新型气浮-沉淀池运行沉淀工艺的数值模拟

新型气浮-沉淀池运行沉淀工艺的数值模拟２０１０年１月第２６卷第１期沈阳建筑大学学报（自然科学版）JournalofShenyangJianzhuUniversity（NaturalScience）Jan．２０１０Vol．２６，No．１收稿日期：２００９－０５－１０基金项目：国家自然科学基金项目（６０７８３３）作者简介：刘强（１９６６—），男，副教授，主要从事水污染控制理论与技术研究．文章编号：１６７１－２０２１（２０１０）０１－０１５６－０６新型气浮－沉淀池运行沉淀工艺的数值模拟刘强１，吕浩１，孙志民２，刘国祥２，苗音婷１，杜平１（１畅沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳１１０１６８；２畅广州市市政工程设计研究院，广东广州５１００６０）摘要：目的利用数值模拟的方法为优化设计新型气浮－沉淀池提供参考依据．方法使用计算流体力学软件Fluent对新型气浮－沉淀池运行沉淀工艺时的固液两相流进行数值模拟．结果通过数值模拟计算得到颗粒的运动轨迹，及粒径、密度值与去除率的关系曲线．计算了颗粒在密度下限值时的沉淀速度，即各粒径粒子在此密度值时其对应的最不利沉降速度的变化规律．结论该模型能较好地反映颗粒的沉淀规律，可以作为进一步研究新型气浮－沉淀固液分离工艺设计参数优化的基础．关键词：新型气浮－沉淀池；数值模拟；沉淀；去除率；密度下限值中图分类号：X７０３文献标志码：A在水处理工程中，能进行水处理效应的单元构筑物、设备和容器都可以称为反应器．传统的反应器开发与优化，主要依赖于经验数据的支撑和物理模型试验．在流体力学的范畴内，进行实验研究的方法是按照几何相似、运动相似和动力相似设计相应的反应器进而建立物理模型，通过试验研究确定反应器内的流态和流动特征，从而获得反应器设计的优化参数，再进行实际反应器的设计．传统研究方法存在的主要缺点是开发周期较长、开发成本较大［１］．对于水处理研究中经常遇到湍流和多相流等复杂的流动问题，利用数值模拟计算的研究方法可以拓宽实验研究的范围，减少实验工作量，每一次计算相当于进行一次实验．通过CFD技术可以得出比较完整的定量结果，并能解决一些原来认为难以解决的问题［２］．新型气浮－沉淀固液分离工艺是在构筑物或设备内加入气浮与沉淀填料装置，将气浮与沉淀工艺有机地结合在一起，在一个构筑物中能够切换运行气浮与沉淀两种工艺．当运行沉淀工艺时，构成了侧向流斜板沉淀池；