56FLUID MACHINERYVol.35No.12007文章編號:1005-0329(20071-0056-04城市污水冷熱源污水污雜物分級濃度測試實(shí)驗(yàn)劉志斌,張承虎,錢劍峰,黃磊,李桂濤,孫德興哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江哈爾濱150090摘要:對污雜物的性質(zhì)、形狀以及分級濃度進(jìn)行了定義并通過實(shí)驗(yàn)在典型時(shí)段對哈爾濱市兩處具有代表性的污水干渠進(jìn)行了現(xiàn)場測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明污水中大尺寸污雜物濃度平均高達(dá)1.0kg/m3。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將為理論研究和工程設(shè)計(jì)提供參考關(guān)鍵詞:城市污水污雜物汾級濃度實(shí)驗(yàn)中圖分類號:TB6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AStage Concentration Experimental Analysis of Contaminant in Urban SewageLIU Zhi-bin, ZHANG Cheng-hu, QIAN Jian-feng, HUANG Lei, LI Gui-tao, SUN De-xinHarbin institute of technology, Harbin 150090, ChinaAbstract: Characters, shapes and stage concentration of the contaminant were defined And two representative drain pipes inHarbin was been measured by field experiment. The results indicate that the average number of the bigger contaminant concentration is 1.0 kg/m. These data will provide reference for theory research and engineering designKey words: urban sewage contaminant i stage concentration experiment前言濾處理容易堵塞換熱器和管路設(shè)備3。雖然水力連續(xù)濾污裝置已經(jīng)成功解決了這一難題]但在傳統(tǒng)的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中采暖選用小鍋爐或是城市污水污雜物的分級濃度、性質(zhì)和形狀統(tǒng)計(jì)者城市熱網(wǎng)空調(diào)選用冷水機(jī)組或單體空調(diào)機(jī)組。規(guī)律是該裝置的設(shè)計(jì)優(yōu)化與工程選型、后續(xù)換熱當(dāng)一棟建筑既要空調(diào)又要采暖時(shí)采用兩套主機(jī)設(shè)備尺寸確定的關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3],也將為污水凝和兩套末端設(shè)備其初投資、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用是一固澘熱型熱泵的研究提供數(shù)據(jù)參考。本文定義了般業(yè)主難以承受的。近年來國家進(jìn)一步加強(qiáng)建污雜物的分級濃度、性質(zhì)和形狀類別并在實(shí)驗(yàn)中筑節(jié)能政策和措施的實(shí)施力度北方地區(qū)冬季單進(jìn)行了測試為城市污水冷熱源和污水源熱泵供位面積熱負(fù)荷減小而南方地區(qū)熱負(fù)荷本來就小,暖積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這就使得全國范圍內(nèi)的低溫采暖得以實(shí)現(xiàn)。目前的熱泵工程技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)冬季采啜(平均溫度在2污雜物相關(guān)概念40~45℃屬低溫采暖)夏季空調(diào)全年生活熱水供應(yīng)這三種功能是一種經(jīng)濟(jì)、可靠、簡便、舒適的根據(jù)本課題組的以往工程觀察和經(jīng)驗(yàn)以及相采暖空調(diào)方式。熱泵工程得以實(shí)施的先決條件是關(guān)文獻(xiàn)分析681堵塞換熱器的污雜物成分主要存在合適的低位冷熱源比較空氣、土壤、地下水、為大尺寸的柔性污雜物或者某一維尺寸較大的污地表水而言,城市污水具有比熱容大,導(dǎo)熱系數(shù)雜物。柔性污雜物在殼管換熱器封頭部位減速大無需打井和回灌,冬夏溫度適宜等優(yōu)點(diǎn)2并在渦流中容易產(chǎn)生變形增加了其黏附掛壁的但是城市污水污雜物含量較高若不進(jìn)行粗效過概率長期積累、最終堵塞換熱器換熱管管頭。某2007年第35卷第1期流體機(jī)械57維尺寸較大的污雜物與同體積的球狀或者塊狀球狀污雜物接近球型三維尺寸較均勻?qū)嶒?yàn)表明污雜物相比較前者穿過上游過濾裝置的概率要其主要是細(xì)顆粒的泥沙等,般為硬性塊狀污雜比后者要大許多,因此也容易造成殼管換熱器堵物的其中一維尺寸比其它兩維要小一個(gè)數(shù)量級,塞。顯然在對污雜物的尺寸進(jìn)行分類之后對其主要是植物莖根、腐木、橡膠等,一般為硬性或者性質(zhì)和形狀進(jìn)行分類是必要的。脆性滌狀污雜物的其中兩維尺寸比另一維要小實(shí)際工程中的過濾裝置的網(wǎng)眼只有一種尺一個(gè)數(shù)量級主要是樹枝、腐骨等,一般為硬性或寸例如4mm被其過濾截留的污雜物的尺寸可能者脆性沜狀污雜物的其中一維尺寸比其它兩維比4mm大,也可能比其小,甚至某一維的尺寸是要小兩個(gè)數(shù)量級主要是樹葉、動(dòng)物毛皮、塑料袋4mm的千、百分之一如纖維或毛發(fā)但是一般都碎片等,般為脆性或者柔性湓狀污雜物的其中認(rèn)為這些污雜物的尺寸大于4mm。于是,為了能兩維尺寸比另一維要小兩個(gè)數(shù)量級主要是毛發(fā)用一維尺寸客觀地描述污雜物的大小,可以規(guī)定纖維等一般為柔性。在一定條代(時(shí)間和流速)下被一定直徑的濾網(wǎng)充分過濾所截留的污雜物即為尺寸在這一直徑以上3測試實(shí)驗(yàn)的污雜物其濾液再被另一較小直徑的濾網(wǎng)充分過濾所截留的污雜物即為尺寸在這兩個(gè)直徑之間實(shí)驗(yàn)器材:網(wǎng)眼直徑分別為12345和8的污雜物。另外由于實(shí)際工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行中都mm的鋼質(zhì)濾篩厚0.8mm,濾孔等邊三角形分是以污水的體積流量作為設(shè)計(jì)或運(yùn)行參數(shù)的因布孔心距與直徑之比為32。體積為0.050m3的此污水污雜物采用質(zhì)量/體積濃度將更為合理實(shí)量桶兩個(gè)。精度為0.0lg的天平攪拌器。用。還有一個(gè)問題就是污雜物的質(zhì)量本文采用取水方法模擬實(shí)際工程取水狀態(tài)將污水干所謂濕質(zhì)量”指在短時(shí)間內(nèi)滴盡聚集態(tài)液態(tài)水渠進(jìn)行充分?jǐn)嚋啿奈鬯汕械撞坷玫跬爸蟮倪^濾截留物的質(zhì)量,采用濕質(zhì)量的目的也人工取水50L是為了可以直接用于工程實(shí)際。于是污雜物的分實(shí)驗(yàn)步驟污雜物尺寸級別由大到小分別進(jìn)級濃度可以規(guī)定為單位體積所含某一直徑以上或行測定。先將污水通過8mm網(wǎng)眼的濾篩倒入量某兩個(gè)直徑之間的污雜物的濕質(zhì)量,單位為kg/′桶再將濾篩浸入水中用攪拌器緩慢地?cái)嚢铻V篩m3。例如2-3m污雜物的濃度為0.25kg/m3即內(nèi)的污水5min之后稱量被截留污雜物的濕質(zhì)量,是說1m3污水被3mm濾網(wǎng)充分過濾之后再被即為尺寸在8mm以上的污雜物。將上述濾液在2mm濾網(wǎng)充分過濾所截留污雜物的濕質(zhì)量為0.通過5mm網(wǎng)眼的濾篩倒入另一個(gè)量桶同樣的方2kg。規(guī)定單位體積的lmm濾網(wǎng)污水濾液再經(jīng)法即可測得尺寸在5~8mm污雜物的濕質(zhì)量。通濾紙過濾截留物的質(zhì)量即為0~1mm的污雜物濃過計(jì)算可得各級尺寸的污雜物的質(zhì)量-體積濃度。很明顯各分級濃度之和即為污雜物總濃度。度。同一地點(diǎn)進(jìn)行5次取水測量取平均值作為所說的污雜物性質(zhì)主要是指污雜物在流動(dòng)過結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過程中同時(shí)按照上述污雜物的性質(zhì)和程中其外觀形狀是否可能發(fā)生明顯變化或者說變形狀分類對過濾截留物進(jìn)行分類測量和統(tǒng)計(jì)。形能力。變形能力較好的污雜物更容易堵塞換熱取水地點(diǎn)一珨哈爾濱市某一污水干渠渠寬1.器。將污雜物的性質(zhì)分三類,硬性、脆性、柔性。2m水深0.25m,流速0.14m′s屬小型干渠。附如果污雜物在運(yùn)動(dòng)過程中尺寸和形狀基本不變的近有兩所高校、多家飯店等。測試時(shí)間2006年2則為硬性污雜物脆性旳污雜物經(jīng)過攪拌和碰撞容月28日下午14時(shí)至15時(shí)易碎裂成更小的顆粒主要是各種未完全腐爛有機(jī)取水地點(diǎn)二哈爾濱市另一污水干渠渠寬2物的松散結(jié)合物其對過濾裝置的負(fù)荷有一定的減0m水深0.5m流速0.23m/s屬中型干渠。附近輕作用柔性的污雜物幾乎可以變化為各種形狀,有住宅小區(qū)、多家浴池和飯店等。測試時(shí)間2006即使某一維尺寸很小也不易穿過過濾裝置,一旦穿年3月2日晚間21時(shí)至22時(shí)。透濾網(wǎng)將給換熱器造成堵塞危險(xiǎn)主要有毛發(fā)、塑料袋、植物莖須、人造纖維等。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58FLUID MACHINERYVo.35No.12007服務(wù)區(qū)域污水的典型同時(shí)也可作為小型干渠的度都較高因此其數(shù)據(jù)可作為商業(yè)服務(wù)區(qū)內(nèi)小型代表。由于測試時(shí)間在下午2點(diǎn)到3點(diǎn)之間正干渠污水污雜物濃度的高峰值3。實(shí)驗(yàn)測得結(jié)果是午餐完畢洗刷盤碟的高峰期水量和污雜物濃如表1所示表1取水點(diǎn)一污水的各級尺寸污雜物的質(zhì)量體積濃度尺寸0-(m)1-xm)2-xm)3-4mm)4-(m)5-8m)>m)總濃度硬性0.6100.3030.1740.126脆性0.0000.0000.0080.01602柔性0.0130400.31746690.079球狀0.6100.l800.0780.0720711.248塊狀0.000.0870.0870.0720.I100.514條狀0.00.0250.0160.0280.0.189片狀0.00.0000.0120.0190.0440.107絲狀0.0130.0200.0420.0370.1150.115濃度0.2220.3020.366通過計(jì)算各種尺寸的污雜物占總質(zhì)量的比普通過濾裝置難以承受的。例如1萬m2的某工例如圖1所示?？梢钥闯銎渲行∮?mm污雜物程大約需要污水150m3/h則每天污雜物截留量的總濃度占57%約為1.5kg/m3大于4mm的污為4.08t雜物占43%。約為1.13kg/m0-lmn0.70塊狀球狀口條狀l7%到0.351-2mm陌0.00雜物尺寸m圖1取水點(diǎn)一污水污雜物的分級百分比3種性質(zhì)的污雜物占各種尺寸污雜物的比例圖3取水點(diǎn)一污水污雜物的形狀特點(diǎn)如圖2所示。尺寸越小柔性成分越少越不容易以取水地點(diǎn)二為例淇其測定數(shù)據(jù)可作為住宅堵塞換熱器隨著尺寸的增大柔性成分的比例呈生活區(qū)域污水的典型同時(shí)也可作為中型干渠的代表。由于測試時(shí)間在夜晚9點(diǎn)到10點(diǎn)之間已大幅的增加。脆性成分所占比例較小。是用水低峰期河匯流期水量和污雜物濃度較為口柔性;z脆性;囡硬性0.70穩(wěn)定因此該數(shù)據(jù)可作為住宅生活區(qū)內(nèi)中型干渠污水污雜物濃度的平均值。實(shí)驗(yàn)測得結(jié)果如表2所示35各種尺寸的污雜物占總質(zhì)量的比例如圖4所示?？梢钥闯銎渲行∮?mm污雜物的總濃度占70000-|122-33-44-55-8>870%約為2.4kg/m3;大于4mm的污雜物占雜物尺寸mm30%。約為1.0kg/m3。與取水點(diǎn)一不同p~1mm圖2取水點(diǎn)一污水污雜物的性質(zhì)特點(diǎn)的污雜物占據(jù)很大比例而且>8mm的污雜物所各種形狀污雜物占各種尺寸污雜物的比例如占比例也很突出。對于前者,分析其原因?yàn)樵摃r(shí)圖3所示。與污雜物的性質(zhì)規(guī)律類似尺寸越小,段的中型干渠污水污雜物的化學(xué)和物理分解都比球狀比例越大尺寸增大條狀、片狀、絲狀相繼出較充分對于后者通過對截留污雜物的觀察發(fā)現(xiàn)且比例逐漸增加。現(xiàn)這部分污雜物中含有許多大長度的絲狀或者數(shù)據(jù)表明,大于4mm的污雜物總濃度為片狀污雜物致使網(wǎng)眼尺寸變小或貼附于網(wǎng)眼將2007年第35卷第1期流體機(jī)械59表2取水點(diǎn)二污水的各級尺寸污雜物的質(zhì)量-體積濃度( kg/m')尺寸0-(mm)1-xmm)2-xmm)3-4mm)4-Xmm)5-8mm)>x mm濃度硬性1.8950.2710.0940.0622.694脆性0.0000.0000.0040.0100.0320.124柔性0.00.0490.0190.0140.0350.571球狀1.8950.2760.0810.0410.0340.061塊狀0.0000.0180.0140.0140.0170.0.256條狀0.0000.0120.0070.0090.0340.162片狀0.0000.0000.0060.0120.0270.153絲狀0.0000.0140.0100.0100.0260.0680.357濃度1.8950.3200.1150.0800.1050.2520.6703.4375結(jié)語Imm1~2mm(1)不同的污水干渠在不同時(shí)段,污雜物的口2-3mm圖3-4mm分級濃度、性質(zhì)、形狀特點(diǎn)是不同的但是其差別24-5mm目5-8mm主要在于小尺寸部分大尺寸(>4mm)污雜物的n>8mm總濃度相差不大在1.0kg/m3左右。(2)城市污水中雖然大尺寸(>4mm)污雜物比例不高但是其性質(zhì)和形狀不利于其在換熱器圖4取水點(diǎn)二污水污雜物的分級百分比內(nèi)順暢流動(dòng)必須阻止其進(jìn)入換熱器以免發(fā)生堵污雜物的各種性質(zhì)成分和形狀成分所占比例塞。如圖5、6所示,呈現(xiàn)出與取水點(diǎn)一相同的規(guī)律。堵塞危險(xiǎn)程度較高的污雜物主要集中在4mm以(3城市污水中的大尺寸(>4mm)污雜物濃上度過高,一般的除污設(shè)備和除污方法難以承受比較合理的處理方法就是過濾截留的污雜物仍然交還給污水由污水自身再帶走,避免開式分離作即爛(4)減城市污水具有小尺寸污雜物占大部分區(qū)柔性囚脆性:口硬性的特點(diǎn)。小尺寸污雜物雖然不易堵塞換熱器但是其是污垢污染換熱器的主要因素應(yīng)該引起重視0-1|-22~33-4455-8>8(5)本文數(shù)據(jù)具有一定的代表性,可作為各雜物尺寸(mm)種污水除污設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化與工程選型、換熱器設(shè)圖5取水點(diǎn)二污水污雜物的性質(zhì)特點(diǎn)計(jì)與防除垢研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)絲狀;囡片狀:四條狀[Ⅰ]馬最良姚楊趙麗瑩.污水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用前景口塊狀:困球狀[J]中國給水排水2003197):143[2]伊軍韋新東.我國回收污水中熱能的可行性分析[J]中國給水排水2000163)28-300-11-~22-33-44-55-8>8[3]吳榮華林福軍孫德興.城市原生污水冷熱源應(yīng)用雜物尺寸關(guān)鍵因素研究J]哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)200420圖6取水點(diǎn)二污水污雜物的形(6)701-705FLUID MACHINERYVol.35No.12007(1)采用先進(jìn)的 LDV PU PDV等測試技術(shù)對與研究第二報(bào)J]機(jī)論』980(10)843旋流泵內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行測試和分析揭示其內(nèi)部流[9]封俊李世煌旋流泵無葉腔內(nèi)流動(dòng)的研究J1水動(dòng)的規(guī)律。泵技術(shù)1988(1)25-2(2)以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)針對旋流泵特殊的結(jié)[10]封俊李世煌簿激光測速技術(shù)在旋流泵無葉腔內(nèi)構(gòu)對其性能的影響考慮旋流泵內(nèi)的流動(dòng)損失即流場中的應(yīng)用J]水泵技術(shù)1988(2)13-16效率損失的主要原因?qū)π鞅玫慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行[1陳紅助陳次昌,旋流泵葉輪肉流速場的初步測量改造。[12]陳紅勛,關(guān)醒凡陳次昌.旋流泵葉片表面的壓力(3)結(jié)合已有的清水模型根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)測量J]流體工程199120(5)20-23.據(jù)提岀符合旋流泵內(nèi)渾水流動(dòng)模型運(yùn)用CFD[13]封俊,李世煌.旋流泵無葉腔內(nèi)部的有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算用數(shù)值模擬的方法解決實(shí)際的問[J]流體工程J988x11)24-26.題[I4]陳紅勛關(guān)醒凡金樹德.旋流泵葉輪中全三維勢流4)針對旋流泵的特殊結(jié)構(gòu)綜合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)的直接邊界元解流J]流體工程199221(6)19數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬的成果建議針對不同濃度、不同粘度、不同粒徑顆粒以及在不同比轉(zhuǎn)數(shù)情況下對[15]施衛(wèi)東汪永志孔繁余簿旋流泵無葉腔內(nèi)部流旋流泵進(jìn)行分型設(shè)計(jì)提出對不同的流動(dòng)需采用場數(shù)值模J]農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2005(21)72-75相應(yīng)的設(shè)計(jì)模型從而減少設(shè)計(jì)上的偏差。[16]夏眀暉劉樹紅吳玉林旋流泵主流道三維定常流場的數(shù)值模擬[J]工程熱處理學(xué)報(bào),2006(5)420-422參考文獻(xiàn)[17](瑞士).爾格.專為抽送強(qiáng)列磨蝕性物料而設(shè)計(jì)的土羅泵在工業(yè)中的應(yīng)用[J]水泵技術(shù),1976,[1]關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手刪J]北京:宇航出版社3)4-73[18]蔡振成.渦流雜質(zhì)泵J]水泵技術(shù)1979(2)30[2]黃道見關(guān)醒凡劉厚林等.旋流泵模型試驗(yàn)研究[J]水泵技術(shù)2002(2)30-31[19]彭希秀.WL立式渦流泵研制J]水泵技術(shù),1988[3]沙毅王勁松楊敏官等.旋流泵內(nèi)部流動(dòng)及吸入(3)1420性能試驗(yàn)研究J]水泵技術(shù)2003(4)9-[20]關(guān)醒凡謝達(dá)榮.旋流泵特性及設(shè)計(jì)方法研究J][4] 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