二次沉淀池是污水处理工艺中非常重要的构筑物之一,同时也是非常敏感的构筑物。为保证出水水质和提高污水处理工艺效率,本文以城市污水处理厂中的平流式二次沉淀池为研究对象,针对目前关于二沉池的数值模拟研究大多基于忽略水流密度差异影响的假定,以及国内外有关考虑密度差异影响的数学模型主要为单相流模型且形式不统一,对于水流和悬浮物之间相互影响的机理还需要进一步探讨的现状,对平流二次沉淀池作进一步的数值模拟研究。在平流二次沉淀池的数学模型确定方面,本文通过比较和论证后,选取改进的RNGκ-ε两方程紊流模型和Mixture(混合)模型为平流二沉池的数学模型。鉴于目前选用物理模型试验验证方案尚存在问题和困难,本文通过将模拟计算结果同埃施(Esch,R.E.)曾提出的明渠弗汝德数理论成果及二沉池实际运行状态两方面相比较,证明了模型的有效性。在验证了模型的有效性后,利用前面建立的数学模型对平流二沉池进行了以下数值模拟研究。首先,对二沉池的结构和运行参数进行了优化;其次,模拟了无挡板工况的运行状态,并对二沉池有挡板和无挡板时浓度变化工况进行了模拟;最后,模拟了重力排泥平流二沉池底坡对运行状态和效率的影响。从模拟结果的分析比较可以看出,二沉池内的流态为密度分层流,池内流体存在因密度差引起的强体积力,故在进行数值模拟时,应该考虑流体密度差异引起的影响;二沉池的设计停留时间、出口结构和回流比三个因素中,停留时间对清水口的悬浮物出水浓度影响最大,排泥口的悬浮物浓度受回流比、停留时间及出口结构的综合影响;当浓度发生变化时,对两个出口的悬浮物浓度产生相应影响,随时间的延长,将趋向新的稳定状态,但是进水口悬浮物浓度的不稳定会对二沉池的运行产生负面的影响;挡板对优化布水条件,改善出水水质,缓冲进口浓度变化的影响有积极作用;池底坡度太小会对重力方式排泥的二沉池运行产生负面的影响。