發(fā)布時(shí)間：2018-12-11 05:55

【摘要】：膨脹顆粒污泥床(Expanded Granular Sludge Bed,EGSB)反應(yīng)器作為一種高效厭氧反應(yīng)器具有很高的推廣價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。EGSB反應(yīng)器中,傳質(zhì)過(guò)程會(huì)影響反應(yīng)器的去除效果。然而,目前關(guān)于EGSB反應(yīng)器數(shù)值模擬的研究中,鮮有計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)和生化反應(yīng)模型兩者結(jié)合的數(shù)值模擬研究。因此,論文在EGSB反應(yīng)器處理?yè)]發(fā)酸(Volatile Fatty Acid,VFA)廢水試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)和生化動(dòng)力學(xué),采用COMSOl Multiphysics軟件,進(jìn)行CFD-生化反應(yīng)耦合模型構(gòu)建及模擬。利用CFD-生化反應(yīng)耦合模型對(duì)廢水處理反應(yīng)器進(jìn)行模擬,可以獲取反應(yīng)器內(nèi)部基質(zhì)去除規(guī)律,為反應(yīng)器工藝參數(shù)的選取、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。EGSB反應(yīng)器處理低濃度揮發(fā)酸廢水的試驗(yàn)研究表明,常溫(20~29℃)條件下,當(dāng)EGSB反應(yīng)器進(jìn)水COD為350~430mg/L,其中乙酸:丙酸:丁酸的COD濃度比例約為2∶1∶1,HRT為2.5h,上升流速為5m/h,COD有機(jī)負(fù)荷為0.28kg COD/(kg MLVSS·d)時(shí),反應(yīng)器VFA的去除率達(dá)到99%以上,COD去除率介于89.0%~93.6%,反應(yīng)器中小于2.0mm范圍的顆粒污泥數(shù)量約占總顆粒污泥數(shù)量的90%。反應(yīng)器中主要存在Proteobacteria,candidate division OP9,Anaerolineaceae厭氧產(chǎn)甲烷菌屬;Proteiniphilum,Syntrophobacte丙酸降解菌屬,Intestinimonas等丁酸降解菌屬微生物。試驗(yàn)結(jié)果可為反應(yīng)器CFD-生化反應(yīng)耦合模型提供參數(shù)。傳質(zhì)模型作為耦合CFD與生化反應(yīng)模型的“橋梁”,既可以引入反應(yīng)器內(nèi)部流速分布數(shù)據(jù),又能為生化反應(yīng)數(shù)學(xué)模型的導(dǎo)入提供接口。以傳質(zhì)方程為核心,通過(guò)CFD模擬獲取EGSB反應(yīng)器內(nèi)部速度分布數(shù)據(jù)后,導(dǎo)入傳質(zhì)方程,進(jìn)行CFD-傳質(zhì)耦合模型研究。研究結(jié)果表明,所建立的CFD-傳質(zhì)耦合模型良好,能夠較好地表征基質(zhì)在EGSB反應(yīng)器中的傳質(zhì)過(guò)程。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比,相對(duì)誤差在6.1%~24.2%范圍內(nèi)。根據(jù)EGSB反應(yīng)器試驗(yàn)參數(shù),假設(shè)污泥層區(qū)為多孔介質(zhì)反應(yīng)區(qū),在傳質(zhì)方程中嵌入?yún)捬跸Ｐ?Anaerobic Didestion Model,ADM)中的乙酸、丙酸和丁酸生化反應(yīng)速率方程,進(jìn)行反應(yīng)器CFD-生化反應(yīng)耦合模型研究。結(jié)果顯示,所建立的CFD-傳質(zhì)耦合模型較好地模擬EGSB反應(yīng)器中乙酸、丙酸和丁酸的降解。所得模擬結(jié)果中,乙酸、丙酸、丁酸的最大濃度絕對(duì)誤差分別為2.2 mg/L,3.2mg/L,1.7 mg/L,反應(yīng)器污泥層底部15cm區(qū)域內(nèi)VFA去除率達(dá)80%,反應(yīng)器污泥層底部25cm區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了90%VFA去除,底部15cm的區(qū)域內(nèi)乙酸降解速率大于150 mg/(L·d),甲烷生成速率大于0.20 L/(L·d)。進(jìn)一步采用CFD-生化反應(yīng)耦合模型對(duì)EGSB反應(yīng)器不同水力停留時(shí)間(HRT)進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果表明,常溫(25℃)條件下,EGSB反應(yīng)器處理COD濃度為400mg/L的VFA廢水時(shí),當(dāng)上升流速為5/h,為使反應(yīng)器VFA去除率達(dá)到99%以上,ESBG反應(yīng)器的HRT不應(yīng)低于1.75h,反應(yīng)器器有機(jī)負(fù)荷不宜超過(guò)0.43kg COD/(kg MLVSS·d)。研究表明,借助EGSB反應(yīng)器CFD-生化反應(yīng)耦合模型,可以為反應(yīng)器水力停留時(shí)間和有機(jī)負(fù)荷的優(yōu)選提供理論指導(dǎo)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X703

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5 耿pび，

本文編號(hào)：2372004