城市污水交汇管流模型构建与管道污染物运动特性研究

针对城市污水管网交汇导致污染物沉积加重的问题,通过中试和Fluent三维数值模拟VOF耦合DPM模型相结合的方法,研究了污水管网交汇流态变化及其对碳、氮、磷3类污染物运动特性的影响规律。结果表明,污水管网交汇段形成了不同的流态分区,依据水流特征可将其分为水流停滞区、大流速区、流速偏折区、回流分离区、最大流速区和流动复原区。纵深方向上,水流停滞区和回流分离区范围由表层至底层逐渐减小直至消失;沿程方向上,交汇前速度分布比交汇后受支流入汇影响较小,交汇下游整体流速比交汇上游大。受不同交汇流态分区的影响,污水中悬浮颗粒物运动轨迹不同,颗粒物在回流分离区沉降显著,该区域TCOD、TN、TP的浓度最高,水流停滞区次之,在交汇下游流动复原区内,颗粒物逐渐趋于稳定不再继续沉降,污染物浓度随之降低。TCOD、TN、TP沿程浓度最大变化率分别为61.2%、32.7%和24.2%,在低流速下碳类污染物较氮、磷类污染物更易发生沉降。     

污水管网不同汇流条件下沉积物运移分布规律

为探明城市污水管网不同汇流条件下沉积物运移分布规律，通过建立污水管网中试系统，探究了不同汇流区域沉积物厚度的变化特征和碳、氮、磷污染物的冲刷沉积特性。根据研究结果可将污水管网沿程划分为滞流区、分离区、最大流速区、流动复原区四个功能区域。其中，当污水管网干流增加时，管道整体沉积层厚度显著下降，最大流速区冲刷特性最为显著，但滞留区和分离区的污染物浓度均有所增加，且各区域表层碳类沉积污染物占比明显增加，氮、磷类沉积污染物的占比变化不显著；相对于干流增加，支流增加时滞留区和分离区污染物浓度仍有增加，但其引起的沉积物厚度下降量较低，最大流速区和流动复原区污染物浓度下降较少。