基于CFD的寒區(qū)輻流式二沉池模型建立與優(yōu)化調(diào)控研究.pdf

1、松花江綜合整治是恢復(fù)松花江水環(huán)境的重要手段，而其沿岸污水處理廠設(shè)計與建設(shè)承擔重要的點源污染物的削減工作，其中二沉池作為污水處理廠的一個重要構(gòu)筑物，它制約著最終處理效果。針對于此，本課題在“十二·五”國家科技重大專項子課題“馬家溝城鎮(zhèn)污水深度減排技術(shù)集成與工程示范”的支撐下，開展基于CFD的寒區(qū)輻流式二沉池研究工作，研究寒區(qū)輻流二沉池數(shù)學模型建立以及通過對模擬中結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化和實際運行參數(shù)變化對沉淀的影響，為本“十二·五”示范工程建設(shè)提供高

2、效可靠的技術(shù)參數(shù)，改善二沉池流態(tài)，解決二沉池占地面積大，流態(tài)不均勻所導致的固液分離效果不佳的問題，從而保障實際污水處理廠的二沉池運行效果。
　　本文以哈市某污水廠輻流式二沉池為模擬對象，利用計算流體力學對其速度場和濃度場進行數(shù)學建模。哈市冬季污水水溫常低于10℃，模擬中對粘度的選擇取10℃時水的粘度1.3077×103Pa·s。通過分析采用RNG的k-ε兩方程紊流模型和Mixture多相流模型，分別對池內(nèi)的水流速度場和懸浮物濃度場

3、進行了模擬，以Wells對實際運行的沉淀池試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，對比驗證了建模中各模型的準確性和合理性，確定了模擬得到的速度場和濃度場與實際情況符合，分析發(fā)現(xiàn)該二沉池存在明顯的異重流和回流現(xiàn)象，池中水流流態(tài)分布很不均勻。
　　利用已確定的建模方式對該二沉池不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的各工況點進行模擬，主要結(jié)構(gòu)參數(shù)包括進水導流筒、出水口和本文提出的一種擾流板形式。經(jīng)過分析提出了二沉池結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)優(yōu)化方案，確定了導流筒淹沒深度與二沉池中心高度比應(yīng)控制在0

4、.50～0.58，導流筒半徑與二沉池半徑比控制在0.065~0.069，出水設(shè)置為內(nèi)置雙側(cè)堰，位置控制在距池壁2.0m。確定本文提出的水平式擾流板為減輕進水異重流現(xiàn)象和回流區(qū)面積的一種手段，確定擾流板距導流筒最佳垂直距離與池深比控制在0.17。
　　利用已確定的建模方式對結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化完畢的二沉池不同運行參數(shù)的各工況點進行模擬，主要運行參數(shù)包括進口流速、懸浮顆粒濃度和懸浮固體顆粒粒徑、密度。確定進口流速0.10m/s為該二沉池最佳運

5、行工況，確定在可實現(xiàn)范圍內(nèi)懸浮物濃度越小，懸浮固體顆粒粒徑、密度越大，對沉淀影響越為有利，提出以投加絮凝劑等方式人為提高懸浮固體顆粒粒徑、密度可以提高二沉池運行效率。
　　通過工程局部經(jīng)濟分析比較，研究所提供的技術(shù)參數(shù)節(jié)省占地33.3％，節(jié)省二沉池總投資29.5%，可以減輕寒冷地區(qū)輻流式二沉池進水異重流和池中回流現(xiàn)象，提高二沉池的運行效率，可為污水廠高效運行、松花江水質(zhì)改善提供技術(shù)支撐，既對污水達標排放、污水廠實現(xiàn)節(jié)能減排要求有重