氧化溝內(nèi)混合液水力學(xué)特性模擬及生物反應(yīng)動力學(xué)研究.pdf

1、氧化溝被普遍認為是一種工藝流程簡單?運行管理方便?處理效果穩(wěn)定?基建投資和運行費用較低且具有較強競爭力的二級生物處理工藝,在我國污水處理廠中受到了廣泛的應(yīng)用?然而,要更好地對氧化溝進行設(shè)計、運營管理、診斷和故障排除,對其進行水力學(xué)特性模擬以及生物反應(yīng)動力學(xué)研究必不可少。
　　本次研究主要基于國家自然科學(xué)基金(51178391),應(yīng)用計算流體力學(xué)理論和活性污泥法生物反應(yīng)動力學(xué)理論,對實驗室 Carrousel氧化溝模型進行了水力學(xué)特

2、性模擬,并對西安某污水處理廠Orbal氧化溝進行生物反應(yīng)動力學(xué)研究,主要結(jié)論如下:
　　1.通過對Smagorinsky-Lilly模型、標(biāo)準(zhǔn)k~ε模型和RNG k~ε模型模擬結(jié)果的實驗驗證,Smagorinsky-Lilly模型對氧化溝內(nèi)混合液水力學(xué)特性模擬結(jié)果可靠,同時Smagorinsky-Lilly模型對氧化溝內(nèi)混合液速度場模擬的準(zhǔn)確性要優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)k~ε模型和RNG k~ε模型。
　　2.當(dāng)轉(zhuǎn)刷淹沒深度2/3,h/H為

3、0.45時,氧化溝從水力學(xué)特性方面達到最優(yōu)運行效果。通過對優(yōu)化工況的分析,得知氧化溝中混合液渦量值最高的區(qū)域為轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)刷附近,較高區(qū)域為直道段轉(zhuǎn)刷附近的近壁區(qū)域,較低的區(qū)域為大彎道F以及其余彎道直道的底層。并且直道段的渦量與水面變化趨勢有關(guān)。
　　3.通過生物反應(yīng)動力學(xué)模型驗證,基于 ASM2D模型的數(shù)值模擬可以準(zhǔn)確模擬Orbal氧化溝的實際運行情況。通過模擬,該污水處理廠Orbal氧化溝工藝,最適宜的污泥回流比應(yīng)為55％~60％

4、,最適宜Ls,BOD為0.056~0.060 kg/[kgMLSS?d],最適宜 Ls,NH3為0.0120~0.0145 kg/[kgMLSS?d],最適宜 Ls,TP為0.0014~0.0024 kg/[kgMLSS?d]。
　　4.氮元素和磷元素雖然是城市生活污水中的主要污染物,也是活性污泥中微生物生長的必需營養(yǎng)元素,要保證Orbal氧化溝工藝正常運行,必須保證二級處理進水中有足夠的氮源和磷源。當(dāng) Ls,BOD:Ls,NH3