给水厂高密度沉淀池沉淀区流态模拟及优化设计

以重庆市某拟建大型给水厂的高密度沉淀池设计为原型,利用FLUENT软件中的固液两相流模型和标准k-ε两方程湍流模型,对其沉淀区内的流态进行数值模拟.模拟结果表明,其沉淀区内存在较为严重的短流、异重流及漩涡现象.为此进一步探讨了沉淀区内流态的改进方法,提出了通过提高进水流速来消除异重流以及优化配水区结构和集水方式来改善斜板区流态等措施.     

沉淀池水流数值模拟

建立了基于剖开算子法的沉淀池二维水流数学模型和悬浮物输移模型，应用改进特征线法和有限元方法耦合求解该数学模型，并利用实测资料对该模型进行了验证。验证结果表明该模型能够很好地模拟沉淀池中水流的流动以及示踪剂在池内的流动过程。     

高密度沉淀池的运行控制

通过对高密度沉淀池运行指标的监测,探讨了高密度沉淀池运行的合理工况.结果表明:可以用浊度快速估测混合区进泥水浓度;加药和回流都应该根据反应区污泥的浓度进行控制和调整;高密度沉淀池的进水流量对出水浊度影响较大,可以在保持处理干固量一定的情况下,尽量降低进泥流量.     

中置式高密度沉淀池排泥系统的改造与优化运行

排泥系统能否正常运行是直接影响中置式高密度沉淀池出水水质的关键因素之一,针对刮泥机油管老化、排泥气管堵塞、空压机功率偏小、储泥池排泥泵偏大等问题进行了改造,使排泥系统稳定运行。同时,优化气提升排泥时间,适当排出储泥池中的污泥,使其回流污泥浓度在10000~25000mg/L范围内,中置式高密度沉淀池出水浊度一般小于1NTU。     

辐流式二次沉淀池固液两相流三维数值模拟

采用RNG κ-ε紊流模型以及Mixture多相流模型对辐流式二次沉淀池内的固液两相流进行三维数值模拟,给出了沉淀池内流速分布以及污泥浓度分布.模拟发现,沉淀池内污泥沉积受水流流态影响,自上而下依次为清水区、絮凝区、成层沉淀区和污泥浓缩区,池内存在较为明显的泥水界面(清水区与絮凝区)以及污泥压缩界面(沉淀区与浓缩区).同时还分析了进流速度、污泥粒径以及密度对出水SS值的影响.结果表明,进流速度对出水SS值的影响较大,随流速增大出水SS值呈非线性急剧增加;由于小粒径污泥易被流体卷携并随流体流出,故污泥粒径减小使出水SS值增大;泥水密度差是污泥沉淀的主要原因,故高密度污泥更易沉淀.计算结果与模型试验以及实测结果吻合较好.     

中置式高密度沉淀池的改造与优化运行

针对水厂中置式高密度沉淀池运行不稳定、投药量偏大、出水浊度偏高等问题,进行了中置式高密度沉淀池排泥与污泥回流系统的改造,取消了原集泥沟中的刮泥设备,改为气提装置排泥,并在高密度沉淀池外侧设置了储泥罐,污泥经回流泵回流;采用流量仪、投入式污泥浓度计检测回流污泥,且污泥回流点由单一的总管投加改至两根DN100分管投加,同时在每根回流污泥分管上安装污泥流量计及阀门,以有效地控制高密度沉淀池运行。改造完成后的生产性调试和优化研究表明,通过提高回流污泥浓度,增大絮凝区污泥浓度,能够有效降低高密度沉淀池出水浊度,控制絮凝区污泥浓度为400~500 mg/L,中置式高密度沉淀池出水浊度能够确保在1 NTU以下,单池处理水量最高可达3 700 m3/h,超过设计负荷20%。     

高密度沉淀池的性能分析及运行控制

为提高混凝、沉淀工艺的处理效率,将高密度沉淀池应用于津滨水厂,通过测定高密度沉淀池在不同工况条件下的出水浊度,分析了混凝剂和聚合物投加、絮凝区污泥浓度、运行负荷等对运行性能的影响并与传统池型进行了对比,对运行控制过程中出现的问题提出了具体建议.     

平流式沉淀池内水流运动的数值模拟

给出了描述沉淀池内水流运动的控制方程,采用基于有限体积法求解原理的商用软件Fluent6.1求解了k-epsilon双方程模型,速度与压强解耦采用了SIMPLE算法,计算结果与已验证的其它模拟资料吻合良好。基于Fluent平台可以进行二次程序开发,如进一步加入沉降模型,而水动力学计算是进行后序工作的基础,本文指出了基于Fluent进行平流式沉淀池流速场模拟的准确可靠性。计算结果表明池内存在两处死水区:在挡板后存在一个较大的回流区,该处的旋涡逆时针旋转;另一个回流区在出水堰底板附近,该处的旋涡顺时针旋转。     

平流式沉淀池中部进水流场测量与数值模拟

为了深入了解与分析沉淀池内流场的特性,采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV)对平流式模型沉淀池内中部进水情形时的流场进行了测量,限于三维测量的难度,初步进行了三维速度的精确测量,实验结果表明沉淀池内不同区域存在不同程度的三维流动。采用k-ε模型对流场进行了模拟,计算结果与实验结果总体吻合良好。就风速对流场产生的影响进行了初步的测量及探讨,发现风对沉淀池流场具有明显的影响,然而建立相应的理论模型还需要进一步研究。     

折流式沉淀池流态模拟

利用k-ε两方程湍流模型,借助大型计算流体力学软件FLUENT,对回流比为零和75%情况下折流式沉淀池内流态进行了数值模拟,发现均存在严重的短流和较大的死区。将池型改成尺寸相同的平流式沉淀池后重新进行计算,发现改型后的流态较为合理,短流和死区均较小。     

高密度沉淀池污泥上浮原因及对策

对高密度沉淀池污泥上浮问题进行研究,结果表明,污泥上浮主要是由排泥水沉降性能变差、冲击负荷波动较大以及运行过程中操作不当等原因引起的。控制污泥上浮的主要措施有改善排泥水的沉降性能、降低排泥水冲击负荷、合理投加混凝剂、有效控制回流比及排泥等。     

基于Fluent软件的旋流池分离效果数值模拟

介绍了FLUENT软件并采用该软件对某型旋流池进行了数值建模与计算,得出了该旋流池的分离效率曲线和累计效率曲线,明确了该旋流池的沉淀特征。其结论对于优化旋流池的设计具有参考价值。     

扇形教室空调通风的三维数值模拟与改进

应用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对扇形教室空调通风进行了三维数值模拟。采用了标准的k-ε模型计算了扇形教室的速度矢量场与温度场,并对结果进行深入分析。根据分析结果,通过对原扇形教室内速度矢量场、温度场不均匀区域进行优化调节,提出了两种方式改变扇形教室的模型,并分析其内部的速度矢量场以及温度场,从而验证其改进模型的有效性及可靠性。     

胶州湾海域泥沙淤积数值模拟

建立了平面二维泥沙数学模型 ,对胶州湾海域的潮流场进行了数值模拟 ,在计算域中选 8个潮流验证点 ,一个潮位验证点 ,计算结果表明 ,该模型是可靠的 ,与实测资料是吻合的 .在此基础上对泥沙运动及淤积进行了数值模拟研究 ,给出了胶州湾海域一年及四季的淤积量     

基于计算流体力学的辐流式二沉池数值模拟

用数值模拟的方法准确描述城市污水处理厂二沉池中的流态及固相分布对保证其稳定运行和出水水质达标至关重要，与其他常用于对二沉池进行数值模拟的经验模型、固体通量模型等相比，计算流体力学（CFD）模型在精度上具有明显优势。以基于计算流体力学的商用软件FLUENT为工具，用欧拉一拉格朗日和欧拉一欧拉方法对辐流式二沉池的流态，尤其是固相行为和分布进行了模拟研究。结果表明，固相颗粒在二沉池中的行为和分布受颗粒的粒径、密度等自身属性以及漩涡等特殊流动现象的影响，呈现出不同于理想沉降理论的轨迹；颗粒粒径及密度越小，颗粒则越易受漩涡等的影响，沉淀池的泥水分离效果也就越差。将模拟结果与实际污水处理厂的数据对比，表明该模拟结果可靠，对工程实际具有一定的指导意义。     

含炭高密度沉淀池/超滤工艺处理污水厂二级出水

采用含炭高密度沉淀池/超滤组合工艺处理污水厂二级出水,考察了其对常规指标和微量有机污染物的去除效能,并对膜污染特性进行了分析。结果表明,组合工艺对浊度的去除率高达99.9%,出水浊度在0.01 NTU左右;对DOC、UV(254)、TP、氨氮和TN的平均去除率分别为41.02%、49.82%、60.44%、23.34%和10.90%;三维荧光光谱分析表明,组合工艺能有效去除水中的腐殖质和蛋白质类有机物;通过LC-MS/MS检测水中微量有机污染物发现,组合工艺可以使水中的微量有机污染物含量下降66%以上;同时含炭高密度沉淀池预处理能有效减轻膜污染,使跨膜压差增长速度减缓。     

狮子山南坡危岩体防治设计及三维数值模拟

详细介绍了狮子山南坡危岩体的稳定性分析及其防治设计,并应用快速拉格朗日法对危岩体进行三维数值模拟,比较了支护前与支护后的位移场和应力场。研究结果表明,FLAC能够直观地反映出危岩体的治理效果,其作为危岩体治理的评价手段是可行的。     

海水淡化闪蒸罐的闪蒸特性数值模拟及优化设计

运用UDF对Fluent软件进行二次开发,采用开发后的Fluent软件对低温多效海水淡化装置闪蒸罐内气液两相的流动、传热和传质情况进行了三维模拟研究,得出了闪蒸罐内的气液相舍率分布、速度场、温度场以及内部流动状态等.在此基础上,对闪蒸罐设计中涉及闪蒸效率的因素进行了深入分析,并提出了改进方案,改进后能提高闪蒸效率、降低投资.     

计算流体力学(CFD)在二沉池优化设计中的应用

对二沉池研究中常用的计算流体力学（CFD）数学模型进行了分类和归纳，介绍了数学模型的数值解法，讨论了水流模型中的动量源项和悬浮物模型中的传质源项，并分析了二沉池内水流运动、悬浮物传质过程的主要研究成果。总结了应用CFD优化二沉池结构、进口条件及效率的研究进展，提出了今后的研究方向。