自吸式三支管射流曝氣器數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、曝氣充氧是污水生化處理的核心過(guò)程，也是污水處理系統(tǒng)的能耗大項(xiàng)。曝氣器作為曝氣工藝系統(tǒng)的核心，其結(jié)構(gòu)及充氧效果直接影響了曝氣工藝系統(tǒng)的整體性能。相對(duì)其他類型曝氣器，射流曝氣器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、傳質(zhì)高效及摻混充分等特點(diǎn)，能夠很好的滿足曝氣工藝系統(tǒng)對(duì)曝氣器的要求。但國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有射流曝氣器的動(dòng)力效率普遍較低，限制了射流曝氣的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。因此，本文圍繞污水處理領(lǐng)域?qū)Ω咝噬淞髌貧馄鞯木薮笮枨?，開(kāi)展了自吸式三支管射流曝氣器數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究。

2、
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.提出了一種自吸式三支管射流曝氣器，其最重要的創(chuàng)新點(diǎn)是:在傳統(tǒng)射流曝氣器混合管末端設(shè)置三個(gè)輻射狀分布的支管取代普通的擴(kuò)散管;其益處為:液氣射流經(jīng)分流錐頭切割分流后，形成三股分離的混合射流分別進(jìn)入三個(gè)輻射狀分布的支管，可以有效避免氣泡并聚融合為大氣泡逸出水體，從而提高吸入空氣利用率;同時(shí)輻射狀分布的支管可增大曝氣作業(yè)面積并充分?jǐn)噭?dòng)水體，從而進(jìn)一步提高整體充氧效果，達(dá)到較高的動(dòng)力效率。

3、>　　2.采用基于VOF模型的CFD數(shù)值模擬方法對(duì)自吸式三支管射流曝氣器的工作過(guò)程進(jìn)行了非穩(wěn)態(tài)分析，研究得到了自吸式三支管射流曝氣器工作過(guò)程中內(nèi)部的相分布、兩相流流速及壓力分布變化。數(shù)值模擬結(jié)果表明:自吸式三支管射流曝氣器的液氣混合作用主要發(fā)生于支管段，在此段湍流紊動(dòng)劇烈且會(huì)形成漩渦流動(dòng)，使液氣兩相混合均勻。通過(guò)將試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn):工作水入口處的模擬壓力值與實(shí)測(cè)壓力值相比誤差為2.2％，模擬速度值與實(shí)測(cè)速度值（通過(guò)

4、流量換算得到）相比誤差為3.95％;這表明數(shù)值模擬結(jié)果正確可靠。
　　3.采用正交試驗(yàn)方法對(duì)影響自吸式三支管射流曝氣器性能的各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，獲得了低功耗工況下曝氣器各結(jié)構(gòu)參數(shù)與理論動(dòng)力效率的關(guān)系，結(jié)果表明:①自吸式三支管射流曝氣器各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)理論動(dòng)力效率Ep的影響程度高低順序?yàn)?喉管—噴嘴面積比m→吸氣室—噴嘴面積比n→喉管長(zhǎng)徑比k→分流錐頭錐角β→喉管—支管夾角α，其中m、n影響作用高度顯著;②試驗(yàn)條件下最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)