文章摘要：
中图分类号：X703.1 文献标识码：A
文章编号：1000-4602(2002)05-0014-04
Numerical Simulation for Hydraulic
Characteristics in Moving Bed Biofilm ReactorJI
Min1, DONG Guangrui2,HUO Jins......
中图分类号：X703.1
文献标识码：A
文章编号：1000-4602(2002)05-0014-04
Numerical Simulation for Hydraulic
Characteristics in Moving Bed Biofilm Reactor
JI
Min1, DONG Guangrui2,HUO Jinsheng1, SONG Yawen1， DING
Wei dong3
(1.School of Environmental Science and
Engineering,Tianjin University,Tian jin
300072,China;2.North China Municipal Engineering Design
and Research Insti tute,Tianjin 300074,China;3.Shanghai
Nanhui Water Supply Co.,Shanghai 200000,China)
Abstract：Numerical simulation was carried
out by using two-dimensional N-S equation for the flow
field in moving bed biofilm reactor.This method can
describe the water flow velocity and vortex function
distribution on all points of the reactor,with the
simulation result in good coincidence with field test
data.
Keywords: moving bed biofilm
reactor;hydraulic characteri stics; numerical
simulation
对移动床生物膜反应器(MBBR)采用数值模拟方法研究其在废水处理中的水流特性，将对反应器构造的合理设计以及不同操作条件下的流态分析有所帮助。
1 反应器的构造与流速测定方法
反应装置如图1所示。
反应器的尺寸(长×宽×深)为300mm×100mm×800mm，其有效容积为24
L。采用天津大学研制的CLS系列聚丙烯填料，填料内径为10mm，高度为10mm，壁厚为0.9mm，填料内部有十字支撑。在水力特性测定试验中，将反应器立面按有效容积划分为8行6列的均匀网络。采用袖珍式超声波多普勒流量计，通过两个传感器测定在不同工作条件下每种反应器内各个网络中心点处的流速。
反应器内流速的测定方法是：设定一定的曝气方式、池型和填料比后，打开进气阀，并逐渐增大气压和气量到设定值，使填料在某一供气水平下刚好开始在全池近似或完全转动，此时
描绘其转动情况并测定流速。与数值模拟相对应的试验条件是：供气气压为0.45MPa，
气量为0.05m3/h，水量为24L，曝气强度为2.08m3/(m3·h)，填料体积填充比为30%；曝气头置于反应器内左下角。
2 数学模型与数值计算方法
2.1 N—S方程及其简化
2.1.1 几点假设
①
假设反应器内为单相液流(不可压缩粘性流体)，忽略气体(曝气)和固体(填料)对流态的影响，同时忽略密度流影响；
②
假设反应器为长方形，忽略反应器厚度对流态的影响，此时可将反应器水力模拟简化为二维平面流；
③
由于反应器顶部总是有部分填料聚集，影响了废水及填料的旋转运动，因而可将顶部边界简化为固壁处理；
④
曝气头位于反应器左下方，假设曝气的气压和气量在满足向反应器内生物供氧的同时，还能满足反应器废水及填料旋转所需的最小驱动力。
由此可将该问题的求解简化为二维平面不可压缩粘性流体的流态模拟。
2.1.2
二维平面不可压缩粘性流体的N—S方程
对于二维不可压缩粘性流体，常用N—S方程的涡流函数法求解，其无量纲形式为：
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