蜂窝斜管沉淀池设计技术参数

近几年来城市给水事业蓬勃发展，由浅池理论原理发展形成的斜管沉淀池也获得较为广泛的应用。我国在1965年开始进行澄清池分离区加斜板的实验，1968年又在福州水厂做了斜管除沙的试验，1972年座生产性的上向流斜管沉淀池正式投入使用。随着理论研究的不断深入和生产实践的不断总结积累，斜管沉淀技术正在不断发展。                    
一、浅池理论原理；                                                              
设斜管沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0，在理想状态下，L/H＝V/ u0。可见L与V值不变时，池身越浅，可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板，将H分成3层，每层层深为H/3，在u0与v不变的条件下，只需L/3，就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变，由于池深为H/3，则水平流速可正加的3v，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能力提高倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。这就是20世纪初，哈真（Hazen）提出的浅池理论。                      
二. 斜管沉淀池设计原理；                                                        
为了创造理想的层流条件，提高去除率，需要控制雷偌数Re=,斜管由于湿周p长，故Re可控制在200以下。远小于层流界限500。又从佛劳德数Fr=可知，由于P长，W小，Fr数可达10-3-10-4。                                                            
异向流斜管沉淀池的水力计算可归纳为如下三种：                                 
2.1分离粒径法；                                                                
可分离颗粒的粒径dp可表示为：                                                   
若用可分离颗粒沉速us来表示，则：                                                
式中:Q-沉淀池流量                                                         
A-斜管区水面面积                                                         
Af-斜管总投影面积                                                        
 K-颗粒粒径与沉速的变换系数                                                
V-斜管中的水流速度                                                       
 L-颗粒沉降需要的长度                                                       
d-斜管的垂直高度                                                             
θ-斜管倾角                                                                
2.2 特性系数法；                                                                   
按照沉淀最不理的端面所求得的可分离沉速usc与us关系为：usc＝us，s为一常数。
S值被称为斜管的特性参数，虽断面形状而定。                                        
2.3加速沉淀法；                                                               
考虑到颗粒沉淀过程中的絮凝因素，假设颗粒的沉速以等加速改变，并设起始沉速为零。结合考虑管内的流速分部，则斜管长度为：                                       
-d*tgθ式中a为颗粒沉速变化的加速度，即a=du/dt                                 
上诉三种方法，各有不足之处，在目前还没有更完善的斜管沉淀池计算方法之前，认为分离粒径可作为斜管沉淀计算的出发点。                                              
三. 斜管沉淀池的流态设计；                                                           
对斜管沉淀池进行设计需要以下参数：                                                   
3.1截留速度；                                                                                
 斜管沉淀池在布置方面的差别，将影响设计截留速度值的取用。一般规模较大的斜管沉淀池，由于其进水分配和出水收集不容易保证均匀。而设计时宜选用指标低于规模较小的斜管沉淀池。目前在异向流斜管沉淀池设计中，截留速度一般为0.15-0.40mm/s。                                           
 3.2管径与管距；                                                               
目前国内异向流斜管沉淀池的断面几乎采用正六角行，一般用内切直径作为管径。目前用于给水处理的异向流斜管沉淀池的管径为25-35mm.                                  
3.3斜管长度；                                                                   
斜管长度一般不宜小于50cm，斜管的长度取决于斜管的加工和沉淀池的池深。                           
 3.4倾角；                                                                             
异向流倾角需要保持45-600                                                            
3.5上升流速或表面符合率；                                                                  
异向流流速8.3-14mm/s.                                                                      
3.6雷偌数（Re）；                                                                          
一般平流式沉淀池中的雷偌数（Re）常在104上，而水流属于紊流。斜管沉淀池则由于湿周增加，水力半径降低，而雷偌数（Re）明显减少，以致完全有条件控制在层流条件下（Re数小于500）。                                                                
3.7佛劳德数；                                                                             
在平流式沉淀池中，Fr值大致为10-5的数量级。斜管沉淀池由于水力半径减少和水流速度提高的提高，Fr数一般在10-3-10-4 的范围内，因而水流稳定性明显增加。                                          
四、结语；                                                                                  
在平流式沉淀池中或在原有平流式沉淀池中加斜板后，效果一般均较普通平流式沉淀池提高3-5倍，因而它在生产实践中取得了较好效果。特别湿对散性颗粒的去除效果更为显著。

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