高密度沉淀區(qū)三維數值模擬與優(yōu)化研究.pdf

1、高密度沉淀池作為“污泥循環(huán)型”沉淀池的代表，其應用前景相當廣闊。它適用于土地資源緊張、原水水質變化大、出水水質要求高的凈水廠。因此，對高密度沉淀池進行設計優(yōu)化具有十分重要的現實意義。本文在查閱相關文獻的基礎上，以重慶某大型給水廠(60萬噸/日)為背景，對高密度沉淀池沉淀區(qū)的水流流態(tài)、出水口水流流速分布、出水口污泥濃度分布進行了三維數值模擬；分析了各種設計參數對其沉淀效果的影響程度；優(yōu)化了高密度沉淀池沉淀區(qū)的運行參數與結構參數。主要內容包

2、括：①在對國內外沉淀池的研究工藝進展進行總結的基礎上，分析了高密度沉淀池的工作原理、運行流程、優(yōu)勢及應用前景。②以重慶某大型在建給水廠為背景，利用Fluent軟件建立了高密度沉淀池沉淀區(qū)內水流流場、出水口水流流速分布、出水口污泥濃度分布的數值模型。③利用“相似性原理”建立了高密度沉淀池沉淀區(qū)的物理模型，驗證了物理模型出水口水流流速分布與數值模型出水口水流流速分布的一致性，證明了Fluent軟件在沉淀池數值模擬中運算的準確性。④對高密度沉

3、淀池沉淀效果影響參數進行了分析。
　　 本文分別分析了不同進水口流速、不同導流墻形狀、不同擋板的長度對高密度沉淀池沉淀效果的影響。主要結論如下：⑴隨著進水口水流流速的增加，沉淀池進水口處異重流的強度得到減輕，沉淀池出水口前端短流現象得到緩解，預沉池-濃縮池中部的漩渦半徑減小，漩渦的強度減輕，水流流態(tài)得到了改善。但由于進水口水流流速的增加，沉淀池水力停留時間縮短，沉淀效果變差。⑵沉淀池中的水流流態(tài)決定了出水口的水流流速分布。由于沉

4、淀池出水口前端存在短流現象，預沉池-濃縮池中部存在漩渦，造成了沉淀池出水口的前端與尾部水流速度偏大，中部水流速度較為穩(wěn)定。⑶將導流墻的左側改為弧形后，進水口異重流現象強度得到減輕，出水口前端短流現象得到緩解，同時，由于沉淀池的體積沒有減少，水力停留時間沒有減少，沉淀效果會變好。⑷將導流墻的兩側均改為弧形后，沉淀池的流態(tài)得到進一步的改善，但由于沉淀池的體積減小，水力停留時間減少，沉淀效果變差。⑸沉淀池的擋板的長度在一定范圍內能起到改善出水

5、口短流現象，增加沉淀池水力停留時間，進而提高沉淀效果的作用。擋板的長度為1m時，沉淀效果最佳。擋板長度超過1m，造成預沉池-濃縮池中部的漩渦靠近池底污泥層，帶動更多的污泥沿水流流向出水口的尾部，因此沉淀效果變差。⑹淀池水流流態(tài)與沉淀池水力停留時間是影響沉淀池沉淀效率的主要因素，對沉淀池沉淀效果的具體影響如下：⑴如果改變沉淀池的運行參數或結構參數，造成這兩個因素均變得對沉淀過程更加有利，那么沉淀池的沉淀效率必然會提高。⑵如果改變沉淀池的運

6、行參數或結構參數，造成這兩個因素中的一個有利于沉淀，另一個對沉淀不利，那么就需要建立具體的數值模型并加以分析。⑶如果改變沉淀池的運行參數或結構參數，造成這兩個因素均變得對沉淀過程不利，那么沉淀池的沉淀效率必然會下降。⑷在對高密度沉淀池沉淀效果影響參數進行分析的基礎上，綜合考慮高密度沉淀池日處理水量與出水水質這兩方面因素，確定了高密度沉淀池沉淀區(qū)的最佳運行參數與結構參數：進水口水流速度為0.02m/s；導流墻左側為弧形，右側與沉淀池的原始