双向流斜板沉淀池理论分析及数值模拟

摘要

我国经济建设的快速发展及人民生活水平的日益提高对水质、水量的要求也不断提高。沉淀池是给水处理常规工艺单元，承担着去除整个水处理过程中80％～90%的固体悬浮物的任务，且具有截留污泥量大、构造简单、管理方便以及建造、运行费用低等优点，在整个水处理过程中具有重要作用。
　　传统的沉淀池各有其优点，但也存在难以避免的不足。因此，本文在现有沉淀池基础上提出一种新型沉淀池——双向流斜板沉淀池。通过理论分析认为，双向流斜板沉淀池很好地解决了排泥问题，并具有沉淀效率高、沉泥环境好、水头损失小、适于平流沉淀池的改造等优点，且对原水浊度变化具有很广的适应范围，具有很强的实用性；并提出了沉淀部分的理论设计公式，给出了相关参数的取值范围。
　　通过对双向流斜板沉淀池的数值模拟，研究了沉淀池内流场和浓度场的分布情况，并就可能对其产生影响的结构参数以及颗粒尺寸、密度等因素进行了分析和讨论。模拟结果显示：
　　（1）泥斗内的水流并非是完全静止的，而是会受到进水以及沉泥槽内水流流动的影响，因此有必要采取一定的整流措施来减小泥斗内水流的紊动；
　　（2）沉淀池出水口下方存在一个死水区；
　　（3）在上、下斜板之间的沉淀区域内，水流的流速呈现出中间流速大、两边流速小的特点，而浓度的分布呈现出自下而上、从前到后浓度递减的变化规律；
　　（4）在出水区，水流呈现出自下而上浊度递减的规律，浊度在整个出水区断面上分布不均匀；
　　（5）水流通过进、出水穿孔花墙时产生的射流作用对沉淀池内水流有很大影响，为消除其不利影响，斜板组件与进、出水穿孔花墙之间应保持一定距离，出水区也应保证一定长度；
　　（6）水中颗粒的絮凝效果对沉淀池出水浊度有着重要影响，颗粒尺寸越大、密度越大，出水效果越好；
　　（7）在原水浊度为53NTU的条件下，本文所用沉淀池实物模型的极限进水流量在2.0m3/h~2.5m3/h之间，对应的表面负荷为22.45m3/（m2·h）~28.06m3/（m2·h）。

目录

双向流斜板沉淀池理论分析及数值模拟

THEORETICAL ANALYSIS AND COMPUTATION OF DOUBLE DIRECTION HORIZONTAL FLOW INCLINED-PLATE SETTLER

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2传统沉淀池的特点及存在的问题

1.2.1平流沉淀池

1.2.2斜管、斜板沉淀池

1.2.3迷宫沉淀池

1.3沉淀池的计算机数值模拟

1.3.1数值模拟的概念

1.3.2数值模拟的过程

1.3.3数值模拟的优点及局限性

1.3.4Fluent软件简介

1.3.5沉淀池数值模拟的研究现状

1.4研究的目的、意义和内容

1.4.1研究的目的和意义

1.4.2研究内容

第2章双向流斜板沉淀池理论分析

2.1双向流斜板沉淀池简介

2.1.1双向流斜板沉淀池的技术原理

2.1.2双向流斜板沉淀池的特点

2.2双向流斜板沉淀池设计

2.2.1进水系统

2.2.2斜板组件

2.2.3集水系统

2.2.4排泥系统

2.3双向流斜板沉淀池试验研究

2.3.1试验装置

2.3.2试验流程

2.3.3试验结果及分析

2.4本章小结

第3章双向流斜板沉淀池数值模拟

3.1沉淀池的数值模型及边界条件

3.1.1数值模型

3.1.2边界条件

3.2模型的验证

3.2.1浊度与浓度的关系

3.2.2模型的验证

3.3数值模拟结果及分析

3.3.1沉淀池流场模拟结果及分析

3.3.2沉淀池浓度场模拟结果及分析

3.4本章小结

第4章双向流斜板沉淀池结构参数及影响因素分析

4.1结构参数影响分析

4.1.1絮凝池出水口开口高度

4.1.2进水配水区长度

4.1.3进水穿孔花墙与斜板组件间距离

4.1.4出水穿孔花墙与斜板组件间距离

4.1.5出水区长度

4.2其它因素影响分析

4.2.1颗粒尺寸的影响

4.2.2颗粒密度的影响

4.2.3进水流量的影响

4.3本章小结

结论与展望

参考文献

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致谢