發(fā)酵罐內(nèi)攪拌過(guò)程的數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、污泥厭氧消化是目前污泥處理工藝中最常用的方法。由于發(fā)酵罐中攪拌狀況不佳，導(dǎo)致罐內(nèi)存在污泥分布不均勻、分層、堆積等現(xiàn)象，使發(fā)酵的效果不理想，影響沼氣產(chǎn)量。在污泥厭氧消化過(guò)程中，攪拌器的優(yōu)化設(shè)計(jì)是工業(yè)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，而利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件來(lái)研究攪拌式反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)與混合的方法已逐漸顯示其優(yōu)勢(shì)。本文利用數(shù)值模擬方法研究污泥厭氧發(fā)酵罐內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)及污泥懸浮狀況，對(duì)提高污泥厭氧發(fā)酵效果有重要意義。
　　本文以某污泥廠的厭氧發(fā)

2、酵罐為研究對(duì)象，運(yùn)用FLUENT軟件，采用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流模型、歐拉-歐拉多相流模型以及多重參考系法，模擬了發(fā)酵罐內(nèi)攪拌過(guò)程中的固-液兩相流動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵罐內(nèi)污泥分布不均勻，在罐頂部污泥出現(xiàn)分層現(xiàn)象，底部出現(xiàn)部分污泥堆積的區(qū)域，流體的流動(dòng)循環(huán)速度不足以使污泥完全均勻的懸浮在發(fā)酵罐內(nèi)。
　　分別改變攪拌器轉(zhuǎn)速、槳葉長(zhǎng)度、攪拌器離底高度，研究各因素對(duì)發(fā)酵罐內(nèi)流場(chǎng)及污泥懸浮狀況的影響。結(jié)果表明:增大轉(zhuǎn)速及槳葉長(zhǎng)度對(duì)流體的流速及污泥懸浮狀

3、況有很大的改善，槳葉長(zhǎng)度增大到一定值以后，固相污泥分布幾乎不再改變，同時(shí)轉(zhuǎn)速及槳葉長(zhǎng)度的增大也加大攪拌器的壓力及功率，功率隨著參數(shù)的增大而成倍增加;在一定范圍內(nèi)，加大攪拌器離底高度有利于改善發(fā)酵罐上部污泥的懸浮，但增大到一定值以后，流場(chǎng)形態(tài)發(fā)生改變，上部污泥的濃度不再增大，反而略有下降，攪拌器的功率隨著離底高度的增大而減小，但變化不大。
　　利用正交試驗(yàn)法，對(duì)3個(gè)因素進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明:對(duì)罐內(nèi)固相濃度分布影響最大的是槳葉長(zhǎng)度