【摘要】：目前,厭氧過程在生物質(zhì)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(yīng)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(zhì)厭氧發(fā)酵和污水厭氧消化過程通常采用機(jī)械攪拌的方法使生物質(zhì)物料或固液混合。小型和應(yīng)用分散的厭氧反應(yīng)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(yùn)維等因素的影響,其厭氧過程通常不安裝機(jī)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(yīng)器中設(shè)置U型管,利用厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣勢能對物料進(jìn)行自動攪拌混合的厭氧反應(yīng)槽(self-agitatedtank)解決了小型厭氧反應(yīng)器的物料或固液混合的問題。然而,自攪拌厭氧反應(yīng)槽中物料混合均勻程度受反應(yīng)槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)、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(shí)驗(yàn)研究的方法獲得。本文以計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)為研究方法,研究了自攪拌厭氧反應(yīng)槽(被三個隔板分為四個區(qū)域)結(jié)構(gòu)和尺寸的優(yōu)化(反應(yīng)槽內(nèi)的空間比例分配、U型管的管徑和反應(yīng)槽內(nèi)隔板位置),物料或污泥的密度和粘度、攪拌的頻率對反應(yīng)槽流體力學(xué)的影響,主要結(jié)論如下:當(dāng)污泥的SS在0-9.35g/L,粘度在1-120mPa·s時,此自攪拌厭氧反應(yīng)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(yīng)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(kuò)散量越來越多;當(dāng)反應(yīng)槽內(nèi)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(dāng)U型管管徑高于5 cm時,反應(yīng)槽內(nèi)的混合效果甚微。反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)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(yīng)槽內(nèi)部各因素對其內(nèi)流體流態(tài)的影響并提出了其在其他攪拌混合領(lǐng)域的借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703
【圖文】：

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本文編號：2762925