循环推流式固定化微生物反应器内部流场数值模拟与结构优化*

黄世钊

(1. 广西大学 a. 化学化工学院；b. 环境学院；2. 广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室；3. 广西石化高级技工学校)

目前，固定化微生物技术在我国废水治理和工业、生活污水原位修复领域中还未得到广泛应用，原因在于现有的固定化微生物装置不能为微生物提供一个良好的生存环境，微生物流失量大，利用率低[1]；再者，对于固定化微生物反应器的研究设计目前还没有成熟的理论和方法，由于影响反应器性能的结构因素较多，因此很难通过实验进行全面的分析和研究。随着计算机技术的不断发展和进步，计算流体力学(CFD)成为继理论流体力学和实验流体力学之后的又一重要研究手段[2]。CFD软件不仅可以就影响固定化微生物反应器性能的结构因素(如曝气头安装高度)进行研究，还可以观测反应器中流体的流动和速度分布情况。

Fluent软件是目前应用最广泛的CFD软件之一[3]，针对每一种流体流动的特点，采用合适的数值解法以在速度计算、稳定性及精度等方面达到最优。Fluent率先采用的非结构化网格和基于解的自适应网格技术，使得用户可自由选择网格类型来划分复杂的几何区域。该软件支持不同前处理软件导入，可自由导入如AutoCAD、UG、Pro/E及Solidworks等绘图软件所生成的几何模型。Fluent软件被广泛应用于流体机械的数值模拟中[4，5]。

1 循环推流式固定化微生物反应器

1.1反应器结构

反应器采用圆筒型结构，由下至上依次为进水区(Ⅰ)、微生物发生区(Ⅱ)、微生物混合区(Ⅲ)和曝气出水区(Ⅳ)。……