氧化溝內(nèi)混合液水力學(xué)特性模擬及生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、氧化溝被普遍認(rèn)為是一種工藝流程簡(jiǎn)單?運(yùn)行管理方便?處理效果穩(wěn)定?基建投資和運(yùn)行費(fèi)用較低且具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的二級(jí)生物處理工藝,在我國(guó)污水處理廠中受到了廣泛的應(yīng)用?然而,要更好地對(duì)氧化溝進(jìn)行設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理、診斷和故障排除,對(duì)其進(jìn)行水力學(xué)特性模擬以及生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究必不可少。
　　本次研究主要基于國(guó)家自然科學(xué)基金(51178391),應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)理論和活性污泥法生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論,對(duì)實(shí)驗(yàn)室 Carrousel氧化溝模型進(jìn)行了水力學(xué)特

2、性模擬,并對(duì)西安某污水處理廠Orbal氧化溝進(jìn)行生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究,主要結(jié)論如下:
　　1.通過對(duì)Smagorinsky-Lilly模型、標(biāo)準(zhǔn)k~ε模型和RNG k~ε模型模擬結(jié)果的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,Smagorinsky-Lilly模型對(duì)氧化溝內(nèi)混合液水力學(xué)特性模擬結(jié)果可靠,同時(shí)Smagorinsky-Lilly模型對(duì)氧化溝內(nèi)混合液速度場(chǎng)模擬的準(zhǔn)確性要優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)k~ε模型和RNG k~ε模型。
　　2.當(dāng)轉(zhuǎn)刷淹沒深度2/3,h/H為

3、0.45時(shí),氧化溝從水力學(xué)特性方面達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行效果。通過對(duì)優(yōu)化工況的分析,得知氧化溝中混合液渦量值最高的區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)刷附近,較高區(qū)域?yàn)橹钡蓝无D(zhuǎn)刷附近的近壁區(qū)域,較低的區(qū)域?yàn)榇髲澋繤以及其余彎道直道的底層。并且直道段的渦量與水面變化趨勢(shì)有關(guān)。
　　3.通過生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證,基于 ASM2D模型的數(shù)值模擬可以準(zhǔn)確模擬Orbal氧化溝的實(shí)際運(yùn)行情況。通過模擬,該污水處理廠Orbal氧化溝工藝,最適宜的污泥回流比應(yīng)為55％~60％

4、,最適宜Ls,BOD為0.056~0.060 kg/[kgMLSS?d],最適宜 Ls,NH3為0.0120~0.0145 kg/[kgMLSS?d],最適宜 Ls,TP為0.0014~0.0024 kg/[kgMLSS?d]。
　　4.氮元素和磷元素雖然是城市生活污水中的主要污染物,也是活性污泥中微生物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素,要保證Orbal氧化溝工藝正常運(yùn)行,必須保證二級(jí)處理進(jìn)水中有足夠的氮源和磷源。當(dāng) Ls,BOD:Ls,NH3