二沉池数值模拟研究的综述与评论

二沉池作为重要的污水处理构筑物,其运行性能决定着出水水质。二沉池两相流动的动力学行为对污泥沉降过程产生重要影响,其数值模型化及模拟对二沉池运行条件及结构设计优化具有重要意义。首先对应用于二沉池模拟的混合模型、组分输运模型、VOF-组分输运耦合模型的原理、模型精度、优缺点进行了探讨;其次,对影响二沉池内两相流动精确模拟的污泥沉降速度、混合液流变性质、外界风场、二沉池结构等因素进行阐述与分析,并梳理了目前的研究进展及不足;最后指出了今后二沉池数值模型及模拟的研究方向,以期为采用数值模拟手段对二沉池的研究提供借鉴和参考。     

一维分层弥散模型在二沉池模拟中的应斥

通过在二沉池一维分层模型中加入弥散作用建立了二沉池一维分层弥散模型,并采用数值求解的方法开发了二沉池模拟程序。利用竖流式沉淀池中试试验实测数据验证了模型的可靠性,以COST（欧洲科技领域研究合作组织）624/682文件中基准污水处理厂沉池晴天时的稳态和动态进水数据为模型输入值,分析比较了一维分层弥散模型模拟程序与国外成熟软件的模拟结果。结果表明,纳入了弥散作用的一维分层模型能较好地描述实际二沉池中的悬浮固体浓度分布,模拟结果具有较好的精度,有待于在二沉池模拟和控制领域进一步深入研究。     

基于质量守恒的二沉池一维通量模型

基于质量守恒定律,导出了二沉池的一维通量模型.模型考虑了二沉池表面积的变化,低浓度污泥沉降和区域沉降采用了Takács速率公式,压缩沉降采用了压缩沉降速率公式.结果表明,单元层的污泥质量守恒,模型在进水污泥浓度、进水流量、回流比及其组合的脉冲扰动下仍有较强的稳定性;二沉池出水悬浮物浓度与回流污泥浓度的模拟值分别为16.40mg/L与7.01g/L,和实测值范围15～19mg/L与646～8.32g/L较为吻合;污泥层高度的预测值为0.55m,与实测值0.45m较为一致同时,恰当地选取二沉池分层数和模拟迭代时间可以从根本上避免模拟失真,将二沉池分为30层及其以上可得到理想的模拟结果.     

活性污泥过程反应池与二沉池耦合模型与模拟

将二沉池一维通量模型与反应池活性污泥2号模型(ASM2)耦合,建立了活性污泥过程模型.模型应用于重庆某污水处理厂,结果表明,该模型可以较好地对出水中COD、SS、TN及TP进行模拟.针对该污水处理厂现行运行条件,分析了影响活性污泥系统的因素,提出优化运行参数,将二沉池污泥回流比由原来的0.75减至0.20～0.25,剩余污泥排放量从原来的591m³/d至204～249m³/d;将反应池污泥浓度由原来的1.2g/L增加至2.8g/L,可提高系统抗负荷冲击和抗低温的能力,改善系统出水水质.     

平流式二沉池三维数值模拟分析

采用Fluent15.0软件对城市污水处理厂的平流式二沉池进行模拟分析。选取RNG k-ε模型和欧拉双流体模型,利用加拿大温莎大学Imam实验数据验证了该模型的准确性。基于该模型,以出水悬浮物浓度(ESS)和异重流比例为表征指标,对影响二沉池沉淀效率的3个因素——污泥颗粒粒径、表面溢流率和挡板比例进行分析。结果表明:污泥颗粒粒径影响泥水分离的效果,模拟实验得到的最佳颗粒粒径为300μm。表面溢流率对出水悬浮物浓度值影响较大,随表面溢流率增大出水悬浮物浓度值和异重流比例呈非线性急剧增加。同时,二沉池中最佳的挡板比例为60%,此结构不仅有利于能量的耗散和异重流比例的减小,而且能保证较低的出水悬浮物浓度值。     

二沉池污泥沉降特征参数探讨及泥位动态仿真

二沉池作为污水处理厂的主要单元其优化运行尤为重要,实际中往往缺乏对二沉池的深入认识而导致在运行中经常发生污泥沉降性能变差的情况,基于上述问题探讨了表征污泥沉降性能的经验表征参数污泥容积指数SVI的不足,提出了二沉池水力停留时间内污泥沉降比SV的概念,同时基于固体通量理论和物料守恒建立了二沉池的数学模型,采用虚拟仪器软件开发平台(Lab VIEW)对北京某污水处理厂二沉池泥位层高度和回流污泥浓度进行了动态仿真研究,结果表明:在污泥浓度较低(MLSS4.0 g/L)时,SV_(30)和MLSS之间呈正比例关系,可采用经验SVI值来判断污水厂的污泥沉降性能,但污泥浓度升高时(MLSS4.0 g/L)SV_(30)和MLSS之间的线性关系发生改变,采用经验SVI值衡量污泥的沉降性能会带来较大误差;所开发的仿真模型能够较好地模拟二沉池运行工况并预测未来二沉池泥位的变化趋势,同时指导操作人员动态地改变回流比值,既可以有效地降低污泥膨胀带来的污泥流失风险,又能为污水厂的优化控制提供技术支持。     

悬浮填料滤池取代传统二沉池的中试研究

研究了一种生物氧化固液分离一体化新工艺,该工艺是在投料倒置AAO工艺好氧池末端设置悬浮填料滤池,从而取消原有工艺的二沉池。在现场与具有二沉池的传统投料倒置AAO工艺的中试对比试验中,滤池表面负荷控制为2.5m3/m2.h(进水量为2.0m3/h),出水SS达到18mg/L,低于同等进水量条件下投料倒置AAO工艺二沉池出水SS值(26mg/L),各项生化指标均满足处理要求。研究表明,新工艺在省却二沉池、节省占地的同时,充分发挥滤池内生物降解作用,达到一级出水水质标准的要求。     

迪克方法讨论——二沉池的设计与运行

自从迪克提出按同体负荷率计算二沉池面积以后,在美国教科书中均予以介绍。近年来,我国也已开始研究,认识颇不一致。本文以上海几个污水厂的实验与运行数据,对迪克方法作一些初步探讨。一、迪克方法在美国,多用辐射式二沉池,底流出口在池底中央,因此,     

用凝聚法处理城市污水厂二沉池出水

本文报道采用硫酸铝和聚合铝对城市污水厂二沉地出水进行凝聚处理。探讨了用凝聚法处理二沉池出水的特点和基本机理，提出了用二段法进行处理的方法，且比较了二段法与普通凝聚法的优劣。     

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.     

沉淀池污泥层高度的模拟与控制

为了对沉淀池运行过程中的污泥层高度(SBH)进行准确模拟和有效控制,通过沉淀池分层质量平衡方程导出沉淀池分层弥散模型,并利用实测数据确定稳定可靠的SBH 算法.以COST 624/682 中基准污水厂二沉池为研究对象,利用模型对暴雨天气下恒定回流量和恒定回流比2 种措施控制下沉淀池的运行情况进行了稳态和动态模拟.结果表明,在进水流量负荷变化较大的情况下,控制恒定回流比要比控制恒定回流量能更为有效地将SBH 和底流SS 浓度控制在稳定范围内,进而降低了出水悬浮固体增大的风险.     

二沉池设计补正

静沉试验法是常用的二沉池设计方法 ,但是仍存在一些问题。在分析大量有关资料的基础上 ,对该法作了较深入的研究。结果表明 ,静沉试验法能够体现二沉池的实际沉降行为 ,但对浓缩时间的解法需要加以纠正。该设计方法可以更好地应用于优化设计之中。     

活性污泥3号模型对实际工艺的模拟与分析

将活性污泥3号模型(ASM3)与Takács二沉池模型以及反应池流态模型相结合,构建了活性污泥系统模型,并采用Visual Basic 6.0语言编写了计算机模拟程序.将此程序应用于分段进水A/O脱氮工艺中试工艺,分别对其进行了稳态模拟和动态模拟,并取得了与实测值较为接近的结果.同时利用模型分析了运行控制参数对出水水质的影响,模拟结果与实际状况吻合.     

紫外分光光度法在混凝处理二沉池出水中的应用

本研究根据二沉池出水特点，指出了以260nm紫外光(E260)评价处理二沉池出水的理论依据，然后确定了E260与COD的关系式为：E260=0．008COD 0．083，最后以E260为评价指标，比较了三种无机混凝剂在不同pH值条件下对城市二沉池出水的COD去除效果。并确定了最佳混凝剂为三氯化铁(FC)及混凝条件：pH4．5，投药量32mg(Fe^3 )／1。     

水力负荷对辐流式初沉池污染物去除效果的影响

以沉砂池出水为原水,在沉淀试验研究颗粒截留速度u0基础上,通过动态试验考察水力负荷对辐流式初沉池污染物去除效果的影响。研究结果表明无机悬浮固体(FSS)分离和总悬浮固体(TSS)高效去除的颗粒截留速度u0分别为0.025 m/min和0.05 m/min。由于泥层截留作用,水力负荷qA在46.3 m3/(m2.d)时,辐流式初沉池污染去除最高效,TSS、总氮(TN)和总磷(TP)去除率分别达到81%,23%,59%。     

辐流式二沉池的数值模拟及应用

采用标准k—ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture模型对辐流式沉淀池内的水流速度场和悬浮物浓度场进行了模拟。通过验证表明该模型能够很好地模拟沉淀池中水流流场以及污泥的分布情况。利用该模型模拟辐流式沉淀池在不同进水流速和不同挡板布置形式下的水流流场、悬浮物的浓度场,经过分析比较提出了更合理的沉淀池运行工况,并优化了挡板的布置形式,以期提高沉淀池的运行效率。     

A2/O法处理城市污水工程实例

介绍了黄冈市遗爱湖污水处理厂的工艺流程,各构筑物和主要设备的参数.该工艺采用A2/O生物处理池、二沉池及消毒池合建,具有占地小,能耗省的特点,且出水水质达到<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB18918-2002)中的一级标准的B标准.     

城市污水厂初沉池的设置方式及运行效果

跟据初沉池在城市污水厂长期的实际运行数据,分析了初沉池去除污水中的悬浮物、有机物、降低能耗、降低水质波动对生化系统的冲击等方面所起的作用,设置初沉池还有利于提高生化系统污泥的活性成份（MLVSS／MLSS）、增强出水效果;同时探讨了初沉池在城市污水处理中的设置方式,通过设置超越管线,在冬、夏季水质波动较大,保持生化系统进水有机负荷的稳定,提出了优化初沉池的处理效果的运行方式。     

盐城经济技术开发区污水处理厂提标改造工程设计研究

介绍了盐城经济技术开发区污水厂提标改造工程技术路线及方案.针对污水厂进水中工业废水含量较多的特点,增设水解酸化工艺段,将现状CAST池改造为AAO生物反应池,新建二沉池及混凝沉淀设施,使出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A排放标准.同时增设污泥深度脱水设施,采用化学调理+板框压滤工艺.实际运行表明,经改造后的污水处理厂对各项污染物均取得了较好的去除效果,脱水后污泥的含水率可稳定控制在60%以下.     

松花江水中23种有机污染物的迁移转化研究——应用野外实验池方法

应用野外实验池实测及模式模拟等实验与计算方法对松花江水中２３种有机污染物的迁移转化行为进行了模拟研究，应用３个小型野外池于江边现场，经７３ｈ，３个不同实验条件的同时测定，得到各池条件下，每一化合物表观总一级动力学常数，由之估算了挥发性有机物的挥发速率常数，硝基芳烃的光解速率常数，建立了适于实验池及河流的箱式模型，应用箱式模型及所得上述参数，数学模拟了污染物在实验池及江水中变化规律，得到现实际符合的