基于CFD的氧化溝三維流場模擬與動力設(shè)備優(yōu)化配置研究.pdf

1、氧化溝的流態(tài)問題與處理效果和能耗密切相關(guān)，為了獲得氧化溝獨特的混合推流效果，保證活性污泥在溝中不致于發(fā)生沉積，就要求溝內(nèi)具有合適的混合推動力，否則就會出現(xiàn)氧化溝內(nèi)混合流動不好、能耗大等諸多問題。然而目前關(guān)于氧化溝水力學(xué)流態(tài)的研究尤其是水力學(xué)特性的數(shù)值模擬研究卻鮮見報道。
　　作為“十一五”國家科技支撐計劃項目“城市污水處理廠的節(jié)能降耗技術(shù)研究”的子課題，本文運用計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics

2、,CFD）數(shù)值模擬技術(shù)建立了包含轉(zhuǎn)刷和推進器的氧化溝流場模擬模型，對于轉(zhuǎn)刷的模擬，采用“兩步法”，首先模擬出單元轉(zhuǎn)刷葉片轉(zhuǎn)動所造成流場推流狀況，并從中獲得推流函數(shù)，然后以自定義函數(shù)（User Defend Function,UDF）的形式將葉片旋轉(zhuǎn)形成的流場擴展到整個轉(zhuǎn)刷所在位置來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)刷的模擬。對于推進器，采用了船舶推進理論中的理想推進器模型來實現(xiàn)對推進器推流作用的模擬。兩者結(jié)合可以對整個氧化溝的真實流態(tài)情況作出完整的模擬。在此基礎(chǔ)

3、之上，將模擬和實測的數(shù)據(jù)進行了驗證與修正，修正后理論計算結(jié)果和實測值相吻合。
　　本文對轉(zhuǎn)刷和推進器的安裝位置、開啟臺數(shù)、組合方式等方面行了數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果表明邊溝十臺轉(zhuǎn)刷的全部開啟相對于開啟其中六臺轉(zhuǎn)刷可以將表層平均流速由0.42m/s提高到0.65m/s，但是此時氧化溝底部的平均流速僅僅由0.24m/s提高到0.25m/s，轉(zhuǎn)刷開啟間隔距離太近會導(dǎo)致上下游轉(zhuǎn)刷之間的相互“吸引”，致使氧化溝的表層流速劇增并導(dǎo)致能量浪費，而

4、對氧化溝底部推流沒有太大的幫助，在滿足曝氣和上部推流的條件下應(yīng)該控制能耗較大的轉(zhuǎn)刷的開啟臺數(shù)。在功率配置相同的情況下推進器的串聯(lián)布置能夠在氧化溝底部主溝道上形成連續(xù)的高流速區(qū)域，相對推進器的并行布置可以在現(xiàn)有高污泥濃度的情況下更好的防止污泥的沉積。在模擬轉(zhuǎn)刷和推進器聯(lián)合運行的各種可能工況后可知六臺轉(zhuǎn)刷加六臺推進器的開啟方式可以獲得0.39m/s的溝內(nèi)平均流速，在污泥濃度高，污泥無機成分高的情況下推薦采用該種開啟方式，四臺轉(zhuǎn)刷加六臺推進器