给水工程完整(五)ppt课件

(2)混凝效果与沉淀效果的关系：混凝效果好，则ui大，沉淀效 果好。
(3)浅池理论：当颗粒沉速一定，有效池容积一定时，池身浅 些，则表面积大，去除率高。
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第三节 实际沉淀池沉淀效果的影响因素
一、 沉淀池实际水流状况的影响 1）短流的影响——流速沿宽度方向分布不均匀 理论 停留时间： t0=V/Q 但在实际沉淀池中，停留时间总是偏离理想沉 淀池，表现为一部分水流通过沉淀区的时间小于t0， 而另一部分水流则大于t0，这种现象称为短流。
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u 4 g p 1
d 3CD
CD=1f（Re）
Re=ud/ν
u 1 p 1 gd2 18
适宜：
粒径小于 0.1mm的颗 粒物
1
u42(5p51)2g23 d
粒径0.1mm2mm 的 颗 粒 物
1
u1.83
p
粒径大于 2mm的颗粒 物
11dg
12
因此，实际过程中，自由 沉淀规律常通 过沉淀试 验得到。沉淀试验内容与 排水 工程中相关内容重 复，不再赘述。
2
10
103
104
105 106
雷诺数Re
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9
1）斯笃克斯公式
当Re<1时：呈层流状态：
斯笃克斯公式：
CD 24 Re
u 1 p 1 gd 2 18
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(16-5) (16-6)
10
2） 牛顿公式
当1000<Re<25000时，呈紊流状态，CD接近于常数0.4代入
（16-4）得牛顿公式：
第5章 沉淀与澄清
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1
第一节 沉淀原理
◆ 利用颗粒与水的密度之差,比重>1，下沉
◆ 沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除 100um 以上的颗粒。 给水处理――混凝沉淀，高浊预沉 废水处理――沉砂 池（去除无机物） 初沉池（去除悬浮有机物） 二沉池（活性污泥与水分 离）
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2
• （1）自由沉淀((DDiissccrreettee SSeettttlliinngg))：
◆ 悬浮物质浓度不高； ◆ 颗粒之间互不碰撞，呈离散状态； ◆ 沉速不变，各自独立完成沉淀过程； • （2）絮凝沉淀(Flocculent Settling)： ◆ 悬浮物质浓度为50-500mg/L； ◆ 颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用； ◆ 颗粒粒径与质量逐渐加大，沉速不断加快
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3
• （3）区域沉淀（成层/拥挤沉淀）(Zone Settling)：
2、弗劳德数Fr 在10 -3~10 -4之间；
3、斜管中的沉淀时间T=l/v 在2~5 分钟 h5
之间。
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例题：设计单池产水量为15000m3/d的 斜管沉淀池。水厂自用水量按5%计
• 1.设计参数
设计流量 Q=15000*1.05=650m3/h=0.18m3/s
表面负荷取q=10m3/m2·h=2.8mm/s 斜管材料采用 厚0.4mm塑料板热压成正六角形 管，内切圆直径25mm，长1000mm，水平倾 角60度。
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（二）成层沉淀
◆自由沉淀可以看成单个颗粒在无边无际的水体中下 沉，此时颗粒排挤开同体积的水，水将以无限小的速 度上升。 ◆当大量颗粒在有限的水中下沉时，被排挤的水便有 一定的速度，使颗粒所受到的阻力有所增加，颗粒处 于互相干扰状态，此过程称为拥挤沉淀，此时的沉淀 速度称为拥挤沉速。试验
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接絮凝池
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• 采用保护高0.3m，清水区高度1.2m，配水区 高度1.5m，穿孔排泥槽高0.8m，斜管高度 h=lsin60=0.87m，池子总高度 H=0.3+1.2+1.5+0.87+0.8=4.67m
• 沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集 水系统采用穿孔管。
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• 3.校核 （1）雷诺数Re(应小于500） 水力半径 R=d/4=6.25mm 管内流速 v=Q/A′sinθ=0.18/58sin60=0.36cm/s Re=Rv/v 水温 20度时，水的运动粘度v为 0.01cm2/s,代入得Re=0.625*0.36/0.01=22.5
平流沉淀池 中 Re=400015000，属 于紊流
Fr>10-5
减小水力半径R
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二、絮V凝沿作宽用度的方影向响的不均匀
(存在速度梯度，继续絮凝）
池深越大、停留时间越长， 絮凝越完善，效果越好。
实际沉淀池偏离理想沉淀池。 注意：沉淀和混凝是两个密不可分的单元。
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结论：
◆ 在实际沉淀池中，情况要比理想沉淀池复杂得多， 前面的理想沉淀池假定都会因紊流、风吹、水温温差 和密度差引起的对流以及池内水流死角等影响而产生 偏差。这些因素影响的综合结果，使达到一定沉淀效 率所需的停留时间比理论沉降时间要长。 ◆ 设计沉淀池时，除了对表面负荷有要求外，还对停 留时间，池深，进出水构造、排泥方式等均有要求。
A/ —— 斜管的净出口面积。
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注意： 斜板（斜管）沉淀池的表面负荷率是沉淀池总平 面面积 而言的，沉淀池总平面面积A 包括斜板（管） 净出口面 积 A′，斜板（管）板材所占面积，无效面 积△A（如 第一块斜板所占面积等）部分。
斜板（斜管）总平面面积： A=KA′+△A 式中 A ——沉淀池的总平面面积； A′——斜板（管） 净出口面面积； △A ——沉淀池中的无效面积； K ——斜板（管）的结构系数。它表示斜板或斜管 所占 面积比例（一般 K=1.03~1.1）。
（2）弗劳德数Fr（10-3‾10-4） Fr=v2/Rg=0.362/0.625*981=2.1*10-4
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• (3)斜管中沉淀时间 T=l/v=1000/3.6=280s=4.6min(2-5min)
1.颗粒处于自由沉淀状态。 即在沉淀过程中颗粒之间互 不干扰，不再凝聚和破碎， 颗粒的大小、形状和密度不变，因此颗粒沉速始终不变。 2.水流沿着水平方向流动，在过水断面上，各点流速相等。 并且在流动过程中，v始终不变。 3.颗粒沉到池底即认为已被去除。
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进水区
A
u0 m u0
一、理想沉淀池
沉淀区
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第四节 斜板与斜管沉淀池
■1.浅池原理 ■2.构造和特 征 ■3.设计计算
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1. 原理
由沉淀效率
E u Q / Ai
公式可知： 在原体
积不变时，增加沉淀面积，可使颗粒
去除率提 高。
斜板（管）沉淀池与水平面成一定的 角度
（一般60°左右）的板（管）状组件
置于沉淀 池中构成，水流可从上向
下或从下向上流动， 颗粒沉于斜管
◆ 斜板（斜管）式沉淀池是根据浅池理论，在沉淀池 的沉淀区加斜板或斜管而构成。它由进水配水区、 斜板(管)沉淀区、清水出水区和污泥区组成。目前 我国应用较多的是斜管沉淀池。
◆ 按斜板或斜管间水流与污泥的相对运动方向来区 分，斜流式沉淀池有同向流和异向流两种。目前常 采用升流式异向流斜流沉淀池.
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底部，而后自动下滑。
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此外，浅池湿周长，水力半径大大降低，
因此：
a． Re大大降低，水流为层流状态，减少了水 流及外界因素造成的紊流；
b．Fr大为提高，水流状态稳定，利于颗粒沉 降
缺点：因H小，排泥问题难解决，易堵塞。 （因此，对于悬浮物浓度高的沉淀池一般不 推荐使用斜板）
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2.构造特征
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短流产生的原因： • 进水的惯性作用 • 较冷或较重的水产生的异重流 • 出水堰产生的水流抽吸 • 风浪 • 池内存在导流墙和刮泥设施
短流的结果，使沉淀池总的沉淀 效果下降。
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2）紊流的影响
Re 水流紊动性：
R v R
Fr v 水流流态稳定性：
2
R
Rg 改善水流状况： 降低Re，提高Fr
u 4 g p 1 d 3CD
1
式中 CD 与雷诺数 Re 有关，雷诺数 Re=ud/ν，其中
ν为水的运动粘度。通过实验，将观测到的u值代入公式中， 可以求得 CD 和 Re 值。
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8
分析：
CD
10
10 数阻
力 10 系
10
1 0.4 0.1
10-3
10-2
10-1
C=24/Re
C=10/Re
1 10
力停留时间在2-5min （校核）
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计算公式：
1、表面面积 斜板（管）沉淀池的表面负荷率为： q=Q/A 式中 Q——流量，m 3 /h； A——沉淀池总平面面积 （清水区表面积），m 2 。 故 A=Q/q
2、斜管内流速 v Q
A/ sin
式中 v ——斜管内流速； Q — — 沉 淀 池流 量 ； θ —— 斜板倾角
分类：
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接絮凝池
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30
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31
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斜管组件产品
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斜管填料
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3.斜管沉淀池设计计算—主要设计参数
1. 沉淀池表面负荷q应为5-9m3/m2·h.
2. 斜管材料应为无毒材料，多采用聚氯乙烯塑料，斜管 断面为正六边形，断面内径30-40mm，斜管长1m，倾 角为60度。
3. 斜管顶部以上的清水区高度为1.0-1.5m，斜管底部以
u 1.83
p 1 dg1
（16-7）
3）阿兰公式
当1<Re<1000时，属于过渡区，CD近似为10 C D Re
（16-8）
代入得阿兰公式：