【摘要】：目前,厭氧過程在生物質固體廢棄物、城市垃圾、餐廚垃圾以及污水處理中得到了廣泛的應用。厭氧過程中物料的充分混合對于提高厭氧處理效果具有重要的影響,在生物質厭氧發(fā)酵和污水厭氧消化過程通常采用機械攪拌的方法使生物質物料或固液混合。小型和應用分散的厭氧反應器(厭氧發(fā)酵槽、化糞池和污水凈化槽)由于受條件、成本和運維等因素的影響,其厭氧過程通常不安裝機械攪拌,因而厭氧過程無法充分發(fā)揮作用。通過在厭氧反應器中設置U型管,利用厭氧反應產生的沼氣勢能對物料進行自動攪拌混合的厭氧反應槽(self-agitatedtank)解決了小型厭氧反應器的物料或固液混合的問題。然而,自攪拌厭氧反應槽中物料混合均勻程度受反應槽內部結構、物料或污泥的粘度和密度等影響顯著,該影響規(guī)律難以完全通過實驗研究的方法獲得。本文以計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,CFD)為研究方法,研究了自攪拌厭氧反應槽(被三個隔板分為四個區(qū)域)結構和尺寸的優(yōu)化(反應槽內的空間比例分配、U型管的管徑和反應槽內隔板位置),物料或污泥的密度和粘度、攪拌的頻率對反應槽流體力學的影響,主要結論如下:當污泥的SS在0-9.35g/L,粘度在1-120mPa·s時,此自攪拌厭氧反應槽對于固液混合均有一定的效果,且密度和粘度越小,效果越好。隨著一區(qū)所占反應器比例的增加,在三區(qū)和四區(qū)底部的污泥或物料的擾動越來越小。一區(qū)和二區(qū)底部的污泥或物料在一區(qū)的擴散量越來越多;當反應槽內的U型管管徑大于2 cm時,對固液混合的效果會有不利的影響,當U型管管徑高于5 cm時,反應槽內的混合效果甚微。反應器內流體密度和粘度的增加可以增大U型管管徑的尺寸;在反應器的三個隔板中,第一隔板距離底部距離為5 cm時,一區(qū)和二區(qū)底部的污泥或物料受到的擾動最大,第三隔板距離底部為10 cm時,三區(qū)和四區(qū)底部的污泥或物料收到的擾動最大。本文的研究成果完善了自攪拌厭氧反應槽內部各因素對其內流體流態(tài)的影響并提出了其在其他攪拌混合領域的借鑒意義。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703
【圖文】：

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本文編號：2762925