單池流態(tài)特性研究與模擬及混合能量配置優(yōu)化.pdf

1、污水生物處理百年發(fā)展走過了一條由簡易到復(fù)雜再回歸簡易的道路，目前，眾多研究者將目光瞄準了簡易污水處理技術(shù)的開發(fā)。單池系統(tǒng)就是在上述思想基礎(chǔ)上提出的一體化簡易污水處理技術(shù)。為了獲得單池獨特的混合效果，保證活性污泥在溝中不致于發(fā)生沉積，就要求溝內(nèi)具有足夠的混合推動力，否則就會出現(xiàn)單池混合流動不好、能耗大等諸多問題。 作為博士基金項目“城市污水處理能量配置優(yōu)化理論及技術(shù)研究”課題中的一部分，本文對與單池相仿且采用轉(zhuǎn)碟和水下推進器推動的

2、一體化氧化溝主溝內(nèi)的流速進行了測定，根據(jù)實測數(shù)據(jù)從曝氣轉(zhuǎn)盤單獨運行、水下推進器單獨運行和兩者聯(lián)合運行三個方面共五個工況分析了實驗單池的流速分布特性。 在實測和分析的基礎(chǔ)上，提出曝氣轉(zhuǎn)盤的合理安裝位置應(yīng)距彎道進口15m以外，這樣使得上部的高速液流差不多均布到中、下部后再進入到彎道，大大減少了與彎道壁和導(dǎo)流墻壁劇烈碰撞而導(dǎo)致的能量損失；同時本文建議水下推進器距離彎道的縱向安裝位置應(yīng)接近于其直段推進長度的2/3，這樣，當(dāng)液流到達彎道時

3、，既可以避免因推動力太強導(dǎo)致的返混現(xiàn)象，又不會因為推動力衰減的太多從而導(dǎo)致過彎道時流速太低、底部容易積泥的問題；另外闡明了彎道導(dǎo)流墻對彎道流態(tài)的作用并提出了導(dǎo)流墻的合理設(shè)置方式，為實際工程設(shè)計提供了理論依據(jù)和參考。 本文利用針對旋流和帶有彎道壁面流動進行改進的RNG 湍流模型對水下推進器單獨運行時的實驗單池流速場進行了模擬，在計算域中引入理想推進器的概念以反映水下推進器對流體的推動力，構(gòu)成溝內(nèi)動力的唯一來源，理論計算結(jié)果與實驗

4、結(jié)果相吻合。 此外，針對幾個低速區(qū)對水下推進器的安裝位置進行優(yōu)化配置后，在不同的推動功率下對實驗單池流速場進行了模擬預(yù)測，提出了混合推動所需要的最小功率密度。對于本試驗單池而言，投入3.46W/m3的混合推動功率密度（以水下推進器電機功率計算）就可以使底部絕大部分區(qū)域的流速達到0.100m/s以上，能夠滿足不淤流速的要求。當(dāng)混合推動功率密度（以水下推進器電機功率計算）達到4.71W/m3時，整個單池的底部流速基本上都達到了0.2