蜂窩斜管沉淀池設(shè)計技術(shù)參數(shù)
近幾年來城市給水事業(yè)蓬勃發(fā)展,由淺池理論原理發(fā)展形成的斜管沉淀池也獲得較為廣泛的應(yīng)用。我國在1965年開始進(jìn)行澄清池分離區(qū)加斜板的實驗,1968年又在福州水廠做了斜管除沙的試驗,1972年第一座生產(chǎn)性的上向流斜管沉淀池正式投入使用。隨著理論研究的不斷深入和生產(chǎn)實踐的不斷總結(jié)積累,斜管沉淀技術(shù)正在不斷發(fā)展。
一、淺池理論原理;
設(shè)斜管沉淀池池長為L,池中水平流速為V,顆粒沉速為u0,在理想狀態(tài)下,L/H=V/ u0。可見L與V值不變時,池身越淺,可被去除的懸浮物顆粒越小。若用水平隔板,將H分成3層,每層層深為H/3,在u0與v不變的條件下,只需L/3,就可以將u0的顆粒去除。也即總?cè)莘e可減少到原來的1/3。如果池長不變,由于池深為H/3,則水平流速可正加的3v,仍能將沉速為u0的顆粒除去,也即處理能力提高倍。同時將沉淀池分成n層就可以把處理能力提高n倍。這就是20世紀(jì)初,哈真(Hazen)提出的淺池理論。
二. 斜管沉淀池設(shè)計原理;
為了創(chuàng)造理想的層流條件,提高去除率,需要控制雷偌數(shù)Re=,斜管由于濕周p長,故Re可控制在200以下。遠(yuǎn)小于層流界限500。又從佛勞德數(shù)Fr=可知,由于P長,W小,F(xiàn)r數(shù)可達(dá)10-3-10-4。
異向流斜管沉淀池的水力計算可歸納為如下三種:
2.1分離粒徑法;
可分離顆粒的粒徑dp可表示為:
若用可分離顆粒沉速us來表示,則:
式中:Q-沉淀池流量
A-斜管區(qū)水面面積
Af-斜管總投影面積
K-顆粒粒徑與沉速的變換系數(shù)
V-斜管中的水流速度
L-顆粒沉降需要的長度
d-斜管的垂直高度
θ-斜管傾角
2.2 特性系數(shù)法;
按照沉淀最不理的端面所求得的可分離沉速usc與us關(guān)系為:usc=us,s為一常數(shù)。
S值被稱為斜管的特性參數(shù),雖斷面形狀而定。
2.3加速沉淀法;
考慮到顆粒沉淀過程中的絮凝因素,假設(shè)顆粒的沉速以等加速改變,并設(shè)起始沉速為零。結(jié)合考慮管內(nèi)的流速分部,則斜管長度為:
-d*tgθ式中a為顆粒沉速變化的加速度,即a=du/dt
上訴三種方法,各有不足之處,在目前還沒有更完善的斜管沉淀池計算方法之前,認(rèn)為分離粒徑可作為斜管沉淀計算的出發(fā)點。
三. 斜管沉淀池的流態(tài)設(shè)計;
對斜管沉淀池進(jìn)行設(shè)計需要以下參數(shù):
3.1截留速度;
斜管沉淀池在布置方面的差別,將影響設(shè)計截留速度值的取用。一般規(guī)模較大的斜管沉淀池,由于其進(jìn)水分配和出水收集不容易保證均勻。而設(shè)計時宜選用指標(biāo)低于規(guī)模較小的斜管沉淀池。目前在異向流斜管沉淀池設(shè)計中,截留速度一般為0.15-0.40mm/s。
3.2管徑與管距;
目前國內(nèi)異向流斜管沉淀池的斷面幾乎采用正六角行,一般用內(nèi)切直徑作為管徑。目前用于給水處理的異向流斜管沉淀池的管徑為25-35mm.
3.3斜管長度;
斜管長度一般不宜小于50cm,斜管的長度取決于斜管的加工和沉淀池的池深。
3.4傾角;
異向流傾角需要保持45-600
3.5上升流速或表面符合率;
異向流流速8.3-14mm/s.
3.6雷偌數(shù)(Re);
一般平流式沉淀池中的雷偌數(shù)(Re)常在104上,而水流屬于紊流。斜管沉淀池則由于濕周增加,水力半徑降低,而雷偌數(shù)(Re)明顯減少,以致完全有條件控制在層流條件下(Re數(shù)小于500)。
3.7佛勞德數(shù);
在平流式沉淀池中,F(xiàn)r值大致為10-5的數(shù)量級。斜管沉淀池由于水力半徑減少和水流速度提高的提高,F(xiàn)r數(shù)一般在10-3-10-4 的范圍內(nèi),因而水流穩(wěn)定性明顯增加。
四、結(jié)語;
在平流式沉淀池中或在原有平流式沉淀池中加斜板后,效果一般均較普通平流式沉淀池提高3-5倍,因而它在生產(chǎn)實踐中取得了較好效果。特別濕對散性顆粒的去除效果更為顯著。
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