0022-倒傘型曝氣機設(shè)計【三維SW模型+說明書】,三維SW模型+說明書,倒傘型曝氣機,設(shè)計,三維,sw,模型,說明書,仿單 開題報告 題目名稱 曝氣機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)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(jīng)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(zhì)技術(shù)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(jīng)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(shè)備充入空氣，經(jīng)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(zhì)被活性污泥吸附，非溶解性有機物需先轉(zhuǎn)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(zhì)被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的營養(yǎng)，代謝轉(zhuǎn)化為生物細胞，大部分有機物氧化成為最終產(chǎn)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(nèi)，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(nèi)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(zhuǎn)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(chǎn)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(zhì)量下降。為達到處理效果，不得不調(diào)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(zhuǎn)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(shè)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(chǔ)上對曝氣機進行優(yōu)化設(shè)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(nèi)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(shè)備是各類水泵和曝氣設(shè)備，其次是污泥脫水與攪拌推流設(shè)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(jù)全廠總能耗的50%之多。因此，曝氣機械和曝氣設(shè)備的供氧性能和能耗水平歷 來就是業(yè)界關(guān)心和重視的大事。 縱觀曝氣機械和曝氣設(shè)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(shè)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(zhuǎn)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(jīng)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(shè)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(nèi)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(jīng)推出便迅速獲得廣泛的應用、占領(lǐng)了國內(nèi)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(nèi)污水處理廠和工業(yè)廢水設(shè)施得到普遍應 用。此類曝氣器，氧轉(zhuǎn)移系數(shù)、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(shè)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(shè)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(zhuǎn)型曝氣機。旋轉(zhuǎn)型曝氣機分為兩種類型，一種是臥軸（橫 軸）式，如：轉(zhuǎn)刷型機械表面曝氣機、轉(zhuǎn)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(gòu)都潛沉在水底，通過葉輪旋轉(zhuǎn) - 產(chǎn)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(gòu)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(jié)構(gòu)差 異不大，但葉輪結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)備而缺乏可行的工藝去應用，設(shè)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(shè)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(shè)備。 三，本課題的主要內(nèi)容和擬采用的研究方法或措施 研究內(nèi)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(jù)分析結(jié)果對曝氣機進行優(yōu)化設(shè)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(jié)果對曝氣機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)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(shù)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