上流式厌氧污泥床反应器流态模拟研究

【摘要】当前水体污染状况十分严峻。废水厌氧生物处理是把废水处理和能源回收利用相结合的一种低成本废水处理技术,厌氧反应器是厌氧生物处理的核心载体。人们对厌氧反应器的应用已有百余年历史,先后开发出了第一代厌氧反应器、第二代厌氧反应器、第三代厌氧反应器。厌氧反应器的每一次升级换代,都是提高污泥浓度、增强泥水接触、优化微生物环境,其实质均与改善反应器流态相关。UASB反应器是第二代厌氧反应器的典型代表,应用最为广泛,很多第三代厌氧反应器均是在其基础上改进而来。因而论文针对UASB反应器流态的研究,具有重要的理论指导意义和工程应用价值。论文通过计算流体力学(CFD)商用Fluent软件,分别在液体单相流情况下,运用RNGk-ε湍流模型,对UASB全反应器内流场进行了数值模拟,分析了布水方式和水力停留时间对反应器流态的影响；在气、液、固三相流情况下,运用欧拉-欧拉多相流模型,对UASB反应器反应区进行了数值模拟,通过分析速度场分布和气、固相体积分率,研究了三相流动时反应区内的流态状况。获得如下主要结论：①随着布水点数的增多,紊流程度降低,水力死区减小,液体流动趋于平推流；液体单相流均匀布水时,HRT对流态影响不大；②气液固三相流动时,若水流上升流速适中,颗粒污泥之间的相互扰动和轴向脉动较小,但与较低上升流速相比,液体的混合和紊动程度较好,与较高上升流速相比,液体的混合和紊动程度又较差,此时流态介于平推流和混合流之间；③气液固三相系统存在一定的非均匀性,其中伴随着污泥簇团的形成与溃散；而泥团的形成,涉及到气固、固固和固壁之间的相互作用,是一个非常复杂的过程；生物气体气泡的产生、释放,以及气泡大小的变化,都是影响反应器中污泥循环与泥团形成的关键因素。最后,提出了反应区气液固三相模型的适用范围和局限性,并为后续研究提供了建议和拓展方向。
【作者】张恺；
【导师】马承愚；陈小光；
【作者基本信息】东华大学，环境工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】厌氧反应器；UASB；流态；CFD；数值模拟；

【参考文献】
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