自攪拌厭氧反應(yīng)槽的計(jì)算流體力學(xué)模擬及其應(yīng)用.pdf

1、目前，厭氧過(guò)程在生物質(zhì)固體廢棄物、城市垃圾、餐廚垃圾以及污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。厭氧過(guò)程中物料的充分混合對(duì)于提高厭氧處理效果具有重要的影響，在生物質(zhì)厭氧發(fā)酵和污水厭氧消化過(guò)程通常采用機(jī)械攪拌的方法使生物質(zhì)物料或固液混合。小型和應(yīng)用分散的厭氧反應(yīng)器（厭氧發(fā)酵槽、化糞池和污水凈化槽）由于受條件、成本和運(yùn)維等因素的影響，其厭氧過(guò)程通常不安裝機(jī)械攪拌，因而厭氧過(guò)程無(wú)法充分發(fā)揮作用。通過(guò)在厭氧反應(yīng)器中設(shè)置U型管，利用厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣勢(shì)能對(duì)物

2、料進(jìn)行自動(dòng)攪拌混合的厭氧反應(yīng)槽(self-agitated tank)解決了小型厭氧反應(yīng)器的物料或固液混合的問(wèn)題。然而，自攪拌厭氧反應(yīng)槽中物料混合均勻程度受反應(yīng)槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物料或污泥的粘度和密度等影響顯著，該影響規(guī)律難以完全通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究的方法獲得。本文以計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)為研究方法，研究了自攪拌厭氧反應(yīng)槽（被三個(gè)隔板分為四個(gè)區(qū)域）結(jié)構(gòu)和尺寸的優(yōu)化（反應(yīng)槽內(nèi)的空間比例分配、U型

3、管的管徑和反應(yīng)槽內(nèi)隔板位置），物料或污泥的密度和粘度、攪拌的頻率對(duì)反應(yīng)槽流體力學(xué)的影響，主要結(jié)論如下:
　　當(dāng)污泥的SS在0-9.35g/L，粘度在1-120mPa·s時(shí)，此自攪拌厭氧反應(yīng)槽對(duì)于固液混合均有一定的效果，且密度和粘度越小，效果越好。
　　隨著一區(qū)所占反應(yīng)器比例的增加，在三區(qū)和四區(qū)底部的污泥或物料的擾動(dòng)越來(lái)越小。一區(qū)和二區(qū)底部的污泥或物料在一區(qū)的擴(kuò)散量越來(lái)越多;當(dāng)反應(yīng)槽內(nèi)的U型管管徑大于2cm時(shí)，對(duì)固液混合的效果