建筑立管强化通风作用下污水管道气流组织特性模拟研究

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市政污水管道由于其通风不畅易导致管道处于厌氧环境产生甲烷和硫化氢等有害气体并进行聚积,常引起管道的爆炸和腐蚀,改善管道厌氧环境,增强通风能够有效地抑制有害气体的产生和释放。本文提出在建筑立管与污水管道不经化粪池直接相连的基础上,利用建筑立管强化通风来增强污水管道中的通风以控制有害气体产生、富集的新方法。以西安市某建筑排水立管及其下游直接相连的污水管道为对象,基于计算流体力学(Computation无Fluid Dynamics,简无称CFD)建立同比例管道模拟通风方法,现场试验验证了CFD模拟结果;利用建立模拟方法,模拟了建筑立管强化通风对城市污水主干干管中通风效果及气流组织规律,特别分析了强化通风措施对建筑水封影响。研究所得主要结论如下:(1)以实际建筑为原型建立同比例的管道模型,模拟强化通风后污水管道中气流流动及检查井口气流流出情况,得出模拟数值与实际测量结果进行对比,对模拟设置调整使模拟气流数值接近实测结果,最终调整模拟结果与实测结果偏差在6.5%以内,认为模拟设置合理。(2)对模型进行修改,建立无污水干管的单一污水主干管道模型,使用相同的模拟设置进行模拟,DN100建筑立管强化通风强度需达到2.0 m/s以上才会对DN500的污水主干管道内气体产生明显加速效果,且强度提升对污水主干管影响长度的增量呈递减趋势。强化通风强度7.5 m/s进行模拟对污水主干管的影响范围在500-800 m,强化通风向建筑立管内鼓风对管径600 mm,管长500 m的污水主干管内气体进行一次更新时长为135 s,强化通风向外排气用时约155 s。(3)再次对模型进行修改,建立有污水干管的污水主干管道模型,污水干管对污水主干管内气流影响情况进行模拟,结果显示建筑立管强化通风向内鼓风风量主要作用于污水主干管中的气流流动,管径DN500的污水主干管内气流流速由0.04 m/s增加到5.7 m/s,管径DN4000的污水干管气流流速由0.04 m/s增加到1.6—5.4 m/s。逐渐增加模型中污水主干管管径而强化通风强度一定,主干管道内气流流速变化随管径的增大而先增大后减小。(4)对于建筑立管,7.5 m/s的强化通风强度对建筑各层卫生间存水弯单侧水封造成约9.2 mm H2O波动,卫生间产生排水时不会造成水量损失。强化通风强度增大,在一定程度上会保护整个立管的水封。建筑立管强化通风只减小立管内排水时造成的正负压强值,不改变立管内正负压强最大值的出现位置,建筑排水立管顶部强化通风运行安全。
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