二沉池是活性污泥法的主要构筑物之一,竖流式二沉池主要应用于小型污水处理厂,因为它不用占据太多土地面积同时排泥较为方便,但是对竖流式二沉池进行研究的比较少。目前对二沉池的设计,主要依据理想沉淀模型,没有考虑回流比的存在对于二沉池流场及污泥浓度质量分布的影响。将计算流体力学模拟研究作为新的研究手段正在被慢慢接受和普及,对构筑物运行设计提出优化改进,由于采用实验的方法需要大量的时间、经济、人力成本。因此,本课题采用计算流体力学的方法,在回流比存在的条件下,根据实际工况,利用RNG k-epsilon湍流模型和Mixture两相流模型对竖流式二沉池进行模拟探究,为实际工程的设计、运行管理提供理论基础,结果表明:⑴不同水力负荷条件下,现有二沉池设计其分离区水流基本垂直向上,符合竖流式二沉池水流的理想分布。负荷越小,污泥斗流场越平稳,污泥斗底部污泥压缩越密实,回流污泥浓度越高。相比而言q=0.5 m~3/m~2·h为较为理想的二沉池运行负荷,这与现有众多的设计规范中推荐的二沉池设计表面负荷相一致。⑵颗粒沉降性能好的污泥絮体(d>0.10 mm)相对而言确实可以提高固液分离效率以及污泥沉降回流效果,颗粒粒径越大越有利于悬浮物的去除,出水水质更好,这与现有的众多结论相一致。因此,维持良好的活性污泥沉降性能对系统稳定运行至关重要。⑶较优负荷条件下,进口污泥浓度越低,分离区流场稳定性越高,溢流口污泥浓度越低。2 g/l～5 g/l为q=0.5 m~3/m~2·h负荷下能承受的污泥浓度,但5 g/l污泥累积比较严重,因此2 g/l～4 g/l为q=0.5 m~3/m~2·h工况下能承受的较优污泥浓度。⑷较优负荷能够承受的污泥浓度范围在改变回流比后没有发生变化,依然能够承受2 g/l～5 g/l的污泥浓度。但是,不同污泥浓度对应的回流比选择有所不同。进口污泥浓度2 g/l条件下,选取100%回流比既能符合出水标准同时也能达到最高的回流污泥浓度。进口污泥浓度3 g/l、4 g/l、5 g/l条件下,选取125%回流比既能符合出水标准同时也能达到最高的回流污泥浓度。进口污泥浓度6 g/l条件下,虽然出口悬浮物不能达到标准,但是选取125%回流比能够大大降低出水悬浮物浓度能达到最高的回流污泥浓度。⑸通过污泥回流可以为曝气池提供绝大多数的活性污泥量,回流比越大,回流浓度理论占比越高。要维持曝气池较高的污泥浓度,必须提高污泥回流比。但是,回流浓度理论占比的提高并不同回流比的增加成正比,在本研究范围内,回流比为100%时的回流浓度理论占比只能达到回流比为50%时回流浓度理论占比的150%左右。在同一回流比的工况条件下,污泥浓度越高,排泥口污泥浓度越高,但回流浓度理论占比却越低。