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      污水處理廠高密度沉淀池三維CFD模型構(gòu)建研究

      2022-06-24 19:30:17許琪徐成劍萬(wàn)艷雷陳浩周秋紅李迎喜劉會(huì)娟
      水利水電快報(bào) 2022年6期
      關(guān)鍵詞:污水處理廠數(shù)值模擬

      許琪 徐成劍 萬(wàn)艷雷 陳浩 周秋紅 李迎喜 劉會(huì)娟

      摘要:高密度沉淀池因占地面積小等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于污水處理廠深度處理與提標(biāo)改造工程,但其復(fù)雜的流場(chǎng)分布特征也會(huì)影響處理效果。利用武漢市南太子湖污水處理廠高密度沉淀池的實(shí)際參數(shù)建立了高密度沉淀池的三維幾何模型,并基于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型與多重參考系方法等建立了相應(yīng)高密度沉淀池計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,模擬了高密度沉淀池流場(chǎng)分布特征,最后采用實(shí)測(cè)流速結(jié)果對(duì)三維CFD模型的模擬結(jié)果進(jìn)行了校驗(yàn)。結(jié)果表明:流速實(shí)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)誤差為7.66%,顯示該高密度沉淀池三維CFD模型可以對(duì)流場(chǎng)分布進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。研究成果可為高密度沉淀池基于數(shù)值模擬的設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化研究提供參考。

      關(guān)鍵詞:高密度沉淀池; 數(shù)值模擬; CFD; 流場(chǎng)分布; 污水處理廠

      中圖法分類號(hào):X705文獻(xiàn)標(biāo)志碼:ADOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.06.021

      文章編號(hào):1006 - 0081(2022)06 - 0117 - 08

      0 引 言

      近年來(lái),隨著污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)逐步提高,污水處理廠的提標(biāo)改造工程越發(fā)受到重視。高密度沉淀池作為一種原用于自來(lái)水廠的反應(yīng)器,因?yàn)榫哂谐恋矸蛛x效率高、占地面積小、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1],被廣泛用于污水處理廠的深度處理或提標(biāo)改造工程[2-4]。

      高密度沉淀池在實(shí)際運(yùn)行中也存在部分問(wèn)題,由于高密度沉淀池較多被自來(lái)水廠所采用,但是污水廠與自來(lái)水廠的水質(zhì)不同,在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方面無(wú)法完全參考自來(lái)水廠的設(shè)計(jì)。同時(shí)高密度沉淀池又是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的反應(yīng)器,相應(yīng)的流態(tài)情況極為復(fù)雜,不同流態(tài)也會(huì)對(duì)混凝-絮凝反應(yīng)過(guò)程與絮凝體在反應(yīng)器中的運(yùn)動(dòng)情況造成影響[5-6]。高密度沉淀池的區(qū)域有明確劃分并有相應(yīng)功能作用,但被處理的流體與投加藥劑生成的絮凝體是連貫流動(dòng)的,如何在高密度沉淀池特定的區(qū)域形成與流場(chǎng)相適應(yīng)的絮凝體形態(tài)及分布特征等,是保持其穩(wěn)定、高效去除污染物的關(guān)鍵因素[7]??傮w來(lái)說(shuō),高密度沉淀池是一種利用復(fù)雜池體結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行高效的混凝-絮凝反應(yīng)并且整體體積緊湊的工藝,其流場(chǎng)特性對(duì)運(yùn)行處理效果有較大影響[8-9]。實(shí)驗(yàn)手段較難對(duì)其中的流場(chǎng)分布以及重要的絮凝體情況進(jìn)行分析研究,同時(shí)近些年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的快速發(fā)展,計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)在各種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[10-12],特別是在各類污水處理反應(yīng)器中的應(yīng)用,對(duì)污水處理技術(shù)與工藝的發(fā)展起到了非常重要的作用[13-14],因此通過(guò)數(shù)值模擬手段研究高密度沉淀池的流場(chǎng)分布特征是可行的方法。目前,已有相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了高密度沉淀池或類似反應(yīng)器的模擬研究,但對(duì)于該類復(fù)雜反應(yīng)器全流態(tài)過(guò)程的三維模型構(gòu)建方法仍有待研究,對(duì)高密度沉淀池的三維模型校驗(yàn)有待進(jìn)一步分析。

      本文采用數(shù)值模擬的方法,以武漢市南太子湖污水處理廠的高密度沉淀池為例,開(kāi)展CFD建模研究,模擬復(fù)雜的高密度沉淀池中的流場(chǎng)特性,并通過(guò)三維聲學(xué)多普勒流速儀對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了校驗(yàn)與驗(yàn)證。

      1 數(shù)值模擬方法

      使用商用CFD軟件ANSYS 13.0對(duì)高密度沉淀池三維模型進(jìn)行模擬計(jì)算,數(shù)學(xué)模型中采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型。具體數(shù)學(xué)模型如下。

      (1) 質(zhì)量守恒方程。流體遵循質(zhì)量守恒定律,即單位時(shí)間內(nèi)微元體內(nèi)流體質(zhì)量的增加,等于同一時(shí)間間隔內(nèi)流入該微元體的凈質(zhì)量??捎檬剑?)進(jìn)行描述:

      式中:[ρm] 為混合物的密度,kg/m3;u[m]為總的平均速度矢量,m/s;t為時(shí)間,s;其中總平均速度矢量u[m]可以通過(guò)式(2)進(jìn)行計(jì)算。

      式中:[αp] 為p相的體積分?jǐn)?shù);[ρp] 為p相的密度,kg/m3;up 為p相的速度矢量,m/s;p = 1,2在這里分別表示液相和污泥相?;旌衔锩芏萚ρm]通過(guò)式(3)進(jìn)行計(jì)算。

      (2) 動(dòng)量守恒方程。流體要遵循動(dòng)量守恒定律,即微元體中流體動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率等于外界作用在該微元體上的各種力之和??捎孟率竭M(jìn)行描述:

      式中:p為壓強(qiáng),Pa ;g為重力加速度,m/s2 ;F為體積力,N;ud,p為p相對(duì)于混合相的漂移速度,m/s;ud,p = up-uq進(jìn)行計(jì)算。

      (3)湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程。模型采用了標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型。該模型廣泛應(yīng)用于液體流動(dòng)湍流擴(kuò)散模擬,具有較好的穩(wěn)健性、經(jīng)濟(jì)性和準(zhǔn)確性[15]。湍動(dòng)能k與其耗散率ε通過(guò)式(5)與(6)進(jìn)行計(jì)算:

      式中:Gk 為由平均速度梯度引起的湍動(dòng)能k的產(chǎn)生項(xiàng),kg/(m3·s);Gb 為浮力引起的湍動(dòng)能k的產(chǎn)生項(xiàng),kg/(m3·s);YM 為可壓湍流中的脈動(dòng)擴(kuò)散對(duì)整體擴(kuò)散率的影響,kg/(m3·s);[C1ε],[C2ε],[C3ε] 為經(jīng)驗(yàn)常數(shù);[σk] 為湍動(dòng)能k的普朗特?cái)?shù);[σε] 為湍動(dòng)能耗散率ε的普朗特?cái)?shù);[Sk],[Sε] 為用戶自定義源項(xiàng),kg/(m3·s)。

      2 計(jì)算模型

      2.1 幾何模型

      以武漢市南太子湖污水處理廠的高密度沉淀池為研究對(duì)象,該污水處理廠高密度沉淀池工藝共有4組,單組污水處理量為60 000 m3/d。每組的混合池、反應(yīng)池分別設(shè)有攪拌裝置,澄清區(qū)底部設(shè)有刮泥裝置,如圖1所示。

      整個(gè)高密度沉淀池組成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,本文對(duì)高密度沉淀池的反應(yīng)池、推流區(qū)及沉淀區(qū)等區(qū)域進(jìn)行建模和模擬研究[16-17]。用CFD模擬的方法對(duì)污泥固體顆粒的分布情況進(jìn)行優(yōu)化,使用GAMBIT軟件建立了高密度沉淀池的幾何模型,具體如圖2所示。高密度沉淀池?cái)?shù)據(jù)尺寸如圖1所示,模型中反應(yīng)池長(zhǎng)、寬、高分別為8 200,8 200,6 600 mm,在反應(yīng)器底部設(shè)有750 mm的倒角。中心設(shè)置有一個(gè)鋼板材質(zhì)中心筒,其高度為5 056 mm,上部半徑為1 980 mm,下部喇叭口半徑2 180 mm,喇叭口與筒身夾角成30°,中心筒上部邊緣距離反應(yīng)池液面850 mm。中心筒四周均勻設(shè)置有擋板,單個(gè)擋板高、寬分別為3 300,2 150 mm,擋板上端與反應(yīng)池液面齊平。297BAD79-41DB-48B2-BC4C-8BE0C80FF675

      反應(yīng)池中心設(shè)置有攪拌槳葉,轉(zhuǎn)動(dòng)軸直徑、長(zhǎng)度分別為100,3 650 mm,槳葉形狀呈梯形分布,靠近中心軸部分寬200 mm,遠(yuǎn)離中心軸部分寬100 mm,單片槳葉長(zhǎng)1 700 mm,與水平面呈45°,共設(shè)有兩片槳葉,兩兩之間呈180°分布。反應(yīng)池底部設(shè)置有直徑1 200 mm、高度為2 000 mm的圓柱體入水進(jìn)口。進(jìn)水在反應(yīng)池進(jìn)行反應(yīng)后,由反應(yīng)池下部一側(cè)2 000 mm高通道穿過(guò),經(jīng)過(guò)斜坡后溢流過(guò)高度為5 050 mm的溢流墻進(jìn)入推流區(qū)。由于推流區(qū)與澄清區(qū)相接的部分存在斜管沉淀池,所以在推流區(qū)下游區(qū)域的液面受構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)影響,此處液面相比于反應(yīng)池和推流區(qū)有所降低,推流區(qū)在溢流墻區(qū)域?qū)挾仍黾拥?6 000 mm。水流經(jīng)過(guò)推流區(qū)的溢流墻后,逐步進(jìn)入沉淀區(qū),沉淀區(qū)尺寸長(zhǎng)、寬、高分別為16 000,16 000,6 300 mm,其下部四角為半弧形,在沉淀區(qū)上部混合有污泥絮體的混合液通過(guò)斜管沉淀進(jìn)行高效泥水分離過(guò)程,水流通過(guò)斜管沉淀上方的16處溢流堰溢流出水,斜管沉淀下方沉降的污泥絮體在半弧形池體中逐步下沉,并由底泥刮泥機(jī)匯集刮入池體最下層的錐形池底集泥槽中,集泥槽上部直徑3 300 mm,下部直徑350 mm,高度2 550 mm,最終污泥由排泥泵排出。

      2.2 邊界條件與網(wǎng)格設(shè)置

      邊界條件設(shè)置如下:模型設(shè)置液相為水,水的密度設(shè)置為1 000 kg/m3。設(shè)置擋流板、外立面等為靜止墻,液面部分設(shè)置為自由表面。采用設(shè)置對(duì)稱面的方法,槳葉部分使用滑移壁面模型(Moving Wall),設(shè)置其轉(zhuǎn)數(shù)為14 r/min,轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)樘嵘行耐矁?nèi)水流,采用多重參考系方法(Multiple Reference Frames, MRF)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行模擬[18-19]。進(jìn)水的流量根據(jù)二沉池出水分配給單個(gè)高密度沉淀池流量為0.694 4 m3/s,進(jìn)口流速根據(jù)單個(gè)高密度沉淀池流量與進(jìn)口斷面的面積計(jì)算得到為0.614 0 m/s,出口設(shè)置為自由流出口。計(jì)算收斂標(biāo)準(zhǔn)為所有因素殘差低于1×10-3。網(wǎng)格劃分采用T-grid網(wǎng)格,由于整體高密度沉淀池區(qū)塊較多且形狀各異,因此將其劃分為多個(gè)組成部分并分別設(shè)置網(wǎng)格,各部分間采用interface與interior連接。

      2.3 模型校驗(yàn)

      采用三維探頭的聲學(xué)多普勒流速儀(Flow Tracker,精度達(dá)到0.001 m/s)對(duì)高密度沉淀池內(nèi)流場(chǎng)速度進(jìn)行測(cè)試。在模型校驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置中,受限于高密度沉淀池實(shí)際結(jié)構(gòu)限制,測(cè)點(diǎn)均布置在便于實(shí)驗(yàn)人員站立的平臺(tái)區(qū)域位置,在反應(yīng)池區(qū)域設(shè)置有8個(gè)測(cè)點(diǎn),在推流區(qū)區(qū)域設(shè)置有6個(gè)測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)示意如圖3所示。設(shè)定反應(yīng)池中心點(diǎn)坐標(biāo)為(0,0),單位為m,測(cè)點(diǎn)R1與R2連線方向?yàn)閥軸方向,垂直于測(cè)點(diǎn)R1與R2連線方向?yàn)閤軸方向。測(cè)點(diǎn)R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,S1,S2,S3,S4,S5,S6的具體坐標(biāo)如表1所示。在每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行距離池底6.0,4.0,2.6 m三個(gè)不同深度位置的測(cè)量,每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行3次平行測(cè)量。

      為了分析比較流速指標(biāo)模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的誤差水平,采用標(biāo)準(zhǔn)誤差分析方法來(lái)對(duì)該結(jié)果進(jìn)行分析,經(jīng)過(guò)式(7)計(jì)算得到[20]。

      式中:NSE為標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)誤差;n為測(cè)試點(diǎn)數(shù)量;Xsi為第i項(xiàng)模擬結(jié)果;Xmi為第i項(xiàng)測(cè)試結(jié)果。

      3 模擬結(jié)果分析

      3.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢查

      首先設(shè)置3種不同尺寸大小的網(wǎng)格進(jìn)行模擬計(jì)算,網(wǎng)格數(shù)量分別設(shè)置為12 716 497,16 619 183,20 146 481個(gè),選取距離池底3 300 mm處的水平直線一條,在不同網(wǎng)格尺寸下,線上模擬計(jì)算的速度結(jié)果對(duì)比如圖4所示。從圖4可以發(fā)現(xiàn)3種不同網(wǎng)格數(shù)量方案中,16 619 183與20 146 481兩種方案的流速差距非常小,而最稀疏的12 716 497個(gè)體網(wǎng)格方案的流速與前兩種方案差距較大。因此,16 619 183個(gè)網(wǎng)格的劃分方案是同時(shí)滿足模擬精度與節(jié)省計(jì)算時(shí)間的較優(yōu)方案,后續(xù)模型中均采用16 619 183個(gè)體網(wǎng)格的劃分方案。16 619 183個(gè)體網(wǎng)格的方案中將高密度沉淀池從入口到出口共分為7個(gè)計(jì)算域部分,網(wǎng)格尺寸分別為50,100,70,50,140,70,70 mm。

      3.2 流場(chǎng)校驗(yàn)分析

      對(duì)設(shè)置方案已完成的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,模擬結(jié)果分析選取了4個(gè)典型斷面進(jìn)行分析(圖5)分別為:上層(Z = 2 700 mm,距池底6.0 m)、中層(Z = 700 mm,距池底4.0 m)、下層(Z = -700 mm,距池底2.6 m)共3個(gè)水平面,以及反應(yīng)池中心區(qū)域(Y = 0 mm)縱向斷面。

      對(duì)反應(yīng)池與沉淀區(qū)14個(gè)測(cè)點(diǎn)的模擬計(jì)算結(jié)果與3個(gè)不同高度處流速實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,反應(yīng)池測(cè)點(diǎn)的模擬流速與實(shí)測(cè)流速對(duì)比如圖6所示。從圖6可以發(fā)現(xiàn),測(cè)點(diǎn)R1處的絕對(duì)流速在0.2 m/s以內(nèi),整體流速較低,并且3個(gè)方向上的流速均在0.1 m/s左右,其中Z軸方向速度為正值。因此在靠近反應(yīng)池中心筒外側(cè)區(qū)域中受攪拌作用影響以及中心筒、擋板等導(dǎo)流的影響,流體在3個(gè)方向上均有較好混合流動(dòng)效果,同時(shí)流體整體向上流動(dòng)(沿Z方向向池頂部區(qū)域)。測(cè)點(diǎn)R2處的實(shí)測(cè)流速大小與測(cè)點(diǎn)R1相似,但Z軸方向上速度為負(fù)值,顯示出與測(cè)點(diǎn)R1相反的Z軸流動(dòng)方向。結(jié)果表明:在反應(yīng)池的不同區(qū)域,旋轉(zhuǎn)流體可能波動(dòng)較大,在相鄰區(qū)域內(nèi)的速度方向不同而形成多個(gè)微小的循環(huán)流(Circulation loop),在其他研究攪拌器類的文獻(xiàn)中也發(fā)現(xiàn)了相似的微循環(huán)流情況[18,21]。由于測(cè)點(diǎn)R8接近于反應(yīng)池的4個(gè)角落中的一個(gè)死角區(qū)域,所以可以發(fā)現(xiàn)距離池底較近的底層甚至于中層區(qū)域的X軸與Y軸方向的速度均非常小,說(shuō)明在反應(yīng)池的角落中可能形成流動(dòng)“死區(qū)”,在此區(qū)域中容易發(fā)生污泥絮體沉積的情況[9,22]。測(cè)點(diǎn)R8處的流體在Z軸方向上向下流動(dòng),與距離最近的測(cè)點(diǎn)R3流動(dòng)方向相反,同樣測(cè)點(diǎn)R3與R8之間會(huì)在Z軸方向上形成循環(huán)流。整體模擬流速結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果較為吻合。297BAD79-41DB-48B2-BC4C-8BE0C80FF675

      沉淀區(qū)測(cè)點(diǎn)的模擬流速與實(shí)測(cè)流速對(duì)比如圖7所示。從圖7可以發(fā)現(xiàn),除了Z軸方向的速度以外,其余方向速度的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果較為吻合。由于整體流速較小,測(cè)量精度會(huì)對(duì)結(jié)果造成較大影響,同時(shí)由于采用接觸式的便攜聲學(xué)多普勒流速儀時(shí)需要將測(cè)量探頭及測(cè)桿放入流體中,會(huì)對(duì)流體本身的流態(tài)造成一定影響,特別是對(duì)流速較低的區(qū)域造成的影響更大,所以這也是在推流區(qū)整體流速較低的情況下,導(dǎo)致模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果部分測(cè)點(diǎn)相對(duì)誤差偏大的原因之一。測(cè)點(diǎn)S1在Y軸方向上流速相對(duì)較高且為負(fù)值,這是因?yàn)閺膶挾葹?.2 m的反應(yīng)池區(qū)域流動(dòng)到寬度為16 m的推流區(qū)區(qū)域水流會(huì)有一個(gè)較大的橫向(Y軸方向)擴(kuò)散,測(cè)點(diǎn)S1位于Y < 0 mm一側(cè),因此流動(dòng)向Y軸負(fù)值方向擴(kuò)散。

      整體來(lái)看,高密度沉淀池模擬流速與實(shí)測(cè)流速相吻合的結(jié)果能夠反映出池中流場(chǎng)規(guī)律,發(fā)現(xiàn)部分形成循環(huán)流的流態(tài)特征,標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)誤差為7.66%,模型對(duì)流場(chǎng)的模擬得到有效校驗(yàn)。

      3.3 模擬流場(chǎng)云圖分析

      根據(jù)前述圖5設(shè)置的4個(gè)典型斷面,將模擬得到的流場(chǎng)結(jié)果顯示成流場(chǎng)云圖,高密度沉淀池Y = 0 mm斷面速度分布模擬結(jié)果如圖8所示,不同深度水平面(上、中、下層分別距離池底6.0,4.0和2.6 m)速度分布模擬結(jié)果如圖9所示。從圖上可以更加直觀地看出整個(gè)高密度沉淀池的流場(chǎng)分布情況,相比于反應(yīng)池中的流場(chǎng)結(jié)果,在沉淀區(qū)的整體流速較小,這是因?yàn)樵诜磻?yīng)池中有攪拌槳葉的能量輸入,水流的整體動(dòng)能較大,流速較高。但在反應(yīng)池中充分?jǐn)嚢璧牧黧w經(jīng)過(guò)下穿通道與溢流墻的導(dǎo)流作用,并經(jīng)過(guò)一段推流區(qū)后,整體的動(dòng)能損耗較大,以較低的流速進(jìn)入到沉淀區(qū),因此在沉淀區(qū)的停留時(shí)間也會(huì)相應(yīng)較長(zhǎng),能達(dá)到更好的泥水分離效果。

      4 結(jié) 論

      本文通過(guò)武漢市南太子湖污水處理廠高密度沉淀池的實(shí)際參數(shù)建立高密度沉淀池的三維幾何模型,并基于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型與多重參考系方法等建立了相應(yīng)高密度沉淀池?cái)?shù)學(xué)模型,運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模擬得到高密度沉淀池的流場(chǎng)分布特征,并采用實(shí)測(cè)流速結(jié)果對(duì)三維CFD模型的模擬結(jié)果進(jìn)行了校驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)誤差為7.66%,顯示該高密度沉淀池三維CFD模型可以對(duì)流場(chǎng)分布進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。本研究為高密度沉淀池后續(xù)多相流與污染物去除相關(guān)數(shù)值模擬,以及高密度沉淀池的設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化研究奠定了基礎(chǔ)。

      參考文獻(xiàn):

      [1] TEH C Y, BUDIMAN P M, SHAK K P Y, et al. Recent advancement of coagulation–flocculation and its application in wastewater treatment [J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2016, 55(16): 4363-4389.

      [2] 葉海明. 污水處理廠提標(biāo)改造關(guān)鍵影響因素及工藝選擇[J]. 化學(xué)工程師, 2012(3): 43-46.

      [3] 蘇俊新. 城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A提標(biāo)改造的關(guān)鍵因素及工藝選擇[J]. 中國(guó)資源綜合利用, 2018, 36(6): 45-48.

      [4] IMASUEN E, JUDD S, SAUVIGNET P. High-rate clarification of municipal wastewaters: a brief appraisal [J]. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 2004, 79(8): 914-917.

      [5] 雷曉玲, 陳昆萍, 陶礡.給水廠高密度沉淀池沉淀效果三維數(shù)值模擬與優(yōu)化[J]. 中國(guó)給水排水, 2012, 28(1): 43-47.

      [6] 雷曉玲, 方小桃, 劉賢斌, 等. 給水廠高密度沉淀池沉淀區(qū)流態(tài)模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)給水排水, 2011, 27(3): 52-55.

      [7] XU Q, XIAO K, WU Q, et al. The optimization on distributions of flow field and suspended solids in a full-scale high-rate clarifier using computational fluid dynamics [J]. Biochem Engineering? Journal, 2020(155): 107489.

      [8] LE MOULLEC Y, POTIER O, GENTRIC C, et al. Flow field and residence time distribution simulation of a cross-flow gas–liquid wastewater treatment reactor using CFD [J]. Chemical Engineering Science, 2008, 63(9): 2436-2449.

      [9] SANCHEZ F, VIEDMA A, KAISER A S. Hydraulic characterization of an activated sludge reactor with recycling system by tracer experiment and analytical models [J]. Water Research, 2016, 101: 382-392.

      [10] 王麗,王乃剛,彭兵,等. 南京市永宏泵站機(jī)組選型分析及CFD驗(yàn)證[J]. 人民長(zhǎng)江,2021,52(9):155-159,166.

      [11] 郭振業(yè), 戴勇峰, 李德忠, 等. 水電廠超聲波測(cè)流試驗(yàn)及CFD驗(yàn)算[J]. 人民長(zhǎng)江,2018,49(16):118-122.297BAD79-41DB-48B2-BC4C-8BE0C80FF675

      [12] 郭傲輝, 張政,李楊,等. 基于CFD的高海拔地區(qū)某型號(hào)離心泵水力性能優(yōu)化[J]. 人民長(zhǎng)江,2018,49(12): 98-101.

      [13] XU Q, YANG J, HOU H, et al. Simulation on flow field and gas hold-up of a pilot-scale oxidation ditch by using liquid-gas CFD model [J]. Water Science and Technology, 2018, 78(9): 1956-1965.

      [14] XU Q, WAN Y, WU Q, et al. An efficient hydrodynamic-biokinetic model for the optimization of operational strategy applied in a full-scale oxidation ditch by CFD integrated with ASM2 [J]. Water Research, 2021, 193(18): 116888.

      [15] GAO H, STENSTROM M K. Evaluation of three turbulence models in predicting the steady state hydrodynamics of a secondary sedimentation tank [J]. Water Research, 2018, 143: 445-456.

      [16] BRIDGEMAN J, JEFFERSON B, PARSONS S. Assessing floc strength using CFD to improve organics removal [J]. Chemical Engineering Research and Design, 2008,86(8):941-950.

      [17] BRIDGEMAN J, JEFFERSON B, PARSONS S A. Computational fluid dynamics modelling of flocculation in water treatment: a review [J]. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics,2014,3(2):220-241.

      [18] KULKARNI A L, PATWARDHAN A W. CFD modeling of gas entrainment in stirred tank systems [J]. Chemical Engineering Research and Design,2014,92(7):1227-1248.

      [19] VILLIGER T K, NEUNSTOECKLIN B, KARST D J, et al. Experimental and CFD physical characterization of animal cell bioreactors: From micro- to production scale [J]. Biochem Engineering Journal, 2018, 131: 84-94.

      [20] LEI L, NI J. Three-dimensional three-phase model for simulation of hydrodynamics, oxygen mass transfer, carbon oxidation, nitrification and denitrification in an oxidation ditch [J]. Water Research,2014(53C):200-214.

      [21] AUBIN J, XUEREB C. Design of multiple impeller stirred tanks for the mixing of highly viscous fluids using CFD [J]. Chemical Engineering Science, 2006, 61(9): 2913-2920.

      [22] VERMANDE S, SIMPSON K, ESSEMIANI K, et al. Impact of agitation and aeration on hydraulics and oxygen transfer in an aeration ditch: Local and global measurements [J]. Chemical Engineering Science, 2007, 62(9): 2545-2555.

      Research on three-dimensional CFD model construction of high-rate clarifier of wastewater treatment plant

      XU Qi1,4,5,XU Chengjian1,2,3,WAN Yanlei1,2,CHEN Hao1,3,ZHOU Qiuhong1,2,LI Yingxi1,5,LIU Huijuan4

      (1. Changjiang Survey, Planning, Design and Research Co.,Ltd.,Wuhan 430010,China; 2. Key Laboratory of Changjiang Regulation and Protection of Ministry of Water Resources,Wuhan? 430010,China; 3. Hubei Key Laboratory of Basin Water Security,Wuhan? 430010,China; 4. Center for Water and Ecology, School of Environment, Tsinghua University,Beijing? 100084,China; 5. CISPDR Corporation,Wuhan 430010,China)297BAD79-41DB-48B2-BC4C-8BE0C80FF675

      Abstract:High-rate clarifiers are widely used in advanced treatment and upgrading projects of wastewater treatment plants because of their small footprint and other advantages. However, the complex characteristics of flow field distribution affect their treatment effects. This paper established a three-dimensional model of the high-rate clarifier based on the actual parameters of Nantaizi Lake wastewater treatment plant in Wuhan. Moreover, the corresponding computational fluid dynamics model of high-rate clarifier was established based on the standard k-ε turbulence model and the Multiple Reference Frames. The established model could simulate the flow field distribution characteristics of high-rate clarifier. Finally, the developed CFD model was successfully validated against the experimental results of velocities distribution. And the normalized standard errors of flow velocities were less than 7.66% which showed that the CFD model of the high-rate clarifier can accurately simulate the flow field distribution. This research lays the foundation for the design and operation optimization of high-rate clarifiers based on numerical simulation.

      Key words:high-rate clarifier; numerical simulation; computational fluid dynamics; flow field distribution;? waste water treatment plant297BAD79-41DB-48B2-BC4C-8BE0C80FF675

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