污泥_废水2相湍流与生物反应耦合模型及应用_许丹宇

文章编号:1005-0930(2010)05-0723-11　　中图分类号:X701.3　　文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1005-0930.2010.05.001　收稿日期:2008-12-01;修订日期:2009-11-23基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07314-001);天津市科技创新专项资金项目(08FDZDSH0120)作者简介:许丹宇(1979—),男,博士,工程师.E-mail:danyu079@yahoo.com.cn污泥-废水2相湍流与生物反应耦合模型及应用许丹宇1,2,　张代钧2,　唐运平1,　郭丽莎2,　陈　园2(1.天津市环境保护科学研究院,天津300191;2.重庆大学环境科学系,重庆400030)摘要:建立污泥-废水2相湍流与生物反应动力学耦合模型,实现对反应器污水两相3维流场及浓度场的同时模拟.采用活性污泥2号模型(ASM2)描述运输方程中的反应速率项、两相流混合物模型描述活性污泥-废水2相湍流的水力特性,并纳入污泥沉降运动;通过数字粒子图像测速研究紊动条件下污泥沉降特性,对传统污泥沉降模型进行水力湍动影响修正,实测污水处理厂氧化沟流场与组分浓度以验证模型,数值模拟了不同曝气方式下氧化沟污泥-废水2相流场与水质,结果表明:流速是影响污泥沉积和水质浓度分布的主要因素,曝气方式的差异直接影响出水效果,在所研究的污水厂中采用半日间歇曝气方式运行,可提高出水效果,并降低能耗约23.84%.关键词:湍流-生物反应耦合模型;污泥沉降速率湍流修正;流场和组分分布;数字粒子图像测速;卡鲁塞尔氧化沟污染物组分在废水处理生物反应器中的生物化转化与降解依赖于污染物组分与污泥的相互接触和相关的生物化学反应,因此,研究废水-污泥2相流动和同时发生的生物化学反应是认识和掌握反应器中污染物组分转化和降解特性的基础.Terashima和Ishikawa建立了用来描述BOD和含氮物质转化的模型[1],之后国际水协课题组提出的活性污泥系列数学模型(ASM1,ASM2,ASM3,ASM2D)被广泛采纳[2],推进了数值模拟技术在水处理领域的应用,使实现水处理过程的动态模拟与实时追踪成为了可能,此后基于活性污泥系列数学模型的深化与应用的研究相继开展.在参数研究上,VonSperling、Reichert等利用AQUASIM