DE氧化溝流場的數(shù)值模擬與優(yōu)化研究.pdf

1、氧化溝(oxidation ditch)工藝以其經(jīng)濟(jì)、簡便、高效的突出優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于城市污水與工業(yè)廢水的處理中，但由于氧化溝的尺寸大，溝道中的流場復(fù)雜，氧化溝在動力不足時，污泥在低流速下容易發(fā)生沉積，影響氧化溝的正常運(yùn)行。研究氧化溝內(nèi)部流場的分布特點(diǎn)，可分析出氧化溝中容易發(fā)生污泥沉積的區(qū)域以及氧化溝不同的結(jié)構(gòu)形式對流場分布的影響，為氧化溝的設(shè)計以及運(yùn)行提供參考。
　　本文借助Pro/E軟件以及Fluent軟件，以武漢某污水廠的D

2、E氧化溝為原型，建立與實(shí)際氧化溝尺寸相同的氧化溝幾何模型。同時利用Pro/E軟件建立氧化溝水下推流設(shè)備的三維模型，改進(jìn)了以往數(shù)值模擬中采用風(fēng)扇模型來實(shí)現(xiàn)對水下推流器簡化模擬的處理方法，使氧化溝內(nèi)流場的模擬更加精確。在Fluent平臺上采用RNG K-?湍流模型、滑移網(wǎng)格模型和SIMPLEC算法，模擬氧化溝內(nèi)部流場的分布特點(diǎn)。結(jié)果表明氧化溝內(nèi)擋流板的設(shè)置促進(jìn)了上層水流和下層水流的垂直混合，使氧化溝內(nèi)流速分布更加均勻。而導(dǎo)流墻的設(shè)置避免了彎

3、道內(nèi)壁附近水流呈現(xiàn)停滯回旋狀態(tài)，確保了水流能平穩(wěn)通過氧化溝彎道，但在氧化溝底部依然存在低速區(qū)，低速區(qū)主要集中在中隔墻兩端彎道水流下游處。實(shí)際工況下氧化溝內(nèi)部流速分布復(fù)雜，不同深度的水流速度分布不同，采用二維模型已無法實(shí)現(xiàn)對氧化溝的準(zhǔn)確模擬。在Fluent軟件平臺上建立了安裝有水下推流器的長方形攪拌池溝渠模型，在污水-污泥兩相環(huán)境下對氧化溝中常用的低速大直徑水下推進(jìn)器與高速小直徑水下攪拌器形成的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，兩種水下推流器

4、均可產(chǎn)生明顯的推流作用，但低速大直徑水下推進(jìn)器形成的攪動半徑更大，整體的推流流速高，污泥沉降率低，且在提供相同的推力時所需的功率更低，結(jié)果表明DE氧化溝中更適合安裝低速大直徑水下推進(jìn)器作為氧化溝中的水下推流器。相關(guān)模型的數(shù)值模擬結(jié)果表明本文中的DE氧化溝需對導(dǎo)流墻進(jìn)行偏置，導(dǎo)流墻圓心宜設(shè)置在上游溝道，最優(yōu)偏心距為0.5m，結(jié)果與原設(shè)計相同。通過數(shù)值模擬對氧化溝的結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明采用導(dǎo)流墻在下游方向延伸3m的方案，并沒有改善氧