斜管（板）沉淀池提高沉淀效率的理論基礎

時間：2021-04-16

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在池長為L、池深為H、池中水的流速為v、顆粒沉速為u₀的沉淀池中，當水在池中的流動處于理想狀態(tài)時，則下式成立：L/H=v/u₀?？梢?，L與v值不變時，池深H越小，則可截留的顆粒沉速u₀亦越小，并成正比關系。如在池中增設水平隔板，將原來的高H分為多層，例如分為3層，則每層深度為H/3。此時假定不改變水流速，也不改變要求去除的較小顆粒的沉速u₀，則從圖1可見，由于沉降深度由H減小為H/3，沉降速度為u₀的顆粒只需在每層隔板**動L/3即可到達池底而被除去。因此，池的總容積可以減少到1/3。

圖1 顆粒在多層沉淀池內沉淀的示意圖

如圖2所示，若池的長度L不變，截留顆粒的沉速仍采用u₀，由于沉降深度減少為H/3，即使水平流速增大3倍，由v增加為3v是仍可將沉速為u₀的顆粒截留在池底。由此可見如能將深度為H的沉淀池分隔成平行工作的3個間隔，擠在保持處理效果不變的情況下，可使水的通過能力提高2倍，即沉淀池的處理能力可提升到原來的3倍。

圖2 顆粒在增加水流速度是沉降示意圖

上述分析表明，在理想條件下，分隔成n層的沉淀池，在理論上其過水能力可為原池的n倍而不影響處理效果。但分成多層會帶來一些問題，如排泥問題和維修困難等。為解決各層的排泥問題，工程上將水平隔層改為與水平面傾斜成一定角度的斜面，一般是與水平呈50°~60°的夾角，以便沉降下的污泥能夠自動沿斜面滑下，這種形式即為斜板沉淀池。如果斜板之間再分格，則變成斜管沉淀池。如每一塊斜板的面積為A_i，各斜板有效面積的總和，乘以傾角的余弦，即得到水平總的投影面積，也就是水流的總沉降面積A可用下式計算：

沉淀池分層和分格還可以改善水流條件，為沉降創(chuàng)造較有利的條件。這可以從兩方面說明。

（1）降低水流雷諾數(shù)（Re）。在同一個過水斷面上分層或分格，使斷面的濕周增大，從而降低水流雷諾數(shù)Re（Re=（vA/（μP），式中v是水的流速；A是過水斷面的面積；μ是水的動力粘滯系數(shù)；P是過水斷面的濕周），一般應使沉淀池中水流的雷諾數(shù)在500一下，而斜板（管）沉淀池中水流的雷諾數(shù)可以降低到100一下，《500，是層流狀態(tài)，為沉淀創(chuàng)造了良好的條件。

（2）增加弗勞德數(shù)（Fr）。從流體力學知道，弗勞德數(shù)Fr是衡量水流穩(wěn)定性的指標，F(xiàn)r=（vP）/（Ag），式中g是重力加速度，其他符號同前。弗勞德數(shù)Fr越大表明水流越穩(wěn)定。由于增加斜板，增加了濕周，可以使弗勞德數(shù)增加。

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