理想沉淀池的沉淀原理

理想沉淀池的沉淀原理水处理工程技术张宝军教授主要内容1)理想沉淀池的沉淀过程分析2)影响沉淀池沉淀效果的因素分析理想沉淀池的沉淀原理

1)理想沉淀池的沉淀过程分析

(1)理想沉淀池的三个假定(2)理想沉淀池的沉淀过程分析理想沉淀池的沉淀原理(1)理想沉淀池的三个假定①颗粒处于自由沉淀状态。②水流沿着水平方向作等速流动，在过水断面上各点流速相等，颗粒的水平分速等于水流流速。③颗粒沉到池底即认为已被去除。理想沉淀池的沉淀原理(2)理想沉淀池的沉淀过程分析

理想沉淀池分流入区、流出区、沉淀区和污泥区。从池中的点A进入的颗粒运动轨迹是水平流速和颗粒沉速u的矢量和。直线Ⅰ表示从池顶A点开始下沉而能够在池底最远处D点之前沉到池底的颗粒的运动轨迹。理想沉淀池的沉淀原理(2)理想沉淀池的沉淀过程分析

直线Ⅱ表示从池顶A点开始下沉而不能够沉到池底的颗粒的运动轨迹。直线Ⅲ表示从池顶A点开始下沉而正好沉到池底最远处D点的颗粒的运动轨迹。理想沉淀池的沉淀原理将直线Ⅲ代表的颗粒具有的沉速定义为u0，故可得关系式:式中u0—颗粒沉速；—颗粒水平分速；H—沉淀区水深；L—沉淀区长度。显然，沉速ut≥u0的颗粒，都可在D点前沉淀掉，见轨迹I所代表的颗粒。沉速ut<u0的颗粒，视其在流入区所处位置而定。如果靠近水面则不能被去除，见轨迹Ⅱ实线所代表的颗粒；如果靠近池底就能被去除，见轨迹Ⅱ虚线所代表的颗粒。理想沉淀池的沉淀原理

轨迹Ⅲ所代表的颗粒沉速u0具有特殊意义，一般称为截留沉速。实际上，它反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。理想沉淀池的沉淀原理水平流速和沉速都与沉淀时间t有关：式中

Q——沉淀池设计流量；

B——沉淀池宽度；

V——沉淀池容积。由此可以导出：：式中A——沉淀池表面积，A=BL；q——表面负荷或溢流率。理想沉淀池的沉淀原理表面负荷表示在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量。单位为m3/(m2.s)或m3/(m2.h)，其数值等于截留沉速，但含义却不同。理想沉淀池总的沉淀效率，在设定了截留沉速u0以后，由两部分组成。一部分是u>u0的颗粒去除率，这类颗粒将全部沉掉。若所有沉速小于截留沉速u0的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分率为P0，则本部分去除率为(1-P0)。另一部分是u<u0的颗粒去除率，这类颗粒部分沉到池底被去除。

理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理由公式得出以下３点结论：理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理2)影响沉淀池沉淀效果的因素分析实际中的沉淀池由于受实际水流状况和凝聚作用等的影响，偏离了理想沉淀池的假设条件。影响因素包括以下两大方面：

(1)沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响

(2)凝聚作用的影响理想沉淀池的沉淀原理

(1)沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响在理想沉淀池中，假定流速均匀分布，水流稳定。但在实际沉淀池中，停留时间总是偏离理想沉淀池，实际沉淀池中水流在池子过水断面上流速分布是不均匀的，整个池子的有效容积没有得到充分利用，一部分水流通过沉淀区的时间小于理论停留时间，而另一部分水流则大于理论停留时间，这种现象称为短流。这主要是由于水流的流速和流程不同所导致。理想沉淀池的沉淀原理短流产生的原因短流产生的原因包括进水的惯性、出水堰产生的水流抽吸、较冷或较重的进水产生异重流、沉淀池内存在导流壁和刮泥设备影响、风浪影响等。由于产生短流现象，导致池内顺着某些流程的水流流速大于平均值，而在另一些区域则小于平均值，甚至形成死角。

理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理

在沉淀池中，要求降低雷诺数以利于颗粒沉降。明渠流中的Re>500时，水流呈紊流状态，平流式沉淀池中水流的Re一般在4000～15000。此时水流除水平流速外，还有上下左右的脉动分速，并伴有小的涡流体，虽然不利于颗粒的沉淀，但可使密度不同的水流较好混合，减弱分层流动。理想沉淀池的沉淀原理

异重流，是进入较静而具有密度差异的水体的一股水流。例如水中悬浮固体很高时，密度较大，进入池子经过沉淀后，密度有显著的下降，这样，进水与池水间出现密度上的差异，会出现进入池子的水流将沉潜在池水的下层，上层的水基本上不流动的状况。理想沉淀池的沉淀原理异重流如果重于池内水体，将下沉并以较高的流速沿着底部绕道前进；异重流轻于池内水体，则将沿水面径流至出水口。密度的差异主要由于水温、所含盐分或悬浮固体量的不同所导致。如果池内的水平流速相当高，异重流则会和池中水流汇合，基本上不会影响流态，此时的沉淀池具有稳定的流态。如果异重流在整个池内保持，则会存在不稳定的流态。理想沉淀池的沉淀原理理想沉淀池的沉淀原理在平流式沉淀池中，提高Fr数和降低Re数的有效措施，是减小水力半径。在沉淀池中进行纵向分格，采用斜板、斜管沉淀池，均可以达到这一目的。在沉淀池中增大水平流速后可以提高Re数而不利于沉降，却提高了Fr数从而增加了水的稳定性，提高了沉淀效果。一般将水平流速控制在10～25mm/s。理想沉淀池的沉淀原理(2)凝聚作用的影响

悬浮物的絮凝过程在沉淀池中仍继续进行。由于沉淀池内水流流速成分布不均匀，水流中存在的速度梯度会引起颗粒相互碰撞而促进絮凝。水中絮凝颗粒大小不均匀，故沉速也不同。在沉淀过程中沉速大的颗粒会追上沉速小的颗粒而引起絮凝。理想沉淀池的沉淀原理(2)凝聚作用的影响水在池内的停留时间越长，由速度梯度引起的絮