氧化沟工艺水力停留时间长,是在活性污泥法诞生后不断改进而得,它的有机负荷低,因此在全球城镇污水处理中广泛应用。氧化沟的断面形式对沟内混合液的水力特性和掺混性能有着重要影响。作为氧化沟中的能量输入设备,推流器对沟内水流的推动至关重要,它的淹没位置不同决定了氧化沟内水流流态和竖向流速分布的不同,所达到的处理效果也不同。在分析过前人研究后,先用数值仿真验证实例中的数据,以此来说明计算模型是正确合理的,然后以氧化沟以往矩形断面为基础,提出了氧化沟复式断面、以及复式断面氧化沟水下推流器不同淹没深度的比较方案。模型选Multiphase中Volume of fluid和Viscous中k-epsilon(2 eqn)-(RNG)模型,对以上方案进行模拟,得到如下结论:(1)模型验证中模拟值和实测值基本吻合,曝气器偏心设置使氧化沟靠近墙的水流速度大于沟道中间水流的速度,水面流速高于水体中下部。倒伞形曝气器周围水流有剧烈的水跃现象,弯道的含气量比直道的高,上游沟道比下游沟道的高。该模型可以预测带有曝气推流设备氧化沟的速度分布。(2)氧化沟的低流速区主要分布在中央隔墙的两端和弯道进口的外缘侧,高流速区主要分布在弯道出口的外缘侧和直沟道外墙附近。梯形复式断面氧化沟水平方向漩涡尺寸较小,竖向上漩涡较多,平均流速更大。复式断面氧化沟无转盘一侧沟道底层流速比另一侧沟底流速度大。带转盘一侧的沟道中曝气转盘上游的中下部水流速度比上部水流速度大。转盘下游底部的高流速水体向上转移,底部水流速度减小,复式断面氧化沟的流速对曝气转盘的设置更加敏感。(3)梯形复式断面氧化沟水力半径较大,沟道内<0.15m/s的低流速区减少7.94%,>0.5m/s的高流速区增加了 10.95%,水体流速提高,断面过流能力增大,相同的能量输入可为氧化沟提供较大的混合液流速,沟道最大速度沿流向的变化与余弦曲线相似,峰值出现在弯道出口,谷值出现在直道末端。(4)在模拟推流器淹没比的工况中,当淹没比h/H=0.709和h/H=0.535时,氧化沟内中部和底部速度较大,水力特性较好。拟合曲线表明,当淹没比为h/H=0.53时,沟中大于0.3m/s的水体百分比最多,淹没比h/H=0.51时,液体平均流速最大。考虑氧化沟的能耗、含气量和流场,建议把推流器的淹没比在0.53的基础上适当增大,清水介质建议为0.55,若污水浓度大则可以进一步调大淹没比,以进一步消除沟底低流速区。(5)随着转轮高度提升,液体表面漩滚强度变大,水气交界面升高。气体体积分数在垂向上具有明显的分区规律,转轮位置越往上则大气泡对含气量越起主要作用,转轮位置越往下则小气泡对含气量越起主要作用。当转轮安装在水面时,液体气体体积分数最高,气体含量最多。推流器淹没深度模拟的工况中,液体含气量由大到小依次为工况四、工况一、工况二、工况三。