2-8 斜板沉淀池在线视频

同学们好，在这一讲我们介绍第8节斜板斜管沉淀池

首先我们来看看，斜板斜管沉淀池的原理

前面我们介绍过，当颗粒的沉速小于截留沉速时

颗粒在沉淀池中的沉淀效率，可以用这个式子来表示

从这个式子我们可以看到，沉淀效率只与颗粒的沉淀速度u_i和沉淀池的表面负荷有关

而与沉淀池的深度无关

由此，我们知道，在保持沉淀池容积一定时

如果降低沉淀池水深，增大沉淀池面积，就可以增加处理水量，也就是提高处理能力

这就是哈真在1904年提出的著名的浅层沉淀理论

根据这个浅层沉淀理论，我们把一个池长为L、水深为H的沉淀池

分隔成n个水深为H/n的沉淀池

假设水流速度和颗粒沉淀速度不变，这样的话分层后的颗粒的沉淀轨迹线不变

但是沉淀时间减少为原来的1/n

如果仍保持原有的处理水量，则沉淀池的长度就可以减少为L/n

这说明，减少沉淀池深度，可以缩短沉淀时间

减少沉淀池体积，也就可以提高沉淀效率

同时，沉淀池分层还可以改善水力条件，降低雷诺数，增大弗劳德数

有利于降低水流的紊乱程度，提高水流的稳定性

在哈真浅层理论的指导下，出现了多层沉淀池

但是多层沉淀池在实际工程应用中，由于排泥困难，应用不多

后来进一步发展出了斜板沉淀池，如果各斜板之间进行分格，就成为斜管沉淀池

斜板斜管的断面形状一般有圆形、矩形、方形和多边形

除圆形以外，其它断面均可同相邻断面共用一条边

斜板斜管的材质通常要求轻质、无毒

目前使用较多的是聚氯乙烯或聚丙烯薄塑料波纹板

压合在一起，就形成了多边形断面

根据多边形断面的内切圆直径，我们可以计算水力半径

如果水力半径大于1/3的内切圆直径，通常称为斜板

如果水力半径小于或等于内切圆直径的1/3，则称为斜管

下面介绍斜板斜管沉淀池的分类

在斜板斜管沉淀池中，根据水流和沉降的相对方向

我们把斜板斜管沉淀池分成三类

首先是异向流，或称为逆向流的斜板斜管沉淀池

另外是同向流和横向流斜板斜管沉淀池，横向流也可以称为侧向流

异向流和同向流也可称为斜流式沉淀池

这是异向流斜板斜管沉淀池的工作过程示意

我们可以看到，水流从下往上，而沉淀的泥向下滑动

斜板一般按60度倾斜放置，主要是便于沉淀的泥下滑

水流在通过斜板的过程中，颗粒下沉，水变得澄清

这是同向流斜板斜管沉淀池的工作过程示意

我们可以看到，水流的方向从上往下，和沉淀泥的下滑方向是一致的，因此称为同向流

在同向流斜板斜管沉淀池中，斜板也是呈一定角度斜置

但由于水流向下对沉积污泥的下滑有促进作用

因此，斜板倾斜角可以降低到30-40度

同向流斜板斜管沉淀池的集水装置是设计的关键之一

它既要能收集清水，又不能干扰沉积的污泥，一般设置在斜板的底部

经过沉淀以后的清水在进水、出水的水压差推动下流入集水支渠

然后再汇集到集水渠后，从沉淀池表面的出水系统排出

与异向流相比，同向流斜板斜管沉淀池由于斜板倾角减少

沉淀面积增大，因此沉淀效果可以提高，但构造比较复杂

这个是横向流，也就是侧向流斜板沉淀池的工作过程示意

水流呈水平流动，泥往下滑动

斜板倾角为60度

横向流斜板沉淀池一般容易从平流式沉淀池进行改造

但其水力条件一般比较差，板与板之间难以支撑，在国内应用较少

下面我们来介绍斜板斜管沉淀池的工艺计算

首先介绍异向流的情况

这是异向流斜板斜管沉淀池的结构示意图

我们可以看到，中间是斜板区域，斜板按一定的角度倾斜放置，通常斜角为60度

斜板长一般为1-1.2米，板与板之间的间距一般在50-150毫米之间

原水首先进入进水区，然后进入到斜板底部的布水区

再均匀分配给斜板，由下往上，经过斜板沉淀区

再进入到清水区，经出水堰收集后排出

沉淀在斜板上的污泥下滑到底部排泥区，通过底部的排泥管排出

下面我们来看看，在异向流斜板中，颗粒是如何沉淀的呢？

这是两块斜板，斜板的长度是l，板之间的垂直间距是d

假设有一个颗粒从a出发，进入到斜板中，在流动过程中会受到两个速度的作用

一个是随水流的移动速度，另一个是受重力的沉降速度

如果这个颗粒从a点移动到b点，正好被去除，也就是为颗粒的临界沉淀轨迹

此时的沉速为颗粒截留沉速

这个过程我们可以理解为

在水流方向以速度v移动（l+l1）所需要的时间等于在垂直方向以沉速u_0下沉l2所需要的时间

同时，斜板的处理水量可以通过这个式子计算

把两个式子整合，并经推导整理后

得到在异向流斜板中颗粒的截留沉速为这个式子

这个式子的物理意义是什么呢？

我们来看看，分子是处理水量，分母是沉淀面积

第一项是斜板在水平面的投影面积；第二项是沉淀池表面积

因此，与平流式沉淀池相比，由于斜板的采用

带来沉淀面积增加，因此可以提高沉淀效率

进一步，我们可以由这个式子计算异向流斜板斜管沉淀池的设计处理水量

这里A斜为斜板在水平面的投影面积，A原为原来沉淀池面积

η为斜板效率系数，一般为0.6-0.8

对于同向流斜板斜管沉淀池，我们也可以做类似的分析

从a点到b点是颗粒在板内的临界沉淀轨迹

颗粒在垂直方向以沉速u0下沉l2距离所需要的时间等于沿水流方向

以流速v移动（l-l1）的距离所需要的时间

仿照前面介绍的异向流，经进一步推导和整理

得到同向流斜板沉淀池的设计处理水量计算式，如这个公式所示

虽然在这个计算式中，总沉淀面积需要减去沉淀池面积A原

但因为斜板的安装角度可以减少到30-40度，斜板在水平面的投影面积增大

因此与异向流相比，沉淀效率可以得到提高

第三个是横向流斜板沉淀池

在横向流斜板沉淀池中颗粒的临界沉淀轨迹是从a点到b点

颗粒在垂直方向以沉速u0下沉l2距离所需要的时间等于沿水流方向

以流速v移动沉淀池池长L的距离所需要的时间

经推导整理，我们得到横向流斜板沉淀池的设计处理水量计算式，如这个公式所示

最后我们介绍斜板斜管沉淀池的优缺点

首先从优点上来讲，由于沉淀面积增大

斜板斜管沉淀池的处理能力比平流式沉淀池大幅度提高

一般可以提高3倍以上

同时斜板沉淀池的水流状态得到改善，雷诺数一般小于200

而平流式沉淀池中的雷诺数一般大于500

斜板斜管沉淀池也有不足，由于停留时间比较短

对水质水量变化的缓冲能力比较差

有时沉淀的絮体的浓度比较高时，会发生堵塞

斜板斜管在给水处理中常用于混凝矾花的沉淀

在废水处理中常用于隔油池的除油

今天，关于斜板斜管沉淀池就介绍到这儿，谢谢