基于寒区湖库水源斜板沉淀池流态的数值模拟研究

书基于寒区湖库水源斜板沉淀池流态的数值模拟研究许铁夫，崔崇威，李妍，任新(哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090)摘要:在寒区高色、低浊水库型水源水处理中，沉淀过程是控制出水水质指标、降低消毒副产物风险的核心环节，当采用斜板沉淀池且其长度过大时会出现负荷不均、出水絮体流失等问题。通过试验研究并利用Fluent软件进行水力模拟，提出末端集水的沉淀方式，确定了斜板沉淀池集水堰布置的方式和堰负荷控制方法，并模拟了不同集水方式下池内的流态变化。研究还发现，当斜板沉淀池较长时，清水区存在推流作用，可以通过集水堰负荷的调整、前端板间距的控制等方法优化水力流态达到最佳沉淀路径。关键词:高色、低浊水源水;Fluent模拟;末端集水;沉淀效率中图分类号:TU991文献标识码:C文章编号:1000－4602(2014)07－0090－05NumericalSimulationofFlowPatterninLamellar-typeSettlerBasedonＲeservoirSourceWaterinColdAreasXUTie-fu，CUIChong-wei，LIYan，ＲENXin(SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，China)Abstract:Thesedimentationprocessiskeytocontrollingwaterindicatorsandreducingdisinfec-tionby-productsriskinthetreatmentofhighcolorandlowturbidityreservoirsourcewaterincoldareas．Ifthelamellar-typesettleristoolong，thesedimentationloadisdifferentineachlocationandtheflocsarepronetoloss．ByexperimentandhydraulicsimulationwithFluentsoftware，awayofendcatchmentwasproposed，methodsofcatchmentweirarrangementandloadcontrolweredetermined，andthechangesofflowpatternindifferentcatchmentwaysweresimulated．Plugflowexistedintheclearwaterzoneofthelonglamellar-typesettler．Thehydraulicflowpatterncouldbeoptimizedbyadjustingthecatchmentweirloadandreducingthefrontplatespacing，whichachievesoptimalsedimentation．Keywords:highcolorandlowturbiditysourcewater;Fluentsimulation;endcatchment;sedimentationefficiency近年来，我国东北地区城市供水水源逐步向湖库型水体转变，检测数据表明，这类水源水浊度较低，而由于成库区域腐殖质含量高，水中腐殖酸、富里酸等天然有机物含量较高［1］，造成水中色度增高，具有高色、低浊特性，并存在季节性低水温，给以浊度为去除重点的地表常规净水工艺带来困难［2］，诸如:对于色度控制能力较差、混凝过程用药量较高、沉淀池絮体流失以及易产生消毒副产物等［3］，这些问题制约着整个工艺体系的效率，也容易带来供水的安全风险。研究发现，相对于传统的处理工艺，这种水质条件产生的絮体密实度更差［4］，对于沉淀池的沉淀效率要求更高，特别是当采用斜板沉淀池且池体长度较大时，这一问题更加明显，前端大量絮体流失，带来出水水质安全隐患。因此，有必要对现有浅沉池体系进行重新优化，提高沉淀效率，满足寒区高色、低浊湖库型水源水的处理要求。·09·第30卷第7期2014年4月中国给水排水CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．30No．7Apr．20141研究方法1.1边界条件研究依托东北某水厂，该水厂采用斜板沉淀池，单池尺寸为28．0m×9．6m×5．45m，其中清水区高为1．5m，斜板区高为0．87m，布水区高为1．5m(设2个布水孔，单孔尺寸为3．6m×1．2m)，沉淀池单池处理能力为1250m3/h，沉淀池清水区上升流速为1．2mm/s，采用16条宽为300mm的集水堰均匀集水。根据浅池理论，由于斜板的存在，使得单位空间内沉淀面