辐流式二沉池中异重流的计算流体力学模型研究

辐流式二沉池中异重流的计算流体力学模型研究辐流式二沉池中异重流的计算流体力学模型研究蒋成义1,吴春笃2,黄卫东1,勾全增1(11中国科学技术大学地球与空间科学学院七系,安徽合肥230026;21江苏大学环境学院,江苏镇江212013)摘要:异重流的形成是影响活性污泥系统二沉池水力学性能的主要因素,形成异重流的主要原因包括沉淀池内不均匀的污泥分布和温度分布。采用多相流欧拉模型、标准k2ε湍流模型和Boussinesq假设研究了二沉池中活性污泥和表面散热引起的异重流。表面散热的计算采用经验方程,数值计算结果同实验结果作了比较,结果表明模型能较好地预测辐流式二沉池的流场、温度场和污泥分布。研究还表明,Fr2pGr/Re2表示了不均匀温度分布引起的浮升力与不均匀污泥分布引起的作用力的比值,用它可以判断两种作用力在异重流的形成当中的相对大小。关键词:二沉池;异重流;数值模拟中图分类号:P732文献标识码:A文章编号:100126791(2007)0620846207收稿日期:2006209225;修订日期:200721215基金项目:科技部水污染控制技术与治理工程专项(2004AA601065)作者简介:蒋成义(1980-),男,四川眉山市,讲师,硕士,主要从事环境水力学研究。E2mail:cyjiang@mail1ustc1edu1cn活性污泥法是污水处理的关键工艺,广泛应用于各种工业废水和生活污水的处理。二沉池是活性污泥法的关键组成之一[1～5]。二沉池性能的恶化,不仅会导致出水悬浮物、污染物增多,而且会导致活性污泥流失,轻则使活性污泥系统失去硝化功能,重则使活性污泥系统失败[6,7]。异重流的形成对二沉池的性能具有明显的影响[3,4,8～11]。1945年Anderson发现了沉淀池中流动的不均匀性后,异重流才引起广大研究者的广泛关注[12]。产生异重流的主要原因是沉淀池中不同区域的密度差异,早期关于沉淀池水力学的工作主要集中在由密度较大进水混合液引起的异重流[4,5,11,13]。1997年Krebs用玻璃微球代替活性污泥在实验室内重现了异重流[3]。另一方面,由于不均匀的温度分布也能产生异重流[14]。Zhou等人通过实验研究了较高温度的液体进入沉淀池引起的流场变化,在此基础上建立了由温度效应主导的沉淀池水力学模型[15]。Wells等在实际运行的沉淀池上通过观测发