倒傘型曝氣機驅(qū)動的氧化溝流場模擬及優(yōu)化.pdf

1、氧化溝是污水處理中常見的一種工藝形式，目前氧化溝中水力學參數(shù)的選擇主要是依據(jù)相關規(guī)范和設計手冊中的經(jīng)驗或半經(jīng)驗公式，缺少理論推導依據(jù)。根據(jù)需氧量及曝氣機性能資料選擇的曝氣機除了滿足溶解氧需求外并不能保證混合液中的污泥時刻保持懸浮狀態(tài)，導致實際運行過程中常出現(xiàn)污泥沉積現(xiàn)象，影響氧化溝的正常運行與出水水質(zhì)。
　　本文利用Fluent軟件實現(xiàn)氧化溝流場及污泥分布的三維數(shù)值模擬，探索氧化溝流態(tài)及污泥分布情況的變化，通過對實例的模擬分析為氧

2、化溝在設計工作中的設計與運行提供有效的參考意見。
　　首先，利用小試氧化溝實測數(shù)據(jù)對倒傘型曝氣機驅(qū)動的氧化溝流場模擬方法進行驗證。數(shù)值模擬過程采用RNGk-ε模型模擬湍流變化情況，利用混合物(Mixture)模型模擬污泥顆粒在流場中的沉降情況，同時引入動參考系(MRF)模型，通過設置多個參考系的方法實現(xiàn)對曝氣機轉(zhuǎn)動過程的模擬。將實驗結(jié)果和模擬結(jié)果進行比較，結(jié)果吻合較好，驗證了本文所采用的模型是可行準確的。
　　其次，以某一全

3、尺寸的氧化溝好氧區(qū)為研究對象，采用驗證過的模型進行數(shù)值模擬，分析氧化溝各溝段流態(tài)及污泥分布情況，尋找氧化溝內(nèi)流速小，污泥易沉積的位置。模擬結(jié)果表明:在曝氣機下游的整個直道段內(nèi)橫斷面出現(xiàn)逆時針漩渦，在內(nèi)溝彎道隔墻背后的長直道段及外溝遠離上游曝氣機的短直道段底部出現(xiàn)污泥體積分數(shù)較大的區(qū)域，需采取措施優(yōu)化氧化溝中流場。
　　最后，針對溝中流態(tài)及污泥分布特點，提出多種改善流態(tài)的措施:(1)改變氧化溝內(nèi)局部構(gòu)造形式:在彎道設置導流墻和在曝氣

4、機下游設置擋流板。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):在彎道設置導流墻，最佳導流墻設置半徑為2300mm、偏心距150mm、下游延伸長度1000mm;分析在曝氣機下游添加多種傾斜角度擋流板曝氣機下游直道段流場的變化情況，確立最佳擋流板設置角度為30°;(2)改變曝氣機轉(zhuǎn)子運行參數(shù):從轉(zhuǎn)速和浸沒深度兩方面分析曝氣機運行參數(shù)對流態(tài)的影響，結(jié)合能耗和充氧效率等進行分析，適當增加曝氣機的轉(zhuǎn)速及浸沒深度有效地優(yōu)化氧化溝中流場;(3)增設水下推流器。模擬結(jié)果表明:在距曝