周進周出式輻流式二次沉淀池的三維數值模擬

楊歡

[摘要]本文以周進周出式輻流式二次沉淀池為研究對象。使用FLUENT軟件，選取改進的RNG紊流模型和Mixture模型對其進行三維的數值模擬。從模擬的結果來看，本文所選用的模型和方法能夠很好地模擬沉淀池內污染物顆粒的絮凝作用，并且預測池內污泥絮團的粒徑分布。

[關鍵詞]周進周出;絮凝;污泥粒徑

文章編號：2095-4085（2019）06-0114-01

1周進周出式輻流式沉淀池的模型及網格劃分

周邊進水周邊出水式二次沉淀池是輻流式二次沉淀池的一種[1]，它的原理是：利用進水的能量將水流帶到池子的中間，水流遇到反方向的力之后折回，然后從出水口流出，污泥口位于池中心底部[2]。

沉淀池徑向斷面的結構尺寸：擋板長度為2. 4m[3]，出口的深度為0.3m，入水口的中心半徑為0.6m，進水口為0.6m，排泥口半徑為0.2m。

2同時考慮絮凝作用，濃度差異的異重流的數值模擬

本文將分別對周進周出式輻流式沉淀池進行三維數值模擬，預測了沉淀池內的污泥濃度場，速度場，絮凝可能引起的污泥粒徑在不同時刻的變化[4]，以及池內的污泥絮團的粒徑分布，設定進水流速為0.03m/s，初始的時候假設池內為清水下圖為150min后穩定時期沉淀池池內固相粒徑體積分布直方圖見圖1[5]。

從模擬結果看出，在人流時間為30min，池內分布著一部分的中型顆粒，隨著時間的延長，中小型顆粒逐漸減少，大顆粒絮團的數目逐漸增多。在80min時，絮團粒徑值增長到最大為0.0002m，已經不再繼續增長了，從80min后開始，中等顆粒所占體積分數持續降低[7]，而大顆粒絮團的體積分數卻持續增大。150min時，池內大部分大顆粒粒徑絮團，只有少部分為小顆粒和中等粒徑的絮團。產生這種現象的原因可能是：污水從沉淀池的周邊流入，然后流入池底，沿著池底向中心流動，遇到反方向力后折回，再從出口流出，池子周邊水流方向向上，出水水流的流速比較緩慢，池子底部水流的方向與池底底流的方向和刮泥機運行方向一致，這些條件都對絮凝有利[7]。

3結語

本章構建了周進周出式輻流式二次沉淀池數值模擬所需要采用的幾何模型，然后對構建的模型進行了網格劃分。之后模擬計算了當人流速度為0.03m/s時，周進周出式絮團粒徑分布場。分析研究了同時考慮絮凝作用，濃度差異對絮凝效果所產生的影響。得出結論周邊進水周邊出水的沉淀池，會形成大環形的密度流，這種現象有利于提高池內的容積利用率，有利于固液分離，利于絮凝。

參考文獻：

[1]柴朝暉，楊國錄，陳萌，等，黏性細顆粒泥沙靜水絮凝一沉降模擬[J].四川大學學報（工程科學版），2012， 44（增刊1）：48-53.

[2] DU G L.Modeling coagulation kinetics incorporating fractal theories：afractal rectilinear approach[J]. WaterResearch， 2000. 34 （7）： 1987-2000.

[3]LUO H.Coalescence， breakup and liquid circulation in bubble colunm reactors [J]. PhD thesis， Norwegian Institute ofTechnology，Trondheim， Norway， 1993， （02）.

[4]黃忠釗.考慮絮凝作用的二次沉淀池三維數值模擬[D].西安：西安理工大學碩士學位論文，2014.

[5]龍騰銳，排水工程[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[6]建筑給水排水常用資料備查手冊[M].北京：化學工業出版社，2011.

[7] WELLS S A，LALIBERTE D.Winter temperature gradi-ents in circular clarifiers[J]. Water Environment Re-search， 1998， 70 （7）： 1274 -1279.