竖流式沉淀池内流动与污泥沉积特性模拟

王兴旺，徐孝轩，党 伟，魏 蓓

(中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

随着经济社会的发展，环境保护形势日益严峻，在工业发达的城镇中产生的污水量日益增多，在全国不断建设的污水处理厂中，沉淀池仍然是污水处理工艺中的关键设备，将直接影响整体的污水处理效果[1-4]。目前仍然依据理想沉淀模型，通过停留时间和溢流比例设计沉淀池则无法反应悬浮物在沉淀过程中受到水流流动影响而发生的浓度变化，以及入口流速、内部挡板结构对沉淀效果的影响。而且，在设计中需要结合水质特点，选适当的参数，定量化的进行设计，采用烧杯搅拌试验模拟实际条件会产生较大的偏差。因此，有学者采用粒子测速成像方法，记录、分析空间内大量点的速度，得到沉淀池内的流场以及流动特性[5]。Larsen[6]、Imam[7]和Kim等[8]分别利用超声法、激光多普勒法、雷达示踪法对一部分原型池及模型进行了测速工作；Lyn等[9]对沉淀池内无挡板、单向挡板及双向挡板三种情况进行了测速和流场绘制。这些测速方法的模型制造和实验花费较大，而且难以获得悬浮物浓度场分布。

随着计算流体动力学的发展，为学者们分析污泥沉积、优化设计沉淀池结构和分析运行状况提供了便利[10-12]。曾光明等[13]采用涡量-流函数方法模拟了悬浮物在沉淀池中的分布情况。雷晓玲等[14]对沉淀池进行三维数值模拟，优化了导流墙的结构，减轻了短路流现象。屈强等[15]对平流式初级沉淀池内的水流流态进行了数值模拟，位于入流挡板后的回流区占沉淀池容积的30%～40%，是沉淀池效率降低的原因之一。……