氧化溝液-固兩相CFD模擬及ASM模型耦合研究.pdf

1、為了解決日益嚴(yán)重的水污染,我國(guó)修建了大量的污水處理廠,其中氧化溝工藝由于其運(yùn)行穩(wěn)定,管理方便,處理水質(zhì)良好得到了廣泛的應(yīng)用。但氧化溝工藝也同樣存在著一些不足:運(yùn)行能耗較大;溝中污泥濃度較高,容易發(fā)生污泥沉積,導(dǎo)致工藝有效處理體積減小。因此,氧化溝中的水力學(xué)特征,不僅僅影響到污泥以及溶解氧的分布,同時(shí)也會(huì)對(duì)其中發(fā)生的生化反應(yīng)以及相應(yīng)的氮、磷等水質(zhì)指標(biāo)產(chǎn)生一定影響。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,水力學(xué)模型及水質(zhì)模型成為研究污水處理廠運(yùn)行及優(yōu)化的低成

2、本及高效的重要研究手段之一。本論文以平頂山污水凈化廠二期工藝中的改良型卡魯塞爾2000工藝作為研究對(duì)象,在課題組前期開(kāi)展的模擬及優(yōu)化運(yùn)行的基礎(chǔ)上,使用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)氧化溝中的污泥濃度分布以及溶解氧濃度分布做了研究,并在此基礎(chǔ)上對(duì)生化模型與水力學(xué)模型的耦合研究進(jìn)行了探討。
　　論文主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)構(gòu)建氧化溝液-固兩相CFD模型,對(duì)氧化溝流場(chǎng)及污泥濃度分布進(jìn)行了模擬
　　結(jié)果表明,兩相流固-液兩相流模擬結(jié)

3、果與實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)與單相流的模擬結(jié)果相比較模擬精度更高,平均相對(duì)誤差由單相流模擬的8％降低至5%。針對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行條件下易發(fā)生污泥的情況,提出了優(yōu)化工藝,氧化溝段中易于發(fā)生污泥沉積的底部污泥體積分?jǐn)?shù)由之前的0.260降低至0.258。
　　(2)構(gòu)建了氣-液-固三相模型,對(duì)氧化溝溶解氧分布進(jìn)行了模擬
　　使用了用戶自定義標(biāo)量對(duì)溶解氧的分布進(jìn)行模擬,雖然比較適合對(duì)多組轉(zhuǎn)碟存在的表面曝器進(jìn)行溶解氧模擬,但不可避免的做了一定程度的簡(jiǎn)化,標(biāo)

4、量對(duì)氧化溝中的液相不存在影響,而在實(shí)際運(yùn)行中氣體物質(zhì)對(duì)于流場(chǎng)的形成有一定的影響作用,將模擬的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比誤差在11%。
　　(3)活性污泥模型ASM1生化模型與CFD水力學(xué)模型耦合研究,對(duì)氧化溝的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了初步模擬
　　使用自定義傳輸方程對(duì)各組分物質(zhì)的分布進(jìn)行了模擬研究。初步模擬結(jié)果誤差較大,但表明了CFD水力學(xué)模型與ASM生化模型進(jìn)行耦合研究的可能性,為下一步污水處理廠的系統(tǒng)模擬研究打下了基