周进周出式二次沉淀池数值模拟

论文摘要

目前,湘潭市河东污水处理厂的周进周出式二沉池存在流态不善的现象,这种现象会导致沉淀效果和沉淀效率的下降。所以,对周进周出式二沉池的流态以及悬浮物分布进行研究是非常必要的,进而更加准确的确定合适的回流比,为二沉池的运行和管理提供参考和指导。在国内国外目前的研究基础上,本文建立了周进周出式二沉池二维轴对称两相流混合模型。数值模拟中把颗粒作为拟流体,采用重整化群RNGk ?ε湍流模型,借助CFD软件FLUENT6.3,模拟了在处理设计流量,不同回流比情况下周进周出式二沉池的流场分布和悬浮物分布。通过与实际生产数据对比,验证了数值模拟的可行性。模拟结果表明:(1)周进周出式二次沉淀池实际流态与理想设计流态存在差异(;2)在日处理量5万m3时,池底污泥浓缩层厚度不超过0.11m;(3)回流比0.6时能得到最好的出水效果,但是回流量却比目前的1.2降低了一半,回流泵所需要消耗的能量也大大降低,在提高效率的同时,也达到了节能减排的目的;通过对周进周出式二沉池不同结构方案时不同回流比情况的模拟,发现在池底坡度0.01、回流比0.2时出水效果最好,同时回流量也最低,这样就以最低的能量消耗达到了最好的出水效果,适当提高进水浓度可以提高二沉池的生产效率,适当增大间距和深度是可以提高沉降效率和出水效果,但是如果过大反而降低沉降效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 水资源以及水资源污染现状
• 1.1.2 污水处理工艺概述
• 1.1.3 活性污泥法概述
• 1.2 二次沉淀池数值模拟国内外研究进展
• 1.2.1 拟单相流模型
• 1.2.2 混合模型
• 1.2.3 两相流模型
• 1.3 计算流体力学（CFD）在二次沉淀池优化中的应用
• 1.4 本论文的研究内容及目标
• 1.4.1 问题的提出及意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 第2章 二次沉淀池模拟方法
• 2.1 周进周出式二次沉淀池简介
• 2.2 湍流数值模拟方法
• 2.2.1 直接数值模拟方法简介
• 2.2.2 Reynolds 平均法简介
• 2.2.3 大涡数值模拟方法简介
• 2.3 湍流数学模型的选择
• 2.3.1 标准k-ε模型
• 2.3.2 RNGk-ε模型
• 2.3.3 Realizablek-ε模型
• 2.4 二次沉淀池内多相流计算模型选择
• 2.4.1 VOF 模型概述及其局限
• 2.4.2 混合模型概述及其局限
• 2.4.3 欧拉模型概述及其局限
• 2.5 数值模拟流程
• 第3章 二次沉淀池数值模拟
• 3.1 研究对象描述
• 3.2 网格划分与边界条件定义
• 3.2.1 几何建模与网格划分
• 3.2.2 边界条件定义
• 3.3 假设条件
• 3.4 FLUENT 求解器设置
• 3.5 模拟结果及分析
• 3.5.1 不同回流比情况下清水流场流线图
• 3.5.2 不同回流比情况下两相流流线图
• 3.5.3 不同回流比值情况下的速度云图
• 3.5.4 不同回流比值情况下的污泥体积浓度云图
• 3.5.5 污泥浓缩层径向体积浓度分布
• 3.5.6 回流比对污泥沉降效果的影响
• 3.5.7 仿真结果验证
• 3.6 本章小结
• 第4章 二次沉淀池效率影响因素分析
• 4.1 池底坡度对二沉池沉降效果的影响
• 4.1.1 流场运动分析
• 4.1.2 不同池底坡度沉降效果
• 4.1.3 池底坡度影响效果分析
• 4.2 进水活性污泥浓度对二沉池沉降效果的影响
• 4.2.1 不同进水浓度沉降效果
• 4.2.2 进水浓度影响效果分析
• 4.3 挡水裙板对二沉池沉降效果的影响
• 4.3.1 挡水裙板与折流板间距对沉降效果的影响
• 4.3.2 挡水裙板深度对沉降效果的影响
• 第5章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间发表的学术论文）