厭氧反應(yīng)器流態(tài)模擬及其優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著污水廠產(chǎn)生的污泥日益增加，對于污泥的處理處置刻不容緩。厭氧消化技術(shù)被認(rèn)為是最為經(jīng)濟(jì)有效的污泥處理工藝之一。這項(xiàng)工藝能夠?qū)⑽勰嘀杏袡C(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無機(jī)物的同時(shí)，還能產(chǎn)生沼氣作為可以利用的能源。厭氧反應(yīng)器是厭氧消化反應(yīng)的前提條件。在反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，攪拌混合方式往往是決定反應(yīng)成敗的關(guān)鍵因素之一，因?yàn)樗鼘ξ锪祥g的傳質(zhì)效率有很大影響。本課題通過對反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)，先通過清水試驗(yàn)研究反應(yīng)器的性能及其運(yùn)行狀況，再借助計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)對反應(yīng)器不同攪拌混合

2、方式下的內(nèi)部流態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，最后確定反應(yīng)的最佳工況以及需要改進(jìn)的地方。
　　本課題設(shè)計(jì)制作的反應(yīng)器，采用有機(jī)玻璃材料，直徑為600mm，總高為1800mm，總?cè)莘e為0.454m3，其中有效容積為0.4 m3。首先以反應(yīng)器為研究對象，用塑料顆粒載體代替污泥，通過清水流態(tài)試驗(yàn)研究了不同攪拌方式下的流態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為190r/min時(shí)混合最為均勻，混合時(shí)間隨轉(zhuǎn)速增加而減少，在190r/min的轉(zhuǎn)速下最短；氣體攪拌與機(jī)械攪

3、拌組合的形式下，轉(zhuǎn)速為160r/min時(shí)混合最為均勻，混合時(shí)間在轉(zhuǎn)速為190r/min時(shí)最短。通過研究還發(fā)現(xiàn)，加入氣體攪拌后，反應(yīng)器內(nèi)部軸向流作用增強(qiáng)，使混合效果更好。氣體攪拌的混合效果隨著進(jìn)氣量地增大而增強(qiáng)，流速隨著進(jìn)氣量地增大而增大，混合時(shí)間與進(jìn)氣量成反比。
　　接下來通過計(jì)算流體力學(xué)商用軟件 FLUNET對反應(yīng)器流場進(jìn)行數(shù)值模擬研究。機(jī)械攪拌反應(yīng)器流場的數(shù)值模擬研究表明，轉(zhuǎn)速為160r/min時(shí)反應(yīng)區(qū)內(nèi)大部分速度超過0.1m