自攪拌厭氧反應槽的計算流體力學模擬及其應用.pdf

1、目前，厭氧過程在生物質固體廢棄物、城市垃圾、餐廚垃圾以及污水處理中得到了廣泛的應用。厭氧過程中物料的充分混合對于提高厭氧處理效果具有重要的影響，在生物質厭氧發(fā)酵和污水厭氧消化過程通常采用機械攪拌的方法使生物質物料或固液混合。小型和應用分散的厭氧反應器（厭氧發(fā)酵槽、化糞池和污水凈化槽）由于受條件、成本和運維等因素的影響，其厭氧過程通常不安裝機械攪拌，因而厭氧過程無法充分發(fā)揮作用。通過在厭氧反應器中設置U型管，利用厭氧反應產(chǎn)生的沼氣勢能對物

2、料進行自動攪拌混合的厭氧反應槽(self-agitated tank)解決了小型厭氧反應器的物料或固液混合的問題。然而，自攪拌厭氧反應槽中物料混合均勻程度受反應槽內(nèi)部結構、物料或污泥的粘度和密度等影響顯著，該影響規(guī)律難以完全通過實驗研究的方法獲得。本文以計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)為研究方法，研究了自攪拌厭氧反應槽（被三個隔板分為四個區(qū)域）結構和尺寸的優(yōu)化（反應槽內(nèi)的空間比例分配、U型

3、管的管徑和反應槽內(nèi)隔板位置），物料或污泥的密度和粘度、攪拌的頻率對反應槽流體力學的影響，主要結論如下:
　　當污泥的SS在0-9.35g/L，粘度在1-120mPa·s時，此自攪拌厭氧反應槽對于固液混合均有一定的效果，且密度和粘度越小，效果越好。
　　隨著一區(qū)所占反應器比例的增加，在三區(qū)和四區(qū)底部的污泥或物料的擾動越來越小。一區(qū)和二區(qū)底部的污泥或物料在一區(qū)的擴散量越來越多;當反應槽內(nèi)的U型管管徑大于2cm時，對固液混合的效果