淺池理論分析斜管沉淀池的沉淀原理 

.引言  

  近幾年來(lái)城市給水事業(yè)蓬勃發(fā)展，由淺池理論原理發(fā)展形成的斜管沉淀池也獲得較為廣泛的應(yīng)用。我國(guó)在1965年開(kāi)始進(jìn)行澄清池分離區(qū)加斜板的實(shí)驗(yàn)，1968年又在福州水廠做了斜管除沙的試驗(yàn)，1972年*座生產(chǎn)性的上向流斜管沉淀池正式投入使用。隨著理論研究的不斷深入和生產(chǎn)實(shí)踐的不斷總結(jié)積累，斜管沉淀技術(shù)正在不斷發(fā)展。 

  1. 淺池理論原理 

  設(shè)斜管沉淀池池長(zhǎng)為L，池中水平流速為V，顆粒沉速為u0，在理想狀態(tài)下，L/H＝V/ u0。可見(jiàn)L與V值不變時(shí)，池身越淺，可被去除的懸浮物顆粒越小。若用水平隔板，將H分成3層，每層層深為H/3，在u0與v不變的條件下，只需L/3，就可以將u0的顆粒去除。也即總?cè)莘e可減少到原來(lái)的1/3。如果池長(zhǎng)不變，由于池深為H/3，則水平流速可正加的3v，仍能將沉速為u0的顆粒除去，也即處理能力提高倍。同時(shí)將沉淀池分成n層就可以把處理能力提高n倍。這就是20世紀(jì)初，哈真（Hazen）提出的淺池理論。 

  2. 斜管沉淀池設(shè)計(jì)原理 

  為了創(chuàng)造理想的層流條件，提高去除率，需要控制雷偌數(shù)Re=,斜管由于濕周p長(zhǎng)，故Re可控制

在200以下。遠(yuǎn)小于層流界限500。又從佛勞德數(shù)Fr=

可知，由于P長(zhǎng)，W小，Fr數(shù)可達(dá)10-3-10-4。 

  異向流斜管沉淀池的水力計(jì)： 

       式中:Q—沉淀池流量 

  A—斜管區(qū)水面面積 

  Af—斜管總投影面積 

  K—顆粒粒徑與沉速的變換系數(shù) 

  V—斜管中的水流速度 

  L—顆粒沉降需要的長(zhǎng)度 

  d—斜管的垂直高度 

θ—斜管傾角 

  2.2 特性系數(shù)法 

  按照沉淀zui不理的端面所求得的可分離沉速usc與us關(guān)系為：usc＝us，s為一常數(shù)。S值被稱為斜管的特性參數(shù)，雖斷面形狀而定。 

  2.3加速沉淀法 

  考慮到顆粒沉淀過(guò)程中的絮凝因素，假設(shè)顆粒的沉速以等加速改變，并設(shè)起始沉速為零。結(jié)合考慮管內(nèi)的流速分部，則斜管長(zhǎng)度為： 

   -d*tgθ 

  式中a為顆粒沉速變化的加速度，即a=du/dt 

上訴三種方法，各有不足之處，在目前還沒(méi)有更完善的斜管沉淀池計(jì)算方法之前，認(rèn)為分離粒徑可作為斜管沉淀計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)。 

  3. 斜管沉淀池的流態(tài)設(shè)計(jì) 

  對(duì)斜管沉淀池進(jìn)行設(shè)計(jì)需要以下參數(shù)： 

  3.1截留速度 

  斜管沉淀池在布置方面的差別，將影響設(shè)計(jì)截留速度值的取用。一般規(guī)模較大的斜管沉淀池，由于其進(jìn)水分配和出水收集不容易保證均勻。而設(shè)計(jì)時(shí)宜選用指標(biāo)低于規(guī)模較小的斜管沉淀池。目前在異向流斜管沉淀池設(shè)計(jì)中，截留速度一般為0.15-0.40mm/s。 

  3.2管徑與管距 

   目前國(guó)內(nèi)異向流斜管沉淀池的斷面幾乎采用正六角行，一般用內(nèi)切直徑作為管徑。目前用于給水處理的異向流斜管沉淀池的管徑為25-35mm. 

  3.3斜管長(zhǎng)度 

  斜管長(zhǎng)度一般不宜小于50cm，斜管的長(zhǎng)度取決于斜管的加工和沉淀池的池深。 

  3.4傾角 

  異向流傾角需要保持45-600 

  3.5上升流速或表面符合率 

  異向流流速8.3-14mm/s. 

  3.6雷偌數(shù)（Re） 

  一般平流式沉淀池中的雷偌數(shù)（Re）常在104上，而水流屬于紊流。斜管沉淀池則由于濕周增加，水力半徑降低，而雷偌數(shù)（Re）明顯減少，以致有條件控制在層流條件下（Re數(shù)小于500）。 

  3.7佛勞德數(shù)  在平流式沉淀池中，Fr值大致為10-5的數(shù)量級(jí)。斜管沉淀池由于水力半徑減少和水流速度提高的提高，Fr數(shù)一般在10-3-10-4 的范圍內(nèi)，因而水流穩(wěn)定性明顯增加。 

 4結(jié)語(yǔ) 

  在平流式沉淀池中或在原有平流式沉淀池中加斜板后，效果一般均較普通平流式沉淀池提高3-5倍，因而它在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了較好效果。特別濕對(duì)散性顆粒的去除效果更為顯著