沉砂池模拟

以下资料由伊利诺伊大学香槟分校研究助理Yovanni A. Cataño-Lopera提供。

 

在142.4平方英里的服务区内，一座为约130万人口服务的污水处理厂在其营运历史上一直经历着砂粒分布不均的情况。特别是11号与12号沉砂池，总是累积过多的砂粒。即使于1997年将原有12座沉砂池更换为6座曝气式沉砂池后，砂粒分配不均的问题仍持续存在。为解决6号沉砂池（原11号与12号沉砂池）砂粒淤积过量的问题，必须调节进水口流量，这导致沉砂池处理能力降低。由于更换曝气式沉砂池后，问题仍未改善，因此有必要对水流分配系统的流体动力进行深入研究。

 

供水隧道及配水管线的流速与剪切速度分布

 

使用FLOW-3D对进入曝气沉砂池的流动进行了计算流体动力学模拟。我们的土木和环境客户现在使用FLOW-3D HYDRO进行这些类型的建模和分析。仿真结果显示，当抽水流量较高（Q≥225mgd）时，配水系统内的流量呈现不对称现象，南侧配水系统的流速相对较低（6号沉砂池所在位置）。

 

由于进入沉砂池中的水流速度较低会导致较高的砂粒沉积，因此研究结果初步揭示了问题的根源。借助FLOW-3D HYDRO，我们正在研究不同抽水速率下，连续进入沉砂池入口隧道的悬浮泥沙对6号沉砂池的影响。结果显示，随着流量增加，转移到6号沉砂池泥沙的不对称性更加明显。

 

沉砂池中的推移质和悬浮泥沙分布