氧化溝優(yōu)化運行的CFD模擬及實驗研究.pdf

1、氧化溝工藝由于出水水質(zhì)較好和抗沖擊負荷能力較強等優(yōu)勢，在我國污水處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，氧化溝運行過程中存在能耗過大所造成高處理成本等問題，導(dǎo)致一些污水處理廠面臨“建得起、用不起”的窘境。氧化溝內(nèi)的流場和溶解氧分布不僅對處理效果影響顯著，而且與能量消耗密切相關(guān)。本論文以小試氧化溝的模擬實驗裝置以及平頂山污水處理廠實際氧化溝工藝為對象，進行基于流場和溶解氧分布的計算流體力學（Computational Fluid Dynamic

2、s，簡稱CFD）的數(shù)值模擬技術(shù)研究，同時開展了流場分布及溶解氧分布的監(jiān)測校驗研究，提出保證出水水質(zhì)前提下的氧化溝優(yōu)化運行模式，對污水處理工藝的節(jié)能降耗具有一定參考價值。
　　 主要開展了以下工作：
　　 1.以華中科技大學實驗室0.73 m3的小試氧化溝裝置為研究對象，采用滑移壁面模型與風扇模型分別對曝氣轉(zhuǎn)碟與水下推進器進行建模，對網(wǎng)格劃分與參數(shù)定義進行優(yōu)化，模擬并實測校驗了小試氧化溝的流場分布，結(jié)果表明滑移壁面模型與風

3、扇模型可以較好地模擬曝氣轉(zhuǎn)碟和水下推進器開啟時的流場分布。
　　 2.以平頂山污水處理廠50000 m3的實際氧化溝工藝為研究對象，對實際氧化溝現(xiàn)有運行模式與優(yōu)化運行模式下的流場分布進行模擬與實測，基于兩種運行模式下流場分布的對比分析，對氧化溝運行模式提出能量優(yōu)化配置建議：彎道入口處的曝氣轉(zhuǎn)碟一般情況下不必開啟，可用彎道處的水下推進器進行替代；一般情況下，相鄰的兩個推流裝置不必同時開啟。
　　 3．利用單元分析法、氧傳輸

4、模型及修正BOD-DO水質(zhì)模型對實際氧化溝典型單溝直溝段的溶解氧分布特性進行了模擬，在典型單溝直溝段的好氧區(qū)與缺氧區(qū)分別設(shè)置測量斷面進行了溶解氧濃度實際測量工作，并基于兩種運行模式下溶解氧分布特性的對比分析，對氧化溝運行模式提出建議：曝氣轉(zhuǎn)碟開啟過多不利于形成良好的溶解氧濃度梯度，氧化溝脫氮效應(yīng)得不到正常發(fā)揮；同一溝段的相鄰兩組曝氣轉(zhuǎn)碟不必同時開啟，否則造成能量浪費，且導(dǎo)致溶解氧濃度過高，不利于同步硝化反硝化作用。4．將現(xiàn)有運行模式與優(yōu)

5、化運行模式分別在東西兩座氧化溝同時連續(xù)運行一個月，對比分析兩種運行模式下氧化溝出水水質(zhì)與能耗，優(yōu)化運行模式下改良型氧化溝的脫氮效應(yīng)得以正常發(fā)揮，并且比現(xiàn)有運行模式每小時節(jié)省電能98.43 kWh，約節(jié)省28.5％的電能，節(jié)能效果較為顯著。
　　 氧化溝內(nèi)的曝氣轉(zhuǎn)碟和水下推進器根據(jù)進水水量和水質(zhì)的變化情況進行合理調(diào)節(jié)配置，可以使氧化溝內(nèi)的流場分布均勻且形成良好的溶解氧濃度環(huán)境，從而達到節(jié)能減排的目的。氧化溝優(yōu)化運行的動態(tài)模擬研究工