基于Fluent軟件的往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的特性數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計

張新喜，馮承民，胡旭亮,王 凱，邱 高，王 晨

(1.安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，安徽馬鞍山 243002；2.生物膜法水質(zhì)凈化及利用技術(shù)教育部工程研究中心，安徽馬鞍山 243032;3.井岡山大學(xué)建筑工程學(xué)院，江西吉安 343009)

以工業(yè)廢水為主的處理廠進(jìn)水水質(zhì)變化幅度大[1-3]，不僅影響后續(xù)生化水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成污水廠出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[4-6]，還增加了構(gòu)筑物的基建成本[7-8]。為緩解水質(zhì)大幅度波動對污水處理工藝的影響，有必要對進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足高標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)要求[9]。往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池作為一種典型的差程式調(diào)質(zhì)池[10]，對穩(wěn)定水質(zhì)、保障后續(xù)生物處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行有重要作用[11-13]。

美國學(xué)者Nemerow[14]提出了上下折流式調(diào)質(zhì)池的構(gòu)想，即在空池內(nèi)插入上下相間的隔板，池側(cè)均布配水，但未通過試驗(yàn)驗(yàn)證其調(diào)質(zhì)功能。賈寧等[15]發(fā)明了一種內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流板的圓柱形調(diào)節(jié)池，上下交錯的導(dǎo)流板將調(diào)節(jié)池劃分成兩個調(diào)節(jié)區(qū)，可有效緩解污水負(fù)荷，均衡水質(zhì)，但該設(shè)計基本不具備調(diào)節(jié)作用，只有波動延遲滯后作用。胡旭亮[16]建立了包含結(jié)構(gòu)參數(shù)的往復(fù)折流池、穿孔異側(cè)折流池和穿孔同側(cè)折流池的數(shù)學(xué)模型，并導(dǎo)出了隨進(jìn)水沖擊負(fù)荷變化的結(jié)構(gòu)化方程，但其研究中的水質(zhì)沖擊負(fù)荷變化為單次沖擊，僅有一個波峰，不能適用于現(xiàn)實(shí)連續(xù)變化水質(zhì)波動情況。唐勝衛(wèi)等[17]將往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池應(yīng)用于馬鋼焦化廢水處理系統(tǒng)中，將原來的單段進(jìn)水改為多段進(jìn)水，進(jìn)水CODCr質(zhì)量濃度波動幅度為500 mg/L左右時，出水CODCr質(zhì)量濃度波動幅度降為200 mg/L左右，波峰個數(shù)由6個降為1個，進(jìn)一步發(fā)揮了調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)功能，但由于連續(xù)流進(jìn)水下調(diào)質(zhì)池性能研究的不完善，調(diào)質(zhì)性能的評價仍停留在定性描述階段，阻礙了其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及實(shí)際工程應(yīng)用。

在工業(yè)廢水處理中，進(jìn)水的水質(zhì)水量均根據(jù)用戶特性隨時間呈現(xiàn)不同幅度、不同類型的波動變化[18]。靜賀等[19]將污水處理廠進(jìn)水的水質(zhì)水量看成信號流，利用信號處理研究水質(zhì)水量隨時間變化的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)污水廠進(jìn)水的水量波動存在周期性變化，繪制的波動圖形類似正弦曲線和矩形波曲線，并且水量的波動變化和水質(zhì)指標(biāo)之間存在著明顯的關(guān)聯(lián)性。張新喜等[20]對某焦化廢水廠調(diào)節(jié)池的進(jìn)水特征進(jìn)行連續(xù)169 d的檢測，發(fā)現(xiàn)進(jìn)水水質(zhì)波動的漸變和突變的過程可以用正弦函數(shù)和階躍函數(shù)描述，同時發(fā)現(xiàn)調(diào)質(zhì)池的進(jìn)水波動大，其出水隨進(jìn)水變化而變化，呈現(xiàn)較大的波動性。因此，有必要在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上研究連續(xù)流進(jìn)水水質(zhì)波動條件下往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)機(jī)理，完善往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池理論研究。

計算流體力學(xué)(CFD)作為一種可靠的流體模擬軟件，因其較好的網(wǎng)格能力、精確性、可靠性、并行能力和后處理被廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域的科學(xué)研究[21-22]。時賢[23]通過建立輔流式二沉池的兩相流模型，模擬不同結(jié)構(gòu)參數(shù)工況點(diǎn)下二沉池的沉淀效果并用Wells試驗(yàn)(在一個實(shí)際運(yùn)行的輻流式沉淀池進(jìn)行)進(jìn)行驗(yàn)證，確定了二沉池最佳運(yùn)行流速，并發(fā)現(xiàn)在池中設(shè)置水平擾流板可以有效減少回流區(qū)面積。Craig等[24]運(yùn)用CFD軟件研究厭氧消化池污泥消化混合性能。Alvarado等[25]模擬了不同數(shù)目通風(fēng)口條件下的穩(wěn)定塘的速度云圖，確定最佳通風(fēng)口數(shù)，保證穩(wěn)定塘的氧氣充分利用。王一丁等[26]對兩種不同配水方式的污水生物處理池進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)小流速多孔配水比大流速過水洞配水的死水區(qū)小，入口水流對流場影響也更小。因此，可將該軟件用于模擬連續(xù)流進(jìn)水條件下往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的流體運(yùn)動過程，研究水流流動過程中水流流態(tài)及不同水質(zhì)間的混合情況。

本文將以往復(fù)折流池為研究對象，通過Gambit對調(diào)質(zhì)池進(jìn)行三維建模，并利用CFD軟件對影響往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池調(diào)質(zhì)效果的進(jìn)水波動周期和進(jìn)水段數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析其在調(diào)質(zhì)池內(nèi)的流場分布特征。結(jié)合模擬所得進(jìn)出水濃度變化對其調(diào)質(zhì)性能做出定量評價，并分析各參數(shù)在調(diào)質(zhì)過程中的規(guī)律分布，為實(shí)際工程中往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的優(yōu)化設(shè)計和工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池數(shù)學(xué)模型

往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的進(jìn)水條件設(shè)為清水和示蹤劑兩相流，F(xiàn)luent軟件中的Mixture模型適合模擬不同速度的多相流，第二相所占比例較少且流動中有相的混合或分離，與往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的進(jìn)水條件吻合。因此，文中選用Mixture模型，清水被設(shè)為主相，示蹤劑被設(shè)為第二相。

1.1 前處理幾何模型

選擇往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池作為研究對象，利用Gambit創(chuàng)建往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池幾何模型。最終確定模型調(diào)質(zhì)池外形尺寸L×B×H=12 500 mm×600 mm×500 mm，其中有效水深為400 mm，有效容積為0.3×109mm3。池壁固定15個隔板，每個隔板厚度為6 mm，隔板長度為550 mm，隔板與池壁的距離為50 mm。池兩側(cè)各設(shè)有8個進(jìn)水管，進(jìn)水管直徑為25 mm，出水端設(shè)有1個出水管，出水管直徑為25 mm。最終建立幾何模型如圖1所示。

圖1 往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池幾何模型示意圖

利用Gambit對幾何體按照線、面、體的順序依次對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分：進(jìn)水管道部分的線網(wǎng)格間距為5 mm，池體出水管道部分的線網(wǎng)格間距為5 mm，池體部分的線網(wǎng)格間距為20 mm；面網(wǎng)格的劃分，所用面網(wǎng)格為非結(jié)構(gòu)化四邊形平鋪網(wǎng)格，網(wǎng)格間距與線網(wǎng)格相同；體網(wǎng)格的劃分采用Tet/Hybrid，網(wǎng)格主要以四面體網(wǎng)格為主，網(wǎng)格間距與線網(wǎng)格、面網(wǎng)格相同。所生成的網(wǎng)格如圖2所示。

1.2 數(shù)學(xué)計算過程

1.2.1 控制方程

Mixture多相流模型的連續(xù)性方程如式(1)～式(3)。

(1)

(2)

(3)

其中：ρm——混合物的密度；

αi——第i相的體積分?jǐn)?shù)；

ρi——第i相的密度；

t——時間。

動量方程如式(4)～式(6)。

(4)

(5)

(6)

其中：p——靜壓；

μm——混合物的動力黏度；

μ2——第二相的動力黏度；

T——作用力持續(xù)時間；

由第二相連續(xù)性方程可推導(dǎo)出第二相體積分?jǐn)?shù)方程，如式(7)。

(7)

標(biāo)準(zhǔn)湍流方程如式(8)～式(9)。

Gk+Gb-ρε-YM+Φk

(8)

(9)

其中：ρ——密度；

k——湍動能；

xi——坐標(biāo)分量；

ui——時均速度；

μ——動力黏度；

μt——湍動黏度；

σk——常數(shù)，取1.0；

Gk——由于平均速度梯度引起的湍動能產(chǎn)生的影響；

Gb——由浮力影響引起的湍動能產(chǎn)生的影響；

ε——湍動能耗散率；

YM——可壓縮湍流脈動膨脹對總的耗散率的影響；

Φk——湍動能的通用變量；

σε——常數(shù)，取1.3；

C1ε——常數(shù)，取1.44；

C2ε——常數(shù)，取1.92；

C3ε——常數(shù)，取0.09；

Φε——耗散率的通用變量。

1.2.2 選擇求解器及參數(shù)設(shè)置

選用基于壓力求解器進(jìn)行瞬態(tài)模擬，并添加重力項(xiàng)。主相清水和第二相示蹤劑均為不可壓縮。水流在往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池內(nèi)流動過程中，速度分量隨著時間而改變，因而選用非定常流動(unsteady)。求解方法基于SIMPLE壓力速度耦合算法，動量方程、湍流動能、湍流耗散率均選用一階迎風(fēng)格式進(jìn)行計算。

1.2.3 邊界條件和初始條件

邊界條件的劃分包括進(jìn)水邊界、內(nèi)部邊界、墻體以及出水邊界。進(jìn)水管的橫截面設(shè)置為進(jìn)水面，進(jìn)水方式設(shè)置為質(zhì)量流量進(jìn)水(mass-flow-inlet)，進(jìn)水濃度波動函數(shù)是周期為60 min的矩形波函數(shù)，將清水作為恒定流進(jìn)水，清水的質(zhì)量流量為0.080 0 kg/s，示蹤劑的進(jìn)水流量利用UDF即用戶自定義函數(shù)自行編譯作為進(jìn)水參數(shù)，示蹤劑最大質(zhì)量流量為0.002 7 kg/s，最小質(zhì)量流量為0.001 6 kg/s。進(jìn)水管末端橫截面即進(jìn)水管的出水面，同時也是池體的進(jìn)水面，該處設(shè)置為interface，被認(rèn)為是進(jìn)水管內(nèi)流體與池體中流體相重合的部分，是介質(zhì)界面。出水管末端橫截面設(shè)置為自由出流(outflow)，自由出流邊界適用于出水口速度未知的情形，與本模擬情況相符。調(diào)質(zhì)池池壁和池底自動設(shè)為固定壁面(wall)。選擇標(biāo)準(zhǔn)初始化，初始調(diào)質(zhì)池中示蹤劑的體積分?jǐn)?shù)設(shè)為0，認(rèn)為0時刻池內(nèi)充滿清水。各項(xiàng)殘差均設(shè)為1.0×10-5。

1.3 調(diào)質(zhì)性能評價方法

調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)效果可以對比進(jìn)出水特性曲線進(jìn)行定性評價，但是定性評價不能對比不同調(diào)質(zhì)池、不同進(jìn)水參數(shù)的調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)性能。張新喜等[27]提出了一種可以直接評價調(diào)質(zhì)池調(diào)質(zhì)性能優(yōu)劣的量化評價方法，定義調(diào)質(zhì)功能系數(shù)Z值，對調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)功能進(jìn)行量化評價。如式(10)，該方法主要需要獲取一定數(shù)量的進(jìn)出水水質(zhì)濃度值，通過進(jìn)出水水質(zhì)濃度的標(biāo)準(zhǔn)差來計算Z值，Z值越接近于1說明調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)性能越好，越接近于0說明調(diào)質(zhì)功能越差。

(10)

其中：σi——調(diào)質(zhì)池進(jìn)水質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)差，kg/m3；

σo——調(diào)質(zhì)池出水質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)差，kg/m3。

該評價方法建立了進(jìn)水水質(zhì)與出水水質(zhì)之間的聯(lián)系，可直觀判斷調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)性能，也可直觀進(jìn)行不同進(jìn)水參數(shù)下調(diào)質(zhì)池調(diào)質(zhì)性能優(yōu)劣的對比，為調(diào)質(zhì)池的機(jī)理研究、結(jié)構(gòu)改造、優(yōu)化設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。因此，本文選用該評價方法對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)效果進(jìn)行量化評價。

2 驗(yàn)證試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)裝置

圖3為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)裝置示意圖。試驗(yàn)過程中，水質(zhì)波動發(fā)生器產(chǎn)生進(jìn)水濃度呈矩形波的水流，往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池對來水進(jìn)行調(diào)質(zhì)，分光光度計用于測定調(diào)質(zhì)池出水示蹤劑溶液的吸光度。

圖3 試驗(yàn)裝置示意圖

圖4為往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池試驗(yàn)裝置，調(diào)質(zhì)池模型由有機(jī)玻璃制作而成，外形尺寸L×B×H=125 cm×60 cm×50 cm。有效水深為40 cm，有效容積為0.3×106cm3，池中按池長方向設(shè)置15道插槽，插槽厚度為0.6 cm，隔板長55 cm，與池壁間的距離為5 cm，有效過水寬度為7.8 cm。調(diào)質(zhì)池進(jìn)水采用均布進(jìn)水方式，出水采用溢流堰出水。該池單側(cè)有8個進(jìn)水管，每個進(jìn)水口前有兩個閥門，分別用于控制開關(guān)和水量，通過控制閥門來改變進(jìn)水段數(shù)。

圖4 往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池試驗(yàn)裝置圖

2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)選取清水和示蹤劑(紅墨水，上海英雄<集團(tuán)>有限公司，中國)作為試驗(yàn)介質(zhì)，通過水質(zhì)波動發(fā)生器將流量穩(wěn)定的清水和出流流量呈周期性變化的示蹤劑混合，產(chǎn)生示蹤劑濃度波動變化符合進(jìn)水波動周期為120 min矩形波的出水水流，示蹤劑質(zhì)量濃度為10 000 mg/L。矩形波波峰時流量為0.749 0 L/h，質(zhì)量濃度為326 mg/L；波谷時流量為0.444 0 L/h，質(zhì)量濃度為196 mg/L。水質(zhì)波動發(fā)生器的出水流至往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池，調(diào)節(jié)調(diào)質(zhì)池的閥門，以兩段進(jìn)水為例，打開兩個進(jìn)水口的開閉閥門，關(guān)閉其他進(jìn)水口閥門，調(diào)節(jié)流量閥門使兩個進(jìn)水口出水流量相同。待調(diào)質(zhì)池穩(wěn)定出水后，每隔4 min對出水進(jìn)行人工取樣，利用分光光度計測定出水水樣吸光度，共測量兩個周期，將數(shù)據(jù)記錄在試驗(yàn)表格中。

2.3 試驗(yàn)分組

為檢驗(yàn)Fluent中所選模型對往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，設(shè)計以下8組進(jìn)水段數(shù)不同的矩形波試驗(yàn)，比較試驗(yàn)結(jié)果與Fluent模擬結(jié)果的吻合度。具體試驗(yàn)分組如表1所示。

表1 往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池試驗(yàn)分組

3 驗(yàn)證試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果分析

3.1 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果分析

對進(jìn)水波動周期為120 min的矩形波進(jìn)水下的往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池進(jìn)行試驗(yàn)，更改進(jìn)水段數(shù)為1～8段，不同進(jìn)水段數(shù)的試驗(yàn)出水濃度變化曲線與Fluent數(shù)值模擬的進(jìn)出水濃度變化曲線如圖5所示。

圖5 不同進(jìn)水段數(shù)下往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知，在進(jìn)水波動周期均為120 min的條件下，進(jìn)水段數(shù)由1段增至8段，往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的試驗(yàn)出水濃度曲線與Fluent模擬所得的出水濃度曲線吻合度均較高。相比于試驗(yàn)過程，數(shù)值模擬過程并未考慮到示蹤劑在清水中的擴(kuò)散作用，根據(jù)菲克定律[28]，事故沖擊的高濃度進(jìn)水使得往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池內(nèi)擴(kuò)散通量增大，導(dǎo)致試驗(yàn)出水濃度與數(shù)值模擬結(jié)果存在一定的偏差，但總體變化趨勢相同，說明了該數(shù)值模擬方法能夠比較準(zhǔn)確地反映往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)變化規(guī)律，可以利用該數(shù)值模擬方法對往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)特性進(jìn)行深入研究。

3.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

3.2.1 進(jìn)水段數(shù)對調(diào)質(zhì)功能的影響

以往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池為模型，模擬進(jìn)水段數(shù)為2段、8段、16段時往復(fù)折流池的流場變化，模擬時長共計6 h。從調(diào)質(zhì)池中截取y=340 mm截面，利用Fluent軟件的playback功能，顯示出模擬時長為1、2、3 h和4 h的往復(fù)折流池的濃度云圖，如圖6～圖8所示。4 h后往復(fù)折流池內(nèi)部水質(zhì)混合均勻，與4 h時的云圖沒有太大差別。

由圖6～圖8可知，往復(fù)折流池模擬前池內(nèi)充滿清水，池內(nèi)濃度均為0，濃度云圖中顯示為藍(lán)色。模擬開始后，示蹤劑流量呈周期為60 min的矩形波變化進(jìn)入往復(fù)折流池，圖中顏色變化反映了示蹤劑濃度變化。往復(fù)折流池水流沿著隔板向前推流，在隔板末端與池壁的空隙處大部分水流反向繼續(xù)推流，部分水流則反向在廊道內(nèi)回流。由圖6可知，模擬4 h后，2段進(jìn)水往復(fù)折流池不同廊道內(nèi)既有綠色區(qū)域、黃色區(qū)域，又有紅色區(qū)域，顏色相差大且分布不均，表明水質(zhì)沒有混合均勻。由圖7可知，模擬4 h后8段進(jìn)水往復(fù)折流池各廊道顏色相近，說明各廊道內(nèi)水質(zhì)穩(wěn)定，此時進(jìn)水水質(zhì)波動對出水口水質(zhì)的影響變小。由圖8可知，16段進(jìn)水時進(jìn)水口流量變小，停留時間變長，模擬5 h后池內(nèi)水質(zhì)穩(wěn)定，各廊道均為淺黃色，說明池內(nèi)各廊道濃度相差較小，調(diào)質(zhì)效果最好。

注：圖中數(shù)值為兩相占比，下同

圖7 8段進(jìn)水往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池濃度云圖

圖8 16段進(jìn)水往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池濃度云圖

為進(jìn)一步了解不同進(jìn)水波動周期下進(jìn)水段數(shù)對往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池調(diào)質(zhì)性能的影響，檢測往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池在不同進(jìn)水段數(shù)、不同水質(zhì)波動周期下的進(jìn)出水濃度變化，從而計算出不同進(jìn)水段數(shù)、不同水質(zhì)波動周期下往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)功能系數(shù)Z值。

圖9為不同進(jìn)水波動周期的情況下Z值隨進(jìn)水段數(shù)變化的情況?？梢钥闯觯M(jìn)水段數(shù)從2段增至16段，各進(jìn)水波動周期下往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的Z值總體呈先快速增大、后出現(xiàn)減小趨勢。當(dāng)進(jìn)水段數(shù)由2段增至14段，調(diào)質(zhì)池Z值快速增大，由0.80、0.78、0.77、0.68、0.58、0.49分別增大至0.86、0.86、0.83、0.84、0.84、0.84，此時的Z值最高。通過縱向?qū)Ρ瓤芍S著進(jìn)水段數(shù)的增加，不同進(jìn)水波動周期的調(diào)質(zhì)池Z值的差距逐漸減小，在進(jìn)水段數(shù)為14段的情況下，各進(jìn)水波動周期的調(diào)質(zhì)池Z值均較為接近。當(dāng)進(jìn)水段數(shù)從14段增至16段時，往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的Z值出現(xiàn)減小。

圖9 不同進(jìn)水波動周期下Z值與進(jìn)水段數(shù)的關(guān)系

3.2.2 進(jìn)水波動周期對調(diào)質(zhì)功能的影響

以往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池為模型，選取進(jìn)水段數(shù)為2段，模擬進(jìn)水波動周期為66、75、86、100 min和120 min時往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的流場變化，模擬時長為6 h。從調(diào)質(zhì)池截取y=340 mm截面，通過Fluent的playback功能，顯示出模擬時長為4 h的往復(fù)折流池的濃度云圖，如圖10所示?？梢钥闯?，進(jìn)水段數(shù)為2段時，進(jìn)水波動周期從66 min增至120 min，模擬4 h后往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池不同廊道內(nèi)顏色相差增大，表明水質(zhì)混合效果隨進(jìn)水波動周期的增大而降低。可初步推斷，相同進(jìn)水段數(shù)下，進(jìn)水波動周期增大，往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的Z值減小。

圖11為不同進(jìn)水段數(shù)的往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的Z值隨進(jìn)水波動周期的變化情況?？梢钥闯?，當(dāng)進(jìn)水段數(shù)小于14時，Z值隨進(jìn)水波動周期的變化而改變的范圍相對較大，當(dāng)進(jìn)水段數(shù)為14和16時，Z值隨進(jìn)水波動周期的變化差距拉小。說明在進(jìn)水段數(shù)較大的情況下，進(jìn)水波動周期對往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的Z值影響較弱。當(dāng)進(jìn)水段數(shù)小于14時，Z值隨著進(jìn)水波動周期的增大而減?。划?dāng)進(jìn)水段數(shù)為14和16時，Z值隨進(jìn)水波動周期的增大而減小，當(dāng)進(jìn)水波動周期逐漸增大至大于75 min后，Z值隨進(jìn)水波動周期的增加而基本保持穩(wěn)定。在工程應(yīng)用中，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)波動周期發(fā)生變化時，可根據(jù)Z-T曲線圖尋找調(diào)質(zhì)效果最優(yōu)的進(jìn)水段數(shù)，最大化地發(fā)揮往復(fù)式折流調(diào)質(zhì)池的調(diào)質(zhì)功能。

圖11 不同進(jìn)水段數(shù)下Z-T關(guān)系曲線

4 結(jié)論

(1)往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的進(jìn)水段數(shù)由2段增至14段時Z值不斷增大，14段增至16段時Z值出現(xiàn)減小，進(jìn)水段數(shù)為14段時的Z值最高，調(diào)質(zhì)效果最好，表明增加進(jìn)水段數(shù)可降低調(diào)質(zhì)池的出水CODCr濃度波動，是提高往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池調(diào)質(zhì)效果的有效途徑。

(2)進(jìn)水波動周期對Z值的影響較為顯著，往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的Z值隨進(jìn)水波動周期的增大而減小，兩者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系。此外，Z-T圖顯示不同進(jìn)水波動周期均存在調(diào)質(zhì)效果最優(yōu)的進(jìn)水段數(shù)，為工程設(shè)計和運(yùn)行調(diào)控中應(yīng)對不同進(jìn)水波動周期的進(jìn)水選擇最優(yōu)進(jìn)水段數(shù)提供了理論支撐。