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    ?蜂窩斜管填料沉淀進程剖析及核算方式

        斜管沉淀池比較常見的為長方形和正方形,(斜管沉積池有方形和圓形兩種)斜板沉積池在初期設計時就要充分考慮好建成后里面的凈面積,因為斜板的尺度為1m*1m,沉積池好建成寬度(也就是斜板橫向擺放的寬度)剛好為整尺度,這樣不只便于設備修理,整齊漂亮,并且比較結實。如果不是整尺度,就需求補上一排,會影響全體結實性。

    一、沉積進程的剖析

    設有水平沉積池取其斷面ABCD(見圖2-3),做如下剖析。
    QQ圖片20171128140908.png

        在A點,大于或等于沉速u0的顆粒與水平流速v的組成速度的方向AD重合時,則這些顆粒都能被除去;在E點若有顆粒沉速為u。u與v的組成速度的方向與ED線相重合,闡明E點以下沉速為u的顆粒均能被除去,因為顆粒在斷面上是均勻分布的,故顆粒去除率可用EC/AC*100%即u/u0*100%表明。

        圖2-3中池深AC以H表明,池長CD以L表明,若將池深分為四層,則顆粒沉積深度削減至H/4,則池長可削減至L/4,即池體削減了3/4。若池長L不變,則水平流速可添加4倍?梢娞砑4倍水平方向的沉積面積,水處理能力也添加4倍。在實踐使用中,通常用歪斜放置的板或管構成沉積單元,稱為斜管填料沉積。它可添加水平沉積面積10倍乃至20倍以上,但因為進出口水流的影響,管內流態攪擾以及積泥攪擾等原因,實踐沉積功率增高2-4倍。
    斜管填料能增大沉積能力的原因可概括為以下幾點。

        ①沉積間隔減小,沉積時刻縮短,或者說是添加了沉積面積。顆粒的去除率為顆粒的沉速與外表負荷率之比。選用斜板后沉積面積的添加率為 a=L/d cosθsinθ
    式中,d為斜管間隔,參見圖2-5。當d=25mm,L=700mm,θ=30°時,a≈12,因為沉積面積增大,外表負荷下降。

    QQ圖片20171128140928.png

        ②因為斜板斜管內的再凝集作用,使絮狀物變大,易于沉積。添加斜板、斜管后形成上下活動的混合流,增大了上壁處的速度梯度,使GT值增大,有利于二次凝集作用。斜管填料添加了水流通道的潤周,有利于水的拌和。下降的絮狀物順次同多邊形寬水流通道中的上升流觸摸,原水中的濁度再次被下層絮狀物吸附。

        ③斜管填料發明了層流沉積條件。雷諾數(Re)500以下為層流區,雷諾數大于2000為紊流,上向流斜管沉積雷諾數一般小于50,斜管沉積池雷諾數一般也能小于500。
    在工程使用中,把這種能添加沉積功率的斜管填料便于活動的排泥,一般取600,稱為蜂窩斜管填料沉積池。所謂斜管,實踐不是圓形管,而是正方形、正六邊形(它們的水力半徑是d/4,其間d為對邊間隔)。此外還能夠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核算。Re=Rv0/v=d/4*v0/0.01=25v0d 

        式中,R為水力半徑,cm;v為水的運動黏滯系數,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,v=4-8cm/s,Re均在100以下;其間d=2.5cm,v0=8.5mm/s,Re=50,可見水呈層流狀況。因為斜管填料的作用比斜板好,并且便于設備,故工業水處理中多選用斜管填料,并且使用六方體的較多。這種六方體可用硬聚氯乙烯片制造,厚度為0.4-0.5mm,相對密度1.3-1.45。先把硬片壓成多槽狀的板,然后用黏合劑粘在一同。也可選用環氧玻璃鋼資料或用酚醛樹脂處理過的牛皮紙做成蜂窩體。


    二、斜板、斜管沉積核算

    按水流方向,可分為上向流、下向流和橫向流,因工業水處理選用上向流較多,下面以上向流為例敘說核算方法。

    圖2-5中給出了懸浮顆粒在斜板、斜管中的沉積進程和矢量關系。

    設顆粒沉降速度為u0,水流在斜板、斜管中的速度為v0,它們的組成矢量所指的結尾位置不應超越斜管終端。若設定它剛好在終端,依據圖2-5中所示類似三角形,則有v0/u0=L+d/sinθcosθ/d/cosθ=Lcosθsinθ+d/dsin

    由此得 L=(v0/u0-1/sinθ)*d/cosθ 

    但因為均勻速度與管內(或板間)各點的實踐速度誤差較大,中心點速度要高于均勻速度,故上式應再考慮1.33倍的余量,上式變為

    L=1.33*(v0/u0-1/sinθ)*d/cosθ

    在上向流斜管中,為使管內水流從進口端的紊流過渡到層流,以及考慮到進水端的進水和沉泥上下交替的進程,依據實踐調查,應再加200-250mm過渡段。

    [例2-1]已知:v0=5.2cm/s,u0=0.4cm/s,d=25mm,斜管傾角θ=60°,求斜管長。

    解:L=1.33*(5.2/0.4-1/sin60°)*25/cos60°=788mm

    再考慮到過渡段,取斜管長1000mm。

    三、參數的選取

        (1)管徑;所謂斜管并非選用圓管,一般多選用正六角形或正方形。故統稱的管徑系指六角形內切圓的直徑或正方形的邊長,矩形二長邊的間隔。上升流斜板的管徑大致為25-50mm。為避免沉積物阻塞,間隔不宜過小,而間隔過大則因需求管較長,經濟上不合算,目前六角形斜管管徑一般做成25mm。

        (2)管內水的上升速度v0;當水凝集處理時,一般情況下,當要求出水濁度為10度左右時,斜管沉積池上部面積上的水上升流速常在3.5-5mm/s,據此,若斜管傾角θ為60°時,則斜管填料內相應的流速為4-6mm/s(即池內上升流速再除以sinθ)。

        (3)顆粒沉降速度u0;獨自沉砂時數據見前述。選用混凝處理時,絮體沉降速度可為0.3-0.5mm/s,出水水質要求較高時,可選用較小的u0值。

        (4)高濁度水的參數當選用水解聚丙烯酰胺作助凝劑時有關參數可參照表2-2選取?梢娦惫茈m然是較先進的沉積設備,但當泥砂較細,含量較高時,天然沉積尚不能到達滿足的預沉作用。
    QQ圖片20171128140959.png

    注:上升流速不是極限值。

    關于表2-2的運轉工況若再加硫酸鋁100-150mg/L或三氯化鐵30-80mg/L,則出水濁度可降到10-60mg/L。

    高濁水天然沉積時斜管管徑25-35mm,管長1-1.5m,傾角60°,均勻軸向流速不超越1mm/s,不同進水含砂量的處理作用見表2-3。

    QQ圖片20171128141015.png

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