理想沉淀池的沉淀原理

理想沉淀池的沉淀原理水處理工程技術(shù)張寶軍教授主要內(nèi)容1)理想沉淀池的沉淀過程分析2)影響沉淀池沉淀效果的因素分析理想沉淀池的沉淀原理

1)理想沉淀池的沉淀過程分析

(1)理想沉淀池的三個假定(2)理想沉淀池的沉淀過程分析理想沉淀池的沉淀原理(1)理想沉淀池的三個假定①顆粒處于自由沉淀狀態(tài)。②水流沿著水平方向作等速流動，在過水斷面上各點流速相等，顆粒的水平分速等于水流流速。③顆粒沉到池底即認為已被去除。理想沉淀池的沉淀原理(2)理想沉淀池的沉淀過程分析

理想沉淀池分流入?yún)^(qū)、流出區(qū)、沉淀區(qū)和污泥區(qū)。從池中的點A進入的顆粒運動軌跡是水平流速和顆粒沉速u的矢量和。直線Ⅰ表示從池頂A點開始下沉而能夠在池底最遠處D點之前沉到池底的顆粒的運動軌跡。理想沉淀池的沉淀原理(2)理想沉淀池的沉淀過程分析

直線Ⅱ表示從池頂A點開始下沉而不能夠沉到池底的顆粒的運動軌跡。直線Ⅲ表示從池頂A點開始下沉而正好沉到池底最遠處D點的顆粒的運動軌跡。理想沉淀池的沉淀原理將直線Ⅲ代表的顆粒具有的沉速定義為u0，故可得關(guān)系式:式中u0—顆粒沉速；—顆粒水平分速；H—沉淀區(qū)水深；L—沉淀區(qū)長度。顯然，沉速ut≥u0的顆粒，都可在D點前沉淀掉，見軌跡I所代表的顆粒。沉速ut<u0的顆粒，視其在流入?yún)^(qū)所處位置而定。如果靠近水面則不能被去除，見軌跡Ⅱ?qū)嵕€所代表的顆粒；如果靠近池底就能被去除，見軌跡Ⅱ虛線所代表的顆粒。理想沉淀池的沉淀原理

軌跡Ⅲ所代表的顆粒沉速u0具有特殊意義，一般稱為截留沉速。實際上，它反映了沉淀池所能全部去除的顆粒中的最小顆粒的沉速。理想沉淀池的沉淀原理水平流速和沉速都與沉淀時間t有關(guān)：式中

Q——沉淀池設計流量；

B——沉淀池寬度；

V——沉淀池容積。由此可以導出：：式中A——沉淀池表面積，A=BL；q——表面負荷或溢流率。理想沉淀池的沉淀原理表面負荷表示在單位時間內(nèi)通過沉淀池單位表面積的流量。單位為m3/(m2.s)或m3/(m2.h)，其數(shù)值等于截留沉速，但含義卻不同。理想沉淀池總的沉淀效率，在設定了截留沉速u0以后，由兩部分組成。一部分是u>u0的顆粒去除率，這類顆粒將全部沉掉。若所有沉速小于截留沉速u0的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率為P0，則本部分去除率為(1-P0)。另一部分是u<u0的顆粒去除率，這類顆粒部分沉到池底被去除。

理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理由公式得出以下３點結(jié)論：理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理2)影響沉淀池沉淀效果的因素分析實際中的沉淀池由于受實際水流狀況和凝聚作用等的影響，偏離了理想沉淀池的假設條件。影響因素包括以下兩大方面：

(1)沉淀池實際水流狀況對沉淀效果的影響

(2)凝聚作用的影響理想沉淀池的沉淀原理

(1)沉淀池實際水流狀況對沉淀效果的影響在理想沉淀池中，假定流速均勻分布，水流穩(wěn)定。但在實際沉淀池中，停留時間總是偏離理想沉淀池，實際沉淀池中水流在池子過水斷面上流速分布是不均勻的，整個池子的有效容積沒有得到充分利用，一部分水流通過沉淀區(qū)的時間小于理論停留時間，而另一部分水流則大于理論停留時間，這種現(xiàn)象稱為短流。這主要是由于水流的流速和流程不同所導致。理想沉淀池的沉淀原理短流產(chǎn)生的原因短流產(chǎn)生的原因包括進水的慣性、出水堰產(chǎn)生的水流抽吸、較冷或較重的進水產(chǎn)生異重流、沉淀池內(nèi)存在導流壁和刮泥設備影響、風浪影響等。由于產(chǎn)生短流現(xiàn)象，導致池內(nèi)順著某些流程的水流流速大于平均值，而在另一些區(qū)域則小于平均值，甚至形成死角。

理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理

在沉淀池中，要求降低雷諾數(shù)以利于顆粒沉降。明渠流中的Re>500時，水流呈紊流狀態(tài)，平流式沉淀池中水流的Re一般在4000～15000。此時水流除水平流速外，還有上下左右的脈動分速，并伴有小的渦流體，雖然不利于顆粒的沉淀，但可使密度不同的水流較好混合，減弱分層流動。理想沉淀池的沉淀原理

異重流，是進入較靜而具有密度差異的水體的一股水流。例如水中懸浮固體很高時，密度較大，進入池子經(jīng)過沉淀后，密度有顯著的下降，這樣，進水與池水間出現(xiàn)密度上的差異，會出現(xiàn)進入池子的水流將沉潛在池水的下層，上層的水基本上不流動的狀況。理想沉淀池的沉淀原理異重流如果重于池內(nèi)水體，將下沉并以較高的流速沿著底部繞道前進；異重流輕于池內(nèi)水體，則將沿水面徑流至出水口。密度的差異主要由于水溫、所含鹽分或懸浮固體量的不同所導致。如果池內(nèi)的水平流速相當高，異重流則會和池中水流匯合，基本上不會影響流態(tài)，此時的沉淀池具有穩(wěn)定的流態(tài)。如果異重流在整個池內(nèi)保持，則會存在不穩(wěn)定的流態(tài)。理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理在平流式沉淀池中，提高Fr數(shù)和降低Re數(shù)的有效措施，是減小水力半徑。在沉淀池中進行縱向分格，采用斜板、斜管沉淀池，均可以達到這一目的。在沉淀池中增大水平流速后可以提高Re數(shù)而不利于沉降，卻提高了Fr數(shù)從而增加了水的穩(wěn)定性，提高了沉淀效果。一般將水平流速控制在10～25mm/s。理想沉淀池的沉淀原理(2)凝聚作用的影響

懸浮物的絮凝過程在沉淀池中仍繼續(xù)進行。由于沉淀池內(nèi)水流流速成分布不均勻，水流中存在的速度梯度會引起顆粒相互碰撞而促進絮凝。水中絮凝顆粒大小不均勻，故沉速也不同。在沉淀過程中沉速大的顆粒會追上沉速小的顆粒而引起絮凝。理想沉淀池的沉淀原理(2)凝聚作用的影響水在池內(nèi)的停留時間越長，由速度梯度引起的絮