Page 181 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

第 5 期 李自改等：污水处理厂二沉池数值模型研究进展 · 1537 ·

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来确定活性污泥的新沉降速度模型，包括受阻沉降、 系，结果 与 Vitasovi 等 的相反。
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瞬态沉降和压缩沉降，且模拟与试验结果具有一致 ES 与 SOR/SL 的关系较复杂，且二沉池内流
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性，其污泥浓度及厚度模拟效果明显优 于 Takác 的 场信息处于动态变化过程，在研究中需充分考虑入
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双指数模型，显著提高了对污水处理厂二沉池污泥 口 MLSS、絮凝时间、池体结构以及温度等因素，准
浓度分布的预测能力；Bakir 等 [29 ] 基 于 Vesilin 沉降 确控制变量关乎到数值模型预测精度，SOR/SL 对
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模型和试验研究，建立 了 SV 为 I 3.5 g/ 时的沉降速 ES 的影响需要进一步研究与证实。
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度与污泥浓度的关系，并结合污水处理厂二沉池实 3.2 二沉池结构
测数据进行校正。相对基于经验的固体通量模型， CF 模型已经被广泛应用于研究几何特 征 (内
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笔者通过污泥絮体的受力分析，对现有固体力方程 部挡板结构 的影响和二沉池几何结构优化，入口区
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进行修正，建立基于作用力的污泥沉降模型 [30] ，该模 的结构优化包括优化入口挡板位置和浸没深度，出
型既可以很好地描述污泥间歇沉降过程，又可以模 口区的结构优化包括优化出口堰的长度和位置。
拟实际二沉池连续流沉降过程。 Patzige 等 [39 ] 基 于 Fluen 软件通过建立二维非稳态
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由于缺乏测量受阻沉降范围以外的污泥沉降行 数值模型优化污水处理厂二沉池的入口结构，并研
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为的技术，限制了新沉降模型的实际工程应用 。 究径向异重流长度和二沉池侧壁流体上升速度之间
新的污泥沉降模型可以提高污水处理过程中污泥沉 的关系。结果表明，在潮湿天气条件下，优化后的入
降的预测能力，但实际运行工况条件下的二沉池受 流道结构可使异重流长度缩 短 18%，出口压力降低
负荷大小、几何结构、池内温度差以及表面风等因 70%。Rostam 等 [40 ] 基 于 VO 模型对二沉池不同入
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素的影响，而上述污泥沉降模型未考虑这些因素。 口位置进行了模拟分析，结果表明，进流孔的位置对
二沉池运行效果产生影响，入口流孔数的增加会降
3 二沉池设计参数对沉淀模型模拟效果的 低进水区的效率。Bouisf 等 [41 ] 通过改变进出口位
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置探究对二沉池流场的影响，结果表明，在颗粒直径
3.1 污泥负荷 为 5 和 120 µ m 的条件下，改进二沉池进出口位置，
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研究表明，二沉池出水悬浮物浓度（ESS）与表面 悬浮物（SS）去除率显著提高。
负荷（SOR）直接相关 [32] 。Parke 等 [33 ] 指出，二沉池 近年来很多学者利 用 CF D 研究入口多孔挡板
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结 构 设 计 和 日 常 操 作 运 行 条 件 都 能 对 SO 和 对二沉池流场和运行效果的影响，多孔挡板不仅可
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ES 之间的关系造成影响。Vestne 等 [34 ] 研 究 SOR、 以分散入口流量，降低水流密度，还可以增强絮凝作
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污泥体积负荷率（SLR）、混合悬浮液浓度（MLSS）和 用 [42] 。由于计算算力限制，以往只能通过建立二维
絮凝时间之间的关系，结果表明，在适当的负荷下， 模型来研究穿孔挡板的影响，并简化成几个孔口分
SO 和 SL 对 ES 的影响很小，需进一步考虑入 布的水平槽形状，对于不能简化的穿孔挡板，可采用
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口 MLS 和絮凝时间 对 ES 的影响。Ga 等 [35 ] 研 三维模型来提高其模拟精度。Ramalinga m 等 [43 ] 采
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究发现，SO R 对 ES 的影响可能与二沉池深度有 用非稳态三维模型对带穿孔挡板的二沉池运行效果
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关。为了进一步研究二沉池深度与 ES 的关系， 进行模拟，并分析峰值流量运行期间的二沉池流场，
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Bur 等 [11,36 ] 采用修正的紊流数值模型对二沉池进行 发现多孔挡板减少了入口区的回流，从而提高了出
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了模拟，对不同二沉池深度下的模拟结果进行分析， 水质量；Vahidifa 等 [44 ] 利 用 Fluen 软件对全尺寸矩
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发现壁面深度 从 0.8 增 至 2.8 时，ES 从 12.5 mg/L 形二沉池结构进行了模拟研究，采用离散相模型追
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增 至 33.1 mg/L；但当壁面深度 从 2.8 m 增 至 4.8 m 踪固体颗粒，发现在二沉池池面安装延伸向下的双
时，ES 反而 从 33.1 mg/ 降 至 10 mg/L，这可能是由 向挡板，可使二沉池沉淀效率由 39.335 % 提高到
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于壁面深度较浅区域异重流造成的。Vitasovi 等 [37] 51.612%。此外，挡板安装角度也会影响二沉池运行
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使 用 CF D 模型研 究 SOR/SL 与 ES 的关系，结果 效果， 如 Gerge 等 [45 ] 指出，倾 角 65°向下的挡板可能
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表明，在污泥回流比（RANS） 和 MLS 保持不变的情 比标准 的 45°挡板效果更好。赵东旭 [46 ] 对竖流式二
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况 下 ，SL R 随 着 SO R 的 增 加 而 增 加 ， 且 SO 比 沉池三维模型进行模拟，发现当挡板间距 由 12 cm
SL 对 ES 的影响更显著；Ga 等 [35 ] 也做了同样的 减 至 5 c m 时，二沉 池 ES 降低，去除效率增高；挡板
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研究，并且对 Q3 D 数值模型进行了补充，结果与 倾角 由 65°减 至 45°时，总体上二沉池 的 S 去除率
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Vitasovi 等 [37 ] 的一致。此外，Wahlber 等 [38 ] 也使用 提高 了 4.6%，这 与 Gerge 等 [45 ] 的观点不一致。Wang
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相同 的 CF D 模型研 究 SOR/SL R 与 ES 之间的关 等 [47 ] 对斜板二沉池沉降过程进行了深入研究，发现
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