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    斜板斜管沉淀過程分析

    斜板、斜管沉淀
    沉淀過程的分析
    設有水平沉淀池取其端面ABCD(見圖2-3),做如下分析。
    在A點,大于或等于沉速u0的顆粒愈水平流速v的合成速度的方向AD重合時,則這些顆粒都能被除掉;在E點若有顆粒沉速為U。u與v的合成速度的方向與ED線相重合,說明E點以下沉速為u的顆粒均能除掉,由于顆粒在斷面上是均勻分布的,故顆粒去除率可用EC/AC來表示。
    圖2-3中池深AC以H表示,池長CD以L表示,若將池深分為四層,則顆粒沉淀深度減少至H/4,則池長可減少至L/4,即池體減少了3/4。若池長L不變,則水平流速可增加愛4倍?梢娫黾4倍水平方向的沉淀面積,水處理能力也增加4倍。在實際應用中,通常用傾斜放置的板或管構成沉淀單元,稱為斜板、斜管沉淀。它可增加水平沉淀面積10倍甚至20倍以上,但由于進出口水流的影響,管內流態干擾以及沉泥干擾等原因,實際沉淀效率增高2~4倍。
    沉淀過程分析
    斜板、斜管能增大沉淀能力的原因可歸納為以下幾點:
    ① 沉淀距離減小,沉淀時間縮短,或者說是增加了沉淀面積。顆粒的去除率為顆粒的沉速與表面負荷率之比。采用斜板后沉淀面積的增加率為
    α=L/D * cosθsinθ
    式中,d為斜板間距,參見圖2-5.當d=25mm,L=700mm,θ=30°時,α≈12,由于沉淀面積增大,表面負荷降低。
    ② 由于斜板斜管內的再凝聚作用,使絮狀物變大,易于沉淀。增加斜板、斜管后形成上下流動的混合流,增大了上壁處的速度梯度,使GT值增大,有利于二次凝聚作用。斜板、斜管增加了水流通道中的潤周,有利于水的攪拌。下降的絮狀物依次同多邊形寬水流通道中的上升流接觸,原水中的濁度再次被下層絮狀物吸附。
    ③ 斜板、斜管創造了層流沉淀條件。雷諾數(Re)500以下為層流區,雷諾數大于2000為紊流,上向流斜管沉淀雷諾數一般小于50,斜板沉淀池雷諾數一般也能小于500.
    在工程應用中,把這種能增加沉淀效率的管或板斜放(稱為斜板、斜管)以便于流動的排泥,一般取60°,稱為斜板或斜管。所謂斜管,實際不是圓形管,而是正方形、正六邊形(它們的水力半徑是d/4,其中d為對邊間距)。此外還可以包括長邊比短邊不大于2倍的長方形,而其他長方形則視為斜板。
    斜板的雷諾數可用下式計算。
    Re=Rv0/v=(d/4 * v0)/0.01=25v0d
    式中,R為水力半徑,cm;v為水運動粘滯系數,cm2/s,當水溫為20℃時為0.01cm2/s;d為直徑,cm;v0為流速,cm/s。
    若取d=2.5~5cm,v0=4~8cm/s,Re均在100以下;其中d=2.5cm,v0=8.5mm/s,Re=50,可見水呈層流狀態,由于斜管的效果比斜板好,而且便于安裝,故工業水處理中多采用斜管,而且應用立方體的較多。這種立方體可用硬聚氯乙烯片制作,厚度為0.4~0.5mm,相對密度1.3~1.45。先把硬片壓成多槽裝的板,然后用粘合劑粘在一起,成為圖2-4所示的形狀。也可采用環氧玻璃鋼材料或永酚醛樹脂處理過的牛皮紙做成蜂窩體。
    塑料斜管組合


     

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