【摘要】：廢水處理是水資源環(huán)保工程中的重要環(huán)節(jié),受到人們高度重視。傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)利用活性污泥可去除水中污染物,但卻存在泥水分離慢、廢水處理效率低等問(wèn)題。好氧顆粒污泥技術(shù)是一種新型生物廢水處理技術(shù),通過(guò)使絮狀活性污泥顆�；�,可以大幅提高泥水分離速率和廢水處理效率。但目前好氧顆粒污泥技術(shù)仍停留在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗A段,主要是因?yàn)闆](méi)有適合工業(yè)應(yīng)用的好氧顆粒污泥反應(yīng)器。為設(shè)計(jì)新型好氧顆粒污泥反應(yīng)器,需要認(rèn)識(shí)顆粒污泥形成的流場(chǎng)環(huán)境,所以研究好氧顆粒污泥反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)狀態(tài)十分必要。本文首先采用可視化技術(shù)觀察圓柱型好氧顆粒污泥反應(yīng)器中氣泡運(yùn)動(dòng)狀態(tài),使用PIV技術(shù)測(cè)試反應(yīng)器內(nèi)局部液相流場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在通氣速度大于2 cm/s時(shí),氣流以螺旋搖擺上升方式運(yùn)動(dòng),通氣速度越大,氣流擺動(dòng)幅度越大。液體受氣泡作用,形成以中心向上四周向下的循環(huán)流動(dòng)方式,通氣速度增大到4 cm/s后,最大軸向液速增加到19.6 cm/s。受氣流搖擺運(yùn)動(dòng)和壁面影響,液相流場(chǎng)分布有大量大尺度漩渦,漩渦大小和位置隨時(shí)間不斷改變。利用CFD技術(shù)研究了通氣速度、液面高度和反應(yīng)器直徑對(duì)好氧顆粒污泥反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)的影響。結(jié)果表明,通氣速度和反應(yīng)器直徑是影響氣液兩相流場(chǎng)狀態(tài)的主要參數(shù),改變通氣速度和反應(yīng)器直徑會(huì)明顯改變氣液兩相流動(dòng)形態(tài)、軸向液速和液相湍動(dòng)能等流場(chǎng)特性。而地H/D比6～10范圍內(nèi),改變液面高度對(duì)氣液兩相流場(chǎng)特性影響較小。提出兩種截面形狀為多邊形的棱柱好氧顆粒污泥反應(yīng)器,利用水力半徑相等原則,設(shè)計(jì)多邊形棱柱反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。通過(guò)數(shù)值模擬,對(duì)比多邊形棱柱反應(yīng)器和圓柱型反應(yīng)器內(nèi)氣液流動(dòng)形態(tài)、軸向液速和液相湍動(dòng)能等流場(chǎng)特性,發(fā)現(xiàn)三種反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)狀態(tài)相似。最后通過(guò)好氧顆粒污泥培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),在多邊形棱柱好氧顆粒污泥反應(yīng)器中成功培養(yǎng)出了最大粒徑達(dá)3.5 mm的顆粒污泥,證明多邊形棱柱反應(yīng)器可以用于顆粒污泥培養(yǎng)。
[Abstract]:Wastewater treatment is an important link in environmental protection project of water resources, and people attach great importance to it. Traditional wastewater treatment technology can remove pollutants in water by using activated sludge, but there are some problems such as slow separation of mud and water, low efficiency of wastewater treatment and so on. Aerobic granular sludge technology is a new biological wastewater treatment technology. By granulating flocculating activated sludge, the separation rate of sludge and the efficiency of wastewater treatment can be greatly improved. However, aerobic granular sludge technology is still in the experimental model stage, mainly because there is no aerobic granular sludge reactor suitable for industrial application. In order to design a new aerobic granular sludge reactor, it is necessary to understand the flow field environment of granular sludge formation, so it is necessary to study the gas-liquid two-phase flow field in aerobic granular sludge reactor. In this paper, firstly, the bubble motion in cylindrical aerobic granular sludge reactor is observed by visual technique, and the local liquid flow field in the reactor is measured by PIV technique. It is found that when the ventilation velocity is more than 2 cm/s, the air flow moves in a spiral rocking way, and the larger the ventilation velocity is, the greater the amplitude of the flow swing is. The liquid is subjected to the action of bubble and forms a circulating flow mode with center upward and circumferential downward. The maximum axial liquid velocity increases to 19.6 cm / s after the aeration velocity increases to 4 cm/s. Under the influence of wobble motion and wall surface, there are a large number of large-scale swirls in the liquid flow field, and the size and position of the swirls change with time. The effects of aeration velocity, liquid level height and reactor diameter on the gas-liquid two-phase flow field in aerobic granular sludge reactor were studied by CFD technique. The results show that the aeration velocity and reactor diameter are the main parameters affecting the gas-liquid two-phase flow field. Changing the aeration velocity and the reactor diameter will obviously change the gas-liquid two-phase flow pattern, axial liquid velocity and liquid turbulent kinetic energy. In the range of H / D ratio of 6 to 10, changing the height of liquid level has little effect on the characteristics of gas-liquid two-phase flow field. Two polygonal prismatic aerobic granular sludge reactors with polygon section are proposed. The polygon prismatic reactor structure is designed using the principle of equal hydraulic radius. By numerical simulation, comparing the gas-liquid flow pattern, axial liquid velocity and liquid turbulent kinetic energy in polygonal prismatic reactor and cylindrical reactor, it is found that the gas-liquid two-phase flow field in the three reactors is similar. Finally, through the aerobic granular sludge culture experiment, the granular sludge with the maximum diameter of 3.5 mm was successfully cultivated in the polygon prism aerobic granular sludge reactor, which proved that the polygonal prism reactor can be used in the granular sludge culture.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2131578