污水處理廠高密度沉淀池三維CFD模型構建研究

許琪 徐成劍 萬艷雷 陳浩 周秋紅 李迎喜 劉會娟

摘要：高密度沉淀池因占地面積小等優點，被廣泛應用于污水處理廠深度處理與提標改造工程，但其復雜的流場分布特征也會影響處理效果。利用武漢市南太子湖污水處理廠高密度沉淀池的實際參數建立了高密度沉淀池的三維幾何模型，并基于標準k-ε湍流模型與多重參考系方法等建立了相應高密度沉淀池計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）模型，模擬了高密度沉淀池流場分布特征，最后采用實測流速結果對三維CFD模型的模擬結果進行了校驗。結果表明：流速實測結果與模擬結果標準相對誤差為7.66%，顯示該高密度沉淀池三維CFD模型可以對流場分布進行準確模擬。研究成果可為高密度沉淀池基于數值模擬的設計與運行優化研究提供參考。

關鍵詞：高密度沉淀池; 數值模擬; CFD; 流場分布; 污水處理廠

中圖法分類號：X705文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.06.021

文章編號：1006 - 0081（2022）06 - 0117 - 08

0 引 言

近年來，隨著污水處理廠的排放標準逐步提高，污水處理廠的提標改造工程越發受到重視。高密度沉淀池作為一種原用于自來水廠的反應器，因為具有沉淀分離效率高、占地面積小、抗沖擊負荷強等優點[1]，被廣泛用于污水處理廠的深度處理或提標改造工程[2-4]。

高密度沉淀池在實際運行中也存在部分問題，由于高密度沉淀池較多被自來水廠所采用，但是污水廠與自來水廠的水質不同，在反應器的設計方面無法完全參考自來水廠的設計。同時高密度沉淀池又是一個結構復雜的反應器，相應的流態情況極為復雜，不同流態也會對混凝-絮凝反應過程與絮凝體在反應器中的運動情況造成影響[5-6]。……