栅条絮凝池优化设计的数值模拟研究

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絮凝是水处理工艺中最重要的环节之一,影响着后续工艺的处理效率。絮凝效果的好坏主要受原水水质、混凝剂、混和条件和絮凝水力条件的影响。从絮凝水力条件方面优化絮凝工艺不仅可以减少混凝剂的投加量,而且降低了混凝剂对饮用水水质的隐性影响,更有利于出水水质的安全。本课题以工程实体中的栅条絮凝池为研究对象,结合现有的絮凝动力学理论,建立数学模型,利用计算流体力学数值模拟软件对栅条絮凝池中的流场进行数值模拟计算。模拟以栅条层间距、栅条间距、过水孔洞位置的高度为絮凝水力条件的影响因素,选择湍动能k、湍动能耗散率£、涡旋速度梯度G0为评价指标,分析研究栅条絮凝池的最佳水利条件,进而优化出栅条絮凝池的设计参数。选择侧向进水的两格竖井絮凝池作为计算模型,结果表明:1、50mm的栅条间距能够为初期的絮凝提供较好的水力条件;而80mmm、100mm栅条间距较为适合絮凝过程的中期阶段。模拟结果与规范相吻合,证明了所选择的计算模型是合理的。2、通过对不同栅条层间距的絮凝池模拟分析可知,600mm的栅条层间距为最佳层间距,能够为絮凝提供良好的水力条件。3、根据对不同过水孔洞位置的絮凝池模拟分析可知,在絮凝过程的前段、中段和末段,底部过水孔洞依次抬高的设置能够优化絮凝的水力条件,能够获得更好的絮凝效果,其中前段宜设置为100-300mm;中段宜设置为300-500mm;末段宜设置为500-700mm。本文所得到的结论对栅条絮凝池的设计具有一定的实际指导意义和工程参考价值。
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