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《西南大学》 2010年
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养殖场UBF反应器布水系统的模拟与优化

柳剑  
【摘要】: 随着农业生产集约化模式的发展,规模化养殖场逐渐成为全国各地畜禽饲养的一种重要模式,但大量的畜禽养殖废弃物对周边环境造成了严重的污染。针对这种现象,国内外学者对畜禽养殖业废水处理技术进行了深入的研究。其中,UBF工艺以其投资费用少、启动速度快、占地面积小、污泥排放少、处理效果好等特点,正逐步用于规模化养殖场废水处理中。 UBF反应器是UBF工艺中废水进行厌氧消化的重要场所,UBF反应器运转的好坏直接影响到废水处理的效果。布水系统布水的均匀性对UBF反应器处理能力至关重要。目前,由于UBF反应器布水系统的设计缺陷造成废水处理效果不佳的情况比较普遍。因此,本文采用计算流体力学数值模拟的方法,基于FLUENT软件对UBF反应器布水系统的布水均匀性进行研究。 本文根据重庆合川某规模化养猪场废水处理的需要,为中温UBF-SBR废水处理工艺设计了一套UBF反应器布水系统。通过观察投入使用后的情况,发现该工艺废水处理效果较好,但UBF反应器内出现了一些床层“静置”状态。本文运用GAMBIT软件对UBF反应器布水系统布水管道进行建模,通过总结布水系统数值模拟时各计算参数的确定原则和方法,采用FLUENT软件对布水管道进行模拟分析,发现UBF反应器布水管道各出水口处的流场速度存在明显的差距。最高速度与最低速度相差80%,即各出水口流场对罐底活性污泥的搅动效果不同。流场速度低的出水口有“死区”出现的可能,而流场速度高的出水口有“短流”的可能。这与反应器实际运行中所遇到的问题一致,证明了数值模拟的实用性。然而采用以上方法对UBF反应器整体内部流场进行模拟分析,发现本特定研究对象(即:出水口布置方式确定、废水进水速度低于一定值时)UBF反应器内高于布水管道出水口后的流场整体趋于均匀,即尽管出水口流场速度有所不同、搅动效果不一,但经过底部反射后罐体内流场整体上升速度逐渐趋于一致。 本着结构简单、效果明显、制造方便的原则,本文就池底反射锥的布设和布水管道的设置两个方面,对养殖场UBF反应器布水系统进行了优化。采用FLUENT软件对其进行数值模拟后,找到了优化方案的最优组合。不仅UBF反应器内部流场整体的均匀性较好,而且各个出水口处的搅动更加均匀,大大降低了出现“短流”和“死区”的可能性,为整套废水处理工艺处于最佳工作状态创造了条件。同时,这样的优化选择也为将来UBF反应器布水系统的设计提供了一些有价值的参考。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X703

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