DE氧化溝流場的數(shù)值模擬與優(yōu)化研究.pdf

1、氧化溝(oxidation ditch)工藝以其經(jīng)濟、簡便、高效的突出優(yōu)勢被廣泛應用于城市污水與工業(yè)廢水的處理中，但由于氧化溝的尺寸大，溝道中的流場復雜，氧化溝在動力不足時，污泥在低流速下容易發(fā)生沉積，影響氧化溝的正常運行。研究氧化溝內(nèi)部流場的分布特點，可分析出氧化溝中容易發(fā)生污泥沉積的區(qū)域以及氧化溝不同的結(jié)構(gòu)形式對流場分布的影響，為氧化溝的設(shè)計以及運行提供參考。
　　本文借助Pro/E軟件以及Fluent軟件，以武漢某污水廠的D

2、E氧化溝為原型，建立與實際氧化溝尺寸相同的氧化溝幾何模型。同時利用Pro/E軟件建立氧化溝水下推流設(shè)備的三維模型，改進了以往數(shù)值模擬中采用風扇模型來實現(xiàn)對水下推流器簡化模擬的處理方法，使氧化溝內(nèi)流場的模擬更加精確。在Fluent平臺上采用RNG K-?湍流模型、滑移網(wǎng)格模型和SIMPLEC算法，模擬氧化溝內(nèi)部流場的分布特點。結(jié)果表明氧化溝內(nèi)擋流板的設(shè)置促進了上層水流和下層水流的垂直混合，使氧化溝內(nèi)流速分布更加均勻。而導流墻的設(shè)置避免了彎

3、道內(nèi)壁附近水流呈現(xiàn)停滯回旋狀態(tài)，確保了水流能平穩(wěn)通過氧化溝彎道，但在氧化溝底部依然存在低速區(qū)，低速區(qū)主要集中在中隔墻兩端彎道水流下游處。實際工況下氧化溝內(nèi)部流速分布復雜，不同深度的水流速度分布不同，采用二維模型已無法實現(xiàn)對氧化溝的準確模擬。在Fluent軟件平臺上建立了安裝有水下推流器的長方形攪拌池溝渠模型，在污水-污泥兩相環(huán)境下對氧化溝中常用的低速大直徑水下推進器與高速小直徑水下攪拌器形成的流場進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，兩種水下推流器

4、均可產(chǎn)生明顯的推流作用，但低速大直徑水下推進器形成的攪動半徑更大，整體的推流流速高，污泥沉降率低，且在提供相同的推力時所需的功率更低，結(jié)果表明DE氧化溝中更適合安裝低速大直徑水下推進器作為氧化溝中的水下推流器。相關(guān)模型的數(shù)值模擬結(jié)果表明本文中的DE氧化溝需對導流墻進行偏置，導流墻圓心宜設(shè)置在上游溝道，最優(yōu)偏心距為0.5m，結(jié)果與原設(shè)計相同。通過數(shù)值模擬對氧化溝的結(jié)構(gòu)優(yōu)化進行了研究，結(jié)果表明采用導流墻在下游方向延伸3m的方案，并沒有改善氧