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《郑州大学》 2009年
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升流式厌氧污泥床(UASB)数值模拟研究

胡蓓蓓  
【摘要】:作为升流式厌氧污泥床(UASB)结构的重要组成部分,底部布水器和三相分离器的合理设计对UASB的运行效率至关重要。布水器位于UASB的底部,兼有配水和水力搅拌的功能。科学地进行布水形式设计能有效改善布水均匀性、防止布水器孔口堵塞,提高布水质量,稳定UASB处理效率。三相分离器是UASB中实现气、固、液分离的装置,结构合理的三相分离器不仅能有效地将气体分开,还能使沉淀形成良好的流态,从而有利于获得良好的泥水分离效果。 本文首先针对环形布水器的存在的缺点,提出了改进的枝状布水形式,并进行行了水力设计。接着运用Fluent软件对UASB内部流场进行了数值模拟,分析了布水方式、三相分离器内气液高度和三相分离器结构形式对流态的影响,确定了优化组合方案。最后通过气液两相流的模拟得出不同时刻UASB内部气体体积分数图,探讨了气液分离的规律。 研究结果表明:1.布水器设计时水头损失对实际布水均匀性的影响应该与予考虑;2.用枝状管网代替环状管网可以节约管道长度,消除四通分叉节点,有效降低了水头损失。3.合理的布水方式应结合具体的厌氧反应器的形式和尺寸而定,中心分离器高、周边分离器低的UASB形式采用梯形布水方式较好。4.采用标准k-ε湍流模型能较好地模拟UASB内部流场。5.UASB内部流场的取决于布水方式、UASB结构以及三相分离器的具体形式,提升中心分离器内的液面高度,可以增大有效反应区域容积,提高污水处理能力和效果。降低周边分离器内的液面高度,可以在不增大死区容积的情况下,充分利用气室容积来存储沼气。将三相分离器的结构形式与布水方式合理匹配,可以保证反应区的流态达到最佳状态。6.数值模拟可以显现不同时刻内部气体的发展与聚集规律,中心分离器位置的相对降低对UASB中下部气液分离过程影响较大。 本文的研究结论可以帮助人们充分认识UASB厌氧污泥床内部流场的影响因素、变化规律,为实际工程中的优化设计和高效运行提供有益的参考依据和技术支持,也将推动UASB厌氧污泥床设计水平的提高。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X703

【引证文献】
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【参考文献】
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