浅池理论分析斜管沉淀池的沉淀原理

浅池理论分析斜管沉淀池的沉淀原理.引言近几年来城市给水事业蓬勃发展，由浅池理论原理发展形成的斜管沉淀池也获得较为广泛的应用。我国在1965年开始进行澄清池分离区加斜板的实验，1968年又在福州水厂做了斜管除沙的试验，1972年第一座生产性的上向流斜管沉淀池正式投入使用。随着理论研究的不断深入和生产实践的不断总结积累，斜管沉淀技术正在不断发展。1.浅池理论原理设斜管沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0，在理想状态下，L/H＝V/u0。可见L与V值不变时，池身越浅，可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板，将H分成3层，每层层深为H/3，在u0与v不变的条件下，只需L/3，就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变，由于池深为H/3，则水平流速可正加的3v，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能力提高倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。这就是20世纪初，哈真（Hazen）提出的浅池理论。2.斜管沉淀池设计原理为了创造理想的层流条件，提高去除率，需要控制雷偌数Re=,斜管由于湿周p长，故Re可控制在200以下。远小于层流界限500。又从佛劳德数Fr=可知，由于P长，W小，Fr数可达10-3-10-4。异向流斜管沉淀池的水力计算可归纳为如下三种：2.1分离粒径法：可分离颗粒的粒径dp可表示为：若用可分离颗粒沉速us来表示，则：式中:Q—沉淀池流量A—斜管区水面面积Af—斜管总投影面积K—颗粒粒径与沉速的变换系数V—斜管中的水流速度L—颗粒沉降需要的长度d—斜管的垂直高度θ—斜管倾角2.2特性系数法按照沉淀最不理的端面所求得的可分离沉速usc与us关系为：usc＝us，s为一常数。S值被称为斜管的特性参数，虽断面形状而定。2.3加速沉淀法考虑到颗粒沉淀过程中的絮凝因素，假设颗粒的沉速以等加速改变，并设起始沉速为零。结合考虑管内的流速分部，则斜管长度为：-d*tgθ式中a为颗粒沉速变化的加速度，即a=du/dt上诉三种方法，各有不足之处，在目前还没有更完善的斜管沉淀池计算方法之前，认为分离粒径可作为斜管沉淀计算的出发点。3.斜管沉淀池的流态设计对斜管沉淀池进行设计需要以下参数：3.1截留速度斜管沉淀池在布置方面的差别，将影响设计截留速度值的取用。一般规模较大的斜管沉淀池，由于其进水分配和出水收集不容易保证均匀。而设计时宜选用指标低于规模较小的斜管沉淀池。目前在异向流斜管沉淀池设计中，截留速度一般为0.15-0.40mm/s。3.2管径与管距目前国内异向流斜管沉淀池的断面几乎采用正六角行，一般用内切直径作为管径。目前用于给水处理的异向流斜管沉淀池的管径为25-35mm.3.3斜管长度斜管长度一般不宜小于50cm，斜管的长度取决于斜管的加工和沉淀池的池深。3.4倾角异向流倾角需要保持45-6003.5上升流速或表面符合率异向流流速8.3-14mm/s.3.6雷偌数（Re）一般平流式沉淀池中的雷偌数（Re）常在104上，而水流属于紊流。斜管沉淀池则由于湿周增加，水力半径降低，而雷偌数（Re）明显减少，以致完全有条件控制在层流条件下（Re数小于500）。3.7佛劳德数在平流式沉淀池中，Fr值大致为10-5的数量级。斜管沉淀池由于水力半径减少和水流速度提高的提高，Fr数一般在10-3-10-4的范围内，因而水流稳定性明显增加。4结语在平流式沉淀池中或在原有平流式沉淀池中加斜板后，效果一般均较普通平流式沉淀池提高3-5倍，因而它在生产实践中取得了较好效果。特别湿对散性颗粒的去除效果更为显著。