影響研究

崔麗娜，王  軍

（合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)，安徽 合肥 230009）

摘  要：通過改變穿孔旋流絮凝池中污泥斗的高度和絮凝池的尺寸，利用CFD數(shù)值模擬的方法對(duì)絮凝池內(nèi)部的流場(chǎng)和流態(tài)的特性進(jìn)行分析研究，以渦旋速度梯度G₀、湍動(dòng)能k和湍動(dòng)能耗散率Ɛ作為絮凝評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析研究污泥斗高度對(duì)絮凝水力條件的影響效果、絮凝池最優(yōu)污泥斗高度和處理規(guī)模之間的關(guān)系。將數(shù)值模擬的結(jié)果和有關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)利用數(shù)值模擬得到的污泥斗高度最優(yōu)值比給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)中提供的污泥斗高度參考值低10cm，為實(shí)際工程的設(shè)計(jì)運(yùn)行提供了良好的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：穿孔旋流絮凝池；數(shù)值模擬；污泥斗高度；渦旋速度梯度；湍動(dòng)能耗散率

隨著水資源緊缺的加劇以及人們對(duì)飲用水水質(zhì)要求的不斷增加，如何提高中小型水廠的處理效果逐漸受到人們的重視。穿孔旋流絮凝池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、施工方便，適用于規(guī)模較小的農(nóng)村水廠，但穿孔旋流絮凝池的絮凝效果易受水量變化的影響。在絮凝池相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)穿孔旋流絮凝池設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定較少，只在文獻(xiàn)[8]中提供了五種不同規(guī)模穿孔旋流絮凝池設(shè)計(jì)參數(shù)的參考值。穿孔旋流絮凝池過水孔洞的位置、污泥斗高度等參數(shù)依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)取定，這種方式易造成參數(shù)選取的隨意性，不能提高實(shí)際工程中絮凝池的運(yùn)行效果。近年來許多學(xué)者通過CFD數(shù)值模擬的方法對(duì)穿孔旋流絮凝池進(jìn)行了研究。丁美蘭用速度場(chǎng)和湍動(dòng)能耗散率作為絮凝效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過模擬發(fā)現(xiàn)將穿孔旋流絮凝池豎井末尾直角設(shè)計(jì)成圓弧形狀時(shí)絮凝效果最好,并利用Fr相似理論，對(duì)絮凝過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性^[1]。薛英文等通過對(duì)穿孔旋流絮凝池進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，當(dāng)過水孔洞為高寬比為2:1的矩形斷面時(shí)絮凝水力條件最好，并依照Fr相似理論，設(shè)計(jì)連續(xù)流實(shí)驗(yàn)對(duì)絮凝過程進(jìn)行了驗(yàn)證^[2]。Samaras K.，Lai Yanping等也利用CFD的方法對(duì)絮凝過程進(jìn)行了研究^[3][4]。數(shù)值模擬方法為實(shí)際工程的優(yōu)化提供了一種新途徑。

詳見：中國(guó)給水排水2019年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第十屆） 論文集