ABR工藝改造工程的數(shù)值模擬及水力特性研究.pdf

1、國內(nèi)的污水處理事業(yè)經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展，已經(jīng)取得階段性成果，在進一步提高污水處理率的同時，也面臨著一些早年投產(chǎn)的舊工藝不能滿足日益嚴格的污水排放標準，亟待進行技術改造的難題。CFD（Computational Fluid Dynamics，計算流體力學）作為研究流體流動的重要技術手段，在航空、發(fā)動機和航天等領域應用廣泛，但在污水處理專業(yè)內(nèi)研究和應用較少，僅有的一些案例也多以實驗室規(guī)模為主。本論文采用Fluent軟件對污水處理廠部分構筑

2、物的改造進行模擬分析和實驗研究。研究的對象是由傳統(tǒng)厭氧反應池改造而成的三格室厭氧折流板反應池，在每個格室的上向流室中設置1m高的錯環(huán)流填料，底部對角安裝兩臺葉輪直徑320mm，功率2.2kw，并帶有導流罩的潛水攪拌器。
　　對改造使用的填料進行建模分析，結(jié)果顯示填料中的流體流動以斜向和豎向為主，流體在填料橫向也是連通的，不易堵塞，用Mixture多相流模型模擬固-液兩相的流動。使用Pro/E軟件對潛水攪拌器進行造型，采用Movin

3、g Mesh（滑移網(wǎng)格）法處理其中的運動區(qū)域，分析流場的流速分布規(guī)律和固-液兩相混合效果。對改造后的ABR第一格室內(nèi)流體的流動進行研究，考察單相流場，開啟攪拌器對流場的影響以及ABR上向流室中的固-液兩相流動。提出整合錯環(huán)流填料的ABR流場模擬的初步解決方案，采用多孔介質(zhì)模型模擬上向流室中混合液通過填料層的固液分離效能。
　　以LiCl作為示蹤劑，采用RTD（Residence Time Distribution，停留時間分布）實

4、驗研究ABR的水力特性，繪制出的E-θ曲線出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，且出峰時間提早到0.5θ左右，說明ABR中存在一定體積的死區(qū)。計算得出平均停留時間為t為8.77h，方差σ~2t為23.89，相應的標準化方差σ~2為0.31，死區(qū)體積V_d約為17.23％，符合典型ABR的水力特征。繪制多釜串聯(lián)模型（串聯(lián)級數(shù)N為2.32）和軸流擴散模型（Peclet準數(shù)為6.45）的E-θ曲線，對比分析發(fā)現(xiàn)該ABR更符合完全混合流態(tài)。
　　本論文采用Gam