0022-倒傘型曝氣機設計【三維SW模型+說明書】

0022-倒傘型曝氣機設計【三維SW模型+說明書】,三維SW模型+說明書,倒傘型曝氣機,設計,三維,sw,模型,說明書,仿單 開題報告 題目名稱 曝氣機結構優(yōu)化設計 學生姓名 專 業(yè) 班 級 3 一、選題的目的意義 1、我國污水處理的現(xiàn)狀和改進曝氣裝備的必要性 經過改革開放這些年的發(fā)展，我們國家積累了較為雄厚的物質技術條件，人民生活條件逐年提高，我國與世界的聯(lián)系日趨緊密，綜合國力不斷提升，我國發(fā)展對世界發(fā)展的作用和影響不斷提高，國際地位顯著提升。但隨之而來的是我國人口不斷增加，資源日益匱乏，環(huán)境污染越來越嚴重，環(huán)境問題日趨嚴峻。 在我國，一般的城市污水處理處理場所大多由提升泵房、過濾間、投藥間、鼓風機房、污水脫泥間、雨水泵站等組成，工業(yè)、生活污水經處理后，達到國家排放標準后方可排放。 活性污泥法是最常見的污水生物處理方法，由厭氧池出來的廢水與回流的活性污泥同時進入曝氣池，曝氣池是一個生物反應器，通過曝氣設備充入空氣，經過曝氣，活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸。廢水中的懸浮固體和膠狀物質被活性污泥吸附，非溶解性有機物需先轉化成溶解性有機物，而后才被代謝和利用；而廢水中的可溶性有機物質被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的營養(yǎng)，代謝轉化為生物細胞，大部分有機物氧化成為最終產物(主要是二氧化碳 和水)，廢水由此得到凈化。在二次沉淀池內，活性污泥與已被凈化的廢水分離，處理水排放，活性污泥在污泥區(qū)內濃縮，并以較高的濃度回流曝氣池?；钚晕勰嘀形⑸锼璧难醭Ｍㄟ^鼓風曝氣供給。曝氣的目的一是供給微生物新陳代謝所需的氧量，二是使污泥與廢水充分混合，達到攪拌的目的。當采用旋轉推流方式曝氣時，如果風機風壓不夠，則達不到曝氣的目的，且池中易出現(xiàn)死角；當要滿足曝氣的要求時，風機風量、風壓都要提高，但動力費用增大。相比之下采用平推流曝氣方式，更易達到曝氣要求。 2、優(yōu)化曝氣機的目的 曝氣系統(tǒng)必須進行控制，因為曝氣系統(tǒng)如果操作不當，曝氣量過小，二次沉淀池可能由于缺氧而發(fā)生污泥腐化，即池底污泥厭氧分解，產生大量氣體，促使污泥上浮。當曝氣時間長或曝氣量過大時，在曝氣池中將發(fā)生高度硝化作用，使混合液中硝酸鹽濃度較高。 曝氣量的分布是否均衡和穩(wěn)定也是影響處理效果和能耗的一個重要原因。在曝氣系統(tǒng)運行時，由于種種干擾，曝氣量的分布會發(fā)生變化，比如，一個地方曝氣頭堵塞，氣體流量會減少，同時，也會造成其它地方流量增大，相反，曝氣頭破損，氣體流量會大增，同時會造成其它地方流量銳減。這些都會使生物反應不平衡，處理質量下降。為達到處理效果，不得不調整曝氣量，而此時某一點的溶解氧的變化亦不能準確反映生物池的處理狀態(tài)，使得以溶解氧為指標的控制變得不穩(wěn)定，能耗增加。 針對曝氣系統(tǒng)上訴弊端，必須對曝氣機進行優(yōu)化，以改善其性能。 3、改進曝氣機的意義 盡管曝氣機能夠高效溶氧，運轉無噪音，系統(tǒng)簡單、性能可靠，易安裝、維護方便等優(yōu)點，但是常規(guī)曝氣機仍然有其弊端，進行曝氣機的優(yōu)化設計，是針對倒傘型曝氣機出現(xiàn)的常規(guī)問題，基于有限元分析的基礎上對曝氣機進行優(yōu)化設計，如此可以解決曝氣系統(tǒng)出現(xiàn)的常規(guī)問題，提高曝氣機曝氣效率，提升曝氣機的適應性。 二、國內外研究綜述 我國曝氣裝備發(fā)展：在水污染治理工程工藝中，無論是A0法、A2/0法，或是SBR法及氧化溝法，從泵站提升到 格柵攔污，從除砂到水解酸化之攪拌，從曝氣充氧到推流循環(huán)，從污泥回流到排泥和污泥脫水， 最主要的能源消耗設備是各類水泵和曝氣設備，其次是污泥脫水與攪拌推流設備。而曝氣又是整個污水處理系統(tǒng)耗能最大的工藝段。一般而言，一個污水處理廠單為供氧曝氣而消 耗的電能就約占據全廠總能耗的50%之多。因此，曝氣機械和曝氣設備的供氧性能和能耗水平歷 來就是業(yè)界關心和重視的大事。 縱觀曝氣機械和曝氣設備的發(fā)展歷史，可以看出人們的努力方向和取得的成就。早先，污水 處理普遍使用原始的開孔型曝氣器，如擴散板、穿孔管等，此類曝氣設備充氧性能一般，而且阻 力大，一旦堵塞，阻力更會急劇增加，其充氧性能就會明顯降低。后來，人們的注意力開始轉向 空氣釋放器的研究，逐漸開發(fā)了螺旋式曝氣器和傘形曝氣器，此類曝氣器仍屬于大氣泡曝氣器， 在70年代曾經普遍應用于工業(yè)廢水的生物處理^ 80年代，受世界性能源危機的警示，人們開始重視節(jié)能并提高曝氣設備的充氧性能。剛玉 和鈦板的中微孔曝氣器就是在這一段時間內誕生的，由于其性能較之老式大孔曝氣器有了較大提 高，因此一經推出便迅速獲得廣泛的應用、占領了國內環(huán)保市場。 90年代，國外新研發(fā)的可張孔橡膠膜微孔曝氣器（曝氣管）及鐘罩式微孔曝氣器相繼進入 我國，又逐步取代了剛玉和鈦板的中微孔曝氣器，在國內污水處理廠和工業(yè)廢水設施得到普遍應 用。此類曝氣器，氧轉移系數、氧利用率、動力效率得到很大提高，具有優(yōu)良的充氧性能，但阻 力大，易損壞，使用壽命短，維護修理非常麻煩，尤其是能耗相當高。 從90年代開始，我國污水處理所使用的曝氣設備，除了采用鼓風壓氣、微孔曝氣器擴散的 底部曝氣形式外，還有鼓風壓氣射流曝氣。機械曝氣設備中，除自吸式潛水曝氣機、泵類曝氣機 等動態(tài)曝氣裝置外，應用最多的就是旋轉型曝氣機。旋轉型曝氣機分為兩種類型，一種是臥軸（橫 軸）式，如：轉刷型機械表面曝氣機、轉碟型機械表面曝氣機，另一種是立軸（豎軸）式的機械 曝氣機。 其中立軸式機械曝氣機又分不同類型，一類是電機及變速機構都潛沉在水底，通過葉輪旋轉 - 產生負壓，自吸氣體進入水中混合的潛水型立軸曝氣機；另一類是電機及變速機構在上，葉輪在 水面的分體式葉輪型機械表面曝氣機；在傳統(tǒng)的立軸式葉輪曝氣機行列中，其傳動原理或結構差 異不大，但葉輪結構形式又分泵（E)型葉輪、開（K)型葉輪、平板葉輪和倒傘型葉輪等。此外 還有一個類型是通過水泵吸水、注入水射器，形成噴射挾氣的泵葉輪型旋轉射流曝氣機。 上述各種類型的曝氣機都是為了相同的目的，起著同一個作用，并且全都需要大量電能供它 們消耗轉換，方能達到一定的充氧曝氣的效果，它們在運行中的充氧效果各有千秋，但其能耗普 遍較高。 毋庸置疑，即使有再髙級的設備而缺乏可行的工藝去應用，設備發(fā)揮不了相應的作用。反之， 即使最好的污水治理工藝，如果沒有相應的設備用以保證工藝實施，也達不到工藝要求。在污水 處理行業(yè)，需要接受挑戰(zhàn)的是與先進工藝相適應的高效節(jié)能的曝氣設備。 三，本課題的主要內容和擬采用的研究方法或措施 研究內容：利用三維建模軟件建立曝氣機的三維模型，針對現(xiàn)存曝氣機出現(xiàn)的常規(guī)問題利用有限元分析軟件對模型進行分析，根據分析結果對曝氣機進行優(yōu)化設計，利用CAE軟件生成曝氣機各零、部件及總裝配工程圖。 1、 利用SOLIDWORKS建立倒傘型曝氣機的三維模型。 2、 利用有限元分析軟件ANSYS對曝氣機進行分析。 3、 導入有限元分析結果對曝氣機結構進行優(yōu)化設計。 4、 利用CAD生成曝氣機各零、部件及總裝配工程圖。 四、 主要參考文獻與資料獲得情況 1 曹瑞鈺,陳秀成,張煥文. 大功率倒傘型曝氣機性能檢測和研究[J]. 給水排水. 2002(10) 2 章建波. 曝氣機的創(chuàng)新設計及其模擬分析研究[D]. 浙江大學 2004 3 陳同德. QSB型深水曝氣機結構設計[J]. 機械工程與自動化. 2009(02) 4 張慧. 對污水處理曝氣系統(tǒng)的認識[J]. 機電信息. 2009(27) 5 邢普,趙敬云. 倒傘型曝氣機有限元分析及優(yōu)化設計[J]. 計算機仿真. 2010(06) 6 章建波,宋小文,胡樹根. 曝氣機的創(chuàng)新設計[J]. 機械制造. 2004(03) 7 陳陽,鄭源,張鑫珩,袁明,楊青. 倒傘型曝氣機數值模擬研究[J]. 人民長江. 2010(03) 8 張鑫珩. 倒傘型復合葉輪曝氣機特點及應用[J]. 給水排水動態(tài). 2006(04) 五、 指導教師審批意見 指導教師簽名 年 月 日