散器上升管流量不均匀分配研究 黄菊文 李光明 韦鹤平 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室, 上海 200092 摘要 阐述了上海市污水治理二期工程白龙港排放口水域的特殊条件, 通过局部和整体模型试验, 研究三通、喷头局 部参数等对喷头阻力系数的影响。 试验结果表明, 控制三通及各上升管的局部阻力系数, 可以实现上升管流量不均匀 分配。 关键词 上升管 喷头 阻力系数 模型试验 流量分析 1 引言 上海市污水治理二期工程是我国迄今为止规模 最大的污水处理工程。该工程利用管径4 200 mm 放 流管将170 万m 3 d 污水引入离新坝 660. 473 m ,通过 202. 5 m 长扩散管潜没多孔排入长江口白龙港水域。 白龙港排放口水域具有与其他排海 江 工程不尽相 同的特殊条件 即 1 污水量大, 工程设计旱流污水量 为170 万 m 3 d; 2 水深很浅 ,江床坡度陡 , 近岸边第 一根上升管喷口在最低水位情况下淹没水深仅为 2. 7 m 左右 见图 1 ; 3 含盐度低; 4 白龙港下游水 域建有浦东国际机场 ,环境景观尤为重要; 5 排放口 水域是上海航运河道 ; 扩散器长度只能取 200 m 左 右。在白龙港排放口位置、放流管长度 、扩散器长度 及水深 、 水文等外界环境条件都已确定的条件下, 为 了充分利用排放口的水流条件 , 提高近区稀释度, 须 恰当分配各上升管污水量 。 图 1 原方案扩散器布置示意图 2 模型设计 2. 1 模型比尺 为了保证流态的相似, 综合各种因素 ,本试验取 LrHr 50,模型按佛汝德相似准则设计 [ 1] , 模型各 参数比尺为 VrL 1 2 r7. 07, QrL 5 2 r 17 668, Tr L 1 2 r 7. 07, nrL 1 6 r 1. 92。 2. 2 模型材料 92 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 根据阻力相似条件选择模型材料, 因糙率系数比 尺 nr1. 92, 而白龙港扩散器喷头为钢制结构 , 其 np0. 014,根据模型糙率 nm 0. 0073,综合分析试验 要求以及材料性能等因素, 本模型材料采用有机 玻璃 。 3 模型试验装置 模型试验分局部模型试验和整体模型试验。试 验装置分别如图 2～ 5所示。试验时在上升管上装上 喷头, 水从蓄水池经水泵提升至高位水箱中 ,然后由 高位水箱流入一装有三角堰的水槽中, 再经一稳定放 流段后进入扩散器管段, 最后流入上升管 ,稳定一段 时间后 ,读出测压管水位值, 同时用转子流量计和体 积法通过套筒测出流量,经外部套筒 模拟污水潜没排 放的深度 又返回蓄水池。 局部物理模型试验主要考虑 两个因素,即三通阻力系数和喷头局部阻力系数。 图 2 喷口局部模型试验装置示意图 图 3 三通局部模型试验装置示意图 图 4 喷头形式示意图 4 试验工况及分析 污水自高位井进入放流管 、 扩散器和上升管出口 止。总水头损失 ΔH 大致包括局部水头损失和沿程 水头损失两部分 。局部阻力主要为三通阻力 、 转弯阻 力及管段收缩、扩大阻力和喷头阻力, 而喷头阻力和 三通局部阻力占主要地位 。扩散器位于坡度较大的 图 5 整体模型试验装置示意图 河床 见图 1 ,No. 1 与 No. 6 上升管处海底高程相差 约有 4 m ,提高近区初始稀释度措施之一 , 拟将上升 管流量不均匀分配, 即 近岸上升管出流量少 ,远岸各 上升管出流量大 ,要达到此种流量不均匀分配, 就需 要研究喷头、三通等局部阻力占主导地位的阻力系 数 [ 2,3] 。研究分喷头局部物理模型和整体物理模型 。 4. 1 局部物理模型试验 4. 1. 1 喷头局部阻力系数 [ 3～5] 从1-1及 2-2断面 见图 2 列伯努利方程 P1 γZ 1V 2 1 2g P2 γZ 2V 2 2 2g ζ 喷头V 2 1 2g 1 式中 γ 水的密度 kg m 3 ; P1、P2 断面 1 和 2处静压强 Pa ; Z1、Z2 断面 1 和 2处高程 m 。 化简式 1 得 ζ喷头 P1 γZ 1 - P2 γZ 2 V 2 1 2g - V 2 2 2g V 2 1 2g 2 其中 , P1 γZ 1- P2 γZ 2为断面 1和断面 2之间 的水位差。 试验主要考虑下列 5 个因素对喷头局部阻力系 数的影响, 具体进行某一个因素对喷头阻力系数影响 时,仅该因素变化,其它各个因素保持不变 [ 6,7] 。 1 喷口壁厚 喷口孔径 b d 对喷头局部阻力系 数的影响, 其模型试验结果如表1 所示。 表 1 b d 对喷头阻力系数ζ 喷头的影响 b d 喷头阻力系数 ζ 喷头 b d 喷头阻力系数 ζ 喷头 0. 285726. 22341. 428617. 3365 0. 571422. 99862. 857117. 0864 1. 142918. 4738 注 喷口射流角度为 0 , 面积比为 32. 96, 孔数为 10 个, 喷头局部阻 力系数为针对上升管流速水头得出, 即 H喷头ζ喷头V2上升管 2g 以 下同 。 93 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 由表 1可知, 随着 b d 的加大, 喷头阻力系数减 少,但当 b d 增加到 1. 4 左右时 ,随着 b d 进一步增 加,阻力系数减小并不明显。在实际工程当中 ,一般 b d 值变化范围不大, 可以认为 b d 对喷头阻力系数 的影响不很大。 2 喷口射流角度对喷头阻力系数的影响 ,模型 试验结果如表 2 所示 。 表 2 喷口射流角度对喷头阻力系数ζ 喷头的影响 射流角度 喷头局部阻力系数ζ喷头 03 . 1138 53 . 0072 102 . 9984 注 b d 为 0 . 91, 面积比为 98. 03, 孔数为16 个。 由表 2 可以看出 ,射流角度对喷头阻力系数有一 定的影响 , 从 0 变化到 10 , 阻力系数的变化仅为 3. 7。射流角度对喷头阻力系数的影响较小 。 3 喷口总面积 上升管面积 面积比 对喷头阻 力系数的影响, 其模型试验结果如表3 所示。 表 3 喷口总面积 上升管面积 面积比 对喷头阻力系数ζ喷头的影响 面积比 喷头局部阻 力系数ζ喷头 面积比 喷头局部阻 力系数ζ喷头 28. 4028. 339759. 078. 1998 40. 3715. 531070. 626. 1590 47. 1412. 199879. 495. 8107 注 b 为常数, 喷口射流角度为0 , 孔数为8。 由表 3 可以看出 , 随着面积比的增加, 喷头阻力 系数逐渐减小, 喷头阻力系数与面积比呈指数递减关 系,从总体上看 ,喷口总面积与上升管面积之比对喷 头局部阻力系数有着非常明显的影响。 4 喷口孔数对喷头阻力系数的影响 ,其模型试 验结果如表4 所示。 表 4 孔数对喷头局部阻力系数ζ 喷头的影响 孔数 面积比 喷头局部阻力系数 ζ 喷头 6140. 3713. 0455 8140. 2713. 5310 8239. 9114. 1096 注 b d 为 0 . 73, 喷头射流角度为 5 。 试验结果如表 4 所示。随着孔数增加 ,喷头阻力 系数增加 ,如孔数从 6 个增加到 16 个, 喷头局部阻力 系数增加了 8。对本工程可以认为喷口孔数对喷 头局部阻力系数的影响不大。 5 喷头出流量对喷头阻力系数的影响 ,其模型 试验结果如表 5 所示。 表 5 喷头出流量对喷头阻力系数ζ喷头的影响 流量 Lh- 1 喷头阻力系数 ζ 喷头 流量 Lh- 1 喷头阻力系数 ζ 喷头 559. 726. 60401 005. 166. 0334 688. 726. 54251 236. 795. 5518 786. 756. 47761 411. 065. 3329 注 b d 为 0 . 73, 喷头射流角度为 5 , 面积比为68. 98, 孔数为 20个。 由表 5 可以看出, 喷头阻力系数随流量的增加而 逐渐减小, 流量变化范围达 2. 5 倍左右, 而阻力系数 仅减少19. 2。 4. 1. 2 三通局部阻力系数 三通有 2 个支路, 所以有 2 个阻力系数 ζ1-2和 ζ1 -3。如图 3 所示 ,在 1- 1 和 2 -2 断面列伯努利方程 P1 γZ 1V 2 1 2g P2 γZ 2V 2 2 2g ζ1-2V 2 1 2g 3 同样, 在 1 -1 及 3 -3 断面上列伯努利方程 P1 γZ 1V 2 1 2g P3 γZ 3V 2 3 2g ζ 1-3V 2 1 2g 4 式中 V1、V2、V3 断面 1、 2和 3 平均流速 m s; P1、P2、P3 断面 1、 2 和 3 处静压强 Pa ; Z1、Z2、Z3 断 面 1、2 和 3 处管中 心标 高 m。 三通有 3 个不同的流速 ,本研究进行阻力系数计 算时选用合流主管 即管 1 的流速水头作为阻力系 数对应水头 ,联立式 3 和式 4 得 ζ1-2 P1 γZ 1- P2 γZ 2 V 2 1 2g -V 2 2 2g V 2 1 2g 5 由试验可以看出测压管 1和 2 水位值几乎相等, 即可以认为主管直管段水头损失 Δ H1-2为三通进、出 口流速水头之差 ,化简上式,得 ΔH1-2ζ1-2 V 2 1 2g V 2 1-V 2 2 2g 6 化简 4 得 ζ1-3 P1 γZ 1 - P3 γZ 3 V 2 1 2g -V 2 3 2g V 2 1 2g 7 由试验得知 , 三通局部系数 ζ 1 -3随流量比及面积 比变化曲线如图 6 所示 从图 6 可以看出 , 流量比 q 94 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 及面积比a 均对阻力系数 ζ 1 -3有非常显著的影响。 图 6 三通局部系数随流量比变化曲线 4. 2 整体物理模型试验 整体物理模型试验采用局部物理模型试验已取 得的各局部阻力系数的研究成果 , 按照最大流量 300 万 t d 模型值为7 076. 4 L h 进行扩散器出水不 均匀分配试验, 测出各上升管出流量以及总水头 损失 。 整体模型试验装置 7 根上升管为优化方案 如 图5 所示。整体模型试验结果见表 6。 表 6 整体模型试验 上升 管号 上升管直径 mm 喷口孔径 mm 喷口孔数 个 喷口壁厚 喷口 孔径 b d 喷口射流角度 上升管流量 Lh- 1 总水头损失 m 总流量 Ld- 1 1285. 51010. 90910596. 68 2285. 51010. 90910564. 27 3285. 51020. 96155962. 57 4285. 51020. 96155977. 43 5285. 51020. 961551 111. 13 6285. 51020. 909151 110. 04 7285. 51020. 909151 082. 19 3. 846 404. 31 5 结论与建议 对上海市污水治理二期工程白龙港排放口,在放 流管 、 扩散器长度以及环境水体条件都已确定的条件 下,进行等截面扩散器上升管流量不均匀分配试验研 究。其结论如下 1 影响喷头阻力系数的因素有流量 、 喷口出水 总面积与上升管面积之比、喷头射流角度 、 喷口孔数 以及喷口壁厚 喷口孔径 b d 。但面积比对喷头局 部阻力系数有非常显著的影响, 随着面积比的增加, 喷头局部阻力系数显著减小。 2 三通支管与总管流量之比以及面积之比对三 通局部阻力系数有非常显著的影响。随着面积比增 加,三通局部阻力系数降低,随着流量比增加 ,三通局 部阻力系数增加 ,但面积比小时比在面积比大时三通 局部阻力系数增加得多。 3 通过控制各上升管的局部阻力系数 ,可以达 到各上升管不均匀出流, 即近岸上升管出流量小, 远 岸上升管出流量大; 流量分配可以通过改变喷头喷口 个数以及喷头喷口孔径进行有效控制 。在上升管管 径不变的情况下 ,改变喷头形式是控制上升管流量行 之有效的方法。 参考文献 1 韦鹤平, 李行伟, 钱达仁. 环境工程水力模拟. 北京 海洋出版社, 2001. 2 韦鹤平等. 上海市污水治理二期工程优化排放口扩散器工程参数 研究. 同济大学环境科学与工程学院, 1998. 3. 3 邓晓林. 排海工程扩散器水力设计模型试验研究. 同济大学工学硕 士论文, 1999. 1. 4 Fisher H. B. et al. Mixing in inland and coastal Waters. New York Academic Press, 1979. 5 A. J. Wand -Smith. Internal fluid flow. Clarendon Press, 1989. 6 孙志浩. 浅述排污入江管工程一些技术关键问题. 重庆交通学院学 报, 1992. 11 3 120～ 130. 7 陈永娟等. 四堡污水处理厂排污管喷口研究. 河海大学学报, 1994. 22 1 40～ 45. 作者通讯处 黄菊文 200092 上海市四平路 1239 号 同济大学环 境科学与工程学院 E -mail huangjuwensina . com 2004- 10-14 收稿 95 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 systematical discharging and unsystmatically flying dust. At last, the measures of integrated control of air pollution is put forward which aimed at environmental problems. Keywords energy heavy industry area, atmospheric environmental capacity , atmospheric environmental management and Longmen STUDY ON SILICON REMOVAL IN HEAVY OIL WASTEWATER RECOVERY FOR THERMAL BOILERSQiu Zhan et al 83 Abstract The heavy oil wastewater from Hongqian oilfield was treated by a conventional technology using compounds of calcium or magnesium and enhanced coagulation to remove silicon at high temperature above 70 ℃. The results showed thatsilicon dioxide in the treated effluent from the two processes can both meet the requirement of feed water quality for thermal boilers, but enhanced coaglation process was more feasible than other processes in terms of economical efficiency analysis. Keywords heavy oil wastewater, thermal boilers, reuse and silicon removal GREENDESIGN OF SUSPENDED PACKING FOR TREATING WATER ENVIRONMENT Jiang Fan et al 86 Abstract In this paper, the green design and optimizaiton design are integrated, and it is applied to designing of suspended packing. The optimization model of suspended packing based on green design is established, so it satisfied an aim of its physics and environment. A new development plat including function, structure, machinability, working status analysis, technology, and so on, is applied to designing of suspended packing, which realizes integration of CAD, CAM, CAE, and CAPP. This design reduces the pollution and waste, because it removed the trial-manufacture after product design. Keywords green design, suspended packing, optimization model, environment influence and integration of CAD, CAM, CAE, and CAPP A FULL-SCALE STUDY ON PHOSPHORUS REMOVAL FROM BIOLOGICAL A O PROCESS ENHANCED BY ZEOLITEWu Zhichao et al 89 Abstract In a full-scale test, nitrate of returning mixed -flow from aerobic tank is increased as zeolite enhances biological nitrification, it restrains poly -phosphate organisms to release phosphorus andmakes A O nitrogen removal process little effect of phosphorus removal. A O nitrogen removal processwants chemical phosphorus removal. Aluminum sulfate and ferrous sulfate have a good effect of phosphorus removal, and the effect is nothing to do with the position of throwing chemical flocculant. After throwing in Al2 SO4318H2O with TP∶ Al mol1∶ 1. 5, the rate of phosphorus removal ismore than 85. After throwing in FeSO47H2O with TP∶ Fe mol1∶ 1, the rate of phosphorus removal is more than 80. And after throwing in 30 mg L Al2 SO4318H2O and 20mg L FeSO47H2O in a tank, the rate of phosphorus removal is about 90. Keywords chemical phosphorus removal, A O nitrogen removal process, zeolite and pilot scale test STUDY ON FLOW NON -UNI DISTRIBUTION OF RISING TUBES FOR CONSTANT- SECTION DIFFUSERHuang Juwen et al 92 Abstract The specical environemntal condition of Bailong Gang Outfall of Shanghai Sewage Projectphase -Ⅱ the largest sewage project in China so far is presented. Through physical model experiments, the T -junction and nozzle s effect on coefficient of spray nozzles was studied. The test results show that by controlling the T -junction and riser tube s resistance coefficients, the unbalanced riser flow distribution has been achieved. Keywords rising tube, spray nozzle, resistance coefficient, model test and flow distribution INFLUENCE ON PHOSPHOR REMOVAL AND IMPROVEMENT ON TRIPLE OXIDATION DITCH SYSTEMYang Weihua et al 96 Abstract In order to know why the triple oxidation ditch system has so low phosphor removal efficiency, a full -scale experiment on triple oxidation ditch in Handan is carried out. When the side ditch is in denitrification, the environment is not strict anaerobic and the style of discharging sludge in middle ditch is unsuitable to phosphor removal. The time of sendimentation is too long to keep the phosphor in activated sludge and the return of supernatant of sludge thickener is also disadvantage to phosphor removal. All of these are effects on phosphor removal in triple oxidation ditch system. We change the style of discharging sludge from middle ditch to side ditch and put forward a new manner of nitrogen and phosphor removal as improvement. Keywords triple oxidation ditch, biodephosphoration and eutrophication Sponsor Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher Industrial Construction Magazine Agency Editor The Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road, Haidian District , Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O. Box 399, Beijing China Journalistic Code ISSN1000-8942 CN11-2097 X E-mail Addresshjgc mail . yj. cn. net hjgc hjgc. com. cn WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23,No. 4, Aug . , 2005