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1、第四届环境模拟与污染控制学术研讨会论文集C a r r o u s e l 氧化沟的流动实验范茏1 ，陈大方2 ，刘艳臣1 ，施汉昌1 ，王志强11 清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制 国家重点联合实验室，北京，10 0 0 8 4 2 冲国矿业大学( 北京校区) 化学与环境工程学院，北京，1 0 0 0 8 3 一引言 氧化沟自从1 9 5 4 年在荷兰首次使用，在废水处理行业直发挥着不可缺少的作用。 为了使氧化沟更好的发挥作用，有必要对其进行优化设计，而水力学参数对反应器的设 计而言，是一重要参数。但文献中很少有报道是关于氧化沟内水力学特性的。因此，本 文着重对C a r r o
2、u s e l 氧化沟进行小试研究，得出小试氧化沟内较系统的流体力学参数， 为氧化沟的进一步优化设计提供依据。 二实验装置和材料 本小试氧化沟参照实际氧化沟按比例缩小得到，如图l 所示，沟内水深1 2 c m ，半径1 4 2t o n i ，直段长为7 4 6m n l 。沟内两边各装有一个小功率倒伞形表面曝气机。采用清水实验，用聚苯乙烯微珠代表活性污泥，密度为1 0 7 9 c m 3 ，直径为2 0 0 4 0 0 目。 采用颗粒动态分析仪P D A ( P a r t i c l eD y n a m i cA n a l y s e r , P D A ) 对小试氧化沟内的流 动进行
3、测试。P D A 主要包括两大部分：P D A 测量系统和实验台本体( 图1 ) 。本实验采 用的是丹麦D a n t e c 公司制造的5 8 N 5 0 型P D A 。图1 实验台及氧化沟图2 氧化沟测量点示意图( 俯视) 三实验结果及讨论 由于氧化沟内有两个表曝机，沟内流动对称，故仅测定氧化沟一半即可。实验中主 要对氧化沟的直段进行测定，考察了表曝机的转速、液面深度、表曝机位置等对流动的 影响。测试断面如图2 所示，沿流动方向分别在x = 3 6m l T l ，1 8 6m m ，3 3 6 m m ，4 8 6n T m 和6 3 6 m m 处测量，竖直方向分别在距离液面为5 m
4、 m ，1 5m m ，6 0m m 和9 8 m m 处测试。 1 搅拌转速的影响 在6 0 r p m ，1 5 0 r p m ，2 0 0 r p m ，6 0 0 r p m 下分别测试氧化沟直段上几个不同断面的流 速。实验中，氧化沟内水深为1 2 0 m m 。如图3 、4 所示，随着搅拌转速的增大，速度逐 渐增大，在氧化沟的中间位置，壁处的速度要大于中间挡板的速度。沿着流动方向，流 速随着X 的增大逐渐减小，并趋于稳定，即流出表曝机的速度要大于流入表曝机的速度。 2 表曝机位置的影响 表曝机与液面相对位置的不同会对氧化沟内的流动产生影响，因此，改变表曝机与 液面的相对位置，在将表
5、曝机降低至液面以下5 m m 和升高至液面以上5 m m 两种情况下， 对流场分别进行测定，并与表曝机与液面相平时的结果进行比较。实验结果见图5 、图 6 ，随着表曝机在沟内浸没深度的增加，速度逐渐增大。与图3 对比可以发现，在不同资助项目：国家8 6 3 计划，清华大学实验室开放基金。第四届环境模拟与污染控制学术研讨会论文集 的z 处，速度的变化趋势略有不同，在流入表曝机的位置，壁处的速度要不手甭丽瓣 与挡板较接近处的速度。图3 不同位置搅拌转速对速度的影响图4 不同位置搅拌转速对速度的影响图5 表曝机位置对速度的影响图6 表曝机位置对速度的影响 3 水深的影响 实验中改变小试氧化沟内水的深
6、度至1 1 0 m m ，1 3 0 m m ，并与水深为1 2 0 m m 的结果 比较，以考察氧化沟深度对流态的影响。实验时，表曝机的搅拌转速为1 5 0 r p m 。随着 沟内水位的增加，距离液面相同位置处流体的速度会逐渐减小，如图7 、图8 所示。图7 水深对速度的影响图8 水深对速度的影响四结论 文中采用P D A 对氧化沟内的流动进行了系统的实验，考虑了表曝机的转速、表曝 机的位置、氧化沟的深度等因素对流动速度的影响，主要得出以下结论： ( 1 ) 随着表曝机转速的增大，氧化沟内的流速也逐渐增大，氧化沟中间位置，距 离挡板越近速度越小，而从表曝机流出的速度明显大于流回表曝机的速度。 ( 2 ) 表曝机在沟内的浸没深度对流速也有着一定的影响，随着在沟内浸没深度的 增加，速度会增加，而沿着流动方向，变化趋势不太明显。 ( 3 ) 随着沟深度的增加，在距离液面同样距离处速度会略有降低。OI62OB2O啪咖咖嘶啦咖一量-g专i：吉j$
