当前课程知识点:水处理工程-物化技术 > 第2章 沉淀 > 2-8 斜板沉淀池 > 2-8 斜板沉淀池
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
-0-1 课程定位
--讨论题
-0-2 给水处理工艺
--讨论题
-0-3 废水处理工艺
--讨论题
-第0章 绪论 测试题
-1-1 概述
--1-1 概述
--讨论题
-1-2 胶体的主要性质
-- 1-2 胶体的主要性质
--讨论题
-1-3 水的混凝机理与过程
--讨论题
-1-4 混凝剂与絮凝剂
-- 1-4 混凝剂与絮凝剂
--讨论题
-1-5 混凝动力学
--讨论题
-1-6 混凝效果的主要影响因素
--讨论题
-1-7 混凝设备
--1-7 混凝设备
--讨论题
-第1章 混凝 测试题
-2-1 概述
--2-1 概述
--讨论题
-2-2 自由沉淀
--2-2 自由沉淀
--讨论题
-2-3 絮凝沉淀
--2-3 絮凝沉淀
--讨论题
-2-4 拥挤沉淀
--2-4 拥挤沉淀
--讨论题
-2-5 平流沉淀池
--讨论题
-2-6 平流沉淀池工艺计算
--讨论题
-2-7 竖流式与幅流式沉淀池
--讨论题
-2-8 斜板沉淀池
--讨论题
-2-9 澄清池
--2-9 澄清池
--讨论题
-三维交互式演示区
--竖流沉淀池
--浏览器设置方法
--机械搅拌澄清池
--辐流沉淀池
-第2章 沉淀 测试题
-第2章 沉淀 测试题2
-3-1 概述
--3-1 概述
--讨论题
-3-2 气浮理论基础
--讨论题
-3-3 加压溶气气浮
--讨论题
-第3章 气浮 测试题
-4-1 概述
--4-1 概述
--讨论题
-4-2 普通快滤池构成与工作过程
--讨论题
-4-3 滤池的水头损失
--讨论题
-4-4 滤池的过滤方式
--讨论题
-4-5 滤料
--4-5 滤料
--讨论题
-4-6 配水系统
--4-6 配水系统
--讨论题
-4-7 滤池冲洗
--4-7 滤池冲洗
--讨论题
-4-8 虹吸滤池
--4-8 虹吸滤池
--讨论题
-4-9 重力无阀滤池
--讨论题
-4-10 移动罩滤池
--讨论题
-三维交互式演示区
--普通快滤池
--浏览器设置说明
--虹吸滤池
--浏览器设置说明
-第4章 过滤 测试题
-5-1 概述
--5-1 概述
--讨论题
-5-2 消毒的影响因素
--讨论题
-5-3 氯消毒
--5-3 氯消毒
--勘误
--讨论题
-5-4 二氧化氯消毒
--讨论题
-5-5 紫外线消毒
--讨论题
-第5章 消毒 测试题
-6-1 离子交换树脂
--讨论题
-6-2 离子交换反应特性
--讨论题
-6-3 阳离子交换树脂特性
--讨论题
-6-4 阴离子交换树脂特性
--讨论题
-6-5 离子交换软化系统
--讨论题
-6-6 离子交换除盐系统
--讨论题
-6-7 离子交换设备
--讨论题
-6-8 离子交换法处理工业废水
--讨论题
-第6章 离子交换 测试题
-第1节 概述
--第1节 概述
--讨论题
-第2节 电渗析原理与过程
--讨论题
-第3节 电渗析器构造与组装
--讨论题
-第4节 电渗析工艺计算
--讨论题
-第5节 反渗透工艺原理与工作特征
--讨论题
-第6节 反渗透工艺计算
--讨论题
-第7节 超滤和微滤分离原理与过程
--讨论题
-第8节 超滤和微滤工艺计算
--讨论题
-第7章 膜分离 测试题
-8-1 氧化还原基础与分类
--讨论题
-8-2 臭氧氧化
--8-2 臭氧氧化
--讨论题
-8-3 光催化氧化
--讨论题
-8-4 超临界水氧化
--讨论题
-8-5 电解
--8-5 电解
--讨论题
-第8章 氧化还原 测试题
-9-1 概述
--9-1 概述
--讨论题
-9-2 吸附平衡与吸附等温线
--讨论题
-9-3 吸附穿透曲线
--讨论题
-第9章 吸附 测试题