正方形沉淀池内部水流运动模拟及设计应用.
竖流式沉淀池的设计说明书
竖流式沉淀池设计一、前言竖流式沉淀池又称立式沉淀池，是池中废水竖向流动的沉淀池。
池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升（对于生活污水一般为0.5-0.7mm/s，沉淀时间采用1-1.5h），悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。
堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。
池的一边靠池壁设排泥管（直径大于200mm）靠静水压将泥定期排出。
竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，缺点是深度大，施工困难，造价高。
常用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂。
理论依据：竖流式沉淀池中，水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层，对上升的颗粒进行拦截和过滤。
因而竖流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高。
二、设计内容：某小区的生活污水量为7000 m3/d，变化系数为1.65 ，COD Cr 450 mg/l，BOD5 220 mg/l，SS 370 mg/l，采用二级处理，处理后污水排入三类水体。
通过上述参数设计该污水处理厂的生物处理工艺的初次沉淀池。
三、竖流式沉淀池的工作原理在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v作竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：①当颗粒沉速u>v时，则颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除；②当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉亦不上升；③当u<v时，颗粒将不能沉淀下来，而会随上升水流带走。
由此可知，当可沉颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果(在相同的表面水力负荷条件下)竖流式沉淀池的去除效率要比平流式沉淀池低。
但当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时，则发生的情况就比较复杂。
一方面，由于在池中的流动存在着各自相反的状态，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，同时还存在着上升颗粒与上升颗粒之间、下降颗粒与下降颗粒之间的相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀。
环保设备及应用-沉淀池
刮泥装置
出水堰
出水槽
辐流式沉淀池结构
出水槽
出水堰
刮泥装置
沉淀池 中心进 水套管
（三）竖流式沉淀池的构造
竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形。直径或边长一般在8m以下，多介于4－7m之间；缓冲层0.3m。 竖流式沉淀池的深、宽（径）比一般不大于3，通常取2。
这些沉淀池都体积庞大，占地面积较大。
（三）工艺尺寸计算 1、有效沉淀面积、池长、池宽、池深等；
沉淀区有效容积V：
沉淀区高度h1：
①对于辐流式沉淀池，依据沉淀面积即可确定沉淀池的直径； ②对于平流式沉淀池，依据必需的长宽比和宽深比可确定沉淀池的长和宽。 ③对于竖流式沉淀池，工艺尺寸的确定另外给出。
有效沉淀面积A：
2、水渠、配水区（墙或管）、出水渠等； 按辐流式、平流式沉淀池、竖流式沉淀池分别介绍。 （1）辐流式沉淀池（中心进水周边出水） 1）结构设计 中心管：中心管管径按流速应大于0.4m/s的最小沉速设计； 导流筒：导流筒的深度一般为池深的一半，容积占沉淀容积的5％； 出水集水渠：现行辐流式沉淀池的出水集水渠一般位于距池壁的1／10R处； 出水堰：单侧或双侧三角堰。 超高、缓冲区：超高不少于0.3m；缓冲层高采用0.3~0.5m。
优缺点： 排泥多采用重力排泥，简单易行；对Q波动适应能力小；适于中小厂。与平流式及辐流式不同，其ET = (1-p0)×100%。
泥斗
辐流式沉淀 泥斗一般为圆台形，上部直径为2m，下部直径为0.5-1m，泥斗倾角大于45º； 平流式沉淀池 泥斗一般为（正）棱台形，上部边长与池宽相同（若池宽较大时可设多个泥斗），下部边长一般为，泥斗倾角大于45º。 竖流式沉淀池泥斗 圆台形或（正）棱台形。
2）工艺尺寸设计计算
沉淀池设计说明书
1 设计说明竖流式沉淀池的平面可以为圆形、正方形或多角形。
为使池内配水均匀，池径不宜过大，一般采用4～7m，不大于10m为了降低池的总高度，污泥区可采用多斗排泥方式。
水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升，悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。
堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。
池的一边靠池壁设排泥管（直径大于200mm）靠静水压将泥定期排出。
竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，缺点是深度大，施工困难，造价高。
常用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂。
2 设计参数（1）为了使水在池内分布均匀，池子直径与有效水深之比不宜大于 3.池子直径不宜大于8m，一般采用4-7m，不大于10m。
（2）中心管流速不大于30mm/s。
（3）中心管下端应设有喇叭口和反射板，如图4-6所示：图4-6 中心管和反射板尺寸1-中心管；2-喇叭口；3-反射板①反射板板面距泥面至少0.3m；②喇叭口直径和高度为中心管直径的1.35倍；③反射板直径为喇叭口直径的1.30倍，反射板平面与水平面的倾角为17度；④ 中心管下端平面与反射板平面之间的缝隙高在0.25-0.50m 的范围内，缝隙中污水流速在初次沉淀池中不大于20mm/s ，在二次沉淀池中不大于15mm/s ；（4）当池子直径不大于7m 时，澄清水沿周边流出，如果大于7m ，可增设辐射方向的流出槽。
（5）排泥管下端距池底不大于0.2m ，管上端超出水面不小于0.4m 。
（6）浮渣挡板距集水槽0.25-0.50m ，高出水面0.1-0.15m ，淹没深度0.3-0.4m 。
3 设计计算最大流量d m Q /20003m ax =，采用圆形沉淀池，中心管内流速s m v /03.00=，污水在沉淀区的上升流速s m v /0007.0=，沉淀时间h t 5.1=，间隙流速s m v /02.01=，缓冲层高m h 3.04=。
规模化城市污水处理厂沉淀池模拟优化
规模化城市污水处理厂沉淀池模拟优化规模化城市污水处理厂沉淀池模拟优化一、引言城市污水处理是解决城市生活污水排放问题的重要环节。
而污水处理厂的沉淀池是处理过程中的关键单元，起到了去除悬浮物、沉淀污泥的作用。
为了提高污水处理的效率和质量，需要对沉淀池进行优化，以提高处理效果。
二、沉淀池工作原理沉淀池是将进入的原水通过流态工艺，使其中的悬浮物在重力作用下分离沉淀，最终达到净化水质的目的。
沉淀池的设计和优化对于提高沉淀速度和沉淀效果具有重要意义。
三、沉淀池模拟优化方法1. 基于计算流体力学模拟通过利用计算流体力学（CFD）模拟方法，对沉淀池内的流动和混合过程进行模拟。
CFD可以预测流态参数的分布情况，如流速、浓度等，通过模拟分析不同的流态参数对沉淀效果的影响，从而指导设计和优化。
2. 数值模拟和优化算法利用数值模拟和优化算法对沉淀池进行优化。
通过黏性流体力学数值模拟，对流体流动进行计算和分析，结合多目标优化算法对沉淀池的形状、尺寸等参数进行优化。
通过不同的约束条件和目标函数，确定最佳设计方案。
四、沉淀池模拟优化技术应用案例1. 沉淀池形状优化利用CFD模拟技术和优化算法，对沉淀池形状进行优化设计。
通过改变沉淀池的形状，增加接触面积，提高沉淀效果。
通过数值模拟和优化算法的迭代，得到一个更佳的沉淀池形状设计。
2. 流态参数优化通过CFD模拟方法，模拟不同流态参数对沉淀效果的影响。
例如，改变进水流速、悬浮物浓度等参数，通过模拟分析得出最佳参数组合，使沉淀效果最大化。
3. 多目标优化设计通过建立多目标优化模型，考虑不同的约束条件和目标函数，综合考虑沉淀池的处理效果、经济成本等因素。
通过优化算法得到一个满足多个目标的最佳设计方案。
五、结论通过沉淀池模拟优化技术，可以准确预测沉淀池中的流态参数分布，指导优化设计。
同时，多目标优化设计可以综合考虑不同的因素，得到性能更好、成本更低的沉淀池设计方案。
沉淀池模拟优化技术在规模化城市污水处理厂中有着重要的应用前景，可以提高污水处理的效率和质量，减少对环境的影响。
沉淀池设计计算(平流式-辐流式-竖流式-斜板)【范本模板】
沉淀池沉淀池是利用重力沉降作用将密度比水大的悬浮颗粒从水中去除的处理构筑物，是废水处理中应用最广泛的处理单元之一，可用于废水的处理、生物处理的后处理以及深度处理.在沉砂池应用沉淀原理可以去除水中的无机杂质，在初沉池应用沉淀原理可以去除水中的悬浮物和其他固体物，在二沉池应用沉淀原理可以去除生物处理出水中的活性污泥，在浓缩池应用沉淀原理分离污泥中的水分、使污泥得到浓缩，在深度处理领域对二沉池出水加絮凝剂混凝反应后应用沉淀原理可以去除水中的悬浮物.沉淀池包括进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区五个部分。
进水区和出水区的作用是使水流均匀地流过沉淀池，避免短流和减少紊流对沉淀产生的不利影响，同时减少死水区、提高沉淀池的容积利用率；沉淀区也称澄清区，即沉淀池的工作区，是沉淀颗粒与废水分离的区域;污泥区是污泥贮存、浓缩和排出的区域；缓冲区则是分隔沉淀区和污泥区的水层区域，保证已经沉淀的颗粒不因水流搅动而再行浮起。
沉淀池的原理沉淀池是利用水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向卜流动速度、或向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间时能与水流分离的原理实现水的净化。
理想沉淀池的处理效率只与表面负荷有关,即与沉淀池的表面积有关，而与沉淀池的深度无关，池深只与污泥贮存的时间和数量及防止污泥受到冲刷等因素有关。
而在实际连续运行的沉淀池中，由于水流从出水堰顶溢流会带来水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的颗粒会随水流走，沉淀速度等于卜-升流速的颗粒会悬浮在池中,只有沉淀速度大于上升流速的颗粒才会在池中沉淀下去。
而沉淀颗粒在沉淀池中沉淀到池底的时间与水流在沉淀池的水力停留时间有关,即与池体的深度有关。
理论上讲，池体越浅，颗粒越容易到达池底,这正是斜管或斜板沉淀池等浅层沉淀池的理论依据所在。
为了使沉淀池中略大于上升流速的颗粒沉淀下去和防止已沉淀下去的污泥受到进水水流的扰动而重新浮起,因而在沉淀区和污泥贮存区之间留有缓冲区，使这些沉淀池中略大于上升流速的颗粒或重新浮起的颗粒之间相互接触后，再次沉淀下去。
沉淀池的设计PPT课件
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二、辐流式沉淀池
辐流式沉淀池是活性污泥法处理污水工艺过程中的理想沉淀 设施，根据进出水的布置方式，可分为：中心进水周边出水、 周边进水中心出水、周边进水周边出水。
竖流式
辐流式
池型：长方形
一端进水,另一 端出水
贮泥斗在池进口
池内水流由下向上 池内水流向四周辐流
池型:多为圆形, 有方形或多角形
池中央进水，池四周出水
静止、沉淀、排水
污水中可沉淀的悬浮 物在静止时完成沉淀过 程，由设置在沉淀池壁 不同高度的排水管排出
连续式
污水连续不断 地流入与排出
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主要设计
（1）中心管面积与直径
f1=qmax/v0
d0=√4f1/π
式中f1 ——中心管截面积，㎡；
d0 ——中心管直径，m；
qmax——每一个池的最大设计流量，m3/s;
v0——中心管内流速，m/s;一般0.03m/s
（2）沉淀池的有效沉淀高度，即中心管的高度
h2=3600vt
式中 h2——有效沉淀高度，m；
表1 城市污水沉淀池设计数据
沉淀池类型
沉淀时 间
(h)
表面 水力负荷
[m3/(m2· h)]
每人每 日
污泥量 (g/人·d)
污泥 含水率
(%)
固体负 荷
[kg/(m2· d)]
初次沉淀池
0.5~2.0 1.5~4.5 16~32 95~97
平流式沉淀池水力特性三维数值模拟
平流式沉淀池水力特性三维数值模拟魏文礼;张沛;刘玉玲【摘要】研究沉淀池的水力特性,为提高污水处理效率提供理论支持.采用两相流混合模型对平流式二次沉淀池水力特性进行三维数值模拟.选取Realizable κ-ε湍流模型封闭两相流时均方程,控制方程的离散使用了有限体积法;速度与压力耦合求解时使用了压力隐式算子分裂PISO (pressure-implicit with splitting of operators)算法,模拟自由水面采用VOF (volume of fluid)法.通过模拟获得速度、紊动动能等在空间上的分布规律.将模拟结果与实测资料进行对比验证,结果表明:两者吻合较好,说明该模型能够较好地模拟沉淀池中水力特性的分布规律,可为沉淀池的体型设计提供一定参考依据.【期刊名称】《沈阳农业大学学报》【年(卷),期】2014(045)004【总页数】4页(P499-502)【关键词】平流式沉淀池;数值模拟;湍流【作者】魏文礼;张沛;刘玉玲【作者单位】西安理工大学水利水电学院,西安710048;河海大学水利水电学院,南京210024;西安理工大学水利水电学院,西安710048【正文语种】中文【中图分类】O241沉淀池是污水处理过程中一种重要的处理构筑物,对整个污水处理系统的效率有着显著影响,为保证出水质量、提高处理效率,有必要对沉淀池的水力特性进行深入研究,且国内外已发表了一些研究成果。
LARSEN等[1-2]分别利用超声测速技术和激光多普勒测速技术对模型沉淀池进行了一系列的测量。
数值计算方面,IMAM等[2]采用涡量-流函数法对模型沉淀池进行了模拟,对流项采用加权中心差分迎风格式来处理,且未考虑密度差的影响。
蔡金傍[3]采用标准k-ε紊流模型,对平流式沉淀池进行了模拟,对比了不同的挡板位置、进水流速以及沉淀池长高比下沉淀池内的流速场和浓度场,并计算分析了平流式沉淀池的过流曲线。
曾光明等[4]利用涡量-流函数法建立二维沉淀池速度场模型的控制方程,用有限差分法求解模型方程,利用二维浓度迁移方程对沉淀池浓度分布进行计算。
CFD技术在沉淀池中的应用简析
CFD技术在沉淀池中的应用简析沉淀池作为水厂的常规水处理构筑物，在水处理厂中发挥重要的作用。
沉淀即利用水中悬浮颗粒的沉降性能，在重力场的作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
一直以来，对沉淀池的设计主要是依据设计手册和规范，对沉淀池的研究主要采用实验测定的方法。
在设计过程中，存在选取参数略有差异的问题，无法通过经验公式精确预测沉淀池处理效果。
沉淀池中某些条件的变化（如进出口形状和大小、挡板尺寸等），对沉淀池的处理效果可能会有较大影响，而这些影响难以通过试验测定来逐一检验。
因此，利用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，缩写为CFD）方法研究沉淀池的水力特性，结合沉淀池基本原理建立沉淀池模拟和分析的数学模型，对沉淀池的设计和运行状况进行分析，将为沉淀池的优化设计和运行开辟一条新的思路和方法。
1. CFD模型应用于沉淀池设计的计算流体力学（CFD）模型以基本流体力学原理为基础，是一种较为成熟的数值模拟技术。
它把沉淀池几何体分成许多小单元，以网格形式描述问题，并对网格内的每个单元建立质量、能量、动量和固体浓度方程，包括一些化学或生物反应，利用计算机进行数值求解，最终通过数值模拟获得流体在特定条件下的有关信息（如速度分布、能量分布等），兼有理论性和实践性的双重特点[1]。
目前CFD 软件包较多，包括Phoenics、CFX、Fluent、Start-CD等。
其中Fluent的应用最为广泛，占美国市场的60%左右[2]。
沉淀池中的流体流速相对其它处理工艺单元来说较小，但有时雷诺数很高，属于湍流。
沉淀池内湍流流主要是由进水和池内流体混合、固体边界的影响和水面的风剪切力引起的。
沉淀池数值模拟中使用大量的CFD紊流模型，主要包括零方程模型、单方程模型、双方程模型、雷诺应力模型（RSM）、代数应力模型（ASM）等等[3]。
2. CFD技术在沉淀池中的应用沉淀池可分为普通沉淀池和斜板（管）沉淀池。
超大型周进周出式沉淀池优化设计中的水力性能数值模拟
超大型周进周出式沉淀池优化设计中的水力性能数值模拟王磊磊;许光明;陈俊;周奇;王国华【摘要】为改善超大型周边进水、周边出水沉淀池的水力性能,利用计算流体力学的方法对工程初步设计方案进行水力性能模拟.针对南方某污水处理厂直径为60m 的周边进水、周边出水沉淀池,借助FLUENT 6.3软件包提供的realizable k-ε模型,运用交错网格有限体积法计算分析沉淀池的流场特征,提出了相关的优化设计参数.计算结果表明:竖向流进水并设置双向挡板的沉淀池,其内部环流的半径可增大至26 ～ 28 m;径深比θ宜在8.0～ 10.0范围内选择；坡降i应控制为0.050.通过适宜的工程优化措施,可提升该沉淀池的内部环流性能.%To improve the hydraulic performance of a super sedimentation tank with peripheral inflow and peripheral effluent, the computational fluid dynamics method was used to simulate the hydraulic performance in a preliminary design scheme for a sedimentation tank. A case study was conducted in a sedimentation tank (with a diameter of 60 m) with peripheral inflow and peripheral effluent in a wastewater treatment plant in the south of China. The optimal design parameters were determined through analysis of the flow field characteristics of the sedimentation tank calculated by means of the staggered-grid finite volume method, with the help of the realizable k-∈ model provided by the FLUENT 6.3 software package. The results show that the radius of circulation increased to 26 to 28 m in the sedimentation tank with vertical flow and a two-way baffle, the appropriate ratio of diameter to depth (θ) ranged from 8.0 to 10.0, and the gradient (I) shouldbe set at 0.050. The performance of circulation in the sedimentation tank could be improved by taking proper optimization measures.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(040)002【总页数】5页(P168-172)【关键词】污水处理厂;泥水分离;重力沉淀池;径深比;流场;有限体积法;数值模拟【作者】王磊磊;许光明;陈俊;周奇;王国华【作者单位】上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司研发中心,上海200092;同济大学环境科学与工程学院,上海200092;常州市排水管理处,江苏常州213017;常州市排水管理处,江苏常州213017;河海大学水利水电学院,江苏南京210098;上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司研发中心,上海200092【正文语种】中文【中图分类】X703.3污水处理厂的泥水分离主要靠重力沉淀方式完成.重力沉淀池的形状大多采用圆形池，有效池深为3～5m，直径一般为3～60m.为了提高沉淀池的有效利用率，周边进水、周边出水(以下简称周进周出)式沉淀池替代了传统的辐流式沉淀池[1]，并在2000年后得到了普遍应用，目前已成为国内污水处理厂中常见的一种池型.实际运行表明，周进周出水系统易在池子中上部形成驻流或慢流区，特别是当沉淀池直径较大(＞50m)时，这种现象尤为突出，造成中上部已澄清的水无法及时排出，影响效率.通常在1.5～2.0h的沉淀时间里，悬浮颗粒的去除率一般只有50%～60%[2]，远低于设计水平.据报道，沉淀池内的水力性能[3]、流场条件较差[4-5]，是造成这一问题的重要原因.目前在我国主要城市的污水处理系统中尚没有直径超过55m的周进周出式沉淀池，设计时该如何考虑这种超大型沉淀池的水力特性也未见报道，因此有必要对超大型圆形沉淀池内的流态和悬浮物浓度分布进行研究，从而精确地确定沉淀池的尺寸和沉淀效率.周进周出式沉淀池主要用于水解酸化池厌氧污泥的泥水初步分离，并将沉淀污泥回流至水解池，以提高水解池污泥浓度[6].笔者以南方某污水处理厂直径60 m的周进周出式沉淀池为研究对象，该沉淀池设计规模为10万m3/d，初始设计方案为:直径 60 m，有效水深 5.2 m，底坡坡降 0.05，设计水力表面负荷1.7m3/(m2◦h)，圆周侧向进水，145个配水孔.拟利用数值模拟的方法模拟水流在沉淀池内的流动情况，以得到水流在沉淀池内的流速分布和停留时间分布，据此优化沉淀池的结构，为其设计和运行管理提供依据.1 数学模型1.1 控制方程沉淀池内的流场本质上属于固液两相流，但已有研究[7-8]表明，进水活性污泥混合液固体质量分数不超过0.3%，固体颗粒的密度在1.015～1.034g/cm3之间，粒径在10～70μm之间，由于固相与液相密度接近，固体含量很低、直径很小，具有很好的跟随性.从流体力学的角度看，低加载率使得两相之间的耦合作用呈单向，即作为载体的流体介质可以通过推流和涡漩影响粒子的运动，但是粒子对流体运动却没有影响，因此可以简化为单相流场计算.通用计算流体力学软件包FLUENT 6.3中提供了多种湍流模型，其中realizablek-ε模型[7-8]在k-ε标准模型的基础上增加了湍流黏性公式和耗散率输运方程，因此在流动分离和二次流方面有很好的模拟性能.笔者在研究中选择realizable k-ε模型进行计算，其紊动能k和紊流动能耗散率ε的运输方程分别为式中符号含义同文献[7-8].计算时假定进入沉淀池的清水密度为1000.35kg/m3，动力黏度为1.005e-3Pa◦s.考虑进水口对沉淀池的影响较大，因此按原设计方案取145个进水口.沉淀池的主要设计参数见图1.计算采用非结构网格，网格节点为30万个.图1 周进周出式沉淀池主要设计参数(高程单位:m;尺寸单位:mm)Fig.1 Main design parameters for sedimentation tank with peripheral inflow and peripheral effluent(Units:elevation in m，and sizein mm)1.2 边界条件进口为速度边界条件，出口压力为敞开大气压，水面为自由界面，没有剪切和滑移速度，池底和边壁为固体壁面，壁面上流速为零，使用标准壁面函数.用交错网格有限体积法(CVM)求解微分方程，压力与速度耦合方程用SIMPLEC方法进行求解，对湍动能、湍流耗散、动能均采用QUICK离散格式.2 沉淀池内部环流的优化利用已建立的沉淀池数值模型模拟计算周进周出式沉淀池内部环流区域的流场特征.辐流式沉淀池的内部环向流速受池底、边壁、进口挡板及出口溢流堰影响较大[9]，与假设切向速度为零的理想沉淀池存在很大差异.为改善内部环流，拟分别讨论进水方式、挡水裙板、径深比和坡降对沉淀池内流场的影响.2.1 进水方式的比选针对初始设计方案中侧向进水的方式计算沉淀池内的速度矢量分布，分析沉淀池内的流场特点.计算结果见图2.尽管沉淀池内流态复杂，但如果忽略池底部及池顶自由液面的影响，池内各纵断面的流动情况基本一致，表明进水处水流的分配基本均匀.如图2所示，侧向进水时进口流速较大，水流未直接从挡板上方的溢流堰流出，而是在配水槽后10～20m范围后形成一股旋流，但在同一断面内流速衰减较快，半径20m的断面靠近池底处流速已接近1.00×10-2m/s.为了增加水流动力效应对悬浮污泥颗粒的裹挟作用并促使污泥均匀沉降，进一步增大池内水力环流的半径，将沉淀池进水方式改为竖向流，使断面上不同深度的流速增大.进口处局部放大的流速矢量显示，竖向进水时沉淀池中间水位的流速有所增加，一般在2.00×10-2～4.50×10-2m/s，与设计流速基本吻合.2.2 挡水裙板的优化设计沉淀池挡水裙板的设置一方面可以起到消能和稳定水流的作用，且挡板浸入水下深度宜大些;另一方面，由配水槽下向流进水时，入口段挡板后方出现了一个较大的旋涡区，随着挡板相对淹没深度的增加，旋涡的回流区域也在增大，即淹没深度越大则池内死水区也越大，不利于沉淀[10].因此，挡板的相对淹没深度存在一个合理范围.根据设计方案，建模时选择3种方案(图3)进行比选.3种方案分别如下:方案b1，即原设计方案，无挡水裙板，沉淀池侧面进水;方案b2，沉淀池底部挡板旁边设置裙板，沉淀池上部进水;方案b3，进水口与方案b2的布置形式相同，但裙板的位置不同.分别对3种方案建立模型，并计算相应的流场特性参数.流速分布计算结果见图4.图2 进水方案不同断面的流速分布Fig.2 Inflow velocity distributions at different cross-sections图3 挡水裙板布置示意图(高程单位:m;尺寸单位:mm)Fig.3 Layout of water-retaining baffle(Units:elevation in m，and size in mm)对比局部断面的流线(图略)可知，方案1流线最短，可能是水流从侧面进入沉淀池后直接从上部的溢流堰流出，内部形成短流的可能性较大.因此，侧面进水时无挡板和裙板方案的水力条件较差.试验结果及图4表明，沉淀池进口无挡板时，起端流速较大，但未在纵断面上形成明显的环流中心，池内流速的梯度差只有0.002m/s，至池中心时流速偏于混乱，易造成已经形成的污泥颗粒沉降不均匀.方案b2与方案b3的进水方式相同，但裙板布置方式不同，2种方案中水流先从进水口进入，然后通过挡板和裙板折流至底部，再从溢流堰流出.加设垂向挡板后，池内流速的梯度差增大至0.007m/s，纵断面上形成明显的环流中心，并且随着2块挡板垂向间距的缩小，起端流速和环流半径均略有增加，池内沉降区流速分布较合理，悬浮污泥颗粒既能被带走又不至于破裂.这2种方案的流线均较长，基本可至沉淀池中心位置，内部环流明显，形成短流的可能性较小.2.3 径深比的影响理论上，圆形沉淀池的径深比θ(其直径与有效水深h e之比)越大，对污染物的去除越有利，但沉淀池占地面积随径深比的增加而增加，相应的工程费用也增加，且会对水厂的整体布局造成困难;当径深比达到一定数值时，随着径深比的增大，沉淀池对污染物去除率的增加程度很小，因此有必要提出合理的径深比范围.根据GB50014—2006《室外排水设计规范》的推荐范围及设计方案，模拟计算时选择8种不同径深比方案(表1)建模，以考察径深比对沉淀池内部环流的影响.建模时，将中沉池进水及出水部分简化，并考虑对称建立半圆周的模型.由于仅考察沉淀池径深比对内部环流的影响，因此建立二维模型、比较中心断面流场分布即可[11-12].环流半径R c和雷诺数Re计算结果见表1.图4 沉淀池不同裙板的纵向速度分布(h=3.2m)Fig.4 Longitudinal flow velocity distributions in sedimentation tank with different layouts of baffle(h=3.2 m) 试验结果得到的8种有效水深时沉淀池内速度矢量的分布情况表明:θ由8.6增至12.0时，沉淀池内部低压力区域由池周向中心移动，而速度分布显示内部环流逐渐缩小，环流半径由28.6m降至15.4m;θ由8.6增至10.0时，紊流有所减弱;θ由10.0增至12.0时，池内紊流程度略有升高，压力变化很小.由此可见，设计时θ宜不小于8.0，当其值大于12.0时沉淀池内基本上无环流产生，死水区域过大.为节约用地、保证悬浮物的沉降，建议设计时取θ=8.0～10.0.2.4 池底坡降的影响根据污泥颗粒的沉降特性，沉淀池底的坡度有益于沉积污泥的刮除或吸出.坡度越大，沉淀池排泥越顺畅.另一方面，沉淀池底坡度的增加要求机械排泥设备相应地提高传动深度.以本工程为例，每增加0.010的坡降，污泥斗的深度需增加0.3m，同时沉淀池的工程造价也相应提高.因此，按照GB50014—2006《室外排水设计规范》和工程经验，辐流式沉淀池的坡降一般宜选择为0.050.以下通过建模和数值计算，分析沉淀池坡降适当增加对池内流态的影响.根据设计方案，模拟计算时采用不同坡降i及中心深度h，选择4种坡降方案建模.方案d1，i=0.050，h=6.70m;方案d2，i=0.050，h=7.50m;方案d3，i=0.075，h=8.25m;方案 d4，i=0.100，h=9.00m.其中方案d1的有效水深为5.2m(初始设计方案)，方案d2～d4的有效水深为6.0m.建模时，将中沉池进水及出水部分简化，并考虑对称建立半圆周的模型.由于仅考察坡降对池内环流的影响，因此建立二维模型、比较中心断面流场分布即可.计算结果见图5.计算结果表明，沉淀池底坡的坡降对池内流场有一定的影响.图5显示了3种坡降(0.050，0.075，0.100)的紊动能变化情况，说明随着池底坡度的增大，池内流场的紊动半径向着中心有所减小，但整体紊动强度的减弱并不明显.坡度0.050时沉淀池内部的环流明显，死水区域相对较小;坡度0.100时沉淀池内部的环流几乎消失，只在池中心形成一定的环流区域，对集水不利，同时死水区域相对较大.另外，3种坡降的总压等值线(图略)说明随着坡度的增大，高压区域逐渐分散，并向池中心移动，这与计算的速度矢量结果一致.因此，在0.050～0.100的范围内增加沉淀池的坡降，对沉淀池内部的整体流态改善有限.由于坡降增加对工程造价及设备要求的影响较大，因此沉淀池底坡降的设计应综合考虑工程造价等经济指标.经数值计算后，建议本工程的沉淀池坡降选择0.050.表1 不同径深比方案的环流半径和雷诺数比较Table 1 Circulation radiuses and Reynolds numbers of options with different ratios of diameter to depthc1 10.0 6.0 19.8±1.4 477863 c2 8.5 7.1 22.0±1.2 419847 c3 7.5 8.0 24.1±1.0 409924 c4 7.0 8.6 27.7±0.9 428626 c5 6.5 9.2 27.5±1.6 424809 c6 6.0 10.0 26.9±0.9 413359 c7 5.5 10.9 25.3±1.3 482824 c8 5.0 12.0 16.1±0.7 5072523 结论图5 沉淀池不同坡降的湍动能强度分布Fig.5 Turbulent kinetic energy intensity distributions at different gradientsa.南方某污水处理厂直径为60m的周进周出式沉淀池采用竖向流的进水方式较优，有利于提高沉淀池纵断面不同深度的流速分布，增大沉淀池内部的环流区域.b.改进周进周出式沉淀池内部环流的措施包括:设置互为垂向的挡板和裙板，但挡板高度及边距对沉淀池运行效率影响不大;沉淀池的径深比θ宜控制在8.0～10.0范围内;在i=0.050～0.100范围内，增加沉淀池的坡降对整体流态改善有限，沉淀池坡降宜选择0.050.参考文献:【相关文献】[1]BAJCARA T，GOSARB L，ŠIROKA B，et al.Influence of flow field on sedimentation efficiency in a circular settling tank with peripheral inflow and central effluent[J].Chemical Engineering and Processing，2010，49(5):514-522.[2]EKAMA G，MARAIS P.Assessing the applicability of the 1D flux theory to full-scale secondary settling tank design with a 2D hydrodynamic model[J].Water Research，2004，38(3):495-506.[3]LÓPEZ P R，LAVÍN A G ，LÓPEZ M M M，et al.Flow models for rectangular sedimentation tanks[J].Chemical Engineering and Processing，2008，47(9/10):1705-1716.[4]MARTIN A D.O ptimisation of clarifier-thickeners processing stable suspensions for turn-up/turn-down[J].Water Research，2004，38(6):1568-1578.[5]DAVID R，SAUCEZ P，VASEL J L，et al.Modeling and numerical simulation of secondary settlers:amethod of lines strategy[J].Water Research，2009，43(2):319-330. [6]GOULAA A M，KOSTOGLOUAM，KARAPANTSIOSTD，et al.The effect of influent temperature variations in asedimentation tank for potable water treatment:a computational fluid dynamics study[J].Water Research，2008，42(13):3405-3414.[7]GOSARL，STEINMAN F，ŠIROK B，et al.Phenomenological sedimentationmodel for an industrial circular settling tank[J].Journal of Mechanical Engineering，2009，55(5):319-326.[8]SBRIZZAIA F，LAVEZZOAV，VERZICCO R，et al.Direct numerical simulationof turbulent particle dispersion in anunbaffled stirredtank reactor[J].Chemical Engineering Science，2006，61(9):2843-2851.[9]何国建，汪德.矩形沉淀池内悬浮物沉降模拟[J].清华大学学报:自然科学版，2005，45(12):1617-1620.(HEGuo-jian，WANG De-guan.Modeling of suspended solid transportin rectangular settling tanks[J].Journal of Tsinghua University:Science and Technology，2005，45(12):1617-1620.(in Chinese))[10]王晓玲，曹月波，张明星，等.辐流式沉淀池固液两相流三维数值模拟[J].工程力学，2009，26(6):243-249.(WANG Xiao-ling，CAO Yue-bo，ZHANG Ming-xing，et al.Three-dimensional simulation of solid-liquid two-phaseflow in a circular secondaryclarifier[J].Engineering Mechanics，2009，26(6):243-249.(in Chinese))[11]屈强，马鲁铭，王红武，等.折流式沉淀池流态模拟[J].中国给水排水，2005，21(45):58-61.(QUQiang，MA Lu-ming，WANG Hong-wu，et al.Simulation of flow pattern in baffled sedimentation tank[J].China Water&Wastewater，2005，21(45):58-61.(in Chinese)) [12]蔡金傍，段祥宝，朱亮.沉淀池水流数值模拟[J].重庆建筑大学学报，2003，25(4):64-69.(CAIJin-bang，DUANXiang-bao，ZHU Liang.Numerical simulation of flow in sedimentation tanks[J].Journal of Chongqing Jianzhu University，2003，25(4):64-69.(in Chinese))。
最新平流式沉淀池中水流流态的CFD模拟PPT课件
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结束语
谢谢大家聆听！！！
主要内容
项目简介 项目模型 模拟结果及分析 结论与建议
项目模型
2.2 计算模型 平流式沉淀池的实际流动过程为固液两相流动，但由于污泥颗粒较小，密度与水接近，为简化模拟过程的复杂性，可以将固液两相体系视为拟均相，在模拟过程中直接采用纯水的物理特性。此外，池底坡度较小，对水流流态影响小，在模拟中将池底设计为平底。沉淀池的排泥过程一般是间歇性的，所以不考虑沉淀池的排泥过程。
水深1m处横向剖面速度分布图
结论与建议
4.1 结论 （1）进水不设挡板时，死水区较大，易短流，进水分布不均匀，且有旋涡产生；设挡板时，流态有较大改善，死水区较小，沉淀区水流分布较均匀，流态较稳定，但仍存在涡旋和反射流等干扰流动；设穿孔花墙的进水方式，通过穿孔花墙能均匀配水，降低进水速度，具有整流左右，使水流基本以层流方式通过沉淀区，死水区面积极小，而且沉淀区基本没有涡旋出现，对提高沉淀效果较为有利。
结论与建议
（2）沉淀池端部直接出水的方式容易导致出水堰负荷较高，出水流速大，容易形成跑泥现象；若改用多指形槽出水的方式，显著降低了出水堰负荷和出水流速，出水流态稳定，不容易跑泥。
结论与建议
4.2 建议 （1）对更多的常用水处理构筑物进行CFD模拟，找出其中的水流流态特征，为进一步开发常规水处理构筑物的处理潜力，优化结构设计打下理论基础。 （2）利用CFD缩短新型水处理构筑物和设备的开发周期，节省开发过程中的成本投入。 （3）直接利用CFD软件探索实验室规模反应器的放大规律。
模拟结果及分析
3.2 设挡板的进水方式
距进水口0.7m处纵断面速度分布图
水深1m处横向剖面速度分布图
模拟结果及分析
第六章沉淀池PPT课件
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6.4竖流式沉淀池
（1）工作原理 （2）构造
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进水
出水 排泥
竖流式沉淀池示意图
22
（3）优缺点和适用范围
• 优：〖1〗排泥方便，管理简单。 • 〖2〗占地面积小。 • 缺：〖1〗池子深度大，施工困难。 • 〖2〗对冲击负荷及温度变化的适应能力差。 • 〖3〗造价较高。〖4〗池径不宜太大。 • 适用于处理水量不大的小型污水处理厂。
• （2）进、出水的布置方式
• 〖1〗中心进水周边出水
• 〖2〗周边进水中心出水
• 〖3〗周边进水周边出水
• （3）优、缺点及适用条件
• 优：〖1〗采用机械排泥，运行较好，管理也较方便。 • 〖2〗排泥设备已有定型产品。
• 缺：〖1〗池内水流速度不稳定。
• 〖2〗机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。
按水流方向不同，可分为： 异向流、 同向流、 横向流（侧向流）。
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思考题解：
ET不变，在分层后，处理水量变化? 分层后处理水量：Q’=BHv’
u0/v’= u0t/v’ t=h/L H=nh u0/v= u0t/v t=H/L 有：v’=nv 分层后处理水量：Q’=BHnv=nBHv=nQ
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（2）构造
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出水
排泥
进水
中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图
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• 〖1〗适用于地下水位较高的地区。 • 〖2〗适用于大、中、小型污水处理厂。 • 设计计算简介 • 1）有效沉淀面积、池长、池宽、池深等计算公式见教材
54页。注意：有效水深h2：通常取1/2半径处的深度值
沉淀池设计方案
沉淀池设计方案1. 引言沉淀池是污水处理系统中的重要组成部分，用于去除废水中的悬浮物和沉降物。
它是一种重要的工艺设备，能够有效地净化废水，提高水质。
本文将详细介绍沉淀池的设计方案，包括设计原理、尺寸计算、运行条件和维护要点等内容。
2. 设计原理沉淀池的设计原理是利用重力作用使悬浮物和沉降物沉淀到池底，实现水的净化。
污水经过进水管道进入沉淀池，经过一段静置时间后，悬浮物和沉降物在重力的作用下沉入池底。
清水则从池的上方流出，经过后续处理。
沉淀池的尺寸计算是设计过程中非常重要的一步，它直接影响着沉淀池的处理能力和效果。
以下是一些常用的尺寸计算方法：3.1 水力停留时间计算水力停留时间是指污水在沉淀池内停留的平均时间，通常用小时（h）表示。
根据污水的性质和净化要求，可以确定水力停留时间的范围。
一般情况下，水力停留时间在1至3小时之间。
3.2 池底面积计算池底面积的大小决定了沉淀池的处理能力。
根据水力停留时间和污水流量，可以通过以下公式计算池底面积：池底面积 = 污水流量 / (水力停留时间 * 池底最大允许深度)池高的计算与污水流量以及池底面积直接相关。
通常情况下，沉淀池的高度应该在2至4米之间。
4. 运行条件为了保证沉淀池的正常运行，需要满足以下条件：•进水质量稳定：进入沉淀池的污水必须具有较为稳定的水质，避免大幅度的波动。
•适当的搅拌：定期进行适当的搅拌，防止污泥过度沉积和池底产生死区。
•定期清理：定期清理池底的沉淀物，避免沉淀物的堆积影响处理效果。
•污泥处理：及时处理沉淀池中产生的污泥，采取合适的处理方式。
5. 维护要点为了延长沉淀池的使用寿命，减少维护成本，需要定期进行维护和保养。
以下是一些常见的维护要点：•定期检查进水口和出水口，确保通畅无阻。
•定期检查池底的沉淀物并清理，避免沉淀物过多导致堵塞。
•定期检查沉淀池的边缘，确保没有泄漏。
•定期检查搅拌设备的运行状况，确保正常工作。
•做好记录，包括维护记录、污水水质记录等，以便随时跟踪和分析。
平流式沉淀池内水流运动的数值模拟
国内水环境污染问题日益突出，水处理工艺需要多级保障，而沉淀池仍然是水处理过程中不可缺少的一个重要环节。
近年来随着计算技术的发展，利用计算流体动力学（ＣＦＤ）技术研究沉淀池内的水流运动规律已成为可能。
在工程应用方面，较为方便快捷的方式是利用专门或通用的软件，而在沉淀池模拟技术方面，专门的软件在国内几乎是空白，国外亦较少，且并不完善。
目前，国内在此方面的研究工作甚少，曾光明等［１，２］利用涡量－流函数方法对沉淀池悬浮物分布进行了模拟，求解过程中利用的是差分方法；蔡金傍等［３］采用三角形有限单元离散方法，并使用了ｋ－ε湍流模型，对沉淀池进行了模拟。
商用软件方面，屈强等［４］利用Ｆｌｕｅｎｔ软件中的ｋ－ε湍流模型分析了两种类型沉淀池内水流的流态，指出折流式沉淀池内的流态不如尺寸相同的平流式沉淀池的水流特征。
平流式沉淀池在我国南方地区广泛采用，现阶段各个水厂主要通过烧杯实验或原型测量来确定沉淀池的去除率，对池内水流流动的特点认识较缺乏，为了进一步深入了解其内部水流运动的特点，本文采用了Ｆｌｕｅｎｔ软件对其进行研究。
商用软件Ｆｌｕｅｎｔ目前在国内外各领域都得到了广泛的应用，鉴于此，本文采用Ｆｌｕｅｎｔ软件进行平流式沉淀池内水流运动规律的研究，考察其对沉淀池内水流运动规律模拟的准确性，为相关研究人员进行后序沉淀模型方面的研究提供基础。
１数学模型及计算方法平流式沉淀池计算模型如图１所示，池长为Ｌ，池深为Ｈ，挡板下方进水口高度为Ｈｉｎ，出水口处堰高为Ｈｗ，挡板后回流区的长度为Ｘ１，出口堰底板附近回流区的长度为Ｘ２。
具体的几何尺寸与文献［５］一致。
平流式沉淀池正常运行时，可采用定常二维粘性不可压缩流体运动的控制方程来描述沉淀池内水流的运动规律，流体运动基本方程组为：连续性方程：αｕｉαｘｉ＝０，（ｉ＝１，２）（１）动量方程：平流式沉淀池内水流运动的数值模拟白玉华朱勇马林伟刘百仓摘要给出了描述沉淀池内水流运动的控制方程，采用基于有限体积法求解原理的商用软件Ｆｌｕｅｎｔ６．１求解了ｋ－ｅｐｓｉｌｏｎ双方程模型，速度与压强解耦采用了ＳＩＭＰＬＥ算法，计算结果与已验证的其它模拟资料吻合良好。
竖流式沉淀池的设计
竖流式沉淀池设计一、前言竖流式沉淀池又称立式沉淀池，是池中废水竖向流动的沉淀池。
池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升（对于生活污水一般为0.5-0.7mm/s，沉淀时间采用1-1.5h），悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。
堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。
池的一边靠池壁设排泥管（直径大于200mm）靠静水压将泥定期排出。
竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，缺点是深度大，施工困难，造价高。
常用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂。
理论依据：竖流式沉淀池中，水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层，对上升的颗粒进行拦截和过滤。
因而竖流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高。
二、设计内容：某小区的生活污水量为7000 m3/d，变化系数为 1.65 ，COD Cr 450 mg/l，BOD5 220 mg/l，SS 370 mg/l，采用二级处理，处理后污水排入三类水体。
通过上述参数设计该污水处理厂的生物处理工艺的初次沉淀池。
三、竖流式沉淀池的工作原理在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v作竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：①当颗粒沉速u>v时，则颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除；②当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉亦不上升；③当u<v时，颗粒将不能沉淀下来，而会随上升水流带走。
由此可知，当可沉颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果(在相同的表面水力负荷条件下)竖流式沉淀池的去除效率要比平流式沉淀池低。
但当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时，则发生的情况就比较复杂。
一方面，由于在池中的流动存在着各自相反的状态，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，同时还存在着上升颗粒与上升颗粒之间、下降颗粒与下降颗粒之间的相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀。
辐流式沉淀池技术说明
辐流式沉淀池技术说明一、概述辐流式沉淀池呈圆形或正方形。
直径较大，一般为20～30m，最大直径达100m，中心深度为2.5～5.0m，周边深度为1.5～3.0m。
池直径与有效水深之比不小于6，一般为6～12。
辐流式沉淀池内水流的流态为辐射形，为达到辐射形的流态，原水由中心或周边进入沉淀池。
中心进水辐流式沉淀池如图4-22（a）所示，在池中心处设有进水中心管。
原水从池底进入中心管，或用明渠自池的上部进入中心管，在中心管的周围常有穿孔挡板围成的流入区，使原水能沿圆周方向均匀分布，向四周辐射流动。
由于过水断面不断增大，因此流速逐渐变小，颗粒在池内的沉降轨迹是向下弯的曲线（如图4-23 所示）。
澄清后的水从设在池壁顶端的出水槽堰口溢出，通过出水槽流出池外，见图4-24。
为了阻挡漂浮物质，出水槽堰口前端可加设挡板及浮渣收集与排出装置。
周边进水的向心辐流式沉淀池的流入区设在池周边，出水槽设在沉淀池中心部位的R/4、R/3、R/2处或设在沉淀池的周边，俗称周边进水中心出水向心辐流式沉淀池【如图4-22（b）所示】或周边进水周边出水向心辐流式沉淀池【如图4-22（c）所示】。
二、辐流式沉淀池特点由于进、出水的改进，向心辐流式沉淀池与普通辐流式沉淀池相比，其主要特点有∶①出水槽沿周边设置，槽断面较大，槽底孔口较小，布水时水力损失集中在孔口上，使布水比较均匀。
②沉淀池容积利用系数提高。
根据实验资料，向心辐流式沉淀池的容积利用系数高于中心进水的辐流式沉淀池。
随出水槽的设置位置，容积利用系数的提高程度不高，从R/4到R的设置位置，容积利用系数分别为85.7%～93.6%。
③向心辐流式沉淀池的表面负荷比中心进水的辐流式沉淀池提高约1倍。
三、辐流式沉淀池优势辐流式沉淀池大多采用机械刮泥。
通过刮泥机将全池的沉积污泥收集到中心泥斗，可借静水压力或污泥泵排出。
刮泥机一般是一种桁架结构（见图4-25），绕中心旋转，刮泥机安装在桁架上，可中心驱动或周边驱动。
环保设备及应用——沉淀池课件
定期检查
结构检查
检查沉淀池的结构是否完 好，有无裂缝是否正 常，如刮泥机、搅拌器等 是否运行正常。
性能检测
定期对沉淀池进行性能检 测，如沉淀效果、出水水 质等。
故障排除与维修
故障诊断
预防性维修
当沉淀池出现异常时，及时诊断故障 原因。
根据设备磨损规律，定期进行预防性 维修，如更换磨损零件、润滑等。
等，应用范围广泛。
缺点
占地面积大
由于沉淀池需要较大的空间来容纳污 水和沉淀物，因此占地面积较大，可 能影响土地资源的利用。
处理效率受限于沉淀速度
沉淀池的处理效率受限于沉淀速度， 如果沉淀速度过慢，会导致处理时间 延长，降低处理效率。
污泥处理问题
沉淀池会产生大量沉淀物和污泥，需 要进行妥善处理，否则容易造成二次 污染。
应用领域拓展
工业废水处理
随着工业的快速发展，沉淀池在 工业废水处理领域的应用越来越
广泛。
城市污水处理
随着城市化进程的加速，城市污 水处理需求不断增加，沉淀池在 城市污水处理中发挥重要作用。
农业废水处理
农业废水的处理一直是环保领域 的难题，沉淀池在农业废水处理
中具有较好的应用前景。
智能化管理
数据采集与监控
通过安装传感器和监控设备，实时采集沉淀池的运行数据，实现 实时监控和预警。
数据分析与优化
利用大数据和人工智能技术对沉淀池的运行数据进行分析，优化沉 淀池的运行参数和效率。
远程控制与自动调节
通过远程控制系统实现对沉淀池的远程控制和自动调节，提高运行 效率和稳定性。
THANK YOU
03
沉淀池的优缺点
优点
处理效果好
沉淀池能够有效地去除污水中 的悬浮物、有机物和重金属等 污染物，使水质得到显著改善
CFD模型在污水沉淀池数值模拟中的应用
CFD模型在污水沉淀池数值模拟中的应用发表时间：2019-05-23T09:31:23.587Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：龙飞张雨洁[导读] 模拟结果中拟议边界条件和环境因素，并讨论了将CFD模型应用于模拟污水池的价值。
上海理工大学上海 200093 摘要：本文介绍了在沉淀池数字模拟中使用的大量振荡模型，概述了目前的研究状况，在计算中采用了模拟污水池的流体动力学模型，并讨论了环境署的对沉淀池数值模拟的影响。
模拟结果中拟议边界条件和环境因素，并讨论了将CFD模型应用于模拟污水池的价值。
关键词：CFD模型；污水沉淀池；数值模拟计算流体力学（CFD）是一门新兴学科，近年来在污水处理中广泛应用，在1980年代，污水处理中的流体动力特性和混合模式的预测主要以物理模型为基础。
在1980年代，随着计算机能力和速度的提高，以及涡流模拟技术的发展，动力学物质混合形态的检测成为环境流体动力学和流体动力学的一个重要因素。
1.CFD模型计算流体动力学模型（CFD）适用于沉积物容器的设计，它以基本的流体动力学原则为基础，是一种比较发达的数字模拟技术，将沉积物沉积几何分为若干小单元，以网格形式进行描述，并确定每个网格单元的质量、能量、动力和固态浓度。
由于某些特殊单元的液体受到相邻单元和水库限值的影响，因此，有必要确定这些限值的条件。
此外，网格应足够大，才能够更确定表达模型的几何形态（此处指沉积层）和流体的某些重要特性（流体状态），开发简单、方便用户的软件，并通过计算机技术将CFD模型应用于沉淀池数字模拟[1]。
事实上，大多数流体流动都是动荡的，但到目前为止，无法有效地描述动荡流动的方程式，因此，需要增加一些假设条件来修改模型，以使这种模型能够更有效地描述沉淀池的变化。
与其他加工装置相比，沉淀池中的液体相对较小，但有时雷诺数非常大，而且较为不稳定，沉淀池中的动力主要是由于水和池中的流体的混合作用。
沉淀池的数字模拟使用了大量CFD模型，其中主要包括零方程模型、单一方程式模型、二进制模型、雷诺数模型、代数抗震模型等。
沉淀池设计计算(平流式
沉淀池设计计算(平流式设计一个平流式沉淀池可以用于处理废水中的悬浮物。
以下是一个可能的设计方案：1.确定池的尺寸和形状：根据处理的废水流量和悬浮物的浓度，确定池的尺寸和形状。
一般来说，池的长度应尽可能长，以增加停留时间，而宽度和深度则根据可用空间和处理效果进行确定。
2.内部结构设计：池内应设置适当的分隔板或屏障，以增加悬浮物的沉降时间和距离。
分隔板的高度应根据废水的流速和悬浮物的密度来确定，以确保废水通过时具有足够的停留时间。
此外，池底部应设置斜坡，以便悬浮物可沉积到池的底部。
3.入水和排水口位置：入水口应设在池的上部，以便废水进入沉淀池后尽快遇到停止流动的环境，并开始沉降。
排水口应设在池底部，以便从沉淀池底部收集和排出沉淀的悬浮物。
4.污泥处理：沉淀池底部应设置污泥收集装置，以便定期清理和处理沉淀的悬浮物。
污泥可以通过进一步处理，如浓缩、干化或消化，以减少体积并处理有害物质。
5.流量控制和调节：根据废水的流量和浓度，可能需要在入水口和排水口处设置流量控制和调节装置，以确保池内的水流速度适当，以便达到最佳的悬浮物沉降效果。
6.定期维护和清理：沉淀池应定期进行维护和清理，以确保其正常运行和处理效果。
这包括定期清理池底的沉淀物和污泥，检查和更换设备和管道，以及监测水质和悬浮物的浓度。
7.其他附加设备和控制系统：根据具体情况，可能需要安装其他附加设备和控制系统，如流量计、浊度计、溶解氧计等，以监测和控制废水的流量和品质。
设计一个平流式沉淀池需要考虑多个因素，包括废水的性质、流量和浓度，以及可用的空间和经济条件。
综合考虑这些因素，并进行合理的计算和模拟，可以设计出一个高效的平流式沉淀池，用于处理废水中的悬浮物。
沉淀池水流数值模拟
沉淀池水流数值模拟
蔡金傍;段祥宝;朱亮
【期刊名称】《土木建筑与环境工程》
【年(卷),期】2003(025)004
【摘要】建立了基于剖开算子法的沉淀池二维水流数学模型和悬浮物输移模型,应用改进特征线法和有限元方法耦合求解该数学模型,并利用实测资料对该模型进行了验证.验证结果表明该模型能够很好地模拟沉淀池中水流的流动以及示踪剂在池内的流动过程.
【总页数】6页(P64-69)
【作者】蔡金傍;段祥宝;朱亮
【作者单位】南京水利科学研究院,江苏,南京,210029;南京水利科学研究院,江苏,南京,210029;河海大学,环境科学与工程学院,江苏,南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】TU991.23
【相关文献】
1.平流式沉淀池中部进水流场测量与数值模拟 [J], 刘百仓;陈大宏;刘映祥;白玉华;马军
2.沉淀池水流动特性分析与应用 [J], 卞志强
3.污水厂二维沉淀池水流和悬浮物运动数值模拟 [J], 曾光明;葛卫华;秦肖生;黄国和;李建兵
4.沉淀池水流动特性分析与应用 [J], 卞志强
5.平流式沉淀池水流三维CFD模拟 [J], 王晓玲;杨丽丽;张明星;曹月波
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THE SIMULATION AND DESIGN APPLICATION OF WATER FLOW MOVEMENT IN THE SQUARE SEDIMENTATION TANK
Jin Taosheng1 Zhao Yanlin1 Ding Nanhua2 Wu Pengfei2 Liu Haihong3 （ 1. School of Environmental Science Engineering，Nankai University，Tianjin 300071，China； 2. Jiangsu New Epoch． E． P Co． ，Ltd，
近 年 来 ，江 苏 新 纪 元 环 保 有 限 公 司 发 明 了 一 种 新 型正方形沉淀澄 清 池［1-3］，是 将 水 处 理 工 艺 中 各 种 沉
* 江苏省首批（ 2011 年） “教授博士柔性进企业”合作成果。
淀 、澄 清 、浓 缩 、混 凝 池 设 计 成 兼 具 圆 形 池 和 矩 形 池 两 者 优 点 ，又 能 克 服 两 者 缺 点 的 上 下 全 截 面 正 方 形 结 构 池 。 在 该 发 明 设 计 中 ，由 于 引 入 了 刮 泥 机 铰 链 四 连 杆 装 置 技 术 ，从 而 使 得 正 方 形 刮 泥 机 也 能 刮 除 圆 周 以 外 四 角 沉 淀 污 泥 ，达 到 了 项 目 占 地 池 容 最 大 化 及 建 设 投 资最小化。 据 初 步 测 算，相 同 池 径 单 池 可 增 加 面 积 27% （ 处理水量增加 27% ） ，相 邻 合 建 节 约 占 地 35% 以上，节省总投资 25% 。
Yixing 214214，China； 3. School of Energy and Environment，Southeast University，Nanjing 210096，China）
Abstract： It is focuses on the simulation and analysis of water flow movement in a square sedimentation tank，which is invented by Jiangsu New Epoch Company independently． The square sedimentation tank ’s hydraulic characteristics have a great influence on sedimentation effect． During the hydraulic design，it’s important to optimize the tank structure and geometric parameters in order to reduce the range of circulating flow and make sure the velocity in the vertical section of the tank keeping even and stable． In this study，the square sedimentation tank is simulated by a model． Based on different inlet velocity and baffle arrangement form，the flow field is discussed． It ’s necessary to choose appropriate running condition and baffle arrangement form to improve the operation efficiency of the sedimentation tank． Keywords： square sedimentation tank； inlet velocity； baffle； simulation
Zhou 等人［4］通 过 模 拟、分 析 辐 流 式 二 沉 池 挡 板 位 置 对 池 内 水 流 情 况 和 悬 浮 物 浓 度 的 影 响 ，得 到 低 弗 鲁德数和挡板与 进 口 距 离 较 小 时，沉 淀 池 运 行 较 好。 也有一些国外学者利用流体力学软件对各种污水处 理反应器流 场 进 行 数 值 模 拟，取 得 了 较 有 价 值 的 成
环境工程
12
2012 年 6 月第 30 卷第 3 丁南华2 吴鹏飞2 刘海洪3
（ 1. 南开大学环境科学与工程学院，天津 300071； 2. 江苏新纪元环保有限公司，江苏 宜兴 214214； 3. 东南大学能源与环境学院，南京 210096）
0 引言 国 内 外 用 于 泥 水 分 离 的 沉 淀 澄 清 池 ，通 常 采 用 矩
形 或 圆 形 。 矩 形 池 虽 布 局 紧 凑 占 地 省 ，但 桁 车 或 链 板 式 刮 泥 机 运 行 方 式 导 致 池 体 两 端 存 在 死 角 ，易 造 成 泥 沙堆积，池体过长 容 易 造 成 泥 体 上 浮 现 象，刮 泥 效 果 不好； 圆形池虽具 有 水 力 特 性 好、泥 水 分 离 效 果 优 等 特点，但不能充分 利 用 圆 池 四 角 面 积，相 邻 布 置 需 留 有 足 够 空 间 ，占 地 面 积 大 ，同 等 占 地 面 积 处 理 水 量 小 ， 建设投资大。
摘要： 针对江苏新纪元环保有限公司自主研发的上下全截面正方形沉淀澄清池进行水流运动模拟及分析。正方形沉 淀澄清池的水力特性对其沉淀效果有很大影响，在沉淀池水力设计中应通过对池型以及各种几何参数的优化，使其 池 内回流区范围尽可能减小，并且尽量使池内垂直断面上流速均匀平稳，研究中主要利用模型模拟正方形沉淀澄清池 在 不同进水流速和不同挡板布置形式下的水流流场，经过分析 比 较 出 较 为 合 理 的 沉 淀 池 运 行 工 况 以 及 较 为 合 适 的 挡 板 布 置 形 式 ，进 而 提 高 沉 淀 池 的 运 行 效 率 。 关键词： 正方形沉淀池； 流速； 挡板； 模拟