UASB(上流式厭氧污泥床)的數(shù)值模擬與改進研究.pdf

1、廢水處理問題人們目前最需要解決的問題之一，當前被認為具有良好的發(fā)展前景的厭氧廢水處理技術，是集環(huán)境保護，能源回收和生態(tài)良性循環(huán)利用綜合為一體的技術。在這一技術中UASB反應器不但具有容積負荷高、啟動和運行穩(wěn)定等優(yōu)點，還很好地處理了三相分離的問題，因此被廣泛應用。目前國內(nèi)外只是考慮生化工藝方面對典型厭氧廢水處理反應器UASB處理能力的影響，但是水的流動狀態(tài)也會對UASB反應器的處理能力產(chǎn)生很大影響，因此從水力學角度來探討UASB反應器中的

2、流場情況對典型厭氧廢水處理反應器UASB處理能力的影響非常有必要。
　　 本課題主要采用液固兩相流對UASB反應器的核心部分反應區(qū)進行模擬計算。首先對UASB反應器的反應區(qū)進行二維的網(wǎng)格劃分，開展不同HRT條件下的穩(wěn)態(tài)模擬，獲得了速度場和固相體積分率等流場信息并對流場進行分析。在上述模擬結果的基礎上，在反應區(qū)內(nèi)加入攪拌器，選用非結構化四面體網(wǎng)格對所選UASB反應器的反應區(qū)進行三維網(wǎng)格的生成。攪拌器旋轉區(qū)域部分的網(wǎng)格局部加密?？刂?/p>

3、方程為三維定常雷諾時均Navier-Stokes方程，選用k-ε湍流模型，固壁邊界為絕熱條件，攪拌器為轉動邊界，攪拌槳表面等固壁均為無滑移邊界條件。通過多種結構形式和運行參數(shù)條件下的數(shù)值模擬結果，分析不同HRT條件下的流場結構，優(yōu)化水力學條件，進而解決UASB反應器性能優(yōu)化問題。
　　 模擬結果表明：對UASB反應器的反應區(qū)進行二維數(shù)值模擬時，通過不同HRT條件下(0.5h，1h，1.5h，2h，3h，4h)的穩(wěn)態(tài)模擬的速度場和

4、固相體積分率的分析，UASB反應器的反應區(qū)存在較大的“死區(qū)”，這樣不能使廢水與污泥顆粒完全混合，進而影響UASB反應器的出水效果。針對UASB反應器存在“死區(qū)”的情況，對UASB反應器結構進行改進，在反應區(qū)內(nèi)加入攪拌器，這樣就會利于廢水與污泥顆粒的混合，消除死區(qū)。選擇“死區(qū)”較少的入口速度為0.4m/h和0.8m/h，攪拌槳轉速在50r/min，70r/min，90r/min，110r/min，130r/min，150r/min等6個不

5、同轉速條件下的六個穩(wěn)態(tài)進行模擬，對模擬所得速度場和固相體積分率進行分析，結果顯示加入攪拌器后改善了反應器中的流場情況，較好的消除了“死區(qū)”。同一轉速條件下，入口速度為0.8m/h時，死區(qū)更小，廢水和污泥顆粒的混合更好；同一入口速度條件下，攪拌器的轉速越大，“死區(qū)”越小，廢水和污泥顆粒的混合越好。綜上所述，最佳的工藝條件為：入口速度為0.8m/h，攪拌器的轉速為150r/min，此時反應區(qū)的“死區(qū)”最小，廢水和污泥顆粒的混合最好，UASB