2-6 Process calculation of rectangular settling tanks慕课视频播放-Water and Wastewater Treatment Engineering: Physicochemical Technology-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

同学们好！在上一节，我们介绍了平流式沉淀池的构成

下面我们介绍平流式沉淀池的工艺计算

在此之前，我们先介绍理想沉淀池的工作模型

这是上节我们介绍过的平流式沉淀池的示意图，由四个区构成

中间是沉淀区

在理想沉淀池的工作模型中，我们有几个假设

第一，沉淀池的进出水均匀分布在整个横断面

各过水断面上各点的流速均是一样的

第二，颗粒在沉淀区处于自由沉淀状态

第三，颗粒在沉淀过程中水平方向的分速等于水流速度

第四，颗粒沉淀到池底就算被去除

不考虑颗粒在水流紊动条件下再返回水中的情况

我们来看看从A-B断面随原水进入沉淀区的颗粒的沉淀情况

颗粒一边随水流水平流动，一边在重力的作用下下沉

因此，其运动轨迹是向下倾斜的直线

根据颗粒的沉速大小，颗粒在沉淀区表现出不同的沉淀轨迹

直线I代表从池顶开始下沉在池底最远处B'之前能够沉淀到池底的颗粒的轨迹

直线II代表从池顶A开始下沉但不能沉淀到池底的颗粒的运动轨迹

直线III则代表从池顶开始下沉，正好沉淀到池底最远处B'的颗粒的临界轨迹

也就是正好在沉淀池中被完全去除，我们把这个颗粒的相应沉速称为截留沉速u0

如果颗粒的沉淀速度大于或等于截留沉速u0的话

在沉淀池中可以全部被去除

但对于沉速小于截留沉速u0的颗粒来讲，只能部分被去除

其去除的比例为hi与H的比值，即ui/u0

这里我们来看颗粒的截留沉速有什么意义呢？

我们还是来看看直线III所代表的颗粒的沉淀轨迹

对于这一类颗粒而言，沿水平方向流动一个池长所需的时间

应等于沿池深方向下沉一个水深所需的时间

这里t0为水在沉淀区的停留时间

将上述两个式子相等，并整理，我们得到u0的计算式，如这个式子所示

这里u0等于沉淀池处理水量Q除以LB，也就是等于Q/A

A为沉淀池的表面积，Q/A是什么意思呢？

它表示了沉淀池单位表面积处理的水量

我们把它写成q0，称为沉淀池表面负荷，或称为过流率

它是沉淀池设计中重要工艺参数

在数值上等于颗粒的截留沉速，但单位不一样，物理意义也不一样

而对于沉速小于u0的颗粒来讲，我们前面介绍过

它的去除率实际上等于它自身的沉速与截留沉速u0的比值

进一步可以写成这个式子

从这个式子可以看出，理想沉淀池的颗粒的沉淀效率只与表面负荷有关

而与其他因素，比如说水深、池长、水平流速、沉淀时间等都没有关系

这是1904年由Hazen提出的浅层理论，对后来沉淀池的发展

比如说斜板斜管沉淀池的发展，起到了重要的指导作用

在以后的课程中我们会给同学们再进行详细介绍

在介绍了理想沉淀池工作模型后，我们再来介绍平流式沉淀池的工艺计算

在工艺计算中，我们主要计算沉淀区的有效尺寸和污泥区的容积等

我们先来确定设计工艺参数

沉淀池设计的主要控制参数是表面负荷和停留时间

这两个参数，我们可以通过沉淀实验得到

表面负荷在数值上等于颗粒截留沉速

需要注意的是，对于截留速度的计算

如果沉淀属于絮凝沉淀，沉淀柱实验水深应与沉淀池设计水深一致

而对于停留时间的计算，不论是自由沉淀还是絮凝沉淀

沉淀柱实验水深都应与沉淀池设计水深一致

同时考虑实际沉淀池与理想沉淀池的偏差

应对实验得到的数据进行一定的放大

如果没有沉淀实验的数据，我们可以参考经验值或设计手册

来选择表面负荷和沉淀时间

通常城市给水和城市污水沉淀池的参考设计数据如这个表所示

下面我们介绍沉淀区的设计计算

计算方法有两种，第一种方法，按表面负荷计算

通常用于有沉淀实验资料的情况

如果我们确定了表面负荷q，我们就可以直接计算出沉淀池的面积A等于Q/q

同时沉淀池长度根据水流流速和停留时间进行计算，再计算沉淀区宽度和水深

第二种方法是以水力停留时间计算，通常用于无沉淀实验资料的情况

根据水力停留时间，首先计算出沉淀池有效容积V

再根据选定的有效水深，就可以计算沉淀池的宽度和沉淀池长度

采用上述两种计算方法，就可以确定沉淀区的有效尺寸：长、宽、高

对于废水处理，我们还需要确定污泥区的容积

污泥区的容积可以根据每日随废水带入的悬浮物量和所要求的排泥周期

采用这个式子进行计算

我们也可以根据每人每日的污泥排放量采用这个式子进行计算

今天关于平流式沉淀池的工艺计算就介绍到这儿，谢谢

Water and Wastewater Treatment Engineering: Physicochemical Technology课程列表：

Chapter 0 Introduction

-0-2 Water treatment process

--0-2 Water treatment process

-0-3 Wastewater treatment process

--0-3 Wastewater treatment process

-Chap 0 Homeworks

Chapter 1 Coagulation and flocculation

-1-1 Introduction

--1-1 Introduction

-1-2 Properties of colloids

-- 1-2 Properties of colloids

-1-3 Mechanisms and process of coagulation and flocculation

--1-3 Mechanisms of coagulation and flocculation

-1-4 Coagulant and coagulant aids

-- 1-4 Coagulant and coagulant aids

-1-5 Kinetics of coagulation and flocculation

--1-5 Kinetics of coagulation and flocculation

--Announcement

-1-6 Factors affecting the coagulation performance

--1-6 Factors affecting the coagulation performance

-1-7 Facilities for coagulation and flocculation

--1-7 Facilities for coagulation and flocculation

-Chapter 1 Homeworks

Chapter 2 Sedimentation and clarification

-2-1 Introduction

--2-1 Introduction

-2-2 Discrete particle settling

--2-2 Discrete particle settling

-2-3 Flocculent settling

--2-3 Flocculent settling

-2-4 Zone settling

--2-4 zone settling

-2-5 Rectangular settling tank

--2-5 Rectangular settling tanks

-2-6 Process calculation of rectangular settling tanks

--2-6 Process calculation of rectangular settling tanks

-2-7 Vertical Flow (up-flow ) and radial flow settling tank

--2-7 Vertical Flow (up-flow ) and radial flow settling tank

-2-8 Plated sedimentation tank

--2-8 Plated sedimentation tank

-2-9 Clarification pool

--2-9 Clarification pool

-3D interactive demonstration for settling tanks

--Method for browser setting

--Up-flow settling tank

--Clarification pool

--Circular settling tank

-Chapter 2 Homework (part 1)

-Chapter 2 Homework (part 2)

Chapter 3 Air floatation

-3-1 Introduction

--3-1 Introduction

-3-2 Theoretical foundation of air floatation

--3-2 Theoretical foundation of air floatation

-3-3 Pressurized dissolved air flotation

--3-3 Pressurized dissolved air flotation

-Chapter 3 Homework

Chapter 4 Filtration

-4-1 Introduction

--4-1 Introduction

-4-2 Structure and process of conventional rapid filter

--4-2 Structure and process of conventional rapid filter

-4-3 Water head loss of filter

--4-3 Water head loss of filter

-4-4 Filtration method of filter

--4-4 Filtration method of filter

-4-5 Filter media

--4-5 Filter media

-4-6 Water distribution system

--4-6 Water distribution system

-4-7 Filter backwashing

--4-7 Filter backwashing

-4-8 Siphon filter

--4-8 Siphon filter

-4-9 Gravity valveless filter

--4-9 Gravity valveless filter

-4-10 Movable hood filter

--4-10 Movable hood filter

-3D interactive demonstration for filtration tanks

--Usage and description for 3-D demonstration

--Method for browser setting

--Conventional rapid filter

--Siphon filter

-Chapter 4 Homework

Chapter 5 Disinfection

-5-1 Introduction

--5-1 Introduction

-5-2 Influence factors of disinfection

--5-2 Influence factors of disinfection

-5-3 Chlorine disinfection

--5-3 Chlorine disinfection

--Correction

-5-4 Chlorine dioxide disinfection

--5-4 Chlorine dioxide disinfection

-5-5 Ultraviolet disinfection

--5-5 Ultraviolet disinfection

-Chapter 5 Homework

Chapter 6 Ion-exchange

-6-1 Ion-exchange resin

--6-1 Ion-exchange resin

-6-2 Properties of ion-exchange reactions

--6-2 Properties of ion-exchange reactions

-6-3 Properties of cation exchange resin

--6-3 Properties of cation exchange resin

-6-4 Properties of anion exchange resin

--6-4 Properties of anion exchange resin

-6-5 Softening system using ion exchange

--6-5 Softening system using ion exchange

-6-6 Desalination system using ion exchange

--6-6 Desalination system using ion exchange

-6-7 Ion-exchange equipment

--6-7 Ion-exchange equipment

-6-8 Treatment of industrial wastewater by ion-exchange method

--6-8 Treatment of industrial wastewater by ion-exchange method

-Chapter 6 Homework

Chapter 7 Membrane separation

-7-1 Introduction

--7-1 Introduction

-7-2 Principle and characteristics of electrodialysis

--7-2 Principle and characteristics of electrodialysis

-7-3 Configuration of electrodialysis unit

--7-3 Configuration of electrodialysis unit

-7-4 Operating parameters for electrodialysis unit

--7-4 Operating parameters for electrodialysis unit

-7-5 Principle and process of reverse osmosis

--7-5 Principle and process of reverse osmosis

-7-6 Operating parameters for reverse osmosis

--7-6 Operating parameters for reverse osmosis

-7-7 Principles and characteristics of UF and MF

--7-7 Principles and characteristics of UF and MF

-7-8 Design of ultrafiltration and microfiltration process

--7-8 Design of ultrafiltration and microfiltration process

-Chapter 7 Homework

Chapter 8 Redox method

-8-1 Fundamental knowledge and classification

--8-1 Fundamental knowledge and classification

-8-2 Ozonation

--8-2 Ozonation

-8-3 Photo-catalytic oxidation

--8-3 Photo-catalytic oxidation

-8-4 Supercritical water oxidation

--8-4 Supercritical water oxidation

-8-5 Electrolysis

--8-5 Electrolysis

-Chapter 8 Homework

Chapter 9 Adsorption

-9-1 Introduction

--9-1 Introduction

-9-2 Adsorption equilibrium and adsorption isotherm

--9-2 Adsorption equilibrium and adsorption isotherm

-9-3 Adsorption breakthrough curve

--9-3 Adsorption breakthrough curve

-Chapter 9 Homework

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