基于CFD的氧化溝三維流場(chǎng)模擬與動(dòng)力設(shè)備優(yōu)化配置研究.pdf

1、氧化溝的流態(tài)問題與處理效果和能耗密切相關(guān)，為了獲得氧化溝獨(dú)特的混合推流效果，保證活性污泥在溝中不致于發(fā)生沉積，就要求溝內(nèi)具有合適的混合推動(dòng)力，否則就會(huì)出現(xiàn)氧化溝內(nèi)混合流動(dòng)不好、能耗大等諸多問題。然而目前關(guān)于氧化溝水力學(xué)流態(tài)的研究尤其是水力學(xué)特性的數(shù)值模擬研究卻鮮見報(bào)道。
　　作為“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“城市污水處理廠的節(jié)能降耗技術(shù)研究”的子課題，本文運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics

2、,CFD）數(shù)值模擬技術(shù)建立了包含轉(zhuǎn)刷和推進(jìn)器的氧化溝流場(chǎng)模擬模型，對(duì)于轉(zhuǎn)刷的模擬，采用“兩步法”，首先模擬出單元轉(zhuǎn)刷葉片轉(zhuǎn)動(dòng)所造成流場(chǎng)推流狀況，并從中獲得推流函數(shù)，然后以自定義函數(shù)（User Defend Function,UDF）的形式將葉片旋轉(zhuǎn)形成的流場(chǎng)擴(kuò)展到整個(gè)轉(zhuǎn)刷所在位置來實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)刷的模擬。對(duì)于推進(jìn)器，采用了船舶推進(jìn)理論中的理想推進(jìn)器模型來實(shí)現(xiàn)對(duì)推進(jìn)器推流作用的模擬。兩者結(jié)合可以對(duì)整個(gè)氧化溝的真實(shí)流態(tài)情況作出完整的模擬。在此基礎(chǔ)

3、之上，將模擬和實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證與修正，修正后理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)值相吻合。
　　本文對(duì)轉(zhuǎn)刷和推進(jìn)器的安裝位置、開啟臺(tái)數(shù)、組合方式等方面行了數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果表明邊溝十臺(tái)轉(zhuǎn)刷的全部開啟相對(duì)于開啟其中六臺(tái)轉(zhuǎn)刷可以將表層平均流速由0.42m/s提高到0.65m/s，但是此時(shí)氧化溝底部的平均流速僅僅由0.24m/s提高到0.25m/s，轉(zhuǎn)刷開啟間隔距離太近會(huì)導(dǎo)致上下游轉(zhuǎn)刷之間的相互“吸引”，致使氧化溝的表層流速劇增并導(dǎo)致能量浪費(fèi)，而

4、對(duì)氧化溝底部推流沒有太大的幫助，在滿足曝氣和上部推流的條件下應(yīng)該控制能耗較大的轉(zhuǎn)刷的開啟臺(tái)數(shù)。在功率配置相同的情況下推進(jìn)器的串聯(lián)布置能夠在氧化溝底部主溝道上形成連續(xù)的高流速區(qū)域，相對(duì)推進(jìn)器的并行布置可以在現(xiàn)有高污泥濃度的情況下更好的防止污泥的沉積。在模擬轉(zhuǎn)刷和推進(jìn)器聯(lián)合運(yùn)行的各種可能工況后可知六臺(tái)轉(zhuǎn)刷加六臺(tái)推進(jìn)器的開啟方式可以獲得0.39m/s的溝內(nèi)平均流速，在污泥濃度高，污泥無機(jī)成分高的情況下推薦采用該種開啟方式，四臺(tái)轉(zhuǎn)刷加六臺(tái)推進(jìn)器