斜管（板）沉淀池提高沉淀效率的理论基础

时间：2021-04-16

河南华信环保科技有限公司

在池长为L、池深为H、池中水的流速为v、颗粒沉速为u₀的沉淀池中，当水在池中的流动处于理想状态时，则下式成立：L/H=v/u₀。可见，L与v值不变时，池深H越小，则可截留的颗粒沉速u₀亦越小，并成正比关系。如在池中增设水平隔板，将原来的高H分为多层，例如分为3层，则每层深度为H/3。此时假定不改变水流速，也不改变要求去除的较小颗粒的沉速u₀，则从图1可见，由于沉降深度由H减小为H/3，沉降速度为u₀的颗粒只需在每层隔板**动L/3即可到达池底而被除去。因此，池的总容积可以减少到1/3。

图1 颗粒在多层沉淀池内沉淀的示意图

如图2所示，若池的长度L不变，截留颗粒的沉速仍采用u₀，由于沉降深度减少为H/3，即使水平流速增大3倍，由v增加为3v是仍可将沉速为u₀的颗粒截留在池底。由此可见如能将深度为H的沉淀池分隔成平行工作的3个间隔，挤在保持处理效果不变的情况下，可使水的通过能力提高2倍，即沉淀池的处理能力可提升到原来的3倍。

图2 颗粒在增加水流速度是沉降示意图

上述分析表明，在理想条件下，分隔成n层的沉淀池，在理论上其过水能力可为原池的n倍而不影响处理效果。但分成多层会带来一些问题，如排泥问题和维修困难等。为解决各层的排泥问题，工程上将水平隔层改为与水平面倾斜成一定角度的斜面，一般是与水平呈50°~60°的夹角，以便沉降下的污泥能够自动沿斜面滑下，这种形式即为斜板沉淀池。如果斜板之间再分格，则变成斜管沉淀池。如每一块斜板的面积为A_i，各斜板有效面积的总和，乘以倾角的余弦，即得到水平总的投影面积，也就是水流的总沉降面积A可用下式计算：

沉淀池分层和分格还可以改善水流条件，为沉降创造更有利的条件。这可以从两方面说明。

（1）降低水流雷诺数（Re）。在同一个过水断面上分层或分格，使断面的湿周增大，从而降低水流雷诺数Re（Re=（vA/（μP），式中v是水的流速；A是过水断面的面积；μ是水的动力粘滞系数；P是过水断面的湿周），一般应使沉淀池中水流的雷诺数在500一下，而斜板（管）沉淀池中水流的雷诺数可以降低到100一下，《500，是层流状态，为沉淀创造了良好的条件。

（2）增加弗劳德数（Fr）。从流体力学知道，弗劳德数Fr是衡量水流稳定性的指标，Fr=（vP）/（Ag），式中g是重力加速度，其他符号同前。弗劳德数Fr越大表明水流越稳定。由于增加斜板，增加了湿周，可以使弗劳德数增加。

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