给水工程 教案 第 10 课- -116.316.3 斜板与斜管沉淀池斜板与斜管沉淀池一、沉淀原理一、沉淀原理由理想沉淀池可知：Q/AuiE 当 W 一定时，H，A，E，浅池理论。据此，有人把普通平流沉淀池改建成多层、 多格池子。其结果：1 增加了沉淀面积 A，减小池深 H，提高了沉淀效率 E。 当 v，ui 不变，则，减小了池容；2W 2LL 当 L，ui 不变，则，提高了产量；2Q2vv 当 ui，Q 不变，则，提高了沉淀效率。A2A2E 2创造了层流条件，有利于颗粒沉淀。 由于分格的原因，水力半径 R Re Fr 对于斜板池 Re 10-310-4 ，提高了 10100 倍。 所以去除率 E 一定时，平流沉淀池停留时间 T = 13 h斜板（管） T = 35 h 若把平流池分成几层，其沉淀效率可用下式表示：nEQ/AuinQ/nAuiE/分层后，沉淀面积增加几倍，E 提高了几倍。 （图 1） 尽管如此，但由于排泥问题解决不了，无法推广。 20 世纪，一位医生在作血沉实验时，偶然发现，倾斜的试管，液体体积没变，沉淀面 积增加了，沉淀的路程短了，相应的沉淀效率大大提高了称之谓“斜管促沉效应” 。后 来人们应用于沉淀池，解决了排泥问题，斜管（板）沉淀池发展起来，浅池理论得到了实 际应用。可以说这是沉淀池技术的一次革命。给水工程 教案 第 10 课- -2二、斜板（管）沉淀池分类二、斜板（管）沉淀池分类特点： 1 上向流：水流与沉泥流向相反。 （异向流） 2 平向流：水平流动，沉泥向下流。 （侧向流） 3 下向流：水流和沉泥由上而下流动。 （同向流） 与上向流相比，构造复杂，易堵塞。 三、斜板（管）沉淀池设计计算三、斜板（管）沉淀池设计计算 1进水方向：进水方向：2整流配水墙：整流配水墙： （1）栅条式（2）穿孔墙： 为保证絮体不破碎，进孔流速不大于絮凝池出口流速，v孔 0.15 m/s； 进水区高度不小于 1.5 m。 3斜管（板）倾角斜管（板）倾角 小，F 大，E，但排泥困难，一般取 = 60。4斜板（管）长度斜板（管）长度 多采用 1000 mm。 （图 4，下） 5斜板间距、斜管直径及断面形状斜板间距、斜管直径及断面形状 板间距：50150 mm，我国多用 100 mm。 板距小，F 大，E，安装困难，不利排 泥。 斜管：正六边形，管径内切圆直径上向流 （图 a） 平向流 （图 c） 下向流 （图 b）按水流方向可分为给水工程 教案 第 10 课- -36材料选择材料选择 要求：轻质，耐用，价格低，无毒，多用纸质蜂窝，薄塑料板，木质、玻璃钢等。 7表面负荷率表面负荷率清水区面积 FQqFKFF/K 结构系数（材料所占面积百分数） ，1.031.10； F/ 净出水面积； F 无效面积，F = 0.5B。规范规定：q = 911 m3/ m2h （2.53.0 mm/s） 为提高出水水质，倾向取小值。 斜管内流速：sinFQv/KFFF/8总高度总高度 H总 = 4.55.0 m T沉 = 35 minT总 = 20 min （总停留时间）16.416.4 澄清池澄清池工作特点：利用泥渣净水的构筑物，集混合、反应、沉淀于一池。池中有高浓度悬浮 泥渣层（絮凝体） ，高达几千毫克/升。 一、泥渣净水原理一、泥渣净水原理 1利用悬在水中的泥渣进行接触絮凝；新生成的泥渣，表面具有很强的活性，吸附和 粘附水中杂质颗粒，使水得以澄清； 2接触絮凝比自由絮凝强烈； 3由于泥渣浓度高，颗粒碰撞的机率大，颗粒粒径 d 由小变大，沉淀速度由小变大， 因而可提高 q和 Q。表面负荷 q = 1.0 mm/s 时，也能达到较好效果。 （比平流提高近一 倍，平流池 0.50.6 mm/s） 泥渣的形成： 在澄清池开始运行时进行培养，在培养期不排泥，有利于泥渣的形成； 原水中多投加混凝剂，低负荷运行，使泥渣逐步形成； 原水浊度低时，要投加一定量的粘土，促使泥渣形成； 把已投产池子排出的剩余泥渣引入新池中。 二、分类二、分类 澄清池的种类和形式甚多，基本可归纳为两大类： 泥渣悬浮型：悬浮澄清池和脉冲澄清池 泥渣循环型：机械循环型澄清池和水力循环型澄清池上、平向流 36 mm/s 平流池 0.50.6 mm/s 下向流 814 mm/s给水工程 教案 第 10 课- -41泥渣悬浮型澄清池泥渣悬浮型澄清池 （1）悬浮澄清池）悬浮澄清池 加药后的原水经过气水分离器，通过穿孔配水管进入澄清室，通过泥渣层，水中杂质 微粒被泥渣悬浮层截留，清水从穿孔集水槽流出。悬浮层不断增加的泥渣，由泥渣自行扩 散或强制出水管的作用下，由排泥窗口进入泥渣浓缩室，经浓缩后定期排出。在泥渣悬浮层中，上升流速恰好使颗粒受到的阻力与其在水中的重力相等（处于动平 衡状态） ，水通过悬浮层相当于泥渣在静水中的拥挤沉淀，沉速和泥渣浓度有关，速度公 式： u/ = u（1-cv）m u/ 拥挤沉速，等于悬浮层的上升流速； u 自由沉速； cv 泥渣层体积浓度； m 指数。 静水效率与泥渣层浓度有关，一般控制在 25005000 mg/L，调整浓度的方法是控制上 升流速和排泥。 强制出水管（穿孔）位于清水室水面下 30cm，强制出水占总出水量 30%。它的主要 作用造成水位差，加强排泥。 （2）脉冲澄清池）脉冲澄清池 （透视图）（透视图） （6-1） 特点：澄清池的 v上周期性变化。v上大时泥渣层膨胀，v上小时泥渣层浓缩。悬浮层的 不断收缩、膨胀，有利于颗粒的接触絮凝，防止颗粒在池底沉积。给水工程 教案 第 10 课- -5脉冲发生器有多种形式，下面介绍两种： 真空泵脉冲发生器 （图 16-41） （6-2）上 工作原理：真空泵充水过程最大水位进气阀开启放水进程最低水位进气 阀关闭真空泵自动工作。如此周而复始脉冲工作。钟罩式脉冲发生器 （图 16-42） （6-2）下 工作原理：原水进水室空气排出，水位超过中央管顶时，部分原水溢入中央管，由 水流带气作用，将罩内空气带走，形成真空，发生虹吸。水室内水迅速通过钟罩、中央管， 进入配水系统。当水位降至虹吸破坏管口时， （即低水位）进气破坏虹吸，水室水位重新上 升，如此进行周期性反复循环。 排气管的作用：竖井水位变化时，井中空气出进。 钟罩式脉冲发生器计算：（略） a.脉冲流量：QP 脉冲放水量随水位下降而变化，按平均放水量进行计算，进水量 = 放水量。 QPt2 = Qt1 + Qt2 1ttQQ21 PQP 脉冲放水量，m3/s； Q 设计流量，m3/s； t1 进水室充水时间，一般取 3060 s； t2 进水室放水时间，一般取 1012 s； t1/ t2 充放比，一般取 3：14：1 b中央管直径 d1 根据经验取 v1 = 2.02.5 m/s1P 1v4Qd 12 1Pvd4Qc钟罩直径：D取 v = 1 m/s。d4D42 122P vQ 2P 1 24QDdvd钟罩内顶面距中央管顶的高度 H 钟罩内 H 高度上通过的流量 = 中央管流量给水工程 教案 第 10 课- -64dkHvd4kHvd112 111k 安全系数，取 1.21.5（虹吸时带气） d1 中央管直径； 采用稳流板配水（画图）讲解：水流在稳流板下剧烈翻腾。 1） 混合，反应效果好。 2） 配水均匀。 3） 防止淤积。 脉冲澄清池优缺点： 优点：1）布水均匀，净水效果好，出水浊度低，6 m 时，设 68 条。 环形槽和辐射槽的槽壁开孔也径：d孔2030 mm。 孔口流速控制在：v孔0.50.6 m/s。 集水槽设计流量，应考虑超负荷运行，留有余地。 集水槽的超载系数 1.21.5 穿孔集水槽计算方法：a.孔口总面积 （m2）2ghQf式中： 超载系数，取 1.21.5； 流量系数，取孔眼直径与壁厚的比不同而异。给水工程 教案 第 10 课- -8对薄壁孔口，可采用 0.62（查有关表） ；Q 每只穿孔集水槽的流量，m3/s；g 重力加速度，m3/s；h 孔前作用水头，0.050.1 m。根据选定的孔口直径（2030 mm） ，计算小孔面积2 4df计算出孔口总数：ffn或按孔口流速计算孔口面积和孔口上的作用水头。 b.穿孔集水槽的宽度和高度 设集水槽的起端水流截面为正文形，即宽度水深（Bh） ，临界水深导出1 2321.73QhgB集水槽的宽度：B0.9Q0.4 B 穿孔集水槽的宽度（m） Q 穿孔集水槽的流量，m3/s。 穿孔集水槽的总高度：Hh1 + h2 + h3 + h4 h1 超高，取 0.1 m； h2 孔上水头，取 0.05 m； h3 槽内跌落水头，0.070.08 m； h4 槽内水深，m。 5）泥渣浓缩室 泥渣浓缩的容积大小，影响排泥渣的浓度和排泥间隔的时间。根据澄清池的大小，可 设浓缩室 14 个，其容积约为澄清池容积的 14%，当原水浊度较高时，应选取较大容积。6）搅拌设备 叶轮提升流量为（35）Q，可以用转速控制提升流量，叶轮装在第二絮凝室底板圆孔 内，底板厚度可挡住部分的叶轮出口中。因此，提升流量也可靠升降叶轮来调整。叶轮直 径为第二絮凝室内径的 0.7.8 倍，叶轮外缘的线速度为 0.51.5 m/s，搅拌浆外缘 0.31.0 m/s。 （2）水力循环澄清池）水力循环澄清池 构造：如图构造：如图 工作过程：工作过程： 原水由池底进入，经喷嘴高速喷入喉管， 因此在喉管下部喇叭口处形成真空，吸入 泥渣回流。原水与泥渣在喉管中剧烈混合 后，进入第一反映室和第二反应室，从第 二反应室流出的混合液在分离室中进行泥 水分离，清水向上，泥渣大部分吸入喉管 回流循环，剩余泥渣则进到浓缩池浓缩后 排出。给水工程 教案 第 10 课- -9喷嘴流速：v喷 = 79 m/s 回流量：24 倍设计水量 优点：1）构造简单，不需要复杂的机械设备；2）投资省。 缺点：1）反应时间短，接触反应过程不够完善，多投药剂才能获得较好的效果；2）深度较大，因池子直径和高度有一定比例，直径大，高度也大，因而不适 用于大水厂。 作业 P312，第 1、3 题。