發(fā)酵罐內攪拌過程的數值模擬與參數優(yōu)化.pdf

1、污泥厭氧消化是目前污泥處理工藝中最常用的方法。由于發(fā)酵罐中攪拌狀況不佳，導致罐內存在污泥分布不均勻、分層、堆積等現象，使發(fā)酵的效果不理想，影響沼氣產量。在污泥厭氧消化過程中，攪拌器的優(yōu)化設計是工業(yè)過程的重要環(huán)節(jié)，而利用計算流體力學(CFD)軟件來研究攪拌式反應器內流體流動與混合的方法已逐漸顯示其優(yōu)勢。本文利用數值模擬方法研究污泥厭氧發(fā)酵罐內流體的流動狀態(tài)及污泥懸浮狀況，對提高污泥厭氧發(fā)酵效果有重要意義。
　　本文以某污泥廠的厭氧發(fā)

2、酵罐為研究對象，運用FLUENT軟件，采用標準κ-ε湍流模型、歐拉-歐拉多相流模型以及多重參考系法，模擬了發(fā)酵罐內攪拌過程中的固-液兩相流動。研究發(fā)現發(fā)酵罐內污泥分布不均勻，在罐頂部污泥出現分層現象，底部出現部分污泥堆積的區(qū)域，流體的流動循環(huán)速度不足以使污泥完全均勻的懸浮在發(fā)酵罐內。
　　分別改變攪拌器轉速、槳葉長度、攪拌器離底高度，研究各因素對發(fā)酵罐內流場及污泥懸浮狀況的影響。結果表明:增大轉速及槳葉長度對流體的流速及污泥懸浮狀

3、況有很大的改善，槳葉長度增大到一定值以后，固相污泥分布幾乎不再改變，同時轉速及槳葉長度的增大也加大攪拌器的壓力及功率，功率隨著參數的增大而成倍增加;在一定范圍內，加大攪拌器離底高度有利于改善發(fā)酵罐上部污泥的懸浮，但增大到一定值以后，流場形態(tài)發(fā)生改變，上部污泥的濃度不再增大，反而略有下降，攪拌器的功率隨著離底高度的增大而減小，但變化不大。
　　利用正交試驗法，對3個因素進行了優(yōu)化設計。結果表明:對罐內固相濃度分布影響最大的是槳葉長度