曝氣池不同曝氣方式優(yōu)化選型的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及人類生產(chǎn)發(fā)展的需要，水資源形勢嚴竣并越來越受到人類的關(guān)注，而對于水體的污染導(dǎo)致水資源更加的短缺，這已經(jīng)嚴重影響了人們的生產(chǎn)發(fā)展和生活質(zhì)量，限制了經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，成為人們急需解決的重要問題。因此，關(guān)于水資源的污水回收使其資源化、進行污水的各項治理工作、污水的深度處理和再次利用已經(jīng)成為水資源發(fā)展的必然要求，活性污泥法是處理污水的重要方法，而曝氣池是活性污泥法污水處理工藝中的核心設(shè)。本備文采用歐拉-歐拉多相流模型

2、結(jié)合RNGk-ε湍流模型對一典型的推流式曝氣池進行數(shù)值模擬研究，分析不同工況下曝氣池內(nèi)的氣體體積分數(shù)、流場流態(tài)、湍動能及其湍動能耗散率等物理參量，比較了進口不同氣速下的多種物理量，從而確定出合理的曝氣池進口氣速范圍，同時比較了兩種曝氣管布置位置的優(yōu)劣，最后將曝氣管和均勻曝氣孔兩種不同的曝氣方法進行了比較研究，發(fā)現(xiàn)兩種不同曝氣方法的優(yōu)缺點，從而使讀者可以根據(jù)需要選擇適合相應(yīng)工況的曝氣方式，通過具體分析研究，得出了以下幾個結(jié)論：
　　

3、（1）通過對模型驗證一的比較分析，發(fā)現(xiàn)當采用歐拉-歐拉多相流模型輔以RNGk-ε湍流模型可以很好的模擬曝氣池內(nèi)的氣液兩相流。而通過對模型驗證二的研究，發(fā)現(xiàn)采用已選的求解方法和脫氣（degassing）邊界條件可以減少網(wǎng)格數(shù)量，提高計算效率。而模型驗證三則發(fā)現(xiàn)采用已選的求解方法計算，結(jié)果特征高度垂向流速的模擬結(jié)果和實驗值吻合較好，驗證了所選的計算模型和方法及其邊界條件對模擬曝氣池內(nèi)的氣液兩相流的適用性和通用性。
　　（2）通過研究比

4、較曝氣池進口不同氣速工況下池內(nèi)特征斷面的氣含率分布云圖、氣相及其液相流速的分布云圖、湍動能及其湍動能耗散率云圖以及統(tǒng)計整個流場的湍動能平均值，發(fā)現(xiàn)當進口氣速為6.25-7.813m/s時為合適的進口氣速范圍。
　?。?）通過將曝氣管布置在中間和側(cè)兩種位置工況下池內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)、多個特征斷面的氣相體積分數(shù)和湍動能以及流速的不均勻系數(shù)等物理參量的分析，發(fā)現(xiàn)曝氣池布置在中間位置時混合液的流場結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，各特征斷面的氣相體枳分數(shù)是布置在一

5、側(cè)時的2.8-5.4倍，池內(nèi)混合液的湍動也更加強烈，有利于氣液兩相的混合，中間曝氣時池內(nèi)的流速分布更加均勻，更有利于氧的傳質(zhì)。
　?。?）通過比較均勻底板曝氣和中間曝氣管曝氣這兩種曝氣方式下池內(nèi)的氣相體積分數(shù)、湍動能、湍動能耗散率、氣相和液相的平均速度，發(fā)現(xiàn)均勻底板曝氣方式下池內(nèi)混合液的湍動更加強烈，混合液的氣相體積分數(shù)也比曝氣管曝氣時增大很多，并且發(fā)現(xiàn)氣體和液體的接觸時間也更長一些，這使得氧傳質(zhì)的效率更高，提高了氧氣的利用效率。