正方形流化床結構參數改變和內構件強化的數值模擬解析

陳梓晟，張濤，麥禮杰，吳錦華，胡成生，韋朝海

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正方形流化床結構參數改變和內構件強化的數值模擬解析

陳梓晟1，張濤2，麥禮杰1，吳錦華1，3，胡成生4，韋朝海1，3

（1華南理工大學環境與能源學院，廣東廣州 510006；2江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西贛州 341000；3工業聚集區污染控制與生態修復教育部重點實驗室，廣東廣州 510006；4廣州市市政工程維修處，廣東廣州 510091）

借助數值模擬方法分析多功能結構反應器內部的流體力學行為，可以減少放大實驗的批次，獲知反應器結構關于廢水生物處理功能區劃的描述。以土建工程便利的正方形流化床為研究對象，通過改變下降區和上升區面積比（d/r）、環隙過流區和上升區面積比（b/r）、導流筒與液面距離和導流筒高度比（t/dt）3種結構參數，并添加十字型擋板和漏斗型導流板兩種內構件，考察各種狀態下液速（L）和氣含率（G）的流體特性響應行為，在實現高效氧傳質、節能與短程硝化反硝化方面尋找結構優化和操作條件優化的空間。結果表明：d/r的改變主要影響液速的分布及其峰值，取1.25；b/r主要影響流化床底部的液速的大小和方向，取1.2為宜；t/dt主要影響導流筒上方液體受到的有效整流作用，取值1/8。在結構參數優化的基礎上，兩種內構件對流化床的耦合作用能夠滿足生化流化床技術對低液速和各生化階段氣含率的需求。結果證明了采用CFD數值模擬可以實現廢水處理不同目標體系下反應器功能化開發，結構參數優化和內構件置入的正方形流化床反應器具有強化傳質與區域功能化的特征，兩個方面的結合可以實現能量高效利用和降低研發成本的目標。……