計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)模擬氣浮池水力特征及其應(yīng)用研究.pdf

1、針對南水北調(diào)水特有的低濁高藻水質(zhì)特性，氣浮池工藝已應(yīng)用于部分水廠處理工藝中。但目前氣浮池設(shè)計(jì)多依靠設(shè)計(jì)手冊計(jì)算，在規(guī)范所給參數(shù)范圍內(nèi)取值，并無確切的參數(shù)取值方法。研究提出可將計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模擬應(yīng)用于氣浮池設(shè)計(jì)，并對平流式氣浮池、逆流式氣浮池、混合流式氣浮池的不同參數(shù)下模型進(jìn)行流態(tài)模擬計(jì)算及后處理，利用氣相流跡圖、氣相體積分布云圖、氣相體積分布曲線等后處理圖形直觀對比池內(nèi)流態(tài)。模型應(yīng)用試驗(yàn)分析也發(fā)現(xiàn)，氣浮池去除效果與氣相流態(tài)呈正相

2、關(guān)關(guān)系，故可利用CFD模擬來指導(dǎo)氣浮池設(shè)計(jì)，并可對其進(jìn)行優(yōu)化改造。
　　研究首先介紹了CFD模擬所用軟件ICEM CFD14.5和Fluent14.5的操作流程，包括模型的計(jì)算與建立、網(wǎng)格的建立及軟件操作。建立流量為0.5 m3/h模型后，利用軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，主要研究內(nèi)容分為四個方面:(1)平流式氣浮池的模擬優(yōu)選及其回流溶氣水溶氣壓力優(yōu)化;(2)逆流式氣浮池的模擬優(yōu)選及其回流溶氣水溶氣壓力優(yōu)化;(3)混合流式氣浮池的模擬優(yōu)選及其

3、回流溶氣水溶氣壓力、回流溶氣水回流分配比優(yōu)化。每個研究部分在經(jīng)軟件模擬選擇出較優(yōu)池型后再次利用軟件計(jì)算進(jìn)行優(yōu)化，并建立優(yōu)化后池型，在最優(yōu)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。切換新建氣浮池和原有斜管沉淀池條件下進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證氣浮池相比于斜管沉淀池的去除率提高情況。
　　研究發(fā)現(xiàn)，回流溶氣水采用不同的回流方式時，最適宜的設(shè)計(jì)參數(shù)即設(shè)計(jì)池型不同，最佳流態(tài)的回流溶氣水溶氣壓力也不同。平流式氣浮池采用接觸室上升流速為15 mm/s，分離室分離速度為2.0 mm

4、/s，回流溶氣水溶氣壓力為0.45 MPa時流態(tài)最佳;逆流式氣浮池采用接觸室上升流速為20 mm/s，分離室分離速度為2.5 mm/s，回流溶氣水溶氣壓力為0.40 MPa時流態(tài)最佳;混合流式氣浮池采用接觸室上升流速為10 mm/s，分離室分離速度為1.5 mm/s，回流溶氣水溶氣壓力為0.45 MPa，回流溶氣水分配比1∶1時流態(tài)最佳。在最優(yōu)情況下建立裝置進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論選用何種回流方式的氣浮池，對濁度、CODMn、TOC、UV的去

5、除效果均優(yōu)于斜管沉淀池，特別是對濁度的去除方面，有較顯著優(yōu)勢。條件允許時，推薦采用混合流式氣浮池進(jìn)行工藝升級。
　　對玉清水廠氣浮池進(jìn)行模擬運(yùn)行評估，利用模型模擬發(fā)現(xiàn)其沉淀氣浮池氣浮區(qū)部分與平流式氣浮池優(yōu)選結(jié)果相同，但因設(shè)備限制，回流溶氣水溶氣壓力難以達(dá)到0.45 MPa。在穩(wěn)定運(yùn)行時對進(jìn)水、沉淀氣浮池沉淀池出水、氣浮區(qū)出水、未改造平流沉淀池出水進(jìn)行取樣檢測發(fā)現(xiàn)，沉淀氣浮池對濁度、氨氮、藻類、葉綠素A的去除效果有顯著優(yōu)勢，但對CO