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斜管(板)沉淀池提高沉淀效率的理论基础

时间:18-11-19浏览次数:
在池长为L、池深为H、池中水的流速为v、颗粒沉速为u0的沉淀池中,当水在池中的流动处于理想状态时,则下式成立:L/H=v/u0?杉,L与v值不变时,池深H越小,则可截留的颗粒沉速u0亦越小,并成正比关系。如在池中增设水平隔板,将原来的高H分为多层,例如分为3层,则每层深度为H/3。此时假定不改变水流速,也不改变要求去除的最小颗粒的沉速u0,则从图1可见,由于沉降深度由H减小为H/3,沉降速度为u0的颗粒只需在每层隔板上流动L/3即可到达池底而被除去。因此,池的总容积可以减少到1/3。
 
图1  颗粒在多层沉淀池内沉淀的示意图
如图2所示,若池的长度L不变,截留颗粒的沉速仍采用u0,由于沉降深度减少为H/3,即使水平流速增大3倍,由v增加为3v是仍可将沉速为u0的颗粒截留在池底。由此可见如能将深度为H的沉淀池分隔成平行工作的3个间隔,挤在保持处理效果不变的情况下,可使水的通过能力提高2倍,即沉淀池的处理能力可提升到原来的3倍。
 
图2  颗粒在增加水流速度是沉降示意图
上述分析表明,在理想条件下,分隔成n层的沉淀池,在理论上其过水能力可为原池的n倍而不影响处理效果。但分成多层会带来一些问题,如排泥问题和维修困难等。为解决各层的排泥问题,工程上将水平隔层改为与水平面倾斜成一定角度的斜面,一般是与水平呈50°~60°的夹角,以便沉降下的污泥能够自动沿斜面滑下,这种形式即为斜板沉淀池。如果斜板之间再分格,则变成斜管沉淀池。如每一块斜板的面积为Ai,各斜板有效面积的总和,乘以倾角的余弦,即得到水平总的投影面积,也就是水流的总沉降面积A可用下式计算:
沉淀池分层和分格还可以改善水流条件,为沉降创造更有利的条件。这可以从两方面说明。
(1)降低水流雷诺数(Re)。在同一个过水断面上分层或分格,使断面的湿周增大,从而降低水流雷诺数Re(Re=(vA/(μP),式中v是水的流速;A是过水断面的面积;μ是水的动力粘滞系数;P是过水断面的湿周),一般应使沉淀池中水流的雷诺数在500一下,而斜板(管)沉淀池中水流的雷诺数可以降低到100一下,《500,是层流状态,为沉淀创造了良好的条件。
(2)增加弗劳德数(Fr)。从流体力学知道,弗劳德数Fr是衡量水流稳定性的指标,Fr=(vP)/(Ag),式中g是重力加速度,其他符号同前。弗劳德数Fr越大表明水流越稳定。由于增加斜板,增加了湿周,可以使弗劳德数增加。
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