浅池理论与理想沉淀池

斜管沉淀池简介斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。组装形式有斜管和支管两种。在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆（异）向流、同向流和测向流三种不同分离方式。每两块平行斜板间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。其优点是：①利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；②缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；③增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。这种类型沉淀池的过流率可达36m3/（m2.h）,比一般沉淀池的处理能力高出7-10倍，是一种新型高效沉淀设备。并已定型用于生产实践。优点：去除率高，停留时间短，占地面积小。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3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。设计参数(1)斜板（管）之间间距一般不小于50mm，斜板（管）长一般在1.0-1.2m左右；(2)斜板的上层应有0.5-1.0m的水深，底部缓冲层高度为1.0m。斜板（管）下为废水分布区，一般高度不小于0.5m，布水区下部为污泥区；(3)池出水一般采用多排孔管集水，孔眼应在水面以下2cm处，防止漂浮物被带走；(4)废水在斜管内流速视不同废水而定，如处理生活污水，流速为0.5-0.7mm/s。(5)斜板(管)与水平面呈60°角，斜板净距(或斜管孔径)一般为80～100mm。异向流斜板（管）沉淀池的设计计算式可由如下分析求的。假定有一个异向流沉淀单元，倾斜角为a，长度为l，断面高度为d，宽度为w，单元内平均水流速度v，所去除颗粒的沉速为u0，如下图所示。浅池理论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，则水平流速可增加至3v，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能力提高3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。理想沉淀池理想沉淀池的假设条件1。同一水平断面上各点都按水平流速V流动；2。整个水深颗粒分布均匀，按水平流速V流出，按U沉降速度下沉；3。颗粒一经沉底，即认为被去除，不再浮起。理想沉淀池沉淀过程分析：颗粒下沉运动轨迹为U和V的矢量和，即斜率为U/V的斜线。下沉速度为U，颗粒水平速度V=水速。由此可得去除率为：U/V=h/H（相似三角形）。设池宽=B，长=L，高=H，OX//O´X´，对沉速=Uo的颗粒，从0点进入沉淀区后，将沿着斜线OX´到达X´点而被除去；凡是具有沉速U≥Uo的颗粒在未到达X´点之前都能沉于池底而被除去；凡是速度UUo的颗粒则不能一概而论：对于一部分靠近水面的颗粒将不能沉于池底，并被水流带出池外；一部分靠近池底的颗粒能沉于池底而被除去。由图：O´X´以上具有Uo的颗粒随水流流出池外；O´X´以下具有Uo的颗粒则沉于池底。所以，对于水深为H，宽为B，沉降区池长L，水平面积为A，处理水量为Q的理想沉淀池，由图中相似三角形得出：Uo/u=H/L，去除率：h/H=u/V，则Uo=Hu/L=HuB/Lb=Q/A,即Uo=Q/A=q（u为颗粒下沉速度，V是池的体积，q为表面负荷或过流率（m3/m2·h）q—单位沉淀池面积在单位时间内所能处理的水量。它的意义：1.表面负荷（过流率）在数值上等于可从废水中全部分离的最小颗粒的沉速Uo；Uo—最小颗粒沉速2.q越小，具有沉速u=Uo的颗粒占悬浮固体总量的百分数越大。即去除率越高。3.沉降效率仅为沉淀池表面积的函数，而与水深无关。当沉淀池容积为定值时，池子越浅，则A值越大，沉淀效率越高——浅池沉淀原理。4.由Uo=Hu/L=Q/A,Uo=Q/BL,A=Q/Uo,可求得池的面积。由此可求得沉淀池的尺寸。实际沉淀过程不可能是理想状态的，水的流动一般处于紊流状态。雷诺数Re500，所以q值要予修正：q=(1/1.25~1/1.75)U0沉淀时间t也相应延长t=(1.5~2.0)t0