斜板沉淀池的设计计算

  斜板沉淀池的设计计算 第 1 期 针板沉沈池的设计计葬 科板 沉 沈池 的议计计算 牟占军 杨 伟 (内蒙古工业大学化学工程系) 武朝军 (内蒙古石油化工科研所 ) 摘 要 沉沈池是水处理工程 中 , 进行沉降分离的主要装里 。 针板沉沈池具 有占地面积 小 , 生产能力高等优点 , 生产中应用较多 。 本文进行了针板沉沈池的设计计葬 . 关键词 沉沈池 沉降分离 研板沉沈池 1 引言 水中悬浮颗粒的去除 , 能够最终靠颗粒和水的密度差在重力作用下进行分离 , 按照悬浮在水 中悬浮颗粒密度大于水的密度或小于水的密度 , 重...

  计葬 科板 沉 沈池 的议计计算 牟占军 杨 伟 (内蒙古工业大学化学

  系) 武朝军 (内蒙古石油化工科研所 ) 摘 要 沉沈池是水处理工程 中 , 进行沉降分离的主要装里 。 针板沉沈池具 有占地面积 小 , 生产能力高等优点 , 生产中应用较多 。 本文进行了针板沉沈池的设计计葬 . 关键词 沉沈池 沉降分离 研板沉沈池 1 引言 水中悬浮颗粒的去除 , 能够最终靠颗粒和水的密度差在重力作用下进行分离 , 按照悬浮在水 中悬浮颗粒密度大于水的密度或小于水的密度 , 重力作用下的固液分离操作用分为两类 . 前者 称为沉降分离操作 , 后者称为浮上分离操作 . 对于胶体物系 , 由于颗粒粒度小 , 不能直接应用沉 降分离操作 ,为缩短沉降分离时间 , 应先向胶体物系中加入药剂 , 进行絮凝或凝聚处理后 , 使颗 粒的尺寸变大具有下沉速度之后 , 方可再应用沉降分离操作进行固液分离 . 沉降分离操作又可 分为以获得澄清的处理水为最大的目的的澄清分离操作和以获得高浓度污泥为主要 目的的沉淀 浓缩操作两种 。 沉淀池是进行沉降分离的重 一要装置 , 它的形式按池内水流方向的不同 , 可分为 平流式沉淀池 、竖流式沉淀池 、辐流式沉淀池和斜流式沉淀池四种 , 目前应用较多的是斜流式 沉淀池 , 它是在沉降分离区安装斜板或斜管的装置 , 是沉降分离操作的一种改良形式 , 具有效 率高 、生产能力大 、占地面积小等优点 。本文介绍了斜板沉淀池的原理 , 并对斜板沉淀池一些主 要参数的确定进行了设计计算 。 H 立 l ee . J宙止 2 斜板沉淀池的原理 如图 2 . 1 , 水深为 H , 长度为 L 的沉淀池 , 设随同速度为 u 的浮悬液一起进入沉淀池的 颗粒沉降速度为 u 。 , 其颗粒在池内绝对运动 速度 ul 和 u 。 的向量和 。 如以 T t 为颗粒所需的沉降时间 , T 为浮 悬液通过沉淀池的时间 , 则 · 一 U :一! · - 一 · - · ···· ~ 一 - · ~ -一人、 图 2 . 1 沉淀池原理图 L一u一一TH一u0一一T 要使颗粒沉淀下来 , 悬浮液通过沉淀池的时间必须大于或等于颗粒的沉降时间 , 故 T ) T : 即会)瓮 如果处理的悬浮液流量为 V , 沉淀池底面积为 A ,则 内 蒙 古 石 油 化 工 第 2 0 卷 V = H · A / T , 当 T = T t 时 , 即得 V 一A u 。 (l) 可见 , 沉淀池的生产熊力 , 只与沉淀池的水平切面积 A 和 沉降速度 u 。 有关 , 而与沉淀池 的深度无关 . 如将水深为 H 的沉淀池分隔为 n 个水深为 H /n 的沉淀池 , 则当沉淀区长度为原 沉淀区长度 L 的 1 /n 时 , 就能处理与原来的沉淀池相同的水量 , 并达到完全相同的处理效 果 , 这说明 , 减小沉淀池的深度 ,可缩短沉淀时间 , 因而减小沉淀池的体积 , 也就可 以提高沉淀 池的效率 。 为了让沉淀于底部的污泥便于流动排除 , 需要把这些浅的沉淀区倾斜一定的角度 , 此倾斜 角度要超过污泥的休止角 , 因此称之为斜板沉淀池 . 此倾斜角度要根据污泥的性质来确定 , 对 于水处理过程 , 生产实践证明 , 倾斜兔为 60 。时 , 即可大于污泥的休止角 。 由 (1 )式 , V = A · u 。 , 如保持沉淀效率及 u 。 不变 , 沉淀 区面积 A 增大 n 倍 , 理论上通过的 水量也可增大 n 倍 。斜板沉淀池就是借助于装许多斜板来增大沉降面积 A , 形成许多浅层沉淀 池 , 因此斜板沉淀池的生产能力可 以显著地提高 。 3 斜板沉淀池的设计计算 3 . 1 设计按照 斜板沉淀池根据水流和泥流的相对运动方向 , 可将其分为逆向流斜板沉淀池 、同向流斜板 沉淀池和横向流斜板沉淀池三种类型 , 生产中常常使用的是逆向流斜板沉淀池 , 本文仅对逆向 流斜板沉淀池进行设计计算 。 逆向流斜板沉淀池的结构简图如图 3 . 1 所示 。 设斜板长度为 1 , 倾斜角为 6 。 水中颗粒 在板间的沉降过程可看作是在理想沉淀池中 进行 , 颗粒沿水流方向的斜向上升速度为 V , 受重力作用往下沉降的速度为 u 。 , 顺粒沿二 者的矢量之和的方向挪动 , 如图 3 .2 所示 。 当 颗粒由 a 移动到 b , 该种颗粒的沉降速度为 u 。 , 碰到斜板就假定认为结束了沉降过程 , 这 种情况出现在 : 当颗粒以 V 的速度上升 (l + ! ; )的距离所需的时间和以 u 。 的速度沉降 l: 的 距离所需时间相等 , 颗粒才从 。 运动到 b , 因 此可列出下式 : l: l+ l- 图3 . 2 颗粒在逆向流斜板间沉降轨迹 U o V (2 ) 设有几块斜板 , 则每块板的水平间距为号(板厚度忽略不计 ) , L , 为起端斜板到终端斜板的 水平距离 。 则 L , , 二 L ,一丁 . t g u l十 二咒下不产花觅 1 1 1 1 . 、曰、少. J U , ‘ . . . 一 . 目巨. - . ~ . - 二 二二一 ~ 叫, . 回卜 叫. . ‘峪 . . . 自门 . ‘. U o V (3 ) 斜板中的过水流量为与水流垂直的过水断面面积乘流速 。 即 V 二 v · L ‘ · B · si n o (4 ) 第 1 期 针板沉沈池 的设计计葬 式中 : B—沉淀池宽度 。V v = 〔犷丁百‘几丽 将(4 a) 式代入 (3) 式 , 整理得 : V u0 = 司B云石丽干〔护B (4 a ) (5 ) 由(5 )式可见 , n BI · co 劝是全部斜板的水平断面投影 , L , B 是沉淀池的水

  面积 , 就是说 在逆向流斜板沉淀池中 ,处理水童与斜板总面积的水平投影及液面面积之和成正比 。 V ‘ u 。(A 拼 + A . ) (6 ) 与未加斜板的平流沉淀池的处理盆 V = u 0A . 相 比 ,斜板沉淀池在相同的效率下 , 可大为 提高解决能力 . 考滤到在实际沉淀池中 , 由于进口构造 、水温 、沉积物等影响 , 不可能全部利用 斜板的有效容积 , 所以在设计时应乘以板效率 勺,此值可取 。. 7~ 。. 8 。 即 几‘刀· u 。(A 斜+ A , ) 3 · 2 设计计葬 斜板沉淀池的设计 , 是在给定生产能力即 处理量 V (m 3 / n ) , 悬浮液含固率 a 等主要条 件下 , 来确定沉淀池总长度 L , 斜板长度 l, 板 间距 x , 污泥斗体积及间歇排泥时间等主要参 数 ,设计简图如图 3 . 3 所示 . 3 . 2 . 1 沉淀池的水表面积 A 由(4 )代可知 , V 设二刀 · 认 A · si ne 图 3 , · 斜板沉淀池设计简田 首先假走颖粒在斜板间斜向上升速度 , , 则可得水表面积 A ,最后再校验斜向上升速度 v . 由上式得 : 3 . 2 . 2 A 一万 板间距 x V 设 · u · sin o (8 ) 由图 3 . 3 可知 , 水表面积 A = L’ 距 x( 忽略板厚度 ) 。 L , A x 二万 = 百下石 3. 2 . 3 斜板长度 1 · B , 其中B 为斜板沉淀池的宽度 。 所以 L ‘= A /B , 则板间 由(: )式 ,瓮一导 , 而由图 3.2 l: = x · tg e , I: = x /c 0 5 口. 可知 , 则 = 竺工卫她_ U o 毛CO S O (9 ) (1 0 ) 式中 , 颗粒沉降速度 u 。 , 根据悬浮液的性质进行沉降实验 , 给出沉降速度 u 。 . 3. 2. 4 沉淀池的总长度 L 由图 3 . 3 可知 : L == X 即+ L , + x ‘ 式中 : X ,,—为沉淀池前端进水部分长度 , 由经验给定 , 一般取 。. 5 米左右 . X ,— l · eo s日 内 蒙 古 石 油 化 工 第 2 0 卷 (1 1 ) 3 . 2 , 5 L = L , + l · e o se+ X 口 沉淀池方体部分的高度 H , 式中 , 超高 h : , 斜板上部清水区高度 h : 及斜板下部配水区高度 h , 均由经验给定 . h : = l · s in 日, 则 H : = h : + h : + l · sin 日十 h‘ (1 2 ) 3 . 2 . 6 液相板间斜上升速度 v 的校验 争 若按上述计算尺寸制造的沉淀弛 , 摇对板间液相斜相上升的实际速度 v 二 进行计算 , 若 、 小于或等于前述假定的斜向上升速度 v , 说明实际进水速度不会搅动板上的污泥 , 前述的计算 方才有效 . 若 v , 大于 , ,则计算无效 ,需童新假定 , , 再重复上述的计算 。 由图 3 . 3 可知 , 沉淀区实际过水表面积 A引 A 实一已‘一 (n 一 1) · 幻 · B · si 心 式中 : 8—为斜板的厚度_ V 傲 v 实 ~ 言丁下甲, 奋 一 名 . 书 (1 3 ) 3 . 2 . 7 污泥斗的体积 v斗 由图 3 . 3 可知 , 泥斗高度 h ‘~ L一。 2 · tg 甲 ,泥斗底部面积冬 二 a · b ,上部面积 S , = L · B 式中 : Q—为泥底部长度 , b 为泥斗底部宽度 。 则 :, , 1 , , , 1 , . 厂了 、 v 斗 “百n , ’ ‘。‘十。, 十 v 。‘。 , 少 (1 4 ) 3 . 2 . 8 间歇排泥时间 t 悬浮液的含固率为 。 , 则含固量为入 · 。 , 设颗粒去除率为 月, 则何歇排泥的最大时间 , t , . : = V 斗 V 设 · 以 · (1 5 ) 考虑到污泥的压缩比较大 , 所以实际间歇排泥时间要较 tm . : 小 。 4

  本文在介绍斜板沉淀池原理的攀畔丰,对斜板沉淀进行了工程原理上的设计计算 。给出了 沉淀池长度 , 斜板长度 、板间距 、泥斗体积 、最大排泥时间等主要参数的设计计算方式及公式 . 并给出了对板间液相斜向上升速度试差循环校验的方法 。 参 考 文 献 〔1〕 〔英〕刘易斯(W . M . L e衍s ) · 国外水处理 新技术 · 上海科学技术出 版社 , 1 9 8 9, 12 8 〔幻 上海化工学院等 · 化学工程 · 化学工业 出版社 , 1 983 , 1 89 〔3〕 顾夏声 . 水处理工程 . 清华大学出版社 , 19 85 , 10 2 〔4〕 〔日〕井 出哲夫等 · 水处理二程理论与应用 · 中国建筑 工业 出版私 , 19 8乐 8 ‘

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