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(cuò)的導(dǎo)流板將調(diào)節(jié)池劃分成兩個(gè)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(jì)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(gè)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(shí),出水CODCr質(zhì)量濃度波動幅度降為200 mg/L左右,波峰個(gè)數(shù)由6個(gè)降為1個(gè),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(jià)仍停留在定性描述階段,阻礙了其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)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(shí)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(gè)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(jià),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(jì)和工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。
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。
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(gè)隔板,每個(gè)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(gè)進(jìn)水管,進(jìn)水管直徑為25 mm,出水端設(shè)有1個(gè)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。
1.2.1 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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)刻池內(nèi)充滿清水。各項(xiàng)殘差均設(shè)為1.0×10-5。
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(jià),但是定性評價(jià)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(jià)調(diào)質(zhì)池調(diào)質(zhì)性能優(yōu)劣的量化評價(jià)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(jià)。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(jì)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(jià)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(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。因此,本文選用該評價(jià)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(jià)。
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(jì)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(gè)進(jìn)水管,每個(gè)進(jìn)水口前有兩個(gè)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
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(shí)流量為0.749 0 L/h,質(zhì)量濃度為326 mg/L;波谷時(shí)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(gè)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(gè)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(jì)測定出水水樣吸光度,共測量兩個(gè)周期,將數(shù)據(jù)記錄在試驗(yàn)表格中。
為檢驗(yàn)Fluent中所選模型對往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池?cái)?shù)值模擬的準(zhǔn)確性,設(shè)計(jì)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
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。
3.2.1 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(shí)往復(fù)折流池的流場變化,模擬時(shí)長共計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)進(jìn)水口流量變小,停留時(shí)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(jì)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。可以看出,進(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(shí)的Z值最高。通過縱向?qū)Ρ瓤芍?,隨著進(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(shí),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(shí)往復(fù)折流式調(diào)質(zhì)池的流場變化,模擬時(shí)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(shí)長為4 h的往復(fù)折流池的濃度云圖,如圖10所示??梢钥闯觯M(jìn)水段數(shù)為2段時(shí),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??沙醪酵茢?,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??梢钥闯觯?dāng)進(jìn)水段數(shù)小于14時(shí),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(shí),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(shí),Z值隨著進(jìn)水波動周期的增大而減??;當(dāng)進(jìn)水段數(shù)為14和16時(shí),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(shí),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
(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(shí)Z值不斷增大,14段增至16段時(shí)Z值出現(xiàn)減小,進(jìn)水段數(shù)為14段時(shí)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(jì)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。