污泥处置堆肥发酵仓气体数值模拟及减少臭气扩散分析_杨非

给水排水Ｖｏｌ．３７增刊２０１１１７７污泥处置堆肥发酵仓气体数值模拟及减少臭气扩散分析杨非楼上游马殿旗（机械科学研究总院，北京１０００４４）摘要污泥的处理处置已成为城市污水处理的重要问题之一。为研究堆肥发酵仓臭气收集规律，运用计算流体力学方法对发酵仓气体环境进行了数值模拟，并对模拟结果进行了比较分析。得到了仓内气体温度及压力规律并分析了排气口布置对转仓机出口上部气体流速的影响。结果表明，温度对厂房内气流影响不容忽视，同时发酵仓排气口排气量比重向进料端倾斜的方案可增强厂房的相对封闭性。关键词污泥处置堆肥发酵仓臭气计算流体力学（ＣＦＤ）ＧａｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋｓａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｏｄｏｒｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｉｎｓｌｕｄｇｅｄｉｓｐｏｓａｌＹａｎｇＦｅｉ，ＬｏｕＳｈａｎｇｙｏｕ，ＭａＤｉａｎｑｉ（ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｌｕｄｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｄｉｓｐｏｓａｌｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｏｄｏｒｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋｓ，ｇａｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋｓｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈＣＦＤａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｎｉｔｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｉｒｏｕｔｌｅｔａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｎｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｐａｒｔｏｆｓｔｏｒｅｈｏｕｓｅｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｅｎｔｒａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｉｔｉｓｈａｒｄｌｙｉｇｎｏｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｉｎｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋｓａｎｄｔｈｅｓｃｈｅｍｅｗｉｌｌｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｃｌｏｓｕｒｅｐｒｏｐｅｒｔｙｔｈａｔｔｈｅｆｒｏｎｔｏｆｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋｈｏｌｄｓａｌａｒｇｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｒｏｓｓａｉｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｌｕｄｇｅｄｉｓｐｏｓａｌ；Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ；Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋ；Ｏｄｏｒ；ＣＦＤ０前言随着我国污水处理能力不断提高，城镇污水处理产生的污泥也不断增长，污水污泥如何处理处置已成为污水处理的重要问题。在填埋、焚烧和堆肥等主要污泥处理处置方法中，堆肥技术在我国发展前景较好。但污泥堆肥项目中臭气收集、除臭技术是进一步应考虑的问题。众所周知，污泥处理臭气不仅危害工作人员身心健康，而且关系到污水处理厂臭气控制能否达标，同时对附近居民也造成潜在危害［１］。本文以唐山西郊污水处理厂污泥处置项目为实例引入数值模拟与分析方法。该项目基于好氧发酵堆肥工艺［２］，仓内曝气发酵易造成臭气溢出，造成二次污染，因此发酵仓气流组织与臭气收集成为相关工程技术人员的关注热点。采用计算流体力学（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ，ＣＦＤ）研究该问题是较好选择。ＣＦＤ是通过数值方法求解控制方程以发现流动规律的方法。近年来已用于研究包括室内气流组织在内的很多领域，取得了许多成果。１ＣＦＤ模型１．１物理模型根据唐山污泥处理工程单层厂房建立三维模型，厂房长５２．５ｍ，宽４２．９６ｍ，高６．９ｍ。单层厂DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2011.s1.034１７８给水排水Ｖｏｌ．３７增刊２０１１房车间分８条发酵仓，发酵仓长４５ｍ，宽５．０２ｍ。在发酵仓顶部，距进料端１２ｍ、２６ｍ和４０ｍ开有０．６ｍ宽，１ｍ长的排风口，在模拟时可设置为开启或封闭状态。实际上排风口是发酵仓臭气收集的唯一通道。另外，在发酵仓底部，从进料端至出料皮带槽之间的部分被设置为曝气送风面。好氧曝气工序是污泥好氧堆肥工艺流程的主要组成部分，由仓底密布的布气管路完成，一般认为曝气均匀。在厂房一侧还开有２．５５ｍ宽、１．５ｍ高的出料口和７．５ｍ宽、６．９ｍ高的转仓机出口。工程中出料口和转仓机出口与外界空气相通用以完成出料和转仓机出入，但同时增加了仓内臭气外溢的可能性。所建厂房的物理模型如图１所示。图２四号仓相对压力云图图３四号仓绝对温度云图图１厂房物理模型１．２控制方程对于低速流动