UASB厌氧反应器内流场数值模拟

第28卷　第3期2007年6月大连大学学报JOURNALOFDALIANUNIVERSITYVol.28No.3　Jun.2007　UASB厌氧反应器内流场数值模拟王卫京,左秀锦,朱　波(大连大学环境与化学工程学院,辽宁大连116622)摘要:UASB厌氧反应器的流场十分复杂.本文对UASB反应器内流场进行了数值模拟,模拟结果表明,液相在反应器内进行循环,气相直接逸出反应器.气体在反应器内分布不均匀,在空间上变化较大.关键词:厌氧反应器;UASB;两相流;数值模拟中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:100822395(2007)0320008203收稿日期:2006212220;修订日期:2007204220基金项目:辽宁省教育厅高等学校科学研究项目青年基金资助(2005062)作者简介:王卫京(1971-),男,讲师,博士,主要研究方向:化学反应工程.随着世界能源的日益短缺、废水污染日益严重以及废水中污染物种类的日益复杂,用厌氧反应器处理污水的技术越来越受到重视,对厌氧反应器也展开了越来越多的研究.张杰等[1]研究了用IC反应器处理猪粪废水的特性,邵丕红[2]开发了新型厌氧反应器来处理城市废水,DavidBolzonella等[3]研究了常温下利用厌氧发酵处理城市废水的过程.厌氧反应器内流动对厌氧反应器的性能有重要影响,但厌氧反应器的流场十分复杂,对其研究非常困难.目前,对厌氧反应器流体力学研究已初步展开.刘永红等[4]从流体力学角度研究了UASB反应器内颗粒污泥的沉降性能与终端沉降速度,并建立了相应模型.左剑恶等[5]建立了膨胀颗粒污泥床反应器的动力学模型.AshishSinghal等[6]建立了UASB反应器的轴向扩散模型,而MinW.Lee等[7]则利用神经网络模型对厌氧滤器(AF)进行描述.这些研究从不同侧面对厌氧反应器流体力学规律进行了探索,但厌氧反应器内的流体流动还远没有得到充分的研究.UASB反应器是一种广泛应用的、重要的厌氧反应器,本文利用计算机对UASB厌氧反应器流场进行数值模拟,研究该反应器内流动规律.1　流体力学模型本文对UASB厌氧反应器内气液两相流动进行二维模拟,由于该反应器流场具有旋转对称性,这样可选择UASB厌氧反应器轴截面的一半作为计算域.使用Ishii[8]的两流体模型和k-ε双方程湍流模型来描述UASB厌氧反应器内气液