基于ANSYS的污泥中細菌細胞力學特性研究.pdf

1、使用微生物方法處理污水會產(chǎn)生大量的污泥，大量的污泥占用大量的空間，其脫水，運輸都不方便。剩余污泥破解是處理剩余污泥的重要手段之一，而物理破解是主要方法之一。目前常用的方法主要有超聲波、噴射、機械勻漿等技術(shù)。目前的研究主要集中在超聲頻率、超聲時間、噴射壓強等物理參數(shù)及其優(yōu)化與破解效果的關(guān)系。這些研究對僅僅對破解進行了表象的觀測，而沒有解釋其本質(zhì)。
　　破解剩余污泥的關(guān)鍵是破壞剩余污泥中的微生物，即破壞細菌的結(jié)構(gòu)，其主要是破壞細菌細胞

2、壁。理解和掌握細菌細胞壁在機械力的作用下被破壞的力學機制，是物理方法破解剩余污泥研究中最基礎、最關(guān)鍵的問題。
　　本文使用ANSYS建立了一個較為簡單的細菌單細胞有限元力學模型:形狀為球狀，細胞壁緊密的包裹在細胞質(zhì)周圍，受力通過剛性平板傳遞。使用數(shù)值模擬，討論了細胞壁和細胞質(zhì)物理性質(zhì)和幾何尺寸的變化對細胞變形、應力的影響。
　　發(fā)現(xiàn)對細胞的剛度影響最大的主要的參數(shù)有3個:細胞的直徑、細胞壁的厚度和細胞壁的彈性模量。其中，細胞

3、尺寸越小，細胞壁越厚，細胞壁彈性模量越大，越能夠產(chǎn)生較大的整體剛度。其他的參數(shù)對模型整體剛度的影響很小，其中泊松比的影響完全可以忽略不計，細胞質(zhì)彈性模量的影響也在可控和可以接受的合理范圍內(nèi)。細胞越大，其受力后變形越大，應力也越大，越容易遭到破壞，而且尺寸很小的變化就能造成應力分布的很大的變化，是影響破解的關(guān)鍵因素之一。細胞壁越厚，其抵抗變形的能力越大，然而細胞壁厚度的增加也使的細胞壁頂端的應力變化的更為劇烈。細胞壁楊氏模量增加后，壓縮量