污泥厌氧消化系统的水力特性及流态模拟研究

来源 :北京建筑大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:yysky99
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厌氧消化技术不仅能够对污泥进行处理,还能够回收利用消化过程中产生的部分能量,是实现污泥的稳定化和资源化的主要技术。然而,国内的污泥厌氧消化装置却存在着传质效率低、反应器容积利用效率低等问题,这些问题能否得以改变,关系到厌氧消化技术的应用前景。在反应器中增设导流筒可以加强叶轮对筒内物料的剪切作用,另外由于导流筒限定了物料的循环路径,有效的消除了反应器内上下浓度的不均匀性,减少了物料的短路机会,因此,增设导流筒可以提高反应器的混合效率。本文首先以物料混合的均匀程度作为考核指标,对普通搅拌反应器和带有导流筒的反应器进行转速为140r/min,180r/min,220r/min的搅拌实验研究,进而对两种反应器择优选择;其次借助Fluent软件对反应器进行模拟并和实验进行对比,研究Fluent软件能否适合厌氧消化的反应器的模拟,然后重点考察了搅拌转速、搅拌桨桨叶直径和叶轮离底尺寸对反应器流场的影响;由于搅拌是厌氧消化过程中耗电量最大的工艺,搅拌频率的增加意味着污水厂能耗的增长,即污水处理成本的增加,因此需要对搅拌的频率进行研究。具体的研究结果如下:(1)在综合考虑达到搅拌混合均匀所需的时间和搅拌器所消耗的能耗两方面,选择了配有导流筒的反应器进行接下来的实验研究;比较三个取样口处示踪剂浓度随搅拌转速和搅拌时间的变化,选取中部取样口作为接下来的间歇实验的取样口;(2)通过Fluent软件模拟,确定出最佳的搅拌转速为180r/min,最佳的叶轮离底距离为8cm,最佳的搅拌直径为13cm,为接下来的间歇实验提供最优的运行工况基础参数;(3)当搅拌频率分别为2次/天、3次/天、4次/天、5次/天的情况下,对应的有效区容积利用率为64.94%、71.02%、79.37%和81.97%。结果表明,当搅拌频率增加时,反应器的搅拌效果会随之增加,但是呈现逐渐缩小的增加趋势。在综合考虑厌氧消化的高效和节能的目的的情况下,选取4次/天的搅拌频率作为间歇搅拌的搅拌频率。
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