絮凝反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)對(duì)微生物絮凝劑MBFGA1絮凝效果的影響研究.pdf

1、本研究所使用的產(chǎn)絮菌株經(jīng)鑒定為多粘類芽孢桿菌，即PaenibacilluspolymyxaGA1，其代謝所產(chǎn)微生物絮凝劑MBFGA1對(duì)多種廢水具有高效絮凝能力，具備工業(yè)化生產(chǎn)潛力，實(shí)際應(yīng)用發(fā)展前景廣闊。本研究探討了絮凝反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)對(duì)微生物絮凝劑MBFGA1絮凝效果的影響。
　　按照實(shí)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)室型絮凝反應(yīng)器，攪拌槳為Rushton槳。MBFGA1絮凝實(shí)驗(yàn)均在該反應(yīng)器中進(jìn)行，并且使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和MRF方法對(duì)反應(yīng)器內(nèi)流

2、場(chǎng)進(jìn)行CFD(ComputationalFluidDynamics，簡(jiǎn)稱CFD)數(shù)值模擬。絮凝處理對(duì)象為高嶺土懸濁液，絮凝實(shí)驗(yàn)的流場(chǎng)操控因素為攪拌槳安裝高度、絮凝快攪階段和慢攪階段的攪拌轉(zhuǎn)速;絮凝效果主要通過(guò)絮體平均粒徑、殘留濁度、絮凝率和Zeta電位等參數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià);數(shù)值模擬主要通過(guò)速度梯度、剪切速率、湍流動(dòng)能和湍流粘度的分布來(lái)進(jìn)行流場(chǎng)分析。綜合MBFGA1的絮凝實(shí)驗(yàn)和CFD數(shù)值模擬的結(jié)果表明，不同的攪拌槳安裝高度和攪拌速度所形成的水

3、力條件下的絮凝效果有著較大的差異。對(duì)于2g/L和3g/L的高嶺土懸濁液，均在攪拌槳離底50mm，快攪轉(zhuǎn)速400rpm，慢攪轉(zhuǎn)速80rpm的水力條件下達(dá)到最佳絮凝效果:最大絮體平均粒徑分別為527.8μm和538.2μm;最低殘留濁度分別為5.03NTU和3.03NTU;最高絮凝率分別為97.8％和98.2％;最低Zeta電位分別為-6.34mV和-6.03mV。流場(chǎng)模擬結(jié)果表明快攪速度為400rpm時(shí)絮凝反應(yīng)器內(nèi)高嶺土顆粒分散均勻，并且

4、“雙循環(huán)”流型利于MBFGA1和Ca2+快速而均勻地分散到整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，為絮凝反應(yīng)提供了良好的條件;攪拌槳區(qū)域的速度最大，絮凝反應(yīng)器近壁面處速度最小，隨著慢攪階段轉(zhuǎn)速的提升，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的速度梯度逐漸擴(kuò)大，且分布越均勻;以80rpm進(jìn)行慢速攪拌時(shí)的流場(chǎng)既能滿足絮體生長(zhǎng)的水力條件，又能將流體剪切力對(duì)絮體造成的破碎降低到最小的程度;反應(yīng)器內(nèi)流型的“下循環(huán)”湍流動(dòng)能大，湍流粘度小，利于促進(jìn)絮體懸浮增加其相互碰撞頻率以達(dá)到更好的絮凝效果。同時(shí)，Z