好氧颗粒污泥快速启动的水力模拟研究

• 作 者: 王东玮
• 出 处: 兰州交通大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 好氧颗粒污泥 网板 连续流 Fluent PIV

作为生物处理废水的一门技术,与传统的絮状活性污泥工艺相比,好氧颗粒污泥技术这门新兴的技术在诸多方面存在较大的优势:具有更好的沉降性能,拥有更好的传质速率等等。好氧颗粒污泥的形成与很多因素有关,一是有机负荷、接种污泥等生物因素,二是反应器流场的水力条件因素。本文从水力条件出发,研究连续流网板反应器流场的水流流动状态,并分析不同工作条件对水流流动状态的影响。(1)首先从理论出发,阐述连续流反应器预反应区加设网板的主要目的,一是作为生物膜的生长载体,二是改善预反应区流场的水流流动状态。水流绕流网板,在一定的条件下,网丝后部尾流中会出现涡旋形成和脱落的现象;反应器内部的流动状态一般为湍流流动状态,加设网板为流场内水流提供一定的湍动动能,增加流场中涡旋的密度。(2)利用二维PIV技术对实验反应器流场进行测量,发现在反应器内进水口附近区域会出现较大的涡旋,涡旋尺度与反应器横向尺寸相当;当反应器进口流量改变时,流场内水流运动状态的变化主要表现在平均速度的增大,水流流动大致规律没变;PIV技术虽然是流场的实地测量,但也不可避免地会存在误差,由于实验器材的限制,PIV技术无法对流场进行全场测试,需要借助其他手段。(3)介绍了计算流体力学的发展与在其在水处理中的应用,并利用Fluent软件对连续流反应器预反应区流场进行数值模拟,结果与PIV测试结果有较高的吻合度,证明当前的边界条件与物理模型,可以很好地再现和预测流场水流的流动状态;反应器加设网板可以提高流场中涡旋的数量,从而有利于絮状污泥的颗粒化进程。(4)利用数值模拟手段,研究不同运行工况对流场的影响发现:满足有机负荷的进口流量下,网板采用直径为1mm、2mm的网丝时,流场中水流绕流网板时在其尾流中无法出现涡旋周期性产生和脱落的现象,网板应采用4mm网丝穿制而成;进口流量的增加会导致流场中流体质点速度的普遍增大,同时也会使网丝的影响作用范围增大,涡旋脱落的频率增大,在某一时刻流场中涡旋的数量增加;网丝间距的减小使得网丝作用范围更加广泛,适当的增加网丝数量可以使流场中涡旋更加密集,有利于促进絮状污泥的相互碰撞和形成更加紧凑的结构。Fluent为研究废水生物处理提供了一个新的技术手段,本文通过该软件模拟反应器内部流场情况并与PIV测量结果进行验证,分析反应器内部流场的状态,为好氧颗粒污泥培养提供一定的参考依据。