200立方米每小时水泵提升式调量池建模与设计毕业设计论文.doc

200m³/h水泵提升式调量池建模与设计 毕业设计(论文)说明书200立方米每小时水泵提升式调量池建模与设计摘要污水处理要求运行平稳，各种运行参数都好控制，以降低运行成本。在此过程中，调节池的作用尤为突出。调节池是指调节水量和水质的构筑物，它的作用是对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可以用作事故排水。本课题通过改进已建立的泵提升式调量池的数学模型进一步研究进水量发生变化时调量池水位以及泵的出流量随时间的变化过程。通过实体模型实验研究数学模型中涉及到的、可能对泵的出流量产生影响的因素，并验证推导的数学模型的可行性。本课题通过实验和模拟得出的结论，对现有池型进行改造和分析，发现可能存在的问题，并提出改进措施，完成泵提升式调量池的优化设计。根据实验结果，得出以下结论：（1）建立了进水量发生变化时调量池水位以及泵的出流量随时间的变化的数学模型；（2）调量池的水位与管道S值是影响泵出流量的重要因素；（3）根据数学模型，工程实际中应使泵在其高效段出水；（4）工程实际中泵提升式调量池的池底面积尽可能大一些；（5）根据数学模型表达式是否有意义可以估计泵提升式调量池可以调节的水量范围。关键词：泵提升式调量池、水量波动、稳定出流、数学模型、仿真模拟AbstractSewage disposal requires smooth operation and all kinds of operation parameters are under good control in order to reduce operation cost. During the process, the role of regulating pondage is excessively outstanding. Regulating pondage is one kind of structure that can be used to regulate water quality and quantity, sewage pH value, water temperature and preaeration. It also can be used to accident drainage. By improving the mathematical model of pump ascension adjustable volume pool that has been established, we research the change process of water level and pump discharge when the water inflow varies from the time. Through entity model experiment we research factors that possibly affect the pump discharge that is related to the mathematical model. And we also validate feasibility of the mathematical model. According to the conclusion from experiment and simulation, we can analysis and improve existing pool type, find potential problems and propose improvement measurements in order to complete optimal design of pump ascension adjustable volume pool.According to the result of experiment, the conclusions are as follows: (1) We have established a mathematical model that describes the change process of water level and pump discharge when the water inflow varies from the time.(2) The water level of adjustable volume pool and S value of the tunnel are the important factors that can affect pump discharge;(3) According to the mathematical model, in the project, the pump should work in efficient stage。(4) In the project, the bottom acreage of adjustable volume pool should be as big as possible.(5) According to whether the mathematical model is meaningful, we can estimate the flow range that the adjustable volume pool can regulate.Keywords: pump ascension adjustable volume pool; water fluctuations; stability of the flow; mathematical model; analogue simulation目录摘要11.绪论51.1.世界水资源现状51.2.我国水资源现状及水污染治理51.3.调节池的研究背景51.4.调节池的研究现状61.4.1.调节池有效容积的计算61.4.2.调节池水力特性的研究81.5.调节池的分类101.5.1.水质调节池101.5.2.水量调节池111.6.课题研究内容和意义132.泵提升式调量池数学模型的建立152.1.数学模型与数学建模152.2.调节池的数学建模152.3.泵提升式调量池数学模型的建立163.泵提升式调量池实体模型实验213.1.实验目的213.2.实验原理213.2.1.离心泵装置的工况点213.2.2.离心泵出水流量的改变233.3.实验装置与实验器材243.3.1.实验器材的选用243.3.2.实验所需材料表253.3.3.实验装置的连接263.4.实验准备273.5.具体实验部分273.5.1.初始进水量下泵的工况点的测定273.5.2.静扬程的变化对泵出流量的影响323.5.3.管道闸阀调节对泵出流量的影响383.5.4.进水流量呈矩形波变化时调量池水位与泵出流量的变化情况453.6.基于LabVIEW的仿真模拟483.6.1.LabVIEW及其在工程上的应用483.6.2.使用LabVIEW模拟进水流量呈矩形波变化时泵出流量随时间变化的关系493.6.3.使用LabVIEW模拟调量池面积变化时泵出流量随时间的关系50结论和建议52致谢54参考文献55英文翻译561. 绪论1.1. 世界水资源现状 地球的储水量是十分丰富的，其总量约138亿km3，适宜人类享用的仅为0.01。20世纪50年代后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源1。随着社会的发展，世界许多地方人均用水不足的问题日益恶化，水资源正在因为世界人口增加、环境污染和气候变化而逐步减少，全球水危机将达到空前的水平2。因此，世界各国应联合起来,共同应对这场迫在眉睫的水危机3。解决全球水危机问题刻不容缓。1.2. 我国水资源现状及水污染治理 我国是世界上严重缺水的国家之一。据统计，我国人均水资源占有量不足2200 m3，不到世界人均水资源占有量的14，全国600多个城市中有400多个供水不足4。水资源的污染更是惊人。据了解，全国每年直接排人江河的废水达360亿t，50的水源因污染不能饮用。七大水系中黄河、松花江、辽河三大流域污严重：四大海区中渤海、东海污染严重。全国七大江河水系及太湖、滇池和巢湖中，达到或优于地面水环境质量三类标准的河段只有369；水质为四类、五类的河段达631，其中劣五类水质达到377；大淡水湖泊和城市湖泊均为中度污染；75的湖泊富营养化加剧；一些城市地下水不同程度地受到污染4。 由于我国经济发展起步晚，整经济情况和法律保障都比较落后，中国水污染防治工作长期都是以加强法制教育为主，经济处罚为辅。中国水污染防治，由分散治理为主。而现在，我国正将以前的治理模式转向集中控制与分散治理相结合，实行全程控制，清洁生产，由单一的浓度控制，转向浓度控制和总量控制相结合，由区域管理为主，转向区域管理与流域管理相结合的指导思想的转变5。1.3. 调节池的研究背景污水处理厂讲求运行平稳，各种运行参数都好控制，运行成本才能更低。若在运行过程中水质、水量随时间的变化过大，会给污水处理厂的正常运行带来困难。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行,需对废水的水质和水量进行调节。调节水量和水质的构筑物称为调节池。在工业废水的处理过程中，污水经过格栅后就会进入调节池，它属于一级处理工艺，对于整个废水处理的效果起到重要的作用。然而，现在的大多数的工业废水调节池都只是一个摆设或者所起的作用微乎其微。大家没有完全意识到调节池所应该在的位置。研究表明，水质水量的波动是影响污水处理工艺出水水质的重要因素之一。在工业生产过程中，由于水质水量是随着时间的推移不断的发生变化的，这就需要我们通过科学的手段降低水质水量进入主要处理工艺时的变化波动，确保废水的处理效果。不仅仅工业废水水质水量是波动的，城市生活污水的产生也是随着人们生活习惯而发生变化的。用水高峰期时，污水的产生量就会增多，用水低峰时，污水出水量减少。这就对污水处理工艺的要求更加严格。现在的污水处理厂基本上没有设置调节池的。污水通过格栅等物理处理后，进行生物化学处理，再进行消毒就可以进行排放。调节池按其功能可分为均量池、均质池、混合池（均质均量）三种。其调节作用大体可分为下面几点：（1）使污水的浓度与池中的水的组成相混合，减少水质波动过大对后续处理构筑物处理效果的影响。（2）储存多余的水量，补充缺少的水量。确保处理工艺的正常运行，防止缺水和水量过大的事故发生。（3）由于在调节池内有停留时间，所以污水在其中也发生了生物化学反应，从而降低了出水的污染质的浓度。从而提高了污水的处理效果。（4） 由于固体负荷越于稳定，因而可改善二沉池出水水质以及浓缩性能，使滤池反冰洗周期更加均匀。（5）对于曝气搅拌型的调质池还起到预曝气的作用6。1.4. 调节池的研究现状目前学术界对调节池的研究较少，主要集中在调节池有效容积的计算上以及研究调节池对水质水量的调节效果上。现在结合数学模型研究上述问题已经成为一种普遍趋势。1.4.1. 调节池有效容积的计算确定调节池的最小有效容积是调节池工艺计算的主要内容。这个池容是在完全混合条件下的理论计