本技术属于环境工程技术领域,涉及一种基于流态降维的简化高固厌氧消化水力调控难度的方法,包括:根据目标反应器构建反应器和搅拌桨的几何模型;使用适应性相对较强的非结构网格对整个流体域进行网格划分;采用流变仪对厌氧消化基质的流变特性进行模拟;使用CFD软件对厌氧消化流场进行数值模拟,计算收敛后导出结果;绘制二维累积流速分布归一化曲线并构建一维高固厌氧消化水力学特征模型;通过数据分析得到水力学特征参数与研究变量关系。本发明通过控制反应器内几何构型、转速,可以优化水力条件,降低搅拌所产生的能耗,为反应器内混合表征提供新的见解,能更好地控制反应器内混合效果。
背景技术
厌氧消化不仅可以有效降解有机废弃物,还可以通过生产沼气从废物中进行能源回收。然而有机固废厌氧消化存在一些缺陷,如甲烷产率低、滞留时间要求高、底物不能完全消化等。相较于低固厌氧消化,高固厌氧消化具有反应器占地小、处理量大及消化物具有优良的卫生性能等优点,但其流体流动特性差,基质传热传质效果差,容易导致氨氮和酸积累,抑制反应的进行。对高固厌氧消化水力学条件进行调控能够强化系统中传热传质,促进高固厌氧消化运行性能。
高固厌氧消化系统包含海量三维水力学信息,以海量复杂水力学信息调控系统难度极大。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)可实现厌氧消化系统三维水力学特性的可视化,获得全面的流场信息。其中,网格是CFD模型的计算单元,有效容积为8L的厌氧消化反应器网格数为742593,有效容积为30L厌氧消化反应器,网格数高达3928848。因此,利用三维海量信息去直接调控高固厌氧消化反应器的水力条件是极其困难的。
实现思路