平流式干净沉淀池异重流三维数值模拟

• 作 者: 李尔康
• 机 构: 西安理工大学
• 出 处: 西安理工大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 平流二次沉淀池 数值模拟 浓度差异 异重流现象 城市污水处理

作为成熟污水处理工艺流程中的重要环节,二次沉淀池的作用无可替代。平流式二次沉淀池具有对冲击负荷和温度变化适应能力较强、施工简单造价低的优点,适用于水位较高或者地质较差的地区及各个类型的污水处理厂,应用非常广泛。　　
由于进水与池内水的浓度差异,会在沉淀池内产生异重流现象,将对池内的流态产生影响。本文将以城市污水处理厂中平流二次沉淀池为研究对象,针对池内的异重流现象应用数值模拟的方法,选取RNGk-e两方程紊流模型和Mixture模型作为该次模拟二沉池的数学模型,对平流式二沉池池内流态进行三维数值模拟。模拟结果表明:理想沉淀池在宽度方向上各量均匀分布的假设是不成立的。沉淀池不仅在挡板后和接近出水口处有回流区,在靠近两个壁面和池底处也存在回流区,即水流在宽度方向上存在速度分量。壁面漩涡自沉淀池前部到出水口逐渐增大,在漩涡的影响下水流速度不同方向分量在宽度上都存在变化。沉淀池的浓度分布大致分为四个区:清水区,絮凝区,成层沉淀区,污泥区等。越靠近池底浓度变化越大。浓度梯度竖直方向比水平方向大,说明浓度在竖直面比水平面的变化大。在宽度上浓度变化较小。　　
研究分析了沉淀池挡板高度、长度与有效水深之比、进水口高度对沉淀池运行效率的影响,为平流式二次沉淀池的优化提供了依据:随着挡板高度的增加,回流区减小,悬浮物的去除率有所增加:悬浮物的去除率随着沉淀池长度和有效水深的增大而提高,长深比超过一定值后提高幅度减小。在不改变沉淀池容积和进水流量的情况下,增大进水口高度对沉淀池运行效率影响不大。