倒傘型曝氣機(jī)驅(qū)動(dòng)的氧化溝流場(chǎng)模擬及優(yōu)化.pdf

1、氧化溝是污水處理中常見的一種工藝形式，目前氧化溝中水力學(xué)參數(shù)的選擇主要是依據(jù)相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè)中的經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式，缺少理論推導(dǎo)依據(jù)。根據(jù)需氧量及曝氣機(jī)性能資料選擇的曝氣機(jī)除了滿足溶解氧需求外并不能保證混合液中的污泥時(shí)刻保持懸浮狀態(tài)，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行過程中常出現(xiàn)污泥沉積現(xiàn)象，影響氧化溝的正常運(yùn)行與出水水質(zhì)。
　　本文利用Fluent軟件實(shí)現(xiàn)氧化溝流場(chǎng)及污泥分布的三維數(shù)值模擬，探索氧化溝流態(tài)及污泥分布情況的變化，通過對(duì)實(shí)例的模擬分析為氧

2、化溝在設(shè)計(jì)工作中的設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供有效的參考意見。
　　首先，利用小試氧化溝實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)倒傘型曝氣機(jī)驅(qū)動(dòng)的氧化溝流場(chǎng)模擬方法進(jìn)行驗(yàn)證。數(shù)值模擬過程采用RNGk-ε模型模擬湍流變化情況，利用混合物(Mixture)模型模擬污泥顆粒在流場(chǎng)中的沉降情況，同時(shí)引入動(dòng)參考系(MRF)模型，通過設(shè)置多個(gè)參考系的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程的模擬。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了本文所采用的模型是可行準(zhǔn)確的。
　　其次，以某一全

3、尺寸的氧化溝好氧區(qū)為研究對(duì)象，采用驗(yàn)證過的模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析氧化溝各溝段流態(tài)及污泥分布情況，尋找氧化溝內(nèi)流速小，污泥易沉積的位置。模擬結(jié)果表明:在曝氣機(jī)下游的整個(gè)直道段內(nèi)橫斷面出現(xiàn)逆時(shí)針漩渦，在內(nèi)溝彎道隔墻背后的長(zhǎng)直道段及外溝遠(yuǎn)離上游曝氣機(jī)的短直道段底部出現(xiàn)污泥體積分?jǐn)?shù)較大的區(qū)域，需采取措施優(yōu)化氧化溝中流場(chǎng)。
　　最后，針對(duì)溝中流態(tài)及污泥分布特點(diǎn)，提出多種改善流態(tài)的措施:(1)改變氧化溝內(nèi)局部構(gòu)造形式:在彎道設(shè)置導(dǎo)流墻和在曝氣

4、機(jī)下游設(shè)置擋流板。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):在彎道設(shè)置導(dǎo)流墻，最佳導(dǎo)流墻設(shè)置半徑為2300mm、偏心距150mm、下游延伸長(zhǎng)度1000mm;分析在曝氣機(jī)下游添加多種傾斜角度擋流板曝氣機(jī)下游直道段流場(chǎng)的變化情況，確立最佳擋流板設(shè)置角度為30°;(2)改變曝氣機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行參數(shù):從轉(zhuǎn)速和浸沒深度兩方面分析曝氣機(jī)運(yùn)行參數(shù)對(duì)流態(tài)的影響，結(jié)合能耗和充氧效率等進(jìn)行分析，適當(dāng)增加曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速及浸沒深度有效地優(yōu)化氧化溝中流場(chǎng);(3)增設(shè)水下推流器。模擬結(jié)果表明:在距曝