合流溢流污水高效沉淀池计算机模拟研究

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1、274科技研究城市道桥与防洪2012年9月第9期合流溢流污水高效沉淀池计算机模拟研究姜震宇(上海水务建设工程有限公司，上海200070)摘要：该文利用计算流体动力学模型，对合流溢流污水高效沉淀池进行了模拟。模拟结果表明，由于表面负荷较大，进水水流以较快速度从进水挡板下部通过，冲击池底部污泥层，同时穿过池底部撞向池下游池壁，再在斜板下方产生回流，从而影响沉淀池的沉淀效果。因此在设计高表面负荷沉淀池时进水的布水均匀尤其重要。在给定出水ss设计标准下(60mg／L)，进水ss为500mg／L，经CFD模型优化后的沉淀池，能将表面

2、负荷维持在20m3／m·h左右范围正常运行。关键词：高效沉淀池，合流污水溢流，计算流体动力学中图分类号：X703．3文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)09—0274—050前言1计算流体动力学模型概述国外许多城市处理初期雨水和合流污水的方计算流体动力学是一门新兴发展起来的学科，法很多，如采用二级生物处理或修建在线或离线近年来已经广泛应用于污水处理。20世纪7O、80的流量调节池等等。由于雨水的洪峰持续时间短，年代，预报污水处理中的水流动力特性和掺混输流量大，造成这些处理设施的造价比较贵，而利用运规律主要

3、依靠物理模型；20世纪80年代以后，率比较小，如上海年平均降雨时间仅500h左右。随着计算机容量与速度的提高，以及湍流模拟技目前，国外有许多城市采用一级强化高效沉淀工术的发展，针对实际工程问题，求解动量输运方艺来处理雨水或合流污水。一级强化工艺就是利程、探明物质掺混规律成为环境水力学及环境流用一定的物理、化学或生物的方法使污水中的悬体力学的重要发展趋势。浮物、胶物质或非溶解性污染物(如磷和一些重金应用于沉淀池设计的计算流体动力学模型以属物质)发生凝聚和絮凝，改善污染物质的可沉降基本流体力学原理为基础，是一种较为成熟的数性能

4、，提高沉淀分离效果和去除能力，从而改善出值模拟技术。它把沉淀池几何体分成许多小单元，水水质的一种处理工艺。目前，很多国外设备生产以网格形式描述问题，并对网格内的每个单元建厂家，根据混凝沉淀强化处理工艺原理，开发了许立质量、能量、动量和固体浓度方程，包括一些化多成套高效沉淀设备。和其他工艺相比，其主要优学或生物反应。一些特殊单元内的流体受到相邻点为：处理单元小，占地少；设施达到稳态运行的单元和池体边界的影响，需确立边界条件。网格的时间短；良好的出水水质良好【。划分数目应当足够多，最好能精确表征模型的几目前，世界范围内有很多种

5、溢流污水高效处理装何形状和流体的一些重要特征(流态)。由于大量置已经成功商业化囹，主要有Kruger公司的ACTIFLO的网格单元和方程应用，使得流体问题更加依懒工艺，法国InfilcoDegremont的DENSADEG+计算机技术，而简单、易用的软件开发和计算机技BIOFORts]工艺和Parkson公司的LemallaHate工艺术的发展使CFD模型在沉淀池数值模拟中的应用[91取得了重要进展。。它们都利用化学絮凝和物理沉淀来处理溢流污水，水力表面负荷都非常高，装置紧凑，占地面积沉淀池中的流体流速相对其它处理工艺单元

6、小，启动速度快，通常30min内可以达到稳定的高来说较小，但有时雷诺数很高，属于紊流。沉淀池峰负荷，出水水质较好。这些高效处理装置的核心内紊流主要是由进水和池内流体混合、固体边界工艺之一就是高效沉淀池，沉淀池的表面负荷一的影响和水面的风剪切力引起的。沉淀池数值模般在30～100m3／mh，比普通沉淀池高数十倍。因拟中使用大量的CFD紊流模型，主要包括零方程此沉淀池设计的优劣是处理装置性能的关键。模型、单方程模型、双方程模型、雷诺应力模型(RSM)、代数应力模型(ASM)等等。收稿日期：2012—06—123一D沉淀池模型采

7、用修正的单指数方程决定作者简介：姜震宇(1981一)，女，上海人，助理工程师，从事排水系统设计优化与计算机模拟工作。絮体的沉速。单指数方程被用来估计颗粒沉速的2012年9月第9期城市道桥与防洪科技研究275经验模型广泛接受。采用化学絮凝时的颗粒沉降l生能。一KI(C-Cmin)f：0e2沉淀模型的建立式中：V清水中颗粒沉速(经验常数)；2．1沉淀池的基本设计参数c——进入沉淀池的悬浮物浓度(如：MLSS)；沉淀池长10in，平均水深5In。模型模拟的宽——可达到的最小悬浮物浓度(如出水度范围为5m(见图2)，模拟的表面面积

8、范围为5OTSS)；m，沉淀池通过一条宽0．5In的进水连通渠，由沉卜一阻滞区沉淀特性参数(经验常数)。淀池底部进水。现有进水槽高1．35in。上式仅适用于阻滞沉淀区。沉淀池上层悬浮斜板沉淀池设6座，单池长×宽为10m×5ITI，物浓度低于阻滞区浓度，因此采用单指数方程来估算沉速。Patry和Takac