斜板沉淀池

《水及废水处理工艺设计》学号姓名班级构筑物名称：斜板沉淀池2011年9月28日2目录第一章斜板沉淀池简介………………………………………………(3)1.1斜板沉淀池的发展历程以及浅池理论………………………………(3)1.2斜板沉淀池工艺优缺点………………………………………………(3)1.3斜板沉淀池沉淀特点………………………………………………(3)第二章斜板沉淀池构造…………………………………………………(5)2.1斜板沉淀池与斜管沉淀池的构造区别……………………………(5)2.2斜板沉淀池工作原理…………………………………………………(5)第三章斜板沉淀池设计计算…………………………………………………(6)3.1斜板沉淀池设计要点…………………………………………………(6)3.2斜板沉淀池设计参数…………………………………………………(8)3.3异向流斜板（管）沉淀池的设计计算式分析………………………(8)3.4水力计算公式………………………………………………………(10)3.5设计计算实例………………………………………………………(11)3.6布置实例………………………………………………………(12)第四章斜板沉淀池斜板材料以及填料………………………………(13)第五章总结………………………………………………………………(14)参考文献…………………………………………………………………………(14)3第一章斜板沉淀池简介1．1斜板沉淀池的发展历程以及浅池理论给水处理的沉淀工艺是指在重力作用下，悬浮固体从水中分离的过程，原水经过投药，混合与反应过程，水中悬浮物存在形式变为较大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来，以完成澄清的作用，混凝沉淀后出水浊度一般在10度以下。斜板沉淀池是根据浅池理论发展而来的，是一种在沉淀池内装置许多间距较小的平行的倾斜薄板的沉淀池。斜板沉淀池的特点：沉淀效率高，池子容积小和占地面积小；斜板沉淀池沉淀时间短，故在运行中遇到水质、水量的变化时，应注意加强管理，以保证达到要求的水质。从改善沉淀池水力条件的角度分析，由于斜板的放入，沉淀池水力半径大大减小，从而使雷诺数大为降低，而弗劳德数则大大提高，因此，斜板沉淀池也满足水流的稳定性和层流的要求。从而提高沉淀效果。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。1．2斜板沉淀池的优缺点斜板沉淀池，是一种在沉淀池内装置许多间隔较小的平行斜板的沉淀池。特点是沉淀效率高、池子容积小和占地面积少。斜板沉淀池因沉淀时间短，故在运转中遇到水量、水质变化时，应加强注意管理。采用此类沉淀池时，还应注意絮凝的完善和排泥布置的合理等。1.3斜板沉淀池沉淀特点1)根据平流式沉淀池去除分散性颗粒的沉淀原理，一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒沉降速度μo的条件下，其沉淀效率E与池子的平面面积A成正比：E=μo/(Q/A)=μo*A/Q。为此，如在同一个池子中，按高度分成N个间隔，是水平面积增加为N倍，在理论上可以提高沉淀能力N倍（实际上由于各种其他因素的影响不不可能达到）。图1-1(a)所示：将一个池子分成4个间隔后，使其有4倍的水池平面面积，则理论上池长可缩短至1/4或水平流速可增至4倍。4图1-1斜板沉淀示意2）池子分成许多水平浅格后，虽可以提高沉淀效率，但增加排泥困难，为此将水平板改为斜板，见图1-1(b)所示，一方面是水平投影面积增加，一方面积泥可以自动落入池底，便于排除。3）增加许多平行斜板后，加大水池过水断面的湿周，同时减小水力半径，为此在同样的水平速度V时，可以大大降低雷诺数Re，从而减少水的紊动，促进沉淀。4）加设斜板，是颗粒沉淀距离缩短，减少了沉淀时间，见图1-2.图1-2斜板沉淀示意斜板沉淀池在生产实践中取得了较好的效果，特别对分散性颗粒的去除效果更为显著。还有在沉清池的分离区中加设斜板，以提高出水效率，也取得乐一定的效果。5第二章斜板沉淀池构造2.1斜板沉淀池与斜管沉淀池的构造对比斜板沉淀池与斜管沉淀池的工作原理基本上是一样的，都是根据浅池理论发展而来，相对斜板沉淀池现在用的最多的是斜管沉淀池。斜管沉淀池是一种在沉淀池内装置许多直径较小的平行的倾斜管的沉淀池，而斜板沉淀池是一种在沉淀池内装置许多直径较小的平行的倾斜板的沉淀池。斜管沉淀池较斜板沉淀池沉淀效率更高，池子容积小和占地面积小；斜管沉淀池沉淀时间也较短，故在运行中也会遇到水质、水量的变化时，也应注意加强管理，以保证达到要求的水质。从改善沉淀池水力条件的角度分析，由于斜管的放入，沉淀池水力半径相对斜板大大减小，从而使雷诺数大为降低，而弗劳德数则大大提高，因此，斜管沉淀池也满足水流的稳定性和层流的要求。从而提高沉淀效果。2.2斜板沉淀池的工作原理斜板与水平面的夹角成60º，放置于沉淀池中。原水经过双层絮凝池（上层为回转隔板，下层为来回隔板）转入斜板沉淀池的下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。6第三章斜板沉淀池设计计算3.1斜板沉淀池设计要点1）斜板沉淀池水流方向主要有上向流、侧向流及下向流三种。见图1-3所示。图1-3斜板沉淀池水流方向示意2）颗粒沉降速度μ:应根据水中颗粒情况通过实际试验测得；在无试验资料时可以参考已建类似沉淀设备的运转资料确定；一般混凝反应后的μ大致为0.3—0.6mm/s.3)有效系数η：为斜板沉淀池在实际生产运转中因受进水条件、斜板结构等影响而使沉淀效率降低的系数，根据资料介绍最小为0.2，一般在0.7-0.8之间。4）倾斜角θ:根据斜板材料和颗粒情况而异，一般为了排泥方便常用倾斜角50º--60º。5）板距P：即两块斜板间的间距，侧向流斜板P一般采用50-150mm，常用100mm，下向流斜板P常用35mm。6）板内流速V：上向流根据表面负荷计算；侧向流可参考相当于平流沉淀池的水平流速，一般为10-20mm；下向流时，可根据下向表面负荷计算。7）在侧向流斜板的池内，为了防止水流不经斜板部分通过应设置阻流强，斜板顶部应高出水面见图1-3。8）为了使水流均匀分配和收集，侧向流斜板沉淀池的进出口，应设置整流强。进口处整流强的开孔率应使过孔流速不大于絮凝池出口流速，以免絮粒破碎。9）排泥设备，一般采用穿孔管或机械排泥，穿孔管排泥的设计与一般沉淀的穿孔管排泥不同。10）用作饮用水沉淀池时斜板材料应为无毒材料。11）同向流斜板沉淀池的重要组成部分是集水装置，须使流态稳定、集水均匀不干扰泥水分离和沉泥泛起。图1-4为集水装置形式课共设计时选用。7图1-4同向流集水装置图1-5侧向流斜板沉淀池示例83.2斜板斜管沉淀池的设计参数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。3.3异向流斜板（管）沉淀池的设计计算式分析。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。当颗粒由a移动到b被去除，可理解为颗粒以v的速度上升l+l1的同时以u0的速度下沉l2的距离，两者在时间上相等，即9沉淀单元长度沉淀单元的断面面积为dw，则单元所通过的流量为：式中lw实际上即为沉淀单元的长与宽方向的面积，lwcosα即为斜板在水平方向投影的面积，可用af代替。dw代表沉淀单元的断面积，dw/sinα即为沉淀池水面在水平方向的面积，可用a表示，这样即可得q=u0(af+a)如果池内有n个沉淀池，并且考虑斜板（管）有一定的壁厚度，池内进出口影响及板管内采用平均流速计算时，上式可修正得沉淀池设计流量：Q=ηu0（Af+A）式中：η——系数0.7，一般范围0.75-0.85；Af——斜板（管）沉淀池所有斜壁在水平方向的投影面积，A=naf；A——沉淀池水面在水平面上的投影面积。即异向流斜板（管）沉淀池的截留速度：一个斜板单元的理论流量：q=u0(af-a)斜板沉淀池设计流量：Q=ηu0（Af-A）即同向流斜板（管）沉淀池的截留速度：横向流斜板（管）沉淀池的沉淀情况如下图，10由相似定律得：式中af为沉淀单元的表面积。沉淀池的设计流量：Q=Afu0η横向流沉淀池截留速度：式中Af为沉淀区所有斜板的水平投影面积。3．4水力计算公式1）Q=ημ(Af+A)2）Q=ημA3）Q=ημ(Af-A)3）Af=Nafcosθ11式中Q—进入沉淀池的水量（mˆ3/s）；η—有效系数；μ—颗粒沉降速度（m/s）；A—沉淀池池底水平面积（mˆ2）；Af—斜板水平投影面积之和（mˆ2）；N—斜板间隔数（个）；Af—每块斜板实际面积（mˆ2）；θ—斜板的水平倾角（º）。3．5计算实例例题：已知条件：进水量：Q=15000mˆ3/d=650mˆ3/h=0.18mˆ3/s颗粒沉降速度：μ=0.44mm/s=0.0004m/s设计采用数据：有效系数：η=0.75斜板水平倾角：θ=60º斜板斜长：i=1.5m斜板板距：P=0.1m沉淀池水平流速：V=20mm/s=0.02m/s斜板面积计算：Af=Q/(ημ)=0.18/(0.75*0.0004)=600mˆ2需要斜板实际总面积：Aˊf=Af/cosθ=600/cos60º=1200mˆ24)斜板高度计算：斜板高度：h=lsinθ=1.5*sin60º=1.5*0.866=1.3m5）沉淀池高度计算：池宽：B=Q/vh=0.18/(0.02*1.3)=7.0m6)斜板组合全长计算：12斜板间隔数：N=B/P=7.0/0.1=70个斜板组合全长：L=Aˊf/Nl=1200/(70*1.5)=11.4采用11.5m斜板沉淀池布置见图1-5.7）沉淀池长度（见图1-5）=11.5m8）沉淀池高度（见图1-5）=4.0m9）复合颗粒沉降需要长度（见图1-2）颗粒沉降需要时间：t=Lˊ/V=h/μoh=Ptgθ颗粒沉降需要长度：Lˊ=PtgθV/μo=0.1*tg60º*0.02/0.0004=8.06m现采用长度11.5m8.06m，可满足颗粒沉降时的要求长度。3.6布置实例某工程同向流斜板沉淀池布置实例见下图13第四章斜板沉淀池斜板材料以及填料4.1斜板沉淀池斜板材料以及填料蜂窝斜管填料蜂窝斜管采用进口改性乙丙共聚塑料为材料，红外线恒温机械热拉成六角管状，然后采用专利技术，高频焊接成整体产品，到客户现场安装。斜管主要用于各种沉淀和除砂作用。是近十年来在给排水工程中采用最广泛而且成为一项水处理装置。它适用范围广，处理效果高，占地面积小等优点。适用于进水口除砂，一般工业和生活给水沉淀、污水沉淀、隔油以及尾张浓缩等处理，即适用于新建工程，又适用于现有旧池的改造，均能取得良好的经济效益。主要特点：1）.湿周大，水力半径小。2）.层流状态好，颗粒沉降不受紊流干扰。3.当斜管管长为1米时，有效负荷按3-5吨/米2时设计，V0控制在2.5-3.0毫米/秒范围内，出水水质最佳。4.采用斜管沉淀池，其处理能力是平流式沉淀池的3-5倍，加速澄清池和脉冲澄清池的2-3倍，因此缩小了占地面积。5.污泥量少，减少了污泥脱水等后处理工作量；产生的污泥沉降性好，有