煤化工污水成分復(fù)雜,可生化性差,易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,為了保證煤化工廢水近零排放,需要在預(yù)處理和生化處理之后,增設(shè)深度處理工藝單元。臭氧氧化法是高級(jí)氧化技術(shù)中的一種,具有氧化能力強(qiáng)、不產(chǎn)生二次污染、礦化度高等優(yōu)勢(shì),是一種有效的深度處理技術(shù)。文本圍繞提高臭氧利用率,從反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件優(yōu)化的角度對(duì)臭氧深度處理煤化工廢水工藝進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。通過計(jì)算流體力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬方法深入了解反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)和傳質(zhì)特性,以期為該工藝的放大、優(yōu)化和工程設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。本論文主要針對(duì)電化學(xué)-臭氧聯(lián)合氧化反應(yīng)器和臭氧鼓泡塔反應(yīng)器的流動(dòng)傳質(zhì)特性進(jìn)行探究,主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:(1)電化學(xué)-臭氧聯(lián)合氧化反應(yīng)器的模擬研究。為強(qiáng)化臭氧的利用率,設(shè)計(jì)8種內(nèi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)。考察了各內(nèi)構(gòu)件對(duì)反應(yīng)器流動(dòng)、傳質(zhì)和反應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)加入內(nèi)構(gòu)件后對(duì)反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)、傳質(zhì)和反應(yīng)均有一定的促進(jìn)作用,其中Square結(jié)構(gòu)的內(nèi)構(gòu)件的效果最為明顯,能夠使液相在陰極附近速度分布均勻,改善沒加入內(nèi)構(gòu)件時(shí)速度梯度較大的情況;對(duì)反應(yīng)器傳質(zhì)速率的提高有明顯的促進(jìn)作用,在設(shè)置的5種流速條件下傳質(zhì)系數(shù)可提高27%-53%;反應(yīng)器內(nèi)臭氧的轉(zhuǎn)化率可提高12%-20%,為最優(yōu)內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)方案。(2)臭氧鼓泡塔反應(yīng)器的CFD模擬方法。為得到合理模擬結(jié)果,考察了氣液兩相流模擬中對(duì)模擬結(jié)果影響較大的氣泡尺寸模型、曳力模型和湍流模型對(duì)鼓泡塔內(nèi)氣含率與液相速度的預(yù)測(cè)能力。分析發(fā)現(xiàn),單一氣泡尺寸模型無法對(duì)較高表觀氣速時(shí)反應(yīng)器內(nèi)氣泡粒徑范圍廣的情況進(jìn)行正確描述,導(dǎo)致模擬的氣含率結(jié)果偏低。曳力模型中Schiller-Naumann模型的預(yù)測(cè)值與模擬值相差較大,而Grace曳力模型對(duì)氣含率的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值最為吻合。湍流模型中RNG k-ε湍流模型與Grace曳力模型搭配模擬得到的氣含率結(jié)果偏低,Standard k-εmixture湍流模型與Grace曳力模型組合能夠?qū)λ䞍?nèi)氣含率及液相速度實(shí)現(xiàn)較高預(yù)測(cè)能力。(3)臭氧鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件優(yōu)化。模擬中發(fā)現(xiàn)在鼓泡塔反應(yīng)器中隨著軸向高度的增加平均氣泡粒徑會(huì)增大,導(dǎo)致氣液相間面積減小,不利于傳質(zhì)和反應(yīng)。內(nèi)構(gòu)件的加入可以使氣泡在上升過程中被破碎,之后進(jìn)行重新分布,這里內(nèi)構(gòu)件起到了類似分布器的作用,對(duì)體積傳質(zhì)系數(shù)的增長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用,并且可以有效改善鼓泡塔反應(yīng)器中心區(qū)域流速大、氣含率高的現(xiàn)象。為反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了依據(jù)。
【學(xué)位單位】：牡丹江師范學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X784

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2813847