湖泊水和水库水作为饮用水水源和备用水源,在我国城镇供水系统中担负着重要作用,常在冬季寒冷地区体现出低温低浊的特性,其絮凝过程具有粘滞剪切力大、颗粒物浓度低、颗粒尺寸小、亲水性强、聚集效率低等特点。项目组拥有知识产权的微涡流絮凝工艺在絮凝效率及出水水质等方面都优于传统絮凝技术,对低温低浊水的处理体现出一定的优势。本研究对絮凝工艺处理低温低浊水的影响因素进行了Fluent数值模拟分析,揭示了微涡流絮凝处理低温低浊水的流场规律,同时,对其处理低温低浊水进行响应面试验优化,主要研究内容及结论如下:1、微涡流絮凝过程影响因素的流场数值模拟研究（1）不同絮凝时间（流量）下微涡流絮凝反应区的数值模拟研究:模拟水温为5℃时,流量为2.0m³×h^-1～10.0m³×h^-1(每隔0.1m³×h^-1)不同流量工况下（相应絮凝时间为60.0 min～10.2 min）的流场情况。（1）湍动能k、有效能耗e及其变化率均随流量Q的增大而增大,涡旋尺度l及其变化率均随流量Q增大而减小。（2）湍动能k与流量Q、温度（运动粘度u）及池型参数间符合幂函数关系:（?）。（3）将湍动能k与流量Q拟合:（?）;涡旋尺度l和流量Q拟合:（?）。（4）根据Kolmogorov微涡旋理论初步判定适应微涡流絮凝工艺的较佳流量范围约为5.5m³×h^-1～7.5m³×h^-1（絮凝时间18.5min～13.6min）。（2）不同温度下微涡流絮凝反应区的数值模拟研究:以流量为6.0m³×h^-1（絮凝时间17min）为例,模拟温度为0℃～35℃（每隔1℃）下各流场情况。（1）湍动能和有效能耗随温度增加降幅较小,涡旋尺度随温度增加降幅显著。（2）低温段流场产生的较大涡旋尺度与低温所形成的较小的絮体颗粒尺度不匹配,高温段流场产生的小尺度涡旋与较大的絮体颗粒粒径数值相差大,故均不如常温时更利于提高絮凝效率。（3）湍动能k与涡旋尺度l分别和温度（运动粘度u）拟合:（?）。进一步证实了湍动能（?）、涡旋尺度（?）的关系,运用数值模拟将复杂流态可视化与流场关键参数理论公式相结合,从流场角度深化了絮凝机理,为工程应用提供理论指导。（3）不同悬浮物体积浓度下微涡流絮凝反应区的数值模拟研究:选择两相流混合模型（Mixture Model）,以流量为6.0m³×h^-1（絮凝时间17min）为例,模拟水温为5℃,悬浮物固相体积浓度c_v为0.1%～1.0%（每隔0.1%）下的流场情况。（1）随着悬浮物体积浓度的增加,湍动能和有效能耗呈渐增趋势,涡旋尺度值逐渐降低。（2）固液两相流下的模拟由于固相的加入,对应的湍动能和有效能耗低于单向流模拟,涡旋尺度则偏大,反映了涡流反应器应用于含固原水处理时,涡流反应器底部易形成污泥沉积,阻碍水流扰动,湍动能和有效能耗降低,从而影响絮凝效果与出水水质。2、微涡流絮凝处理低温低浊水的工艺参数优化研究结合数值模拟对适应微涡流絮凝工艺较佳流量范围的预判,以流量、混凝剂投加量、涡流反应器投配比为自变量,以浊度、COD_Mn及UV₂₅₄去除率为响应值,采用Design-Expert中Box-Behnken中心组合设计原理,进行三因素三水平的响应面分析试验,对试验数据进行多元回归拟合分析。（1）对浊度去除,投配比的影响较混凝剂投加量和流量的影响更显著,且与流量和混凝剂投加量均有一定的交互作用,三者在一定程度上互相协同;对COD_Mn去除,投配比为极显著影响因素,混凝剂投加量为显著性影响因素,流量为非显著性影响因素。投配比与混凝剂投加量在COD_Mn的去除上具有显著的交互作用;对UV₂₅₄去除,三个影响因素的显著性排序与COD_Mn相同。混凝剂投加量和流量对UV₂₅₄去除无明显交互作用,投配比和流量以及投配比与混凝剂投加量有一定的交互作用。（2）将响应面优化得到的参数组合进行3次重复性验证试验,验证试验去除率与预测值相近,回归方程的预测值与试验值之间具有较好的拟合度。微涡流絮凝工艺处理低温低浊水的最佳条件参数组合为:流量为6.4m³×h^-1,混凝剂投加量26.8mg×L^-1,投配比为2（第一反应室为3/5占比HJTM-2型涡流反应器+2/5占比HJTM-1型涡流反应器）。此时,浊度、COD_Mn、UV₂₅₄的去除率分别为85.48%、63.84%和55.37%。