膨胀颗粒污泥床(EGSB)内导流流场分析及优化

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水资源匮乏和水环境日益恶化是全球淡水资源迫切需要解决的两大问题。我国每年排放的污水量居世界前列,研究高效、节能的污水处理器已经成为当今世界关注的热点。由于厌氧废水处理技术成本较低,并且可以回收能源进行循环利用,故当前已成为众多研究者的关注焦点。在迄今发展起来的厌氧反应器中,第三代厌氧反应器EGSB是其中的佼佼者。目前已投入使用的EGSB反应器绝大多数都是由半经验半公式设计而成,其适用范围受到一定限制。因此采用计算流体力学理论估算反应器的流体力学参数的方法更具有科学性、先进性和适用性。本课题以计算流体力学(CFD)为研究手段,利用欧拉-欧拉双流体模型构建了能有效描述EGSB反应器内固-液两相流动的CFD数学模型,采用CFD数学模型计算给出了EGSB反应器内部结构的流场分析,并以其作为内导流EGSB流体力学性能的微观认识的工具,节省实验经费和耗时。利用CFD模拟软件,分析置入导流筒的EGSB反应器流体力学性能,重点研究导流筒的置入及其型式对宏观流场、固含率分布的影响。通过模拟得到了导流筒的最佳高度与位置,模拟结果表明:对添加导流筒的EGSB反应器,模拟其倾斜角为70°,75°,80°,85°时反应器内部流场,通过对比得出,80°为最佳倾斜角;对导流筒直径与反应器直径比为0.5,0.6,0.7,0.8,0.9时的EGSB反应器进行流场分析,得出直径比选择0.7较佳;对导流筒距底部高度为20,50,100,150,200mm时的EGSB反应器进行流场分析,得出导流筒距底部高度选择50mm较好;导流筒间距对反应器内部流场的影响不大。CFD技术能够描述反应器不同区域的流场分配与稳定、相含率变化形式,有利于指导反应器从流体力学性能角度开展优化设计。
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