数值模拟方法在二维沉淀池优化设计中的应用

简要介绍了数值方法在沉淀池悬浮物浓度计算中的应用方法 ,并尝试通过数值模拟过程建立起沉淀池沉降效率与几何尺寸间的关系 ,将其作为约束条件之一建立了一个简单的沉淀池优化设计模型。最后通过实例阐明了这种基于数值计算的优化设计模型的可行性和优势     

污水厂二维沉淀池水流和悬浮物运动数值模拟

以典型城市污水处理厂平流矩形沉淀池速度和浓度分布计算为例,利用涡量-流函数法建立控制方程,并以有限差分法中的控制容积法对方程进行了离散,求出速度分布场后,利用二维浓度迁移方程对沉淀池浓度分布进行了计算.通过与实验数据的对比,验证了方法的有效性与可行性.另外还对沉淀池数值模拟的应用进行了初步探索.     

Numerical simulation of a horizontal sedimentation tank considering sludge recirculation

Most research conducted on the concentration distribution of sediment in the sedimentation tank does not consider the role of the suction dredge. To analyze concentration distribution more accurately, a suspended sediment transportation model was constructed and the velocity field in the sedimentation tank was determined based on the influence of the suction dredge. An application model was then used to analyze the concentration distribution in the sedimentation tank when the suction dredge was fixed, with results showing that distribution was in accordance with theoretical analysis. The simulated value of the outlet concentration was similar to the experimental value, and the trends of the isoconcentration distribution curves, as well as the vertical distribution curves of the five monitoring sections acquired through simulations, were almost the same as curves acquired through experimentation. The di erences between the simulated values and the experimental values were significant.     

Numerical modeling method on the movement of water flow and suspended solids in two-dimensional sedimentation tanks in the wastewater treatment plant

Taking the distributing calculation of velocity and concentration as an example,the paper established a series of governing equations by the vorticity-stream function method, and dispersed the equations by the finite differencing method.After figuring out the distribution field of velocity, the paper also calculated the concentration distribution in sedimentation tank by using using the two-dimensional concentration transport equation.The validity and feasibility of the numerical method was verified through comparing with experimental data.Furthermore,the paper carried out a tentative exploration into the application of numerical simulation of sedimentation tanks.     

Numerical modeling method on the movement of water flow and suspended solids in two-dimensional sedimentation tanks in the wastewater treatment plant

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｍｅｔｈｏｄｏｆｓｏｌｉｄｌｉｑｕｉｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｓｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ .Ｆｒｏｍｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ,ｏｎｅｑｕａｒｔｅｒｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔｉｓｕｓｅｄｆｏｒｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋｓ (Ｓｗａｍｅｅ ,1 996) .Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃ…     

沉淀池的数值模拟

运用计算流体力学软件FLUENT模拟了平流式沉淀池在不同进水口高度,进水挡板位置,颗粒密度和圆弧形扰流板位置下的流场、悬浮物的浓度场。从模拟结果的分析比较可以看出,在一定范围内改变沉淀池的进水口高度,对沉淀池的去除效果没有影响。挡板的淹没深度和颗粒的密度则对悬浮物的去除效率影响较大。挡板的水平位置只在一定范围内变化才能使沉淀池保持较为理想的去除效率。圆弧形扰流板的加设可以改变沉淀池内流态不均的现象,从而提高沉淀池的运行效率。     

Simulation and control strategy for the variational influent of WWTP

With the development of activated sludge model, the simulation software for the design and operation of wastewater treatment plant （WWTP） was produced and has been widely used. The dynamic change of the quality and flow of influent are major factors causing the unstable operation of wastewater treatment process. As a basic model, ASMI model was used for the simulation of activated sludge process, and double exponential model was selected for the simulation of secondary sedimentation tank. The influences of influent change to the aeration tank and secondary sedimentation tank were investigated, and the relationship among influent change, the quality of effluent and the level of sludge blanket in secondary sedimentation tank was established. On the basis of the simulation results, the operation of the WWTP could be adjusted under the dynamic change of the influent. Furthermore, the controlling strategy combined the feed-forward on the influent flow and the feedback on the level of sludge blanket in the secondary sedimentation tank was studied.     

正方形沉淀池内部水流运动模拟及设计应用

针对江苏新纪元环保有限公司自主研发的上下全截面正方形沉淀澄清池进行水流运动模拟及分析。正方形沉淀澄清池的水力特性对其沉淀效果有很大影响,在沉淀池水力设计中应通过对池型以及各种几何参数的优化,使其池内回流区范围尽可能减小,并且尽量使池内垂直断面上流速均匀平稳,研究中主要利用模型模拟正方形沉淀澄清池在不同进水流速和不同挡板布置形式下的水流流场,经过分析比较出较为合理的沉淀池运行工况以及较为合适的挡板布置形式,进而提高沉淀池的运行效率。     

辐流式斜管沉淀池处理生活污水的实验研究

斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道分割成一系列浅层沉淀层,被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆(异)向流、同向流和逆向流三种不同分离方式。每两块平行斜板间相当于一个很浅的沉淀池。辐流式沉淀池半桥式周边传动刮泥活性污泥法处理污水工艺过程中沉淀池的理想配套设备适用于一沉池或二沉池,主要功能是为去除沉淀池中沉淀的污泥以及水面表层的漂浮物。一般适用于大中池径沉淀池。辐流式沉淀池采用机械排泥,运行较好,设备较简单,排泥设备已有定型产品,沉淀性效果好,日处理量大,对水体搅动小,有利于悬浮物的去除。本研究通过掌握斜管沉淀池的构造功能及沉淀原理、通过改变运行因素来验证斜管沉淀池的处理效率。     

有关斜管沉淀池的上升流速讨论

文章从理论上了分析斜管沉淀池上升流速对沉淀池处理效果的影响,及原水特性与斜管沉淀池上升流速取值的关系。讨论分析斜管沉淀池设计时,应根据原水特性不同选择不同的斜管沉淀池上升流速。     

平流式二次沉淀池中异重流现象研究

通过对影响异重流形成因素的研究,发现在异重流的形成过程中进水污泥浓度对密度的影响远大于温度对密度的影响,二沉池的进水通常形成下层异重流.利用水力模型进行示踪试验,结果表明在平流式二沉池中存在明显的回流区.异重流对二沉池处理效果的影响有利有弊.     

高浓度泥水沉淀(浓缩)池的模型律

作者认为,高浓度泥水沉淀(浓缩)池的模型律,应建立在以下过程相似的基础上:(1)池内浑水异重流发生相似;(2)池内泥水的沉淀浓缩过程相似。文中讨论了原泥水或配制泥水进行试验、试验为正常负荷或超负荷、采用正态模型或变态模型等各种情况下的模型律以及不能满足相似条件的情况。文中介绍了在两个几何相似的模型中对模型律进行试验检验的结果。     

某城市污水A~2/O处理过程中重金属去除率分析

以A2/O法污水处理厂的城市污水实际处理过程中重金属的变化为研究对象,分析了六种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg)在处理过程中的去除率。研究结果表明:A2/O法对城市污水中重金属总的去除率是比较高的,都在78%以上,但在处理过程中受其存在状态、污水pH和本身的沉降、吸附、交换性质的影响,各种金属去除率并不完全相同的,总的去除率的大小顺序是:Zn>Hg>Cu>Cr>Cd>Pb。一级处理由于在同一pH、Eh下,不同的重金属以颗粒态和胶体存在的量不同,由高到低的顺序是:Cr>Cu>Zn>Hg>Pb>Cd。不同的金属离子与其配位基团的配位能力、离子交换能力和吸附能力不同,生化处理去除效果不同。从设计处理能力和重金属监测结果来看:一级处理水的主要控制项目多数达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的要求,应加大二级处理和深度处理能力,减轻陆源污染物对海域的污染负荷,提高中水的回用率。     

基于数值仿真-响应表面法的二沉池优化研究

以长沙市某污水处理厂二沉池为例,采用多相流混合物模型与k-ε湍流模型结合对辐流式二沉池内速度场和污泥浓度场进行了数值模拟.以出水口悬浮物浓度(SS)为响应目标,对影响二沉池沉淀效果的3个影响因素(进水口流速、颗粒污泥粒径、挡板的淹没深度)进行中心复合设计(central composite design,CCD),并经响应表面法分析得到影响出水SS的二次回归模型,确定了二沉池沉降的最佳条件:进水口流速为0.03m·s-1,颗粒污泥粒径为220.41μm,挡板的淹没深度为3.45m,采用数值仿真模拟实验得到出水口悬浮物浓度值为2.4mg·L-1,较优化之前的仿真结果一周平均值6.7mg·L-1相比,其处理效率提高了64.2%.采用数值仿真和响应表面法结合对二沉池工艺条件进行优化研究,可以加速寻优过程,是工艺优化的辅助工具.     

城市污水处理厂污水处理工艺对VOCs挥发特征影响

对广州市某污水处理厂入厂原水进行了现场水样采集,用吹扫捕集-气相色谱质谱法测定了水样中VOCs含量.在污水处理厂入水口中共检出20种VOCs,浓度范围为0.1789~21.89μg/L.基于实测数据和构筑物结构参数,对该厂4种不同的污水处理工艺流程(包括A-B工艺,UNITANK工艺,改良A2/O脱氮除磷工艺和改良A2/O 高效沉淀工艺)利用WATER9模型计算了各工艺主要构筑物VOCs的挥发速率和挥发总量.挥发速率最大工艺为A-B工艺,其值为0.2318g/s;构筑物加盖的改良A2/O高效沉淀工艺挥发速率最小为0.0426g/s.各个工艺中挥发速率最大的单元有生物处理池和沉淀池,主要成分有苯、甲苯、三氯甲烷、四氯乙烯.根据VOCs挥发速率和污水处理量计算了VOCs在构筑物加盖和不加盖情况下的排放因子,并估算了珠江三角洲地区污水处理厂VOCs的总排放量,发现构筑物加盖可大大减少城市污水处理厂的排放率,削减率可达到74.72%.     

印染废水处理工艺的改造

对某染织厂原印染废水处理系统存在的问题及废水水质进行了分析,在充分利用现有设施的前提下,提出了气浮／水解酸化／生物接触氧化／混凝沉淀／过滤改造工艺,增加一套气浮一体化处理设备,并将初沉池改为水解酸化池,平流沉淀池改成斜管沉淀池。改造后的废水处理系统对COD、SS和色度的去除率分别达到91．2％、90．7％、87．5％,出水水质达到了《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287—92）的一级标准。     

A/O工艺处理焦化废水的工程实践

采用以A/O法为主的工艺处理焦化废水,运行结果表明,该工艺处理效果良好,二沉池出水中主要污染物指标达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准,经深度处理后出水中主要污染物指标达到GB8978-1996中的一级标准。     

MBR处理微污染河水试验

采用絮凝沉淀+缺氧/膜生物反应器(Anoxic/Membrane Bioreactor,A/MBR)工艺对劣Ⅴ类微污染河水的处理进行了中试研究,探讨了该工艺对低碳高氮磷河水处理效果的保证措施. 结果表明:系统处理规模为10 m3/d,在曝气量为8 m3/h,平流沉淀池、缺氧池和膜池水力停留时间分别为25 min,0.8 h和2.5 h,污泥ρ(MLSS)为6.0～6.5 g/L的运行条件下,向缺氧池投加约为理论量2倍的甲醇,在平流沉淀池与膜池分别投加10和5 mg/L的聚合氯化铝(PAC),出水ρ(COD_Cr),ρ(BOD₅),ρ(NH₃-N)和ρ(TP)达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水体标准,ρ(TN)<15 mg/L.      

平流沉淀池数学模型研究进展

概述了沉淀池数学模型的研究现状及进展,根据模型的维数不同,详细介绍了各种模型的原理、发展历程及适用范围,指出了目前研究中存在的一些问题,并对将来的研究方向进行了展望。     

污泥动态沉降试验研究

在污泥静态沉降基础上,改进试验装置,对污泥沉降性能进行动态模拟。研究表明沉淀柱中上升流速小于5m/h时,污泥有较好的浓缩效果。试验结果对二沉池设计和污水厂改造有一定的指导作用。