折流式厌氧反应器水力特性分析

折流式厌氧反应器(ABR)的处理效果受水力特性的影响较大,而水力停留时间(HRT)又是影响反应器内水力特性的一个重要因素。运用欧拉双流体模型和标准k-ε紊流模型,对不同HRT下ABR反应器内的多相流流场进行三维数值模拟,并从反应器内水流速度、固含率两个方面探讨分析了HRT对反应器内部流场特性的影响。分析结果表明:HRT变化对各反应室内降流区水流速度的影响不大,升流区内的循环水流速度随HRT的减小而增大;反应器内污泥颗粒的分布范围受HRT影响显著,HRT过短或过长,均不利于提高反应器的处理效率,5~8 h时为ABR反应器的最佳水力停留时间,最有利于去除污废水中的污染物。     

浓度及温度场问题三维数值模拟及应用

研究温度和污染物的扩散规律,对于健康河流具有十分重要的意义。在排水口附近,温度和污染物的扩散具有很强的三维性。在已开发的三维紊流水动力模型基础上,研制了浓度及温度场三维数学模型。在模型中,空度用来处理不规则边界,VOF用来处理自由面。另外,模型还采用了k-ε紊流模型和壁面函数。利用建立的模型,对水槽和天然的排水口附近的水位、流场、紊动能及其扩散率、温度场和浓度场的分布规律等进行了模拟和研究。通过研究进一步认识了排水口局部三维水流运动规律,浓度和温度扩散规律及分布。     

厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)-稳定塘工艺处理木薯淀粉废水

介绍了采用EGSB -稳定塘工艺处理木薯淀粉黄浆废水的工程实例。EGSB反应器采用城市消化污泥接种 ,中温 (2 5～ 30℃ )消化 ,HRT为 38 4h ,有机容积负荷为 10kgCOD/ (m3·d) ;稳定塘HRT为 16 0h。当进水COD浓度为 80 0 0～ 12 0 0 0mg/L时 ,厌氧段COD去除率大于 92 % ,好氧段COD去除率在 4 0 %以上 ,处理后出水COD <30 0mg/L ,可达二级标准排放     

基于Fluent的直管式旋桨反应器三维流场的数值模拟

运用计算流体力学（CFD）软件对新型直管式旋桨反应器进行流场模拟。用Gambit建立三维实体模型,采用多重参考系法（MRF）和标准κ-ε双方程模型对反应器内液相流场进行模拟,运用Tecplot对计算结果进行后处理。结果表明：计算所选模型能较准确地模拟反应器内的流场分布,反应器内最大流速和湍动能分布在桨叶端部附近,流体的整体流动趋势以环流为主,有利于不同区域内物料的均匀混合;相比于单一桨叶反应器,该多组合桨叶反应器能提供更大范围的紊动流场。在模拟物为水体的情况下,本反应器对应的最佳转速是40 r/min,并提出反应器在水环境中的应用方法。     

微生物电解池改善垃圾焚烧渗沥液厌氧处理性能研究

垃圾焚烧渗沥液是一种含有多种污染组分的高浓污水,在渗沥液处理中常采用厌氧消化去除有机污染物。采用试验研究微生物电解池用于垃圾焚烧渗沥液处理的性能,试验结果表明：相比常规厌氧反应器,微生物电解池能够在更高的有机负荷下正常运行,具有更强的有机负荷耐受性和适应性;微生物电解池能够提高渗沥液中腐殖质等大分子难降解有机物的降解率,降低其在厌氧出水中的含量,有利于后续处理单元稳定运行;微生物电解池能够提高甲烷产量和甲烷产率,具有良好的能源回收潜能。     

城市对称街道峡谷气流及污染物扩散特征的研究

与风洞实验的对比表明数值模拟能较好地预测街道峡谷浓度场。研究了宽、窄两种峡谷（高宽比范围为0．17～3．25）的内部流场和浓度场。表明：当高宽比大于1时，随着高宽比的增加，峡谷内旋涡数逐渐增多，污染物浓度也随着旋涡的变化而变化；当高宽比小于1时，峡谷内由一个旋涡演变为两个方向相反的旋涡，随着高度的进一步减小，两个旋涡开始左右分离，其浓度也随着旋涡的变化而变化。当旋涡为顺时针时，使得背风面污染物浓度出现显著上升的趋势，而当旋涡为逆时针时，会使得迎风面的污染物浓度出现显著上升的趋势。总体看来，随着建筑物高度的增加，污染物难以扩散，从而使峡谷近地面处的污染物浓度增大。     

废水低温厌氧处理技术(上)

厌氧处理技术由于造价问题影响了它在低温下的应用。综述了低温下厌氧处理技术的优势及难点,低温下厌氧微生物和颗粒污泥的研究,动力学公式的推导及其参数的确定,反应器构型的影响,并特别介绍了低温下厌氧处理城市污水的研究进展。城市污水属于复杂废水,含有大量SS,用两相厌氧处理系统。即UASB+EGSB或AF+AH在13℃的低温下处理可以取得50％或70％的总COD去除率,表明城市污水低温厌氧处理是可行的。     

两种近壁湍流模式对横向紊动射流尾流场的影响

采用RNGk-ε模型，并分别结合标准壁面函数法和两层模型的壁面函数法对横向紊动射流流场结构进行了数值模拟。得到了射流与主气流速度比R等于2和4时对称面内速度的沿程分布，以及对称面内的速度场和压力场。结果表明：射流出口背风侧流动出现了分离，存在尾迹区，R值增加，尾迹区范围也相应增加；标准壁面函数法无法模拟出分离区内较大的压力梯度变化，所计算的流场分离区较大；两种壁面函数法预测的沿程速度分布和实验的数据大体一致，但是在最大速度点的下方，两层模型的壁面函数法与实验结果接近，从而说明两层模型的壁面函数法更适于求解横向紊动射流问题。     

上流式分段厌氧反应器内流场的三维数值模拟研究

针对上流式分段厌氧反应器(Up-flow Staged Sludge Bed)内部流场流态的复杂情况,采用多相流欧拉模型通过数值模拟考察了进水方式、挡流板结构形式、进水流速对反应器内三维流场的影响。模拟结果表明:在局部进水和较宽回流缝(50 mm)的结构形式下反应器内呈现较好复合流态;并且进水流速为0.001 m/s时,反应器内污泥床层不仅保持较好的浮动状态,而且污泥床层上部形成了颗粒污泥的悬浮区域,实现反应器内废水与颗粒污泥的充分接触和混合。     

闸下应用废旧轮胎消能防冲数值模拟结果验证

采用RNG k-ε湍流模型、PISO算法,将整个流场划分为67.27万个网格,选择标准壁面函数进行壁面处理,对海漫加糙后的流场进行模拟计算,分析不同网格数、不同收敛精度、不同湍流模型、不同流场计算方法对数值模拟结果的影响。通过对比分析,计算结果与模型试验实测结果吻合较好,说明数值模拟方法简捷、高效,能获得理想的数据成果,能较好地用于海漫段加糙后的流场模拟计算研究。     

GCL复合垂直防渗墙中污染物运移的一维解析解

为研究膨润土防水毯(GCL)和水泥-膨润土防渗墙组成的新型复合垂直防渗墙中有机污染物的运移机理,分别考虑水泥-膨润土防渗墙和GCL作用,以及污染物击穿GCL复合垂直防渗墙迁移到零浓度的潜水层中,建立了污染物在GCL复合垂直防渗墙中的一维运移模型,并给出了出口边界采用混合边界条件时的一维解析解,所得结果与GeoStudio软件数值模拟结果高度吻合,由此验证了解析解的正确性,进而采用一维解析解开展了参数分析。研究结果表明：GCL层可以进一步提高垂直防渗墙的防污效果;有机污染物的半衰期主要影响水泥-膨润土防渗墙中的浓度分布,水泥-膨润土防渗墙的墙厚与渗透系数对墙体内部的污染物浓度分布和出口边界的污染物通量的影响较大。     

三峡水库139ｍ蓄水后排污口污染带特性分析——以云阳污水处理厂为例

通过对云阳县污水处理厂排污口污染带平水期和枯水期的水文、水质、污染负荷现场同步监测,采用二维污染带水质模型模拟计算污染带的影响范围,对岸边污染带及其污染指标CODMn、NH3-N、TP按不同水期和不同监测断面的污染带特性进行了分析,初步预测了三峡大坝在156 m和175 m蓄水后的污染带变化趋势。结果表明,三峡水库蓄水引起的水位和江段特征的变化,改变了天然河道的水流条件,流速急剧减小,污水长时间滞留在排污口附近水域,不利于污染物的稀释、扩散,由于枯水期和平水期排放污水中的CODCr、NH3-N、TP浓度和长江纳污水体中的背景浓度的差异,其岸边污染带的长、宽、面积都将发生相应的变化,在排污口附近及下游仍会出现超背景和超标污染带。     

基于两相流的氧化沟推流器分布特性研究

针对氧化沟污水处理技术中可能存在的能耗大、污泥淤积的问题,将活性污泥的黏度和沉降速率通过用户自定义函数导入Fluent软件,对某污水处理厂的标准氧化沟进行水-活性污泥两相流数值计算,得到氧化沟中推流器功率、速度分布情况及污泥分布情况,并对其进行分析比较,选出最优电机功率及推流器分布。对氧化沟内流场特性进行深入分析,将数值模拟及试验测得断面流速进行比较,结果表明各测点数据吻合程度较好,因此认为数值模拟能够较好地预测出真实流场中各点的流速,且速度死区率大的区域污泥质量浓度一般较高。     

Influence of effluent-recirculation condition on the process performance of expanded granular sludge bed reactor for treating low strength wastewater.

A 2.0 L volume of EGSB reactor was operated at 20 degrees C for more than 500 days with 0.3-0.4 g COD/L of sucrose base wastewater to investigate the influence of effluent-recirculation on the process performance. At the start up period, the reactor was operated in EGSB mode with 5 m/h upflow velocity by continuous effluent recirculation. The COD loading was set to 7.2-9.6 kg COD/m(3) day with HRT of 1 hour. However, in this mode, EGSB reactor exhibited insufficient COD removal efficiency, i.e., 50-60%. Therefore, UASB mode (without recirculation, 0.7 m/h upflow velocity) was used for 30 minutes in every 40 minutes cycle to increase the COD concentration in the sludge bed. As a result, an excellent process performance was shown. The COD removal efficiency increased from 65% to 91% and the reactor could maintain a good physical property of retained sludge (sludge concentration: 33.4 g VSS/L and SVI: 25 mL/g VSS). Furthermore, retained sludge possessed sufficient level of methanogenic activity at 20 degrees C.     

Anaerobic biodegradation of 2,4,6-trichlorophenol in expanded granular sludge bed and fluidized bed biofilm reactors bioaugmented with Desulfitobacterium spp

The biodegradation of 2,4,6-trichlorophenol (246TCP) was studied using expanded granular sludge bed (EGSB) reactors and a fluidized bed biofilm reactor (FBBR) filled with activated carbon. One of the EGSB reactor and the FBBR were bioaugmented with Desulfitobacterium strains. 246TCP loading rate was gradually incremented from 10 to 250 mg L(-1) day(-1). The main pathway of dechlorination was in ortho-position, generating 4-chlorophenol and 2,4-dichlorophenol. The maintenance of both COD degradation efficiency (higher than 80%) and methanogenic efficiency (between 0.3 and 0.6 g CH4-COD g(-1) COD consumed) in EGSB reactor implies a great stability of the process. Through isotherm studies in FBBR, it could be deduced that around 52% of 246TCP was completely dechlorinated, whereas the adsorption involved around 16%. By means of FISH studies it was proved that the methanogenic Archaea community was maintained in the bioaugmented EGSB reactor, whereas in the FBBR this community was gradually developed until reaching stability. Desulfitobacterium community was also maintained in the reactors, although D. chlororespirans proportion rise in the FBBR at the higher 246TCP loading rates, implying that this species can withstand the 246TCP toxicity better than D. hafniense.     

Microbial sulphate reduction during anaerobic digestion: EGSB process performance and potential for nitrite suppression of SRB activity.

The present study investigated mesophilic anaerobic treatment of sulphate-containing wastewater in EGSB reactors and assessed the inclusion of nitrite in the reactor influent as a method for control of biological sulphate reduction. Two EGSB reactors, R1 and R2, were operated for a period of 581 days at varying volumetric loading rates, COD/SO4(2-) ratios and influent nitrite concentrations (R2 only). COD removal efficiencies of > 93% were achieved in both reactors at influent sulphate concentrations of up to 3,000 mg l(-1). A two-fold increase in the influent sulphate concentration, giving an influent COD/SO4(2-) ratio of 2, resulted in a reduction in reactor COD removal efficiency to 84% and 89%, in R1 and R2, respectively. Despite inclusion of nitrite in the R2 influent at concentrations up to 500 mg NO2-N l(-1), sulphate reduction proceeded similarly in R2 and R1, suggesting the ineffectiveness of nitrite as a potential inhibitor of SRB     

Changes of microbial characteristics of retained sludge during low-temperature operation of an EGSB reactor for low-strength wastewater treatment.

In this study, a lab scale EGSB reactor was operated for 400 days to investigate the influence of temperature-decrease on the microbial characteristic of retained sludge. The EGSB reactor was started-up at 15 degrees C seeding with 20 degrees C-grown granular sludge. The influent COD of synthetic wastewater was set at 0.6-0.8 gCOD/L. The process-temperature was stepwise reduced from 15 degrees C to 5 degrees C during 400 days operation. Decrease of temperature of the reactor from 15 degrees C to 10 degrees C caused the decline of COD removal efficiency. However, continuous operation of the EGSB reactor led the efficient treatment of wastewater (70% of COD removal, 50% of methane recovery) at 10 degrees C. We confirmed that the both acetate-fed and hydrogen-fed methanogenic activities of retained sludge clearly increased under 15 to 20 degrees C. Changes of microbial profiles of methanogenic bacteria were analyzed by 16S rDNA-targeted DGGE analysis and cloning. It shows that genus Methanospirillum as hydrogen-utilizing methanogen proliferated due to low temperature operation of the reactor. On the other hand, genus Methanosaeta presented in abundance as acetoclastic-methanogen throughout the experiment.     

近坝消能区过水围堰水流特性研究——以富春江水电站船闸改建工程为例

水利枢纽工程改扩建过程中,为协调施工与泄洪的关系,往往采用过水围堰实现枯水期挡水施工、汛期过流泄洪。汛期泄洪时施工围堰的水力指标三维性强、沿程变化较大,处于泄洪建筑物下游消能区内的围堰段受水流冲刷强度较大,而远离消能区的围堰段受冲刷强度相对较小。为寻求安全、经济的围堰防护方式,采用三维数学模型模拟了某枢纽船闸改建工程泄洪时坝下水流流场,重点分析了围堰附近流态、流速分布、涡量分布及压力分布特性。研究结果表明:下泄水流在消能区围堰附近形成水跃,强烈紊动水流顶冲围堰;在横向围堰与上游局部纵向围堰区域形成高流速、高涡量、非静压作用区域,该区域需加强防护。研究成果为该工程围堰分段、分区防护提供了科学依据,也可供类似工程参考。     

母线洞对地下洞室群施工期风流行为的影响研究

基于CFD技术，采用标准k-ε湍流模型，分别建立地下洞室群风流场单相流模型和CO扩散混合模型。对施工期通风风流行为进行三维数值模拟，分析了母线洞贯通前后主厂房的风流场分布和厂房内不同位置CO浓度分布随时间的变化趋势。结果表明：母线洞贯通后使得主厂房内低速涡旋区增大，造成厂房底部施工工作面附近风流场紊乱，在工作面附近区域形成污染物滞留区。这易导致主厂房和主变室之间形成污风循环，对安全施工造成影响。