周进周出式辐流式二次沉淀池的三维数值模拟

    杨欢

    

    

    [摘要]本文以周进周出式辐流式二次沉淀池为研究对象。使用FLUENT软件，选取改进的RNG紊流模型和Mixture模型对其进行三维的数值模拟。从模拟的结果来看，本文所选用的模型和方法能够很好地模拟沉淀池内污染物颗粒的絮凝作用，并且预测池内污泥絮团的粒径分布。

    [关键词]周进周出;絮凝;污泥粒径

    文章编号：2095-4085（2019）06-0114-01

    1周進周出式辐流式沉淀池的模型及网格划分

    周边进水周边出水式二次沉淀池是辐流式二次沉淀池的一种[1]，它的原理是：利用进水的能量将水流带到池子的中间，水流遇到反方向的力之后折回，然后从出水口流出，污泥口位于池中心底部[2]。

    沉淀池径向断面的结构尺寸：挡板长度为2. 4m[3]，出口的深度为0.3m，入水口的中心半径为0.6m，进水口为0.6m，排泥口半径为0.2m。

    2同时考虑絮凝作用，浓度差异的异重流的数值模拟

    本文将分别对周进周出式辐流式沉淀池进行三维数值模拟，预测了沉淀池内的污泥浓度场，速度场，絮凝可能引起的污泥粒径在不同时刻的变化[4]，以及池内的污泥絮团的粒径分布，设定进水流速为0.03m/s，初始的时候假设池内为清水下图为150min后稳定时期沉淀池池内固相粒径体积分布直方图见图1[5]。

    从模拟结果看出，在人流时间为30min，池内分布着一部分的中型颗粒，随着时间的延长，中小型颗粒逐渐减少，大颗粒絮团的数目逐渐增多。在80min时，絮团粒径值增长到最大为0.0002m，已经不再继续增长了，从80min后开始，中等颗粒所占体积分数持续降低[7]，而大颗粒絮团的体积分数却持续增大。150min时，池内大部分大颗粒粒径絮团，只有少部分为小颗粒和中等粒径的絮团。产生这种现象的原因可能是：污水从沉淀池的周边流入，然后流入池底，沿着池底向中心流动，遇到反方向力后折回，再从出口流出，池子周边水流方向向上，出水水流的流速比较缓慢，池子底部水流的方向与池底底流的方向和刮泥机运行方向一致，这些条件都对絮凝有利[7]。

    3结语

    本章构建了周进周出式辐流式二次沉淀池数值模拟所需要采用的几何模型，然后对构建的模型进行了网格划分。之后模拟计算了当人流速度为0.03m/s时，周进周出式絮团粒径分布场。分析研究了同时考虑絮凝作用，浓度差异对絮凝效果所产生的影响。得出结论周边进水周边出水的沉淀池，会形成大环形的密度流，这种现象有利于提高池内的容积利用率，有利于固液分离，利于絮凝。

    参考文献：

    [1]柴朝晖，杨国录，陈萌，等，黏性细颗粒泥沙静水絮凝一沉降模拟[J].四川大学学报（工程科学版），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]黄忠钊.考虑絮凝作用的二次沉淀池三维数值模拟[D].西安：西安理工大学硕士学位论文，2014.

    [5]龙腾锐，排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

    [6]建筑给水排水常用资料备查手册[M].北京：化学工业出版社，2011.

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