网板对好氧颗粒污泥反应器中流体力学环境影响的水力模拟研究

发布时间：2020-03-26 07:20

【摘要】：活性污泥法在演进过程里逐步地改善,并衍生了一系列新型污水处理技术,目前已经是污水的主要处理方式;生物膜法有较大的生物量,其单位容积生物量是活性污泥的5-20倍。好氧颗粒污泥同时拥有上述两种技术在好氧生物方面的处理优势,不仅如此,对于一些厌氧型的生物也能够发挥出不错的处理效果,因此,好氧颗粒污泥快速形成的研究具有很好的研究价值。反应器中加入柔性网板,可以给生物膜的生长提供良好的载体,当网板上生物膜生长成熟后,随着过水断面水力剪切力增大,网板发生抖动,部分生物膜会发生脱落现象,实现系统内的活性污泥的增值,为颗粒污泥的形成创造必要的条件。同时网板优化流场,营造流体动力学环境,在网后形成卡门涡街,为生物絮体凝聚创造良好的水力条件,又可对初始颗粒进行振荡筛分,加速颗粒污泥的形成。本文的主要研究内容是对反应器中流场的水力模拟,并用PIV技术进行验证,找出在反应中最适宜颗粒污泥快速形成的影响因素。(1)根据颗粒污泥产生的机制可知,生物反应器中存在的混合溶液的运动模式属于湍流模式,该模式可以有效提高分子间的混合,有效提升扩散速度。若在过流断面安装相应的网板,网后将会显示出各向同性的湍流,其不但能够对湍流构造与能量分布造成影响,同时还会改变湍流的传质方式。所以,通过在反应器之中安装一系列带有特性的网格,能够对湍流构造进行改善,有效增强反应器的性能,促进活性污泥的颗粒化。(2)根据卡门涡街和过网水流的原理,模拟出形成稳定卡门涡街的网板参数,调整其网孔的大小,让网后出现的漩涡和颗粒保持在相同的大小尺度上,设计出材料为有机玻璃的反应池。反应池参数为:横截面面积沿水流方向串联,依次为300cm~2、200cm~2、375cm~2,在反应区安装六层平行网板,每层网板之间的距离大约在250到330毫米之间,网丝的直径约在2到4毫米之间,在进行模拟之时,进水口的流量大小约在50L/h到150L/h之间,同时回流比保持着50%到150%之间。(3)通过水单相和气液两相的流场Fluent软件稳态模拟,以较为稳定的卡门涡街产生为标准,确定最佳水力参数即,网绳直径为4mm、网孔尺寸为1.0cm~2、网板间距为290mm,气水比为8:1时。(4)通过水单相和气液两相的PIV分析不难发现,当网丝尺寸为4毫米、板间距离为290毫米、进水口的流量大小为80L/h、气体液体比例为8:1、孔径大小为1.0cm~2之时,成功的采集到稳定的卡门涡街及流场的稳定状态,并且涡旋的形成速度在微气泡的作用下有所提高。与水力模拟的最佳水力控制条件相吻合。
【图文】：

示意图,反应池,内结构,示意图

图 2.1 反应池内结构示意图管中，雷诺数的变化会造成的改变，两者始终呈反相关性：eRd 32.8 里，代表的含义是水流运动的对应的沿程阻力系数。特别地，，在大小可以表示成eR64。对于粘滞底层区域而言，剪切力的大小服反应池中的紊流部分而言，流速由下式表示：U=ku lny+c 字母分别表示： u= 0 u—阻力流速

流速分布,紊流,流速分布,层流

（a）（b）图 2. 2 紊流（图 a）和层流（b）的流速分布此外，在固定物体处，运动的水流将因为阻力的影响，出现流速梯度不断改变的，如图（2.3）所示。当水流经过圆柱体时，水体粘性对其产生了一定的阻碍，造成体表面不同形式的附面层的出现。在经过图中的 A 点时，运动着的流体不断减速。因为反应池中的外界压力的不断下降，导致了流体运动速度的大幅度提升。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

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