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斜板、斜管沉淀池是水處理領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的沉淀設(shè)備。其沉淀原理在于通過(guò)傾斜的板或管,顯著增大顆粒物的沉降面積,進(jìn)而加快顆粒物的沉降速度。在設(shè)計(jì)這類沉淀池時(shí),關(guān)鍵要素包括合理選擇傾斜角度、板或管之間的間距,并綜合考慮水流速度和顆粒物濃度等多重因素,旨在確保佳的沉淀效果和運(yùn)行效率。
斜板、斜管沉淀池的沉淀原理
通過(guò)分析平流式沉淀池內(nèi)顆粒的沉降過(guò)程,并結(jié)合理想沉淀原理,我們發(fā)現(xiàn)懸浮顆粒的沉淀去除率主要取決于沉淀池的沉淀面積A,而與池深無(wú)直接關(guān)聯(lián)。在沉淀池容積保持不變的前提下,池深越淺,沉淀面積則相應(yīng)增大,進(jìn)而導(dǎo)致懸浮顆粒的去除率有所提升。這一現(xiàn)象即為“淺池沉淀原理”所闡釋的內(nèi)容。
在理想沉淀?xiàng)l件下,若平流式沉淀池的長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為B、高為H,且水平流速為v,截留速度為u0,沉淀時(shí)間為T,我們可以觀察到,當(dāng)此沉淀池被加設(shè)兩層底板后,每層水深變?yōu)镠/3時(shí),沉淀效果會(huì)受到顯著影響。具體來(lái)說(shuō),在相同的時(shí)間內(nèi),懸浮顆粒的去除率會(huì)有所提升。這種通過(guò)增加底板層數(shù)來(lái)提升沉淀效果的方法,正是“淺池沉淀原理”在實(shí)際應(yīng)用中的體現(xiàn)。
此時(shí)的表面負(fù)荷q依舊保持不變,即q=Q/A。
加設(shè)兩層底板后,截留速度相比原來(lái)減小了2/3,但去除效率卻相應(yīng)提高。若保持去除率不變且沉淀池長(zhǎng)度不變,通過(guò)增大水平流速,處理水量可增加至原來(lái)的兩倍。另一方面,若去除率和處理水量均保持不變,僅改變沉淀池長(zhǎng)度,則其長(zhǎng)度可縮小至原來(lái)的2/3。據(jù)此推斷,若沉淀池被分為n層,其處理能力將是原沉淀池的n倍。然而,這種分層排出沉泥的方式確實(shí)存在一定難度。為了解決這一問(wèn)題,設(shè)計(jì)者們將水平隔板改為傾斜隔板,并預(yù)留了排泥區(qū)間,從而創(chuàng)造了斜板沉淀池。進(jìn)一步地,用管狀組件(如組成六邊形或四邊形斷面的組件)替代斜板,便形成了斜管沉淀池。
在斜板沉淀池中,根據(jù)水流與沉泥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向,可分為上向流、同向流和側(cè)向流三種類型。其中,斜管沉淀池僅包含上向流和同向流兩種形式。在斜板或斜管沉淀池中,水流自下而上流出,而沉泥則沿斜板或斜管壁面自動(dòng)滑下,這種類型被稱為上向流沉淀池。若水流水平流動(dòng)且沉泥沿斜板壁面滑下,則稱為側(cè)向流斜板沉淀池。目前,上向流斜管沉淀池和側(cè)向流斜板沉淀池是應(yīng)用為廣泛的兩種基本形式。
斜板(或斜管)沉淀池的沉淀面積由眾多斜板(或斜管)的水平投影與原沉淀池面積共同組成,這使得沉淀面積大幅增加,進(jìn)而降低了截留速度。同時(shí),由于斜板(或斜管)的濕周增大,水流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?,更接近于理想沉淀池的條件。這種設(shè)計(jì)不僅增大了沉淀面積,還優(yōu)化了水流狀態(tài)。
在斜板中,懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡受到斜板間距、斜板數(shù)以及斜板傾角的影響。當(dāng)沉淀池尺寸一定時(shí),減小斜板間距或增加斜板數(shù)都可以增大總沉淀面積。而斜板的傾角則決定了水流上升流速與軸向流速之間的關(guān)系。通過(guò)合理設(shè)計(jì)這些參數(shù),可以進(jìn)一步優(yōu)化斜板沉淀池的性能。