氧化溝優(yōu)化運(yùn)行的CFD模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氧化溝工藝由于出水水質(zhì)較好和抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在我國污水處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，氧化溝運(yùn)行過程中存在能耗過大所造成高處理成本等問題，導(dǎo)致一些污水處理廠面臨“建得起、用不起”的窘境。氧化溝內(nèi)的流場(chǎng)和溶解氧分布不僅對(duì)處理效果影響顯著，而且與能量消耗密切相關(guān)。本論文以小試氧化溝的模擬實(shí)驗(yàn)裝置以及平頂山污水處理廠實(shí)際氧化溝工藝為對(duì)象，進(jìn)行基于流場(chǎng)和溶解氧分布的計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamic

2、s，簡(jiǎn)稱CFD）的數(shù)值模擬技術(shù)研究，同時(shí)開展了流場(chǎng)分布及溶解氧分布的監(jiān)測(cè)校驗(yàn)研究，提出保證出水水質(zhì)前提下的氧化溝優(yōu)化運(yùn)行模式，對(duì)污水處理工藝的節(jié)能降耗具有一定參考價(jià)值。
　　 主要開展了以下工作：
　　 1.以華中科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)室0.73 m3的小試氧化溝裝置為研究對(duì)象，采用滑移壁面模型與風(fēng)扇模型分別對(duì)曝氣轉(zhuǎn)碟與水下推進(jìn)器進(jìn)行建模，對(duì)網(wǎng)格劃分與參數(shù)定義進(jìn)行優(yōu)化，模擬并實(shí)測(cè)校驗(yàn)了小試氧化溝的流場(chǎng)分布，結(jié)果表明滑移壁面模型與風(fēng)

3、扇模型可以較好地模擬曝氣轉(zhuǎn)碟和水下推進(jìn)器開啟時(shí)的流場(chǎng)分布。
　　 2.以平頂山污水處理廠50000 m3的實(shí)際氧化溝工藝為研究對(duì)象，對(duì)實(shí)際氧化溝現(xiàn)有運(yùn)行模式與優(yōu)化運(yùn)行模式下的流場(chǎng)分布進(jìn)行模擬與實(shí)測(cè)，基于兩種運(yùn)行模式下流場(chǎng)分布的對(duì)比分析，對(duì)氧化溝運(yùn)行模式提出能量?jī)?yōu)化配置建議：彎道入口處的曝氣轉(zhuǎn)碟一般情況下不必開啟，可用彎道處的水下推進(jìn)器進(jìn)行替代；一般情況下，相鄰的兩個(gè)推流裝置不必同時(shí)開啟。
　　 3．利用單元分析法、氧傳輸

4、模型及修正BOD-DO水質(zhì)模型對(duì)實(shí)際氧化溝典型單溝直溝段的溶解氧分布特性進(jìn)行了模擬，在典型單溝直溝段的好氧區(qū)與缺氧區(qū)分別設(shè)置測(cè)量斷面進(jìn)行了溶解氧濃度實(shí)際測(cè)量工作，并基于兩種運(yùn)行模式下溶解氧分布特性的對(duì)比分析，對(duì)氧化溝運(yùn)行模式提出建議：曝氣轉(zhuǎn)碟開啟過多不利于形成良好的溶解氧濃度梯度，氧化溝脫氮效應(yīng)得不到正常發(fā)揮；同一溝段的相鄰兩組曝氣轉(zhuǎn)碟不必同時(shí)開啟，否則造成能量浪費(fèi)，且導(dǎo)致溶解氧濃度過高，不利于同步硝化反硝化作用。4．將現(xiàn)有運(yùn)行模式與優(yōu)

5、化運(yùn)行模式分別在東西兩座氧化溝同時(shí)連續(xù)運(yùn)行一個(gè)月，對(duì)比分析兩種運(yùn)行模式下氧化溝出水水質(zhì)與能耗，優(yōu)化運(yùn)行模式下改良型氧化溝的脫氮效應(yīng)得以正常發(fā)揮，并且比現(xiàn)有運(yùn)行模式每小時(shí)節(jié)省電能98.43 kWh，約節(jié)省28.5％的電能，節(jié)能效果較為顯著。
　　 氧化溝內(nèi)的曝氣轉(zhuǎn)碟和水下推進(jìn)器根據(jù)進(jìn)水水量和水質(zhì)的變化情況進(jìn)行合理調(diào)節(jié)配置，可以使氧化溝內(nèi)的流場(chǎng)分布均勻且形成良好的溶解氧濃度環(huán)境，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。氧化溝優(yōu)化運(yùn)行的動(dòng)態(tài)模擬研究工