第十六章 沉淀和澄清

1、第六章第六章 沉淀與澄清沉淀與澄清講授內(nèi)容：講授內(nèi)容：理想沉淀池的沉淀理論、影響平流理想沉淀池的沉淀理論、影響平流式沉淀池沉淀效果的因素、斜板斜管沉淀池、式沉淀池沉淀效果的因素、斜板斜管沉淀池、澄清池澄清池計(jì)劃學(xué)時(shí)：計(jì)劃學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)講授重點(diǎn)及難點(diǎn)：講授重點(diǎn)及難點(diǎn)：自由沉淀試驗(yàn)、凝聚性顆粒自由沉淀試驗(yàn)、凝聚性顆粒的沉淀過(guò)程分析的沉淀過(guò)程分析參考教材：參考教材：給水處理理論給水處理理論許保玖主編許保玖主編主要內(nèi)容主要內(nèi)容6.1 懸浮顆粒在靜水中的沉淀懸浮顆粒在靜水中的沉淀6.2 平流式沉淀池平流式沉淀池6.3 斜板與斜管沉淀池斜板與斜管沉淀池6.4 澄清池澄清池6.1 懸浮顆粒在靜水中的沉淀懸

2、浮顆粒在靜水中的沉淀6.1.1 沉淀分類(lèi)及基本概念沉淀分類(lèi)及基本概念一、沉淀分類(lèi)一、沉淀分類(lèi)v按懸浮物的類(lèi)型按懸浮物的類(lèi)型自由沉淀；絮凝沉淀自由沉淀；絮凝沉淀v按水流狀態(tài)按水流狀態(tài)靜水中沉淀；動(dòng)水中沉淀靜水中沉淀；動(dòng)水中沉淀v按雜質(zhì)（體積濃度）按雜質(zhì)（體積濃度） 自由沉淀；擁擠沉淀自由沉淀；擁擠沉淀1、什么叫沉淀？什么叫沉淀？ 依靠重力沉降作用，懸浮顆粒從水中分離出來(lái)的過(guò)程依靠重力沉降作用，懸浮顆粒從水中分離出來(lái)的過(guò)程叫沉淀。叫沉淀。2、什么叫澄清？什么叫澄清？ 將反應(yīng)和沉淀兩個(gè)過(guò)程綜合于一個(gè)構(gòu)筑物中完成叫澄清將反應(yīng)和沉淀兩個(gè)過(guò)程綜合于一個(gè)構(gòu)筑物中完成叫澄清。3. 什么叫自由沉淀？什么叫自由沉

3、淀？ 顆粒在沉淀過(guò)程中，彼此沒(méi)有干擾，只受到顆粒本身顆粒在沉淀過(guò)程中，彼此沒(méi)有干擾，只受到顆粒本身在水中的重力和水流阻力的作用在水中的重力和水流阻力的作用，即為。當(dāng)固體顆粒，即為。當(dāng)固體顆粒與器壁的距離大于與器壁的距離大于50倍顆粒的直徑，同時(shí)顆粒的濃度小倍顆粒的直徑，同時(shí)顆粒的濃度小于于5000mg/L時(shí)，可近似地認(rèn)為是自由沉淀。時(shí)，可近似地認(rèn)為是自由沉淀。 n常見(jiàn)于：沉砂池、初次沉淀池常見(jiàn)于：沉砂池、初次沉淀池4、什么叫擁擠沉淀什么叫擁擠沉淀 顆粒在沉淀過(guò)程中彼此相互干擾，或者受到容器壁的干擾，顆粒在沉淀過(guò)程中彼此相互干擾，或者受到容器壁的干擾，雖然其粒度和第一種相同，但沉淀速度卻較小雖然

4、其粒度和第一種相同，但沉淀速度卻較小，稱(chēng)為。，稱(chēng)為。 5、什么叫絮凝沉淀什么叫絮凝沉淀 在沉淀的過(guò)程，顆粒由于相互接觸絮聚而改變大小、形狀、在沉淀的過(guò)程，顆粒由于相互接觸絮聚而改變大小、形狀、密度，且隨著沉淀深度和時(shí)間的增長(zhǎng)，沉速也越來(lái)越快，絮凝密度，且隨著沉淀深度和時(shí)間的增長(zhǎng)，沉速也越來(lái)越快，絮凝沉淀由凝聚性顆粒產(chǎn)生沉淀由凝聚性顆粒產(chǎn)生，叫，叫 。常見(jiàn)于：混凝沉淀后生物污泥的沉淀常見(jiàn)于：混凝沉淀后生物污泥的沉淀6、什么叫成層沉淀什么叫成層沉淀 沉淀過(guò)程中絮凝的懸浮物形成層狀物，成整體沉淀狀，形成沉淀過(guò)程中絮凝的懸浮物形成層狀物，成整體沉淀狀，形成較明顯的固液因而稱(chēng)為較明顯的固液因而稱(chēng)為 。

5、常見(jiàn)于：活性污泥法的二沉池，污泥濃縮池、化學(xué)凝聚沉淀常見(jiàn)于：活性污泥法的二沉池，污泥濃縮池、化學(xué)凝聚沉淀 6.1.2 懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀 基本假設(shè)條件基本假設(shè)條件1) 1) 自由顆粒為一個(gè)直徑均勻的球型；自由顆粒為一個(gè)直徑均勻的球型；2) 2) 在沉淀過(guò)程中顆粒大小，形狀和重量等均不發(fā)生變化在沉淀過(guò)程中顆粒大小，形狀和重量等均不發(fā)生變化3) 3) 液體是靜止的，非壓縮性的；液體是靜止的，非壓縮性的；4) 4) 自由顆粒只在重力作用下發(fā)生沉淀，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不自由顆粒只在重力作用下發(fā)生沉淀，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受器壁和其它顆粒的影響；受器壁和其它顆粒的影響；5) 5)

6、自由顆粒在運(yùn)動(dòng)起始不久后就成為等速運(yùn)動(dòng)，即加速自由顆粒在運(yùn)動(dòng)起始不久后就成為等速運(yùn)動(dòng)，即加速度度du/du/dtdt=0=0。 6.1.2 懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀 顆粒在靜水中的沉淀速度取決于：顆粒所受的重力、浮力和水顆粒在靜水中的沉淀速度取決于：顆粒所受的重力、浮力和水流阻力，如下圖示。流阻力，如下圖示。 其所受到的重力為：其所受到的重力為：所受浮力：所受浮力： 合力為：合力為：所受到的水流阻力：所受到的水流阻力： (6-2) F2與顆粒大小、形狀、粗糙度、沉速有關(guān)，與顆粒大小、形狀、粗糙度、沉速有關(guān)，也與密度和粘度有關(guān)。也與密度和粘度有關(guān)。 gdFp)(611

7、31 422212duCFD F2F2gdFp)(61131 422212duCFD 根據(jù)牛頓第二定律可知：根據(jù)牛頓第二定律可知：顆粒下沉加速度為：顆粒下沉加速度為： (6-1)根據(jù)牛頓第二定律可知：根據(jù)牛頓第二定律可知：(6-3) 達(dá)到重力平衡時(shí)，達(dá)到重力平衡時(shí)， 加速度為零即加速度為零即du/du/dtdt0 0，令式（，令式（6-3）左邊為零，加以整理，得沉速公式：左邊為零，加以整理，得沉速公式： （6-4） 42)(616321123duCgddtdudDpp dCgupD1134 CD與與Re有關(guān)，如圖示。有關(guān)，如圖示。 1、斯篤克斯公式、斯篤克斯公式當(dāng)當(dāng)Re1時(shí)：呈層流狀態(tài)時(shí)：呈層

8、流狀態(tài)(6-5) 斯篤克斯公式：斯篤克斯公式：(6-6) eDRC24 21181gdup 2、牛頓公式牛頓公式 當(dāng)當(dāng)1000Re25000時(shí)，呈紊流狀態(tài)時(shí)，呈紊流狀態(tài)，CD接近于常數(shù)接近于常數(shù)0.4代入（代入（6-5）得牛頓公式：得牛頓公式： （6-7）當(dāng)當(dāng)1Re1000時(shí)，屬于過(guò)渡區(qū)時(shí)，屬于過(guò)渡區(qū)，CD近似為近似為（6-8） 代入得阿蘭公式：代入得阿蘭公式：（6-9） 在低在低Re范圍內(nèi)，由于顆粒很小，測(cè)定顆粒粒徑很困難，但測(cè)范圍內(nèi)，由于顆粒很小，測(cè)定顆粒粒徑很困難，但測(cè)定顆粒沉速較容易，故定顆粒沉速較容易，故常以測(cè)定的沉速用斯篤克斯公式反算顆粒常以測(cè)定的沉速用斯篤克斯公式反算顆粒粒徑粒徑

9、。不過(guò)此粒徑只是相應(yīng)于球形顆粒的直徑，并非實(shí)際粒徑。不過(guò)此粒徑只是相應(yīng)于球形顆粒的直徑，并非實(shí)際粒徑。在在實(shí)用上常用沉速代表某一特定顆粒而不追究顆粒粒徑。實(shí)用上常用沉速代表某一特定顆粒而不追究顆粒粒徑。 dgus1183. 1 Re10 DCdgus311221)(2554 6.1.3 懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉淀懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉淀1、沉降過(guò)程分析、沉降過(guò)程分析 如圖示，整個(gè)沉淀筒中可分為：如圖示，整個(gè)沉淀筒中可分為： A 清水區(qū)清水區(qū)B等濃度區(qū)等濃度區(qū)C變濃度區(qū)變濃度區(qū)D壓實(shí)區(qū)壓實(shí)區(qū)該區(qū)濃度都是均勻的，區(qū)內(nèi)顆粒大小雖該區(qū)濃度都是均勻的，區(qū)內(nèi)顆粒大小雖不同，但由于互相干擾的結(jié)果，大顆粒不

10、同，但由于互相干擾的結(jié)果，大顆粒沉降變慢了，而小顆粒沉降卻變快了，沉降變慢了，而小顆粒沉降卻變快了，因而形成等速下沉的現(xiàn)象，整個(gè)區(qū)似乎因而形成等速下沉的現(xiàn)象，整個(gè)區(qū)似乎都是由大小完全相符的顆粒組成的。當(dāng)都是由大小完全相符的顆粒組成的。當(dāng)最大粒度與最小粒度之比約為最大粒度與最小粒度之比約為6：1以下以下時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種等速下沉的現(xiàn)象。時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種等速下沉的現(xiàn)象。 顆粒等速下沉的顆粒等速下沉的結(jié)果，在沉淀筒結(jié)果，在沉淀筒內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)清內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)清水區(qū)，清水區(qū)和水區(qū)，清水區(qū)和等濃度區(qū)之間形等濃度區(qū)之間形成一個(gè)清晰的交成一個(gè)清晰的交界面，稱(chēng)渾液面。界面，稱(chēng)渾液面。其下沉速度代表其下沉速度代表了顆

11、粒的平均沉了顆粒的平均沉降速度。顆粒間降速度。顆粒間的絮凝過(guò)程越好，的絮凝過(guò)程越好，交界面就越清晰，交界面就越清晰，清水區(qū)內(nèi)的懸浮清水區(qū)內(nèi)的懸浮物就越少。物就越少。緊靠沉淀筒底部的懸浮物很快就被管緊靠沉淀筒底部的懸浮物很快就被管底截住，這層被截住的懸浮物又反過(guò)底截住，這層被截住的懸浮物又反過(guò)來(lái)干擾上面的懸浮物沉淀過(guò)程，同時(shí)來(lái)干擾上面的懸浮物沉淀過(guò)程，同時(shí)在底部出現(xiàn)一個(gè)壓實(shí)區(qū)。壓實(shí)區(qū)內(nèi)的在底部出現(xiàn)一個(gè)壓實(shí)區(qū)。壓實(shí)區(qū)內(nèi)的懸浮物有兩個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)是從壓實(shí)區(qū)懸浮物有兩個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)是從壓實(shí)區(qū)的上表面起到管底上，顆粒沉降的速的上表面起到管底上，顆粒沉降的速度是逐漸減小的，在管底的顆粒沉降度是逐漸減小的，在管

12、底的顆粒沉降速度為零；二是由于筒底的存在，壓速度為零；二是由于筒底的存在，壓實(shí)區(qū)內(nèi)懸浮物緩慢下沉的過(guò)程，也就實(shí)區(qū)內(nèi)懸浮物緩慢下沉的過(guò)程，也就是這一區(qū)內(nèi)懸浮物緩慢壓實(shí)的過(guò)程。是這一區(qū)內(nèi)懸浮物緩慢壓實(shí)的過(guò)程。 從壓實(shí)區(qū)與等濃度區(qū)的特點(diǎn)從壓實(shí)區(qū)與等濃度區(qū)的特點(diǎn)比較，就可以看出它們之間比較，就可以看出它們之間必然存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)，即一必然存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)，即一個(gè)從等濃度區(qū)的濃度逐漸變個(gè)從等濃度區(qū)的濃度逐漸變?yōu)閴簩?shí)區(qū)頂部濃度的區(qū)域。為壓實(shí)區(qū)頂部濃度的區(qū)域。沉淀試驗(yàn)的目的是沉淀試驗(yàn)的目的是求出等濃度區(qū)的濃度以及沉淀過(guò)程線，求出等濃度區(qū)的濃度以及沉淀過(guò)程線，即交界面沉降過(guò)程線即交界面沉降過(guò)程線，如圖示。，如圖示

13、。 A 清水區(qū)清水區(qū)B等濃度等濃度區(qū)區(qū)C變濃度變濃度區(qū)區(qū)D壓實(shí)區(qū)壓實(shí)區(qū)ab段：為上凸的曲線，段：為上凸的曲線，因顆粒凝聚度變大，使下因顆粒凝聚度變大，使下降速度逐漸變大。降速度逐漸變大。 bc段：為直線，段：為直線，表明交界面等速下表明交界面等速下降，一直到降，一直到c點(diǎn)點(diǎn)（當(dāng)渾水自然沉淀（當(dāng)渾水自然沉淀時(shí)，時(shí)，abc段基本上段基本上是一直線）。是一直線）。 cd段：為下凹的曲線，段：為下凹的曲線，表明交界面下降速度逐漸表明交界面下降速度逐漸變小。此時(shí)變小。此時(shí)B區(qū)和區(qū)和C區(qū)已消區(qū)已消失，失，c點(diǎn)稱(chēng)為沉降臨界點(diǎn)，點(diǎn)稱(chēng)為沉降臨界點(diǎn)，交界面下的濃度均大于交界面下的濃度均大于C0（原水濃度），（原水

14、濃度），cd段表段表示示B、C、D三區(qū)重合后，三區(qū)重合后，沉淀物的壓實(shí)過(guò)程。隨著沉淀物的壓實(shí)過(guò)程。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，壓實(shí)變慢，時(shí)間的增長(zhǎng)，壓實(shí)變慢，最后壓實(shí)到高度最后壓實(shí)到高度H為止。為止。 2、肯奇沉淀理論肯奇沉淀理論 由圖由圖6-2可知可知曲線曲線a-c段的懸浮物濃度為段的懸浮物濃度為C0，c-d段濃度均大段濃度均大于于C0。 設(shè)在設(shè)在c-d曲線任一點(diǎn)曲線任一點(diǎn)Ct作切線與縱坐標(biāo)相交于作切線與縱坐標(biāo)相交于a點(diǎn)，得高點(diǎn)，得高度度Ht。按照肯奇沉淀理論得：。按照肯奇沉淀理論得：（6-10） 作作Ct點(diǎn)切線的目的即為求任意時(shí)間內(nèi)交界面下沉速度點(diǎn)切線的目的即為求任意時(shí)間內(nèi)交界面下沉速度，這，這條條切

15、線斜率即表示濃度為切線斜率即表示濃度為Ct的交界面下沉速度的交界面下沉速度：（6-11） tHHCCt00 tHHtt 沉淀試驗(yàn)的目的是求出等濃度區(qū)的濃度以及沉淀過(guò)程沉淀試驗(yàn)的目的是求出等濃度區(qū)的濃度以及沉淀過(guò)程線，即交界面沉降過(guò)程線，如圖示。線，即交界面沉降過(guò)程線，如圖示。 A 清水區(qū)清水區(qū)B等濃度區(qū)等濃度區(qū)C變濃度區(qū)變濃度區(qū)D壓實(shí)區(qū)壓實(shí)區(qū)在在b-c段，因切線是段，因切線是b-c直線，直線，Ht=H0，所以，所以Ct=C0。由于。由于b-c線的斜線的斜率不變，也說(shuō)明了渾液率不變，也說(shuō)明了渾液面等速下沉。壓縮到高面等速下沉。壓縮到高度度H后，斜率為零，后，斜率為零，即即vt為零。說(shuō)明不再壓為零

16、。說(shuō)明不再壓實(shí)，此時(shí)，實(shí)，此時(shí)，C0即等于最即等于最后壓實(shí)濃度后壓實(shí)濃度C。 3、相似理論相似理論 當(dāng)當(dāng)原水顆粒濃度一樣時(shí)，不同沉降高度的界面沉降過(guò)程曲線原水顆粒濃度一樣時(shí)，不同沉降高度的界面沉降過(guò)程曲線之間存在著相似關(guān)系之間存在著相似關(guān)系（見(jiàn)圖）即（見(jiàn)圖）即(6-12) 2121OQOQOPOP 說(shuō)明當(dāng)原水濃度相同時(shí)，說(shuō)明當(dāng)原水濃度相同時(shí)，A、B區(qū)交界的渾液面區(qū)交界的渾液面的下沉速度是不變的，的下沉速度是不變的，但由于沉淀水深高時(shí)，但由于沉淀水深高時(shí)，最后沉淀物的壓實(shí)要比最后沉淀物的壓實(shí)要比沉淀水深小時(shí)的壓得密沉淀水深小時(shí)的壓得密實(shí)些。實(shí)些。由于這種沉淀過(guò)由于這種沉淀過(guò)程與沉淀高度無(wú)關(guān)，這程

17、與沉淀高度無(wú)關(guān)，這樣就可用較短的沉淀管樣就可用較短的沉淀管做實(shí)驗(yàn)，來(lái)推測(cè)實(shí)際沉做實(shí)驗(yàn)，來(lái)推測(cè)實(shí)際沉淀濃縮的沉淀效果淀濃縮的沉淀效果。6.2 平流式沉淀池平流式沉淀池（Horizontal sedimentation basin） 平流沉淀池應(yīng)用很廣，在城市水廠常被采用。平流沉淀池應(yīng)用很廣，在城市水廠常被采用。 平流式沉淀池基本組成：平流式沉淀池基本組成： 進(jìn)水區(qū)：原水均勻分配。進(jìn)水區(qū)：原水均勻分配。 沉淀區(qū)：分離沉淀。沉淀區(qū)：分離沉淀。 出水區(qū)：緩慢出水。出水區(qū)：緩慢出水。 積泥區(qū)：污泥濃縮，排出池外。積泥區(qū)：污泥濃縮，排出池外。 沉淀池在運(yùn)行時(shí)，沉淀池在運(yùn)行時(shí)，水流受到池身構(gòu)造和外界影響（如

18、水流受到池身構(gòu)造和外界影響（如進(jìn)口處水流慣性、出口處束流、池面風(fēng)吹、水質(zhì)的濃差和進(jìn)口處水流慣性、出口處束流、池面風(fēng)吹、水質(zhì)的濃差和溫度等）溫度等），致使顆粒沉淀規(guī)律復(fù)雜化。為此，先討論理想，致使顆粒沉淀規(guī)律復(fù)雜化。為此，先討論理想沉淀池，然后討論實(shí)際情況沉淀池，然后討論實(shí)際情況. 6.2.1 非凝聚性顆粒的沉淀過(guò)程分析非凝聚性顆粒的沉淀過(guò)程分析理想沉淀池的基本假設(shè)：理想沉淀池的基本假設(shè)： 顆粒處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的沉速始終不變。顆粒處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的沉速始終不變。 水流沿水平方向流動(dòng)，在過(guò)水?dāng)嗝嫔希鼽c(diǎn)流速相水流沿水平方向流動(dòng)，在過(guò)水?dāng)嗝嫔希鼽c(diǎn)流速相等，并在流動(dòng)過(guò)程中流速始終不變。等

19、，并在流動(dòng)過(guò)程中流速始終不變。 顆粒沉到底就被認(rèn)為去除，不再返回水流中。顆粒沉到底就被認(rèn)為去除，不再返回水流中。 理想沉淀池的工作情況見(jiàn)圖理想沉淀池的工作情況見(jiàn)圖6-4。 沉速沉速u(mài) u0 0 , ,可以沿著類(lèi)似直線可以沿著類(lèi)似直線I I的方式沉到池底；的方式沉到池底；沉速沉速u(mài) u0 0 , ,沿著類(lèi)似直線沿著類(lèi)似直線IIII方式被帶出池外，沉不到池底方式被帶出池外，沉不到池底直線直線IIIIII反映了反映了沉淀池所能去除的顆粒中的最小的顆粒沉速，稱(chēng)為沉淀池所能去除的顆粒中的最小的顆粒沉速，稱(chēng)為截留沉速。截留沉速。 （一）水平流速一）水平流速 原水進(jìn)入沉淀池，在進(jìn)水區(qū)被均勻分配在原水進(jìn)入沉淀

20、池，在進(jìn)水區(qū)被均勻分配在A-B截面上其水平流截面上其水平流速為：速為： 考察頂點(diǎn)，流線考察頂點(diǎn)，流線III：正好有一個(gè)沉降速度為正好有一個(gè)沉降速度為u0的顆粒從池頂沉的顆粒從池頂沉淀到池底，稱(chēng)為截留速度淀到池底，稱(chēng)為截留速度。 u u0的顆?？梢匀咳コ?，的顆?？梢匀咳コ瑄 u0的顆粒只能部分去除的顆粒只能部分去除（二）表面負(fù)荷率二）表面負(fù)荷率 對(duì)用直線對(duì)用直線代表的一類(lèi)顆粒而言，流速代表的一類(lèi)顆粒而言，流速v和和u0都與沉淀時(shí)間有都與沉淀時(shí)間有關(guān)關(guān) （ 6-13） （6-14） 令（令（6-13）和（）和（6-14）相等，代入（）相等，代入（6-12）得：）得： （6-15）BhQv0

21、vLt 00uht LBQu 0即：即：（6-16） 式中式中 稱(chēng)為稱(chēng)為“表面負(fù)荷表面負(fù)荷”或或“溢流率溢流率（overflow rate）”。表面負(fù)荷在數(shù)值上等于截留。表面負(fù)荷在數(shù)值上等于截留速度，但含義不同。速度，但含義不同。后者代表自池頂后者代表自池頂A開(kāi)始下沉所開(kāi)始下沉所能全部去除的顆粒的最小顆粒的沉速能全部去除的顆粒的最小顆粒的沉速。 AQu 0AQ（三）沉淀效率三）沉淀效率 1、某一特定顆粒即具有沉速、某一特定顆粒即具有沉速u(mài)i的顆粒的去除百分比的顆粒的去除百分比E 設(shè)原水中沉速為設(shè)原水中沉速為ui（uiu0）的顆粒濃度為）的顆粒濃度為C，沿著進(jìn)水區(qū)高，沿著進(jìn)水區(qū)高度為度為h0的截

22、面進(jìn)入的顆?？偭繛榈慕孛孢M(jìn)入的顆?？偭繛镼C=h0BvC，沿著，沿著m點(diǎn)以下的高度點(diǎn)以下的高度為為hi的截面進(jìn)入的顆粒的數(shù)量為的截面進(jìn)入的顆粒的數(shù)量為hiBvC（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖7-4），則沉速為），則沉速為ui的的顆粒的去除率為：顆粒的去除率為： （6-17）根據(jù)相似關(guān)系得：根據(jù)相似關(guān)系得： 即即 （6-18）同理得：同理得： （6-19） 將式（將式（6-18）和（）和（6-19）代入（）代入（6-17）得特定顆粒去除率：）得特定顆粒去除率： （6-20） AQu 000hhCBhcCBhEii Luh 00 00Luh iiLuh 0uuEi 將（將（6-16）代入（）代入（6-20）得：）得

23、： (6-21) 由上式可知，顆粒在由上式可知，顆粒在理想沉淀池的沉淀效率只與表面負(fù)荷理想沉淀池的沉淀效率只與表面負(fù)荷有關(guān)有關(guān)，而與其它因素（如水深、池長(zhǎng)、水平流速、沉淀時(shí)間），而與其它因素（如水深、池長(zhǎng)、水平流速、沉淀時(shí)間）無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 （1）E一定，一定， ui越大，表面負(fù)荷越大，或當(dāng)產(chǎn)水量和表面積越大，表面負(fù)荷越大，或當(dāng)產(chǎn)水量和表面積不變時(shí)，不變時(shí)， ui越大則去除率越大則去除率E越高。顆粒沉速越高。顆粒沉速u(mài)i與混凝效果有關(guān)，與混凝效果有關(guān)，應(yīng)重視加強(qiáng)混凝工藝。應(yīng)重視加強(qiáng)混凝工藝。 （2）ui一定，增大一定，增大A，可以增加產(chǎn)水量，可以增加產(chǎn)水量Q或增大或增大E。當(dāng)容積一。當(dāng)容積一定時(shí)

24、，池身淺些則表面積定時(shí)，池身淺些則表面積A大些，大些，E可以高些，此即可以高些，此即“淺池理淺池理論論”。AQuuuEii 0 2、沉淀池總的沉淀效率、沉淀池總的沉淀效率 以上討論的是某一種特定的以上討論的是某一種特定的“具有沉速具有沉速u(mài)i的顆粒的顆?！?ui u0)的去的去除率。除率。設(shè)設(shè)pi為所有小于為所有小于ui的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率，顯然率，顯然dpi為具有沉速為具有沉速u(mài)i的一種顆粒重量占原水中全部顆粒重量的的一種顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率，百分率，據(jù)式（據(jù)式（16-21），），能夠在沉淀池中下沉的這種具有沉速能夠在沉淀

25、池中下沉的這種具有沉速u(mài)i的的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率應(yīng)為顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率應(yīng)為(ui /u0)dpi，故所有能故所有能夠在沉淀池中下沉的，沉速小于夠在沉淀池中下沉的，沉速小于u0的顆粒重量占原水中全部顆粒重的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率應(yīng)為：量的百分率應(yīng)為： 沉速大于和等于沉速大于和等于u0的顆粒全部下沉去除率為（的顆粒全部下沉去除率為（1-p0），），因此理因此理想沉淀池的總?cè)コ蕿椋合氤恋沓氐目側(cè)コ蕿椋?式中式中p0沉速小于沉速小于u0的顆粒重量占所有顆粒重量的百分率；的顆粒重量占所有顆粒重量的百分率；ipidpuup 000ipidpuupp 0

26、000)1 ( 6.2.2 非凝聚性顆粒在靜水中的沉淀實(shí)驗(yàn)分析非凝聚性顆粒在靜水中的沉淀實(shí)驗(yàn)分析 非凝聚性顆粒在靜水中的沉淀實(shí)驗(yàn)，用一個(gè)圓筒進(jìn)行非凝聚性顆粒在靜水中的沉淀實(shí)驗(yàn)，用一個(gè)圓筒進(jìn)行,如圖如圖示。在圓筒水面下示。在圓筒水面下h處開(kāi)一個(gè)取樣口，要求顆粒在整個(gè)水深中均處開(kāi)一個(gè)取樣口，要求顆粒在整個(gè)水深中均勻分布，濃度為勻分布，濃度為C0；然后分別在；然后分別在t1 、 t2 、tn時(shí)取樣，分別測(cè)時(shí)取樣，分別測(cè)得濃度為得濃度為C1 、 C2 、 Cn,對(duì)應(yīng)的沉速分別為對(duì)應(yīng)的沉速分別為h/t1=u1、 h/t2=u2 、h/tn=un 。設(shè)。設(shè)p1、p2、pn 分別代表分別代表C1/C0、C2

27、/C0、Cn/C0，則則1-pi表示所有沉淀速度大于等于表示所有沉淀速度大于等于ui的顆粒所占的比例，的顆粒所占的比例，pi代表沉速小于代表沉速小于ui的顆粒所占的顆粒所占的比例的比例，見(jiàn)圖，見(jiàn)圖6-5。 具有沉速具有沉速u(mài)1、u2的兩種顆粒之間的顆粒濃度分?jǐn)?shù)的兩種顆粒之間的顆粒濃度分?jǐn)?shù)為為p1-p2。 由圖知，具有沉速為由圖知，具有沉速為u1，u2，（，（u1uu2）的兩種顆粒之間的顆粒濃度百）的兩種顆粒之間的顆粒濃度百分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)為p1p2。如果兩種顆粒無(wú)限接近為具有。如果兩種顆粒無(wú)限接近為具有ui的特定顆粒，那么其含量為的特定顆粒，那么其含量為dpi，則沉速為，則沉速為ui u0的顆粒去除

28、率為的顆粒去除率為 ，則所有沉速小于，則所有沉速小于u0的顆粒去除率的顆粒去除率百分率為百分率為 ，則沉淀池的沉淀效率為：，則沉淀池的沉淀效率為： 6.2.3 凝聚性顆粒的沉淀過(guò)程分析凝聚性顆粒的沉淀過(guò)程分析 1. 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 采取圖采取圖6-7的沉淀試驗(yàn)筒，的沉淀試驗(yàn)筒，筒長(zhǎng)盡量接近實(shí)際沉淀池的深筒長(zhǎng)盡量接近實(shí)際沉淀池的深度，可采用度，可采用23m，直徑不小于，直徑不小于100mm，設(shè)，設(shè)56個(gè)取樣口個(gè)取樣口。 先均勻攪拌測(cè)定初始濃度，然后試驗(yàn)，每隔一段時(shí)間，先均勻攪拌測(cè)定初始濃度，然后試驗(yàn)，每隔一段時(shí)間，取出各取樣口的水測(cè)定懸浮物的濃度，計(jì)算相應(yīng)的去除百分?jǐn)?shù)。取出各取樣口的水測(cè)定懸浮物的濃度

29、，計(jì)算相應(yīng)的去除百分?jǐn)?shù)。以沉淀筒高度以沉淀筒高度h為縱坐標(biāo)，沉淀時(shí)間為縱坐標(biāo)，沉淀時(shí)間t為橫坐標(biāo)把去除百分比相為橫坐標(biāo)把去除百分比相同的各點(diǎn)連成光滑曲線，稱(chēng)為同的各點(diǎn)連成光滑曲線，稱(chēng)為“去除百分?jǐn)?shù)等值線去除百分?jǐn)?shù)等值線” “去除百分?jǐn)?shù)等去除百分?jǐn)?shù)等值線值線”含義：對(duì)含義：對(duì)應(yīng)所指明去除百應(yīng)所指明去除百分?jǐn)?shù)時(shí)，取出水分?jǐn)?shù)時(shí)，取出水樣中不復(fù)存在的樣中不復(fù)存在的顆粒的最遠(yuǎn)沉降顆粒的最遠(yuǎn)沉降途徑，深度與時(shí)途徑，深度與時(shí)間的比值則為指間的比值則為指明去除百分?jǐn)?shù)時(shí)明去除百分?jǐn)?shù)時(shí)的顆粒的最小平的顆粒的最小平均沉速。均沉速。 2.計(jì)算計(jì)算 對(duì)于某一表面負(fù)荷而言，根據(jù)凝聚性顆粒去除百分?jǐn)?shù)等對(duì)于某一表面負(fù)荷而言，

30、根據(jù)凝聚性顆粒去除百分?jǐn)?shù)等值線，可以得出總的去除百分?jǐn)?shù)（如圖示）：值線，可以得出總的去除百分?jǐn)?shù)（如圖示）： 凝聚性顆粒的去除百分?jǐn)?shù)可以從圖上算出，如：凝聚性顆粒的去除百分?jǐn)?shù)可以從圖上算出，如： 當(dāng)沉降為當(dāng)沉降為t0時(shí)，其相應(yīng)的沉速，亦即表面負(fù)荷時(shí)，其相應(yīng)的沉速，亦即表面負(fù)荷uo=h/t0。 為方便起見(jiàn)，時(shí)間一般選在曲線與橫坐標(biāo)相交處。按前面所介為方便起見(jiàn)，時(shí)間一般選在曲線與橫坐標(biāo)相交處。按前面所介紹凡沉速等于或大于紹凡沉速等于或大于uo的顆粒能全部沉掉，而沉速小于的顆粒能全部沉掉，而沉速小于uo的顆粒則的顆粒則按照按照u/uo比值僅部分地沉掉。比值僅部分地沉掉。 說(shuō)明說(shuō)明有這樣一部分顆粒對(duì)于沉

31、降時(shí)間為有這樣一部分顆粒對(duì)于沉降時(shí)間為t0時(shí)，相鄰兩根曲線所時(shí)，相鄰兩根曲線所表示的數(shù)值之間的差別，反映出同一時(shí)間、不同深度的去除百分?jǐn)?shù)表示的數(shù)值之間的差別，反映出同一時(shí)間、不同深度的去除百分?jǐn)?shù)的差別的差別。上面一條曲線來(lái)說(shuō)，已認(rèn)為沉降下去了，而對(duì)下面一條曲。上面一條曲線來(lái)說(shuō)，已認(rèn)為沉降下去了，而對(duì)下面一條曲線來(lái)說(shuō)，則認(rèn)為尚未沉降下去?；蛘哒f(shuō)這部分顆粒正介于兩曲線之線來(lái)說(shuō)，則認(rèn)為尚未沉降下去。或者說(shuō)這部分顆粒正介于兩曲線之間，其平均流速等于其平均高度除以時(shí)間間，其平均流速等于其平均高度除以時(shí)間t0，其數(shù)量即為兩曲線所，其數(shù)量即為兩曲線所表示的數(shù)值之差，這些顆粒正是小于表示的數(shù)值之差，這些顆粒正

32、是小于uo的顆粒。的顆粒。 式中：式中：p2表示沉降高度表示沉降高度h，沉降時(shí)間，沉降時(shí)間t0時(shí)的去除分?jǐn)?shù)，并時(shí)的去除分?jǐn)?shù)，并 且是沉速等于或大于且是沉速等于或大于u0的已全部沉降掉的顆粒的已全部沉降掉的顆粒 的去除分?jǐn)?shù)。的去除分?jǐn)?shù)。 h1表示時(shí)間表示時(shí)間t0時(shí)，曲線時(shí)，曲線p2與與p3之間的中點(diǎn)高度；之間的中點(diǎn)高度； h2表示時(shí)間表示時(shí)間t0時(shí)，曲線時(shí)，曲線p3與與p4之間的中點(diǎn)高度；之間的中點(diǎn)高度； h3表示時(shí)間表示時(shí)間t0時(shí)，曲線時(shí)，曲線p4與與p5之間的中點(diǎn)高度；之間的中點(diǎn)高度； 上述方法是在靜止條件下進(jìn)行的。應(yīng)用于生產(chǎn)中實(shí)際沉上述方法是在靜止條件下進(jìn)行的。應(yīng)用于生產(chǎn)中實(shí)際沉淀池，根據(jù)

33、經(jīng)驗(yàn)，表面負(fù)荷和停留時(shí)間應(yīng)乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。淀池，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，表面負(fù)荷和停留時(shí)間應(yīng)乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 P295、P298例題例題)(/)(/)(/)(/560044500334002230012pputhpputhpputhpputhpP 根據(jù)以上分析，對(duì)于某一表面負(fù)荷而言，按此圖所示的凝聚性根據(jù)以上分析，對(duì)于某一表面負(fù)荷而言，按此圖所示的凝聚性顆粒百分?jǐn)?shù)等值曲線，可以得出總的去除百分?jǐn)?shù)：顆粒百分?jǐn)?shù)等值曲線，可以得出總的去除百分?jǐn)?shù)：6.2.4 影響平流沉淀池沉淀效果的因素影響平流沉淀池沉淀效果的因素（一）沉淀池實(shí)際水流狀況時(shí)對(duì)沉淀效果的影響一）沉淀池實(shí)際水流狀況時(shí)對(duì)沉淀效果的影響1、短流的影響、短流的影

34、響 在理想沉淀池中，假定水流穩(wěn)定，流速均勻分布。其在理想沉淀池中，假定水流穩(wěn)定，流速均勻分布。其理論停留時(shí)間理論停留時(shí)間t0為：為：短流：短流：指在實(shí)際沉淀池中，停留時(shí)間總是偏離理想沉淀池，指在實(shí)際沉淀池中，停留時(shí)間總是偏離理想沉淀池，表現(xiàn)在一部分水流通過(guò)沉淀區(qū)的時(shí)間小于表現(xiàn)在一部分水流通過(guò)沉淀區(qū)的時(shí)間小于t0，而別一部分則，而別一部分則大于大于t0的現(xiàn)象，它是由于水流的流速和流程不同而產(chǎn)生的的現(xiàn)象，它是由于水流的流速和流程不同而產(chǎn)生的。6.2.4 影響平流沉淀池沉淀效果的因素影響平流沉淀池沉淀效果的因素(續(xù)）續(xù)）（一）沉淀池實(shí)際水流狀況時(shí)對(duì)沉淀效果的影響（一）沉淀池實(shí)際水流狀況時(shí)對(duì)沉淀效果的

35、影響1、短流的影響、短流的影響短流短流 的原因：的原因： 沉淀池進(jìn)出水的影響沉淀池進(jìn)出水的影響 進(jìn)水的慣性所產(chǎn)生的紊流作用；進(jìn)水的慣性所產(chǎn)生的紊流作用； 出水堰產(chǎn)生的水流抽吸；出水堰產(chǎn)生的水流抽吸； 異重流的影響異重流的影響 較冷或較重的進(jìn)水產(chǎn)生的異重流；較冷或較重的進(jìn)水產(chǎn)生的異重流； 風(fēng)浪引起的短流；風(fēng)浪引起的短流； 池內(nèi)存在導(dǎo)流壁和刮泥設(shè)施等。池內(nèi)存在導(dǎo)流壁和刮泥設(shè)施等。2、異重流的影響、異重流的影響異重流：異重流：是進(jìn)入較靜而具有密度相異的水體的一股水流是進(jìn)入較靜而具有密度相異的水體的一股水流。 異重流之重于水體者，將下沉并以較高的流速沿著底異重流之重于水體者，將下沉并以較高的流速沿著底

36、部繞道前進(jìn)；部繞道前進(jìn)； 異重流之輕于水體者，將沿水面徑流至出水口。異重流之輕于水體者，將沿水面徑流至出水口。 渾水異重流：渾水異重流：進(jìn)水渾濁度與池水濁度不同，其比重不同而進(jìn)水渾濁度與池水濁度不同，其比重不同而引起。引起。 當(dāng)進(jìn)池渾水的濃度高時(shí)異重流的現(xiàn)象就明顯一些，濃當(dāng)進(jìn)池渾水的濃度高時(shí)異重流的現(xiàn)象就明顯一些，濃度低時(shí)不如濃度高時(shí)明顯。度低時(shí)不如濃度高時(shí)明顯。溫差異重流：溫差異重流：進(jìn)水溫度與池水溫度不同而引起。進(jìn)水溫度與池水溫度不同而引起。 當(dāng)進(jìn)水溫度較池內(nèi)水溫高時(shí)，進(jìn)水有可能趨向池表流當(dāng)進(jìn)水溫度較池內(nèi)水溫高時(shí)，進(jìn)水有可能趨向池表流動(dòng)，形成溫度異重流，低時(shí)，將會(huì)加劇渾水異重流。動(dòng)，形成溫

37、度異重流，低時(shí)，將會(huì)加劇渾水異重流。3、水流紊動(dòng)性和穩(wěn)定性對(duì)沉淀效果的影響、水流紊動(dòng)性和穩(wěn)定性對(duì)沉淀效果的影響 水的紊動(dòng)性以雷諾數(shù)水的紊動(dòng)性以雷諾數(shù)Re判別，該值表示推動(dòng)水流的慣性力與粘判別，該值表示推動(dòng)水流的慣性力與粘滯力兩者之間的對(duì)比關(guān)系：滯力兩者之間的對(duì)比關(guān)系： 明渠流中，明渠流中，Re500時(shí)，紊流狀態(tài)時(shí)，紊流狀態(tài)平流沉淀池中，平流沉淀池中， Re為為 400015000，屬紊流狀態(tài)。，屬紊流狀態(tài)。 此時(shí)水流除水平流速外，尚有上、下、左、右的脈動(dòng)分速，且伴此時(shí)水流除水平流速外，尚有上、下、左、右的脈動(dòng)分速，且伴有小的渦流體，不利于水中顆粒的沉降，但在一定程度上可使密度有小的渦流體，不利

38、于水中顆粒的沉降，但在一定程度上可使密度不同的水流能較好地混合，減弱分層流動(dòng)現(xiàn)象。不過(guò)，在沉淀池中，不同的水流能較好地混合，減弱分層流動(dòng)現(xiàn)象。不過(guò)，在沉淀池中，通常要求降低雷諾數(shù)以利于顆粒沉降。通常要求降低雷諾數(shù)以利于顆粒沉降。vRRe 水的穩(wěn)定性以弗勞德數(shù)判別水的穩(wěn)定性以弗勞德數(shù)判別，該值，該值表示推動(dòng)水流的慣性力與表示推動(dòng)水流的慣性力與重力兩者之間的對(duì)比關(guān)系重力兩者之間的對(duì)比關(guān)系： Fr高，慣性力作用相對(duì)增加，重力相對(duì)減少高，慣性力作用相對(duì)增加，重力相對(duì)減少。水流對(duì)溫差、。水流對(duì)溫差、密度異重流及風(fēng)浪等影響的抵抗力增強(qiáng)，使沉淀池中的水流流密度異重流及風(fēng)浪等影響的抵抗力增強(qiáng)，使沉淀池中的水流

39、流型保持穩(wěn)定，一般型保持穩(wěn)定，一般平流沉淀池中平流沉淀池中Fr 10-5。 在沉淀池中，在沉淀池中，降低降低Re和提高和提高Fr的有效措施是減小水力半徑的有效措施是減小水力半徑，平流沉淀池的縱向分隔及斜板、斜管沉淀池都能達(dá)到上述目的平流沉淀池的縱向分隔及斜板、斜管沉淀池都能達(dá)到上述目的。RgFr2R水力半徑；水力半徑； 水平流速；水平流速；g重力加速度。重力加速度。 在沉淀池中在沉淀池中， vRe ，加強(qiáng)水力的紊動(dòng)性而不，加強(qiáng)水力的紊動(dòng)性而不利于沉淀；利于沉淀；但但vF，異重流和池中水流匯合，影響流，異重流和池中水流匯合，影響流態(tài)甚微，從而加強(qiáng)了水的穩(wěn)定性，并提高沉淀效果。態(tài)甚微，從而加強(qiáng)了水

40、的穩(wěn)定性，并提高沉淀效果。故故水平流速可在很寬的范圍內(nèi)選用，而不致對(duì)沉淀效果有水平流速可在很寬的范圍內(nèi)選用，而不致對(duì)沉淀效果有明顯的影響。明顯的影響。V1025mm/s。 4、風(fēng)浪引起的水流（露天沉淀池）風(fēng)浪引起的水流（露天沉淀池） 5、 池內(nèi)存在著柱子、導(dǎo)流壁和刮泥設(shè)施等池內(nèi)存在著柱子、導(dǎo)流壁和刮泥設(shè)施等（二）凝聚作用的影響（二）凝聚作用的影響4、絮凝過(guò)程的影響、絮凝過(guò)程的影響 對(duì)混凝沉淀池，雜質(zhì)顆粒的絮凝過(guò)程在沉淀池內(nèi)仍繼續(xù)進(jìn)行。對(duì)混凝沉淀池，雜質(zhì)顆粒的絮凝過(guò)程在沉淀池內(nèi)仍繼續(xù)進(jìn)行。 池內(nèi)水流流速的分布實(shí)際上是不均勻的，水流存在的速池內(nèi)水流流速的分布實(shí)際上是不均勻的，水流存在的速度梯度將引

41、起顆粒相互碰撞而促進(jìn)絮凝。度梯度將引起顆粒相互碰撞而促進(jìn)絮凝。 水中絮凝顆粒的大小也是不均勻的，它們將具有不同的水中絮凝顆粒的大小也是不均勻的，它們將具有不同的沉速而引起碰撞和絮凝。沉速而引起碰撞和絮凝。 水在池內(nèi)時(shí)間愈長(zhǎng)，由速度梯度引起的絮凝便進(jìn)行的愈水在池內(nèi)時(shí)間愈長(zhǎng)，由速度梯度引起的絮凝便進(jìn)行的愈完善，說(shuō)明沉淀時(shí)間對(duì)沉淀效果是有影響的；完善，說(shuō)明沉淀時(shí)間對(duì)沉淀效果是有影響的； 池內(nèi)的水深愈大，顆粒沉速不同引起的絮凝也進(jìn)行的愈池內(nèi)的水深愈大，顆粒沉速不同引起的絮凝也進(jìn)行的愈完善，所以沉淀池的水深對(duì)混凝效果也是有影響的。完善，所以沉淀池的水深對(duì)混凝效果也是有影響的。 因此，因此，實(shí)際生產(chǎn)性沉淀

42、池的沉淀時(shí)間和水深均影響沉淀效實(shí)際生產(chǎn)性沉淀池的沉淀時(shí)間和水深均影響沉淀效果果，因而也就偏離了理想沉淀池的假定條件。，因而也就偏離了理想沉淀池的假定條件。 6.3 平流沉淀池的基本結(jié)構(gòu)平流沉淀池的基本結(jié)構(gòu) 6.3.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 分為分為進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū)進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū)四部分。四部分。 1、進(jìn)水區(qū)進(jìn)水區(qū) 進(jìn)水區(qū)的作用是進(jìn)水區(qū)的作用是使流量均勻分布在進(jìn)水截面上，盡使流量均勻分布在進(jìn)水截面上，盡量減少擾動(dòng)量減少擾動(dòng)。一般做法是使水流從絮凝池直接流入沉淀。一般做法是使水流從絮凝池直接流入沉淀池，池，通過(guò)穿孔墻將水流均勻分布在沉淀池的整個(gè)斷面上通過(guò)穿孔墻將水流均勻分布

43、在沉淀池的整個(gè)斷面上，如圖示。如圖示。 穿孔墻的孔可以做成穿孔墻的孔可以做成圓形或圓形或矩形矩形，其，其直徑或邊長(zhǎng)一般約為直徑或邊長(zhǎng)一般約為50150mm； 最上面一排孔須經(jīng)常淹沒(méi)在最上面一排孔須經(jīng)常淹沒(méi)在水面下水面下1215cm，以適應(yīng)池中，以適應(yīng)池中水位的變動(dòng)；水位的變動(dòng)； 最下面一排孔應(yīng)在沉淀池積最下面一排孔應(yīng)在沉淀池積泥高度以上泥高度以上0.30.5m，以免沖，以免沖起積泥。起積泥。 為使礬花不易破碎，常采用為使礬花不易破碎，常采用穿孔花墻穿孔花墻，孔口流速孔口流速 V不宜大于不宜大于0.15-0.2 m/s，洞口總面積也不宜過(guò)大。，洞口總面積也不宜過(guò)大。 2. 沉淀區(qū)沉淀區(qū) 沉淀區(qū)：

44、應(yīng)沉淀區(qū)：應(yīng)減少紊動(dòng)性，提高穩(wěn)定性減少紊動(dòng)性，提高穩(wěn)定性。 方法：減小水力半徑方法：減小水力半徑R， 措施：加隔板（導(dǎo)流墻）。措施：加隔板（導(dǎo)流墻）。 沉淀區(qū)高度與其前后有關(guān)凈水構(gòu)筑物的高程布置有關(guān)。一沉淀區(qū)高度與其前后有關(guān)凈水構(gòu)筑物的高程布置有關(guān)。一般般H34m。其長(zhǎng)度。其長(zhǎng)度LvTu 寬度寬度BQ/(Hv)。沉淀區(qū)的。沉淀區(qū)的長(zhǎng)、寬、深之間互相關(guān)聯(lián)長(zhǎng)、寬、深之間互相關(guān)聯(lián)，應(yīng)綜，應(yīng)綜合研究決定，還宜合研究決定，還宜核算表面負(fù)荷率核算表面負(fù)荷率。 u 要求：要求：L/B4，L/H10，每格，每格B38m，不宜大于，不宜大于15m。 3、出水區(qū)出水區(qū) 采用：溢流堰（施工難），淹沒(méi)孔口（容易找平）

45、如圖示。采用：溢流堰（施工難），淹沒(méi)孔口（容易找平）如圖示?？卓诹魉僖藶榭卓诹魉僖藶?.60.7m/s，孔徑，孔徑2030mm，孔口在水面下孔口在水面下15cm，水流應(yīng)自由跌落到出水渠水流應(yīng)自由跌落到出水渠。 為了不使流線過(guò)于集中，應(yīng)盡量為了不使流線過(guò)于集中，應(yīng)盡量增加出水堰的長(zhǎng)度，降低增加出水堰的長(zhǎng)度，降低流量負(fù)荷流量負(fù)荷。堰口溢流率一般小于。堰口溢流率一般小于500 m3/m d，我國(guó)增加堰長(zhǎng)的，我國(guó)增加堰長(zhǎng)的辦法如圖示。辦法如圖示。 4、存泥區(qū)及排泥措施存泥區(qū)及排泥措施v 沉淀池須有沉淀池須有存泥區(qū)以便間歇性排泥存泥區(qū)以便間歇性排泥，多采用，多采用斗形底斗形底。 v 機(jī)械排泥：機(jī)械排泥：

46、 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可充分發(fā)揮沉淀池的容積利用率，且排泥可靠?？沙浞职l(fā)揮沉淀池的容積利用率，且排泥可靠。 要求：要求：帶刮泥機(jī)，池底需一定坡度，適用于帶刮泥機(jī)，池底需一定坡度，適用于3m以上虹吸水以上虹吸水頭的沉淀池，當(dāng)沉淀池為半地下式時(shí)，用泥泵抽吸。頭的沉淀池，當(dāng)沉淀池為半地下式時(shí)，用泥泵抽吸。 單口掃描式吸泥機(jī)，無(wú)需成排的吸口和吸管裝置，可沿著單口掃描式吸泥機(jī)，無(wú)需成排的吸口和吸管裝置，可沿著橫向往復(fù)行走吸泥。橫向往復(fù)行走吸泥。 4、存泥區(qū)及排泥措施（續(xù)）存泥區(qū)及排泥措施（續(xù)）v人工排泥：人工排泥：用靜水壓力（用靜水壓力（ 1.5 2.0m）排泥排泥。 （1）在池底按泥量多少布置貯泥斗。）在池底

47、按泥量多少布置貯泥斗。 斗底布置排泥管，每根排泥管按一定時(shí)間間隔排泥。斗底布置排泥管，每根排泥管按一定時(shí)間間隔排泥。排排泥斗底數(shù)量和大小，根據(jù)原水濁度，沉淀池尺寸等通過(guò)技泥斗底數(shù)量和大小，根據(jù)原水濁度，沉淀池尺寸等通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。 （2）穿孔管排泥：在池底布置排泥穿孔管。池子底可以）穿孔管排泥：在池底布置排泥穿孔管。池子底可以是水平的，或者做成集泥斗，排泥管布置在斗底，存泥區(qū)是水平的，或者做成集泥斗，排泥管布置在斗底，存泥區(qū)，池底水平略有坡度以便放空池底水平略有坡度以便放空。 觀看斜管（板）動(dòng)畫(huà)演示觀看斜管（板）動(dòng)畫(huà)演示00731穿孔花墻穿孔花墻平流沉淀池平流沉淀池導(dǎo)流

48、墻導(dǎo)流墻齒型溢流堰齒型溢流堰齒型溢流堰齒型溢流堰齒型溢流堰齒型溢流堰淹沒(méi)式溢流堰淹沒(méi)式溢流堰淹淹沒(méi)沒(méi)式式溢溢流流堰堰機(jī)械排泥機(jī)械排泥機(jī)械排泥機(jī)械排泥機(jī)械排泥機(jī)械排泥新余自來(lái)水廠平流沉淀池新余自來(lái)水廠平流沉淀池新余自來(lái)水廠平流沉淀池新余自來(lái)水廠平流沉淀池上海凌橋自來(lái)水廠平流沉淀池集水堰上海凌橋自來(lái)水廠平流沉淀池集水堰上海凌橋自來(lái)水廠平流沉淀池集水堰上海凌橋自來(lái)水廠平流沉淀池集水堰上海凌橋自來(lái)水廠上海凌橋自來(lái)水廠平流沉淀池排泥管平流沉淀池排泥管上海凌橋自來(lái)水廠上海凌橋自來(lái)水廠平流沉淀池排泥管平流沉淀池排泥管 6.4 平流沉淀池的工藝設(shè)計(jì)平流沉淀池的工藝設(shè)計(jì) 控制指標(biāo)：控制指標(biāo)：表面負(fù)荷或停留時(shí)間表

49、面負(fù)荷或停留時(shí)間。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兩者兼。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兩者兼顧，或者以停留時(shí)間控制，以表面負(fù)荷率校核。或相反顧，或者以停留時(shí)間控制，以表面負(fù)荷率校核?；蛳喾匆部?。也可。 應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、沉淀水質(zhì)要求、水溫等設(shè)計(jì)資料、應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、沉淀水質(zhì)要求、水溫等設(shè)計(jì)資料、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。停留時(shí)間：停留時(shí)間：13h。 華東地區(qū)水源一般采用華東地區(qū)水源一般采用12h。低溫低濁水源停留。低溫低濁水源停留時(shí)間往往超過(guò)時(shí)間往往超過(guò)2h。 （1）各參數(shù)間關(guān)系）各參數(shù)間關(guān)系(6-27) (6-28) (6-29)tL tuH0 00qAQu （2）按照表面負(fù)荷率）按照表面負(fù)荷率u0用下式計(jì)算沉淀池表面積用下式計(jì)算沉淀

50、池表面積A AQ/u0 沉淀池長(zhǎng)度為：沉淀池長(zhǎng)度為： L3.6vT 式中：式中：v水平流速（水平流速（1025mm/s）；）； T停留時(shí)間停留時(shí)間h； L沉淀池長(zhǎng)度，沉淀池長(zhǎng)度，m； 寬度寬度B為：為： BA/L 深度深度H為：為： H=BL/QT （3）按照停留時(shí)間按照停留時(shí)間T，用下式計(jì)算沉淀池有效容積（不計(jì)污，用下式計(jì)算沉淀池有效容積（不計(jì)污泥區(qū)）泥區(qū)） V=QT 式中：式中：V沉淀池有效容積，沉淀池有效容積，m3； Q產(chǎn)水量，產(chǎn)水量，m3/h； T停留時(shí)間，停留時(shí)間，h； 根據(jù)選定的池深根據(jù)選定的池深H（一般為（一般為2.53.5m），用下式計(jì)算寬度），用下式計(jì)算寬度B： B=V/LH

51、 L=3.6vT 沉淀池尺寸決定后，可復(fù)核沉淀池中水流的穩(wěn)定性，使沉淀池尺寸決定后，可復(fù)核沉淀池中水流的穩(wěn)定性，使弗勞德數(shù)弗勞德數(shù)F控制在控制在11041105。 （4）平流式沉淀池放空排泥管直徑平流式沉淀池放空排泥管直徑 放空排泥管直徑，根據(jù)水力學(xué)中變水頭放空容器公式計(jì)放空排泥管直徑，根據(jù)水力學(xué)中變水頭放空容器公式計(jì)算：算： 當(dāng)渠道底坡度為零時(shí)，渠道起端水深可據(jù)下式計(jì)算：當(dāng)渠道底坡度為零時(shí)，渠道起端水深可據(jù)下式計(jì)算： 式中式中Q沉淀池的流量，沉淀池的流量，m3/s； g重力加速度重力加速度9.81m/s2； B渠道寬度，渠道寬度，m。 P303計(jì)算例題計(jì)算例題 TBLHd5 . 07 . 0

52、 3273. 1gBQH 6.5 斜板（管）沉淀池的特點(diǎn)與工藝計(jì)算斜板（管）沉淀池的特點(diǎn)與工藝計(jì)算 6.5.1 原理原理 由沉淀效率由沉淀效率 公式可知：公式可知： 在原體積不變時(shí)，增加在原體積不變時(shí)，增加沉淀面積，可使顆粒去除率提高沉淀面積，可使顆粒去除率提高， 根據(jù)這一理論，發(fā)展了斜板、根據(jù)這一理論，發(fā)展了斜板、斜管沉淀池。斜管沉淀池。 1、斜板與斜管在形式上與構(gòu)造上的特點(diǎn)、斜板與斜管在形式上與構(gòu)造上的特點(diǎn) 斜板（管）沉淀池是斜板（管）沉淀池是把與水平面成一定角度（把與水平面成一定角度（60左右）的左右）的板（管）狀組件置于沉淀池中構(gòu)成，水流可從上向下或從下向上板（管）狀組件置于沉淀池中構(gòu)

53、成，水流可從上向下或從下向上流動(dòng)，顆粒沉于斜管底部，而后自動(dòng)下滑流動(dòng)，顆粒沉于斜管底部，而后自動(dòng)下滑。 其沉淀面積明顯大于平流式沉淀池，其沉淀面積明顯大于平流式沉淀池，因而因而可提高單位面積的可提高單位面積的產(chǎn)水量或提高沉淀效率產(chǎn)水量或提高沉淀效率。 AQuuuEii 0 v按水流方向，分按水流方向，分上向流，下向流和平向流上向流，下向流和平向流三種。三種。v上向流：上向流：水流方向與沉泥滑動(dòng)的方向相反水流方向與沉泥滑動(dòng)的方向相反，稱(chēng)為異向流；，稱(chēng)為異向流；v下向流：下向流：水流方向則與沉淀的滑動(dòng)方向相同水流方向則與沉淀的滑動(dòng)方向相同，稱(chēng)為同向流。，稱(chēng)為同向流。 下向流斜板沉淀池由兩種不同傾斜

54、角度的矩形管組成，在下向流斜板沉淀池由兩種不同傾斜角度的矩形管組成，在不同角度的斜板連接處設(shè)有強(qiáng)制集水裝置。清水經(jīng)集水支渠，集不同角度的斜板連接處設(shè)有強(qiáng)制集水裝置。清水經(jīng)集水支渠，集水渠流出。水渠流出。v 與異向流相比，與異向流相比，同向流構(gòu)造復(fù)雜，容易堵塞同向流構(gòu)造復(fù)雜，容易堵塞。 v 斜管沉淀池實(shí)際上是把斜板沉淀池再進(jìn)行橫向分割，形成管斜管沉淀池實(shí)際上是把斜板沉淀池再進(jìn)行橫向分割，形成管狀（矩形或六角形），斜管沉淀池均屬異向流。狀（矩形或六角形），斜管沉淀池均屬異向流。 斜管沉淀池俯視斜管沉淀池俯視斜管2、從改善水利條件角度分析、從改善水利條件角度分析 1）由于）由于斜板沉淀池水力半徑斜板

55、沉淀池水力半徑R大大減小大大減小，從而使，從而使Re大大為降低，為降低，F(xiàn)r則大為提高則大為提高，一般斜板沉淀池基本上屬于層流狀，一般斜板沉淀池基本上屬于層流狀態(tài)，態(tài)，F(xiàn)r數(shù)一般為數(shù)一般為10-310-4。 2）斜管沉淀池實(shí)質(zhì)上）斜管沉淀池實(shí)質(zhì)上將斜板沉淀池再行分割，使水力將斜板沉淀池再行分割，使水力半徑更小，故其半徑更小，故其Re多在多在200以下，甚至低于以下，甚至低于100，而，而Fr數(shù)將更數(shù)將更大。大。 因此，其滿足了水流的穩(wěn)定性和層流的要求。因此，其滿足了水流的穩(wěn)定性和層流的要求。 6.5.2 斜板斜管沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算斜板斜管沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 分類(lèi)分類(lèi) 有有異向流、同向流、橫向流異

56、向流、同向流、橫向流三種，目前在實(shí)際工程中應(yīng)用三種，目前在實(shí)際工程中應(yīng)用的是的是異向流異向流斜板（管）沉淀池，其結(jié)構(gòu)如圖示。斜板（管）沉淀池，其結(jié)構(gòu)如圖示。觀看斜管（板）動(dòng)畫(huà)演示觀看斜管（板）動(dòng)畫(huà)演示00734 2、整流配水裝置、整流配水裝置 為了能使水流均勻地進(jìn)入斜管下的配水區(qū)，絮凝池一般為了能使水流均勻地進(jìn)入斜管下的配水區(qū)，絮凝池一般應(yīng)應(yīng)考慮整流措施考慮整流措施。 采用縫隙柵條配水，縫隙前狹后寬采用縫隙柵條配水，縫隙前狹后寬； 采用穿空墻采用穿空墻，配水孔，配水孔v 0.15m/s，（應(yīng)不大于絮凝池，（應(yīng)不大于絮凝池出口流速）；出口流速）；3 、傾斜角、傾斜角 越小，沉淀面積越大，沉淀效率

57、越高；越小，沉淀面積越大，沉淀效率越高； 越大，排泥容易越大，排泥容易 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為使排泥通暢。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為使排泥通暢。52 60，一，一般常取般常取60。 4. 斜管長(zhǎng)度斜管長(zhǎng)度 L 斜管長(zhǎng)度長(zhǎng)則沉淀效果好斜管長(zhǎng)度長(zhǎng)則沉淀效果好。 試驗(yàn)證明在斜管進(jìn)口一段距離內(nèi)，泥水混雜，水流紊亂，污試驗(yàn)證明在斜管進(jìn)口一段距離內(nèi)，泥水混雜，水流紊亂，污泥濃度也較大，此段稱(chēng)為泥濃度也較大，此段稱(chēng)為過(guò)渡段或紊流段過(guò)渡段或紊流段， 其長(zhǎng)度約為其長(zhǎng)度約為200mm 。 該段以上部分便可看出泥水分離，此段稱(chēng)為該段以上部分便可看出泥水分離，此段稱(chēng)為分離段分離段。 過(guò)渡段的長(zhǎng)度隨管中上升流速而異，該段泥水雖然混雜，

58、但過(guò)渡段的長(zhǎng)度隨管中上升流速而異，該段泥水雖然混雜，但由于濃度較大，反而有利于接觸絮凝，從而有利于分離段的泥水由于濃度較大，反而有利于接觸絮凝，從而有利于分離段的泥水分離。分離。 斜板的實(shí)際長(zhǎng)度斜板的實(shí)際長(zhǎng)度L = 過(guò)渡段長(zhǎng)度過(guò)渡段長(zhǎng)度L0 + 分離段長(zhǎng)度分離段長(zhǎng)度Lt 斜（板）管過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響造價(jià)，而沉淀效率的提高則有限，在斜（板）管過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響造價(jià)，而沉淀效率的提高則有限，在分離段上部出現(xiàn)一段清水段，并未起沉淀作用。分離段上部出現(xiàn)一段清水段，并未起沉淀作用。斜（板）管長(zhǎng)度斜（板）管長(zhǎng)度多采用多采用801000mm。 斜板的板距從沉淀效率考慮，越小越高，但從施工、斜板的板距從沉淀效率考慮，越小越高

59、，但從施工、安裝、排泥考慮，不宜太小。安裝、排泥考慮，不宜太小。 d=50150mm, 常取常取100mm； 斜管管徑斜管管徑 d=2540mm,（多邊形內(nèi)切圓直角），端面（多邊形內(nèi)切圓直角），端面形狀，多采用正六角形。形狀，多采用正六角形。 實(shí)際應(yīng)用中，采用斜管較多。實(shí)際應(yīng)用中，采用斜管較多。d 6、 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 沉淀池面積沉淀池面積A （6-32） 選定選定表面負(fù)荷表面負(fù)荷q為為9-11m3/(m2h)（2.53.0mm/s），），計(jì)算計(jì)算得到面積得到面積A。 沉淀池總高度沉淀池總高度 H=h1+h2+h3+h4+h5 （6-33）式中：式中：h1為超高為超高0.3m，h2為清水區(qū)高

60、度為清水區(qū)高度1.2m h3為自身高度為自身高度0.87m，h4為配水區(qū)高度為配水區(qū)高度1.5m h5為污泥斗高度為污泥斗高度0.8mqQA 6.5.3 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1. 沉淀面積增大；沉淀面積增大； 2. 沉淀效率高，產(chǎn)水量大；沉淀效率高，產(chǎn)水量大； 3. 水力條件好，水力條件好，Re小，小，F(xiàn)r大，有利于沉淀；大，有利于沉淀； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1. 由于停留時(shí)間短，其緩沖能力差；由于停留時(shí)間短，其緩沖能力差； 2. 對(duì)混凝要求高；對(duì)混凝要求高； 3. 維護(hù)管理較難，使用一段時(shí)間后需更換斜板（管）維護(hù)管理較難，使用一段時(shí)間后需更換斜板（管）P306計(jì)算例題計(jì)算例題斜沉池進(jìn)水處斜