一种应用于大型生化池的模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于大型生化池的模拟方法，包括建立实验容器，根据实验容器设置实验参数，模拟一个大型生化池内部的各项反应条件，通过模拟结果与验证实验结果相对比来验证模拟方法及模型的正确性，形成一个具备普遍适用性的大型生化池的模拟方法。适用性的大型生化池的模拟方法。适用性的大型生化池的模拟方法。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于大型生化池的模拟方法


[0001]本专利技术涉及污水处理大型生化池领域，尤其涉及一种应用于大型生化池的模拟方法。

技术介绍

[0002]大型生化池内部水流分布大部分不均匀，致使溶解氧的空间分布也很不均匀。一方面，这种不均匀性会导致大型生化池内水力死角的形成，限制了整个反应器的效率。目前对大型生化池中水流以及溶氧分布的研究方法基本采用现场实验方法，对大型生化池进行现场实验需要在生化池内各个区域进行检测，耗时耗力，如果生化池内产生水力死角，此时池底曝气器位置已经固定很难再进行调整，因此有必要研发一种能够模拟大型生化池的各项反应条件，便于研究大型生化池中水流以及溶氧分布的模拟方法。
[0003]本单位已申请专利CN110759458A公开了一种臭氧反应器内反应分布的优化设计方法，该专利结合多相流模型模拟气液混合流，双膜法臭氧传输模型模拟臭氧溶解过程，以及反应动力学模型模拟臭氧自分解以及分解有机物的化学反应过程；通过模拟结果与验证实验结果相对比来验证模型的正确性，形成一个具备普遍适用性的臭氧反应器内反应分布优化的模型。然而该专利无法直接应用于大型生化池，因为在大型生化池的反应条件中存在污泥。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种应用于大型生化池的模拟方法，模拟一个大型生化池内部的各项反应条件，通过模拟结果与验证实验结果相对比来验证模拟方法及模型的正确性，形成一个具备普遍适用性的大型生化池的模拟方法。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：1. 一种应用于大型生化池的模拟方法，包括以下步骤：S1：根据实际生化池的大小，建立实验容器；S2：根据实验容器设置曝气器的位置、数量及曝气参数；S3：根据实验容器确定模拟实验的条件、进行模拟实验；具体包括：S3.1：实验容器内的整体流态采用Eulerian多相流模型来模拟，其中液相模拟为连续相，气相为分散项，液相中的紊流采用k
‑
ɷ
紊流模型来模拟；S3.2：采用实测校核后的Ostwald流变性模型（1）来模拟活性污泥的粘滞性，公式如下：粘度=0.011458168[kg
×
m
‑1×
s
‑
1.32
]×
（剪切率）
‑
0.32
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（1）S3.3：采用亨利定律（2）及Lewis
‑
Whitman双膜法来模拟实验容器内的氧气溶解过程及生物耗氧过程；
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（2）其中，p为气体的分压；c 为他的摩尔质量；为摩尔浓度尺度上的亨利定律常数；
S3.4：采用高精度差分法解水流控制方程；S4：进行验证实验并将验证实验的数据与模拟实验的数据进行比较，确认模型的正确性。
[0006]本专利技术的有益效果是：第一：利用实测校核后的Ostwald流变性模型来模拟污泥粘度，准确性高，模型更可靠；第二：本专利技术采用亨利定律及Lewis
‑
Whitman双膜法来模拟实验容器内的氧气溶解过程及生物耗氧过程；而其他计算流体力学模拟模型通常将气体溶解过程简化忽略；第三：本专利技术通过开发三维多相流CFD模型来模拟一个大型生化池内部的各反应条件、中间产物以及生成物浓度的三维空间分布，利用计算流体力学模拟方法，结合多相流模型模拟气液混合流，亨利定律及双膜法来模拟实验容器内的氧气溶解过程及生物耗氧过程，实测校核后的Ostwald流变性模型来模拟污泥粘度；通过模拟结果与验证实验结果相对比来验证模型的正确性，形成一个具备普遍适用性的大型生化池内反应分布优化的模型，该研究方法可以突破传统大型生化池现场实验的缺陷，从机理上深入而全面地研究大型生化池内部设计变量对于大型生化池整体效率的影响，进而革新性地优化大型生化池整体设计。
附图说明
[0007]图1本专利技术中实验容器与溶氧测量点选取图。
[0008]图2是活性污泥在不同剪切力条件下的粘度对比图。
[0009]图3本专利技术模拟结果与现场测试结果对比图。
[0010]图4是实验容器内流速分布图。
[0011]图5是实验容器内溶解氧分布图。
具体实施方式
[0012]下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0013]一种应用于大型生化池的模拟方法，包括以下步骤：S1：根据实际生化池的大小，建立实验容器；具体将实验容器设置为长34 m，宽6.1米，高7.25 m的矩形；S2：根据实验容器设置曝气器的位置、数量及曝气参数；具体为在实验容器底部设置16个板条式微孔曝气器，曝气量为4144m3/hr（板条式微孔曝气器沿长度方向的通气量为7.9 m3/hr/m），气体为常温常压下空气组分，初始气泡大小均一为直径2mm标准球体，进水量为1041 m3/hr，试验期间污泥浓度为2.8
‑
4.6g/L；S3：根据实验容器确定模拟实验的条件、进行模拟实验；具体包括：S3.1：实验容器内的整体流态采用Eulerian多相流模型来模拟，其中液相模拟为连续相，气相为分散项，整个实验容器内平均雷诺数为4500，所以为弱紊流，采用k
‑
ɷ
紊流模型来模拟，此部分为现有技术；S3.2：采用实测校核后的Ostwald流变性模型（1）来模拟活性污泥的粘滞性，公式如下：
10 cm）横截面上看，垂直速度小于污泥沉降速度（实测0.63 mm/s ）的区域，都是水力死角，是污泥容易堆积的区域。
[0016]上述所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于大型生化池的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据实际生化池的大小，建立实验容器；S2：根据实验容器设置曝气器的位置、数量及曝气参数；S3：根据实验容器确定模拟实验的条件、进行模拟实验；具体包括：S3.1：实验容器内的整体流态采用Eulerian多相流模型来模拟，其中液相模拟为连续相，气相为分散项，液相中的紊流采用k
‑
ɷ
紊流模型来模拟；S3.2：采用实测校核后的Ostwald流变性模型（1）来模拟活性污泥的粘滞性，公式如下：粘度=0.011458168[kg
×
m
‑1×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙邃，刘雪菲，邹湘，吕顺之，王远，
申请(专利权)人：江苏新宜中澳环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：