氧化沟中导流墙二维水流流态模拟研究.pdf

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1、器环境保护工程Environr鞠ent疆lprote《罐io秘鞋秘磐l辩e转瘫秘貉氧化沟中导流墙二维水流流态模拟研究陈威，柳溪(武汉科技大学，湖北武汉430065)摘要：导流墙是氧化沟中改变水流流向的辅助结构，导流墙广泛采用偏心设置，其设置参数多为经验判断。根据Fluent软件进行模拟导流墙处流速分布情况分析，在不同下游长度、偏心距及导流墙半径的条件下，对导流墙的设置进行讨论，得出其优化的设置参数。关键词：污水处理；氯化沟；导流墙；下游引伸长度；偏心距；模拟中图分类号：X703．1文献标志码：B文章编号：100

2、9—7767(2011)01一叭10—04SimulationStudyofFluidStateofTwo—dimensionalFlowAlongtheoxidationDitchGuideWallsChenWei．LiuXi氧化沟工艺具有较长的水流停留时间，较低的有机负荷．较长的污泥龄以及节约能源等特点，是城市生活污水处理的常规工艺之一。氧化沟的形式较为多样化，但均通过导流墙的引导在沟道内循环流动，污水经导流墙引导偏向，在弯道处不会发生大量的沉积。因此．导流墙设置的好坏决定了污泥沉积轻重及污水处理的效率【1

3、]。目前，一般认为导流墙应偏心设置。即导流墙的圆心与弯道圆弧不同心，改变下游断面流速分布不均匀性的作用效果更好。在设计规范中，导流墙的下游引伸长度近似等于导流墙的半径，导流墙偏心距的大小一般在O．5m左右，最多不得超过1m【2】。但在实际工程设计中，设计人员常常根据自己的工程经验采用不同的参数。实践表明，在氧化沟中局部流速过低会造成污泥淤积，使得处理效果较差，能耗较高。针对以上问题，引入数值模拟软件Fluent进行模拟研究，再反馈于实际工程设计中。1导流墙数值模拟Fluent是通用的CFD软件，通过有限体积法和

4、离散控制方程，精确模拟流体的流态。使用Fluent软件对导流墙的设计进行模拟，从而确定最优的设计参数。1．1模拟试验设计影响导流墙设置的主要影响因素有：①导流墙下游的长度。合理的引伸长度可以有效的调节水流的速度分布，减少水流中的污泥沉淀。②导流墙偏心距。导110啼荭投右一ET2011No．1(Jan．)VoI．29流墙的偏心距大小是直接影响导流墙两侧的面积，改变两侧的水流流速，进而影响沟内的水流分布情况。③导流墙的半径。不同半径导流墙的设置可改变弯道中的两侧面积分布，不同的半径，弯道中的水流流速分布亦不同。探讨

5、导流墙的设置，从而确定其下游引伸长度、导流墙的半径及偏心距的设计参数．以提高污水处理的效率。1．2模型的建立氧化沟导流墙分析模型采用4座卡罗塞尔氧化沟．每座单沟宽10m，氧化沟弯道半径为5m，墙体厚250mm。为保证水流直道流动平稳，分析模型取直道长度14m计算。导流墙分析建模如图1所示。图1设有偏心导流墙的氧化沟计算模型可在CECS112：2000《氧化沟设计规范》中要求沟内平均速度应大于0．25IIl／s[3】。在实际工程设计中，一般采用不低于0．3“s，使氧化沟内的污泥呈悬浮而不致沉淀[4】。模型中进口的

6、水流速度采用0．3“s，出口为自由出流，所有的边界条件在进出口截面上设为均匀分布。对模型进行网格划分，形成有限元模型，采用四边形网格划分，在壁面和曲率较大的地方使用三角形网格(见图2)。图2设有导流墙的有限元模型2数值模拟的结果分析通过Fluent软件模拟。污水经过导流墙后流速分布发生了很大的变化(见图3)，以0．3111／s为界，流速分布图可以分为高速区和低速区。在低速区，污水流速低，会发生沉淀现象，进而影响氧化沟的运行工况，因环境保护工程器篷nVlrOn耵18n童aiProteCtlonEngineerin

7、g此，需选择最大的高速区的面积，进而选择最优的各设置因素。图3弯道的水流流速分布图2．1下游引伸长度设置模型以零引伸长度为基点．以500mm为单位元，依次递增至3500mm进行模拟。利用F1uent软件来分析不同引伸长度时的水流性能，验证最佳的设置长度，统计速度在各分段的分布。结果如表1所示。表1不同下游引伸长度时速度的分布范围。O～0．1O．1～0．2O．2～0．3O．3～O．4O．4～0．5O．5以上1．939．7919。6948．8419．000．742．799．7518．8l50．0317．73O．89

8、3．609．9018．1547．9219．57O．854．OllO．0617．5347．4520．130．824．189．9517．4047．2220-37O．884．钧9．5017．4547。4220．270．954．549．2317．7l46．9420．660．9l4．888．7817．8346．7420．83O．93合计(013以上)68．5868．6568．3468．468．4