集成式MBR船舶生活污水處理裝置CFD設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、船舶廢水未達(dá)標(biāo)排放對(duì)海洋所造成的污染日益嚴(yán)重，已引起社會(huì)及相關(guān)研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。結(jié)合近年發(fā)展起來(lái)的生活污水處理工藝和現(xiàn)有的船舶污水處理設(shè)備特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種新型的船舶生活污水處理裝置，即將厭氧及好氧膜生物反應(yīng)器(MBR)進(jìn)行集成，形成升流式附著生長(zhǎng)反應(yīng)器。采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)構(gòu)建反應(yīng)器二維數(shù)值模型，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行三維數(shù)值模擬對(duì)該裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以解析其內(nèi)部流態(tài)，利于反應(yīng)器后期運(yùn)行的環(huán)境參數(shù)調(diào)控。
　　二維數(shù)值模型建立過(guò)程中

2、，首先，分別構(gòu)建反應(yīng)器的上部、下部模型，采用多相流歐拉模型、湍流k-ε模型等基本方法，逐步分析反應(yīng)器內(nèi)相分布及流場(chǎng)的情況，探索合理的模擬方法，發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)模型的引入、黏度模型及曳力模型的設(shè)定均利于本反應(yīng)器的數(shù)值模擬;隨后，在整體模型中，為了全面反映實(shí)際狀態(tài)，對(duì)曝氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)化，在分解模型的基礎(chǔ)上，建立一套適用于本反應(yīng)器的模擬方法，模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相分布相對(duì)均勻，速度基本穩(wěn)定，流場(chǎng)狀態(tài)較分解模型有所改善，但在空間上的局限性使模擬結(jié)果與真實(shí)狀

3、況存在差異;為了驗(yàn)證本模型中多相流歐拉模型、湍流k-ε模型等基本方法的有效性，采用瓶裝污泥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將污泥實(shí)際運(yùn)動(dòng)與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)各相之間的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)基本一致，能夠較好地反映出瓶?jī)?nèi)固、液、氣三相的基本變化情況，說(shuō)明該方法可行。
　　基于二維模擬計(jì)算結(jié)果，建立反應(yīng)器的三維模型，并對(duì)曝氣頭底端至布水區(qū)上端的距離(H1)、回流口至布水區(qū)上端的距離(H2)及導(dǎo)流筒內(nèi)徑(D)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)比各結(jié)構(gòu)參數(shù)的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)H1=0.6m