氧化溝液-固兩相CFD模擬及ASM模型耦合研究.pdf

1、為了解決日益嚴重的水污染,我國修建了大量的污水處理廠,其中氧化溝工藝由于其運行穩(wěn)定,管理方便,處理水質(zhì)良好得到了廣泛的應(yīng)用。但氧化溝工藝也同樣存在著一些不足:運行能耗較大;溝中污泥濃度較高,容易發(fā)生污泥沉積,導(dǎo)致工藝有效處理體積減小。因此,氧化溝中的水力學特征,不僅僅影響到污泥以及溶解氧的分布,同時也會對其中發(fā)生的生化反應(yīng)以及相應(yīng)的氮、磷等水質(zhì)指標產(chǎn)生一定影響。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,水力學模型及水質(zhì)模型成為研究污水處理廠運行及優(yōu)化的低成

2、本及高效的重要研究手段之一。本論文以平頂山污水凈化廠二期工藝中的改良型卡魯塞爾2000工藝作為研究對象,在課題組前期開展的模擬及優(yōu)化運行的基礎(chǔ)上,使用計算流體力學方法對氧化溝中的污泥濃度分布以及溶解氧濃度分布做了研究,并在此基礎(chǔ)上對生化模型與水力學模型的耦合研究進行了探討。
　　論文主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)構(gòu)建氧化溝液-固兩相CFD模型,對氧化溝流場及污泥濃度分布進行了模擬
　　結(jié)果表明,兩相流固-液兩相流模擬結(jié)

3、果與實測的數(shù)據(jù)與單相流的模擬結(jié)果相比較模擬精度更高,平均相對誤差由單相流模擬的8％降低至5%。針對現(xiàn)有運行條件下易發(fā)生污泥的情況,提出了優(yōu)化工藝,氧化溝段中易于發(fā)生污泥沉積的底部污泥體積分數(shù)由之前的0.260降低至0.258。
　　(2)構(gòu)建了氣-液-固三相模型,對氧化溝溶解氧分布進行了模擬
　　使用了用戶自定義標量對溶解氧的分布進行模擬,雖然比較適合對多組轉(zhuǎn)碟存在的表面曝器進行溶解氧模擬,但不可避免的做了一定程度的簡化,標

4、量對氧化溝中的液相不存在影響,而在實際運行中氣體物質(zhì)對于流場的形成有一定的影響作用,將模擬的結(jié)果與實際結(jié)果進行了對比,與實測結(jié)果對比誤差在11%。
　　(3)活性污泥模型ASM1生化模型與CFD水力學模型耦合研究,對氧化溝的水質(zhì)指標進行了初步模擬
　　使用自定義傳輸方程對各組分物質(zhì)的分布進行了模擬研究。初步模擬結(jié)果誤差較大,但表明了CFD水力學模型與ASM生化模型進行耦合研究的可能性,為下一步污水處理廠的系統(tǒng)模擬研究打下了基