ABR工藝改造工程的數(shù)值模擬及水力特性研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)的污水處理事業(yè)經(jīng)過(guò)近幾十年的快速發(fā)展，已經(jīng)取得階段性成果，在進(jìn)一步提高污水處理率的同時(shí)，也面臨著一些早年投產(chǎn)的舊工藝不能滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，亟待進(jìn)行技術(shù)改造的難題。CFD（Computational Fluid Dynamics，計(jì)算流體力學(xué)）作為研究流體流動(dòng)的重要技術(shù)手段，在航空、發(fā)動(dòng)機(jī)和航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在污水處理專(zhuān)業(yè)內(nèi)研究和應(yīng)用較少，僅有的一些案例也多以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模為主。本論文采用Fluent軟件對(duì)污水處理廠(chǎng)部分構(gòu)筑

2、物的改造進(jìn)行模擬分析和實(shí)驗(yàn)研究。研究的對(duì)象是由傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)池改造而成的三格室厭氧折流板反應(yīng)池，在每個(gè)格室的上向流室中設(shè)置1m高的錯(cuò)環(huán)流填料，底部對(duì)角安裝兩臺(tái)葉輪直徑320mm，功率2.2kw，并帶有導(dǎo)流罩的潛水?dāng)嚢杵鳌?br>　　對(duì)改造使用的填料進(jìn)行建模分析，結(jié)果顯示填料中的流體流動(dòng)以斜向和豎向?yàn)橹?，流體在填料橫向也是連通的，不易堵塞，用Mixture多相流模型模擬固-液兩相的流動(dòng)。使用Pro/E軟件對(duì)潛水?dāng)嚢杵鬟M(jìn)行造型，采用Movin

3、g Mesh（滑移網(wǎng)格）法處理其中的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，分析流場(chǎng)的流速分布規(guī)律和固-液兩相混合效果。對(duì)改造后的ABR第一格室內(nèi)流體的流動(dòng)進(jìn)行研究，考察單相流場(chǎng)，開(kāi)啟攪拌器對(duì)流場(chǎng)的影響以及ABR上向流室中的固-液兩相流動(dòng)。提出整合錯(cuò)環(huán)流填料的ABR流場(chǎng)模擬的初步解決方案，采用多孔介質(zhì)模型模擬上向流室中混合液通過(guò)填料層的固液分離效能。
　　以L(fǎng)iCl作為示蹤劑，采用RTD（Residence Time Distribution，停留時(shí)間分布）實(shí)

4、驗(yàn)研究ABR的水力特性，繪制出的E-θ曲線(xiàn)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，且出峰時(shí)間提早到0.5θ左右，說(shuō)明ABR中存在一定體積的死區(qū)。計(jì)算得出平均停留時(shí)間為t為8.77h，方差σ~2t為23.89，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化方差σ~2為0.31，死區(qū)體積V_d約為17.23％，符合典型ABR的水力特征。繪制多釜串聯(lián)模型（串聯(lián)級(jí)數(shù)N為2.32）和軸流擴(kuò)散模型（Peclet準(zhǔn)數(shù)為6.45）的E-θ曲線(xiàn)，對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)該ABR更符合完全混合流態(tài)。
　　本論文采用Gam