论文部分内容阅读
随着用水量的不断增加,市政污水处理效率的提高,导致污泥产量逐年增高。剩余污泥中重金属含量高、难降解有机物多,不利于剩余污泥后期的厌氧消化。对污泥进行预处理可以提升污泥的厌氧消化效率,微波辐照法就是一种有效的预处理手段。由于课题组前期的研究成果显示:改性活性炭纤维联合微波处理法可有效提高污泥后期的厌氧消化效果。以此为理论基础,进行微波预处理污泥反应器的模拟研究。本文对污泥微波预处理反应器进行了基本的设计,确定了污泥预处理装反应器的形状、微波发生装置位置和数量、尺寸、污泥处理量,通过HFSS和FLUENT建立电磁—流体—热耦合仿真模型,分别对不同结构和尺寸的反应器腔体进行了模拟研究,进行对比分析,选出最合适的微波污泥管式反应器。对于圆柱腔反应器,半径为50mm、60mm、70mm、90mm、100mm、120mm、130mm、160mm、180mm、190mm、200mm的腔内微波辐射强度沿由反应器管壁向中心衰减,辐射能量主要集中在距管壁表面30mm至60mm区域内;半径为80mm、110mm、140mm、150mm、170mm,腔内微波辐射强度沿由中心向反应器管壁衰减,辐射能量主要集中在管式反应器中心,半径为90mm的区域内;对于同轴腔反应器,内径为180mm、160mm、150mm、100mm、80mm,腔内辐射强度分布均匀,辐射能量主要集中在距外管壁表面20mm至60mm区域内,半径为40mm和20mm的同轴腔内,微波辐射强度沿辐射强度外管壁向内衰减,辐射能量主要集中在外管壁,而半径为60mm的圆柱腔内辐射强度内管壁向外衰减,辐射能量主要集中在管式反应器内管壁,其他半径的同轴腔辐射能量较为分散,辐射强度无明显规律性。圆柱腔内的污泥流体接近反应器中心区域时,污泥流速最大,随着污泥与反应器的圆柱腔外壁面距离越小,污泥流体的速度越小,当污泥的流量一定时,壁面污泥微波辐射的时间较长。同轴腔反应器中,处于内外管壁之间的污泥流体的流速最大,随着污泥与同轴腔内外壁面距离的减小,污泥流体在反应器内的速度逐渐减小,靠近同轴腔内外壁面的污泥微波辐射的时间较长。直径为170mm的圆柱腔反应器与内径为100mm的同轴腔反应器均能引起8K以上的温升,且高值区域面积在同类型反应器中最大,反应器内超过70%面积的污泥能够接收到足够的微波,并可以引起5K以上温升,两者微波辐射盲区占比接近。从微波盲区的角度上分析,同轴腔中污泥流整体对微波的接受特性优于圆柱腔。通过以上分析,选用内径为100mm同轴腔作为最佳反应器。