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​蜂窝斜管填料沉淀进程剖析及核算方式

2017-11-28 14:03:03 益达滤材 阅读

    斜管沉淀池比较常见的为长方形和正方形,(斜管沉积池有方形和圆形两种)斜板沉积池在初期设计时就要充分考虑好建成后里面的净面积,因为斜板的尺度为1m*1m,沉积池最好建成宽度(也就是斜板横向摆放的宽度)刚好为整尺度,这样不只便于设备修理,整齐漂亮,并且比较结实。如果不是整尺度,就需求补上一排,会影响全体结实性。

一、沉积进程的剖析

设有水平沉积池取其断面ABCD(见图2-3),做如下剖析。
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    在A点,大于或等于沉速u0的颗粒与水平流速v的组成速度的方向AD重合时,则这些颗粒都能被除去;在E点若有颗粒沉速为u。u与v的组成速度的方向与ED线相重合,阐明E点以下沉速为u的颗粒均能被除去,因为颗粒在断面上是均匀分布的,故颗粒去除率可用EC/AC*100%即u/u0*100%表明。

    图2-3中池深AC以H表明,池长CD以L表明,若将池深分为四层,则颗粒沉积深度削减至H/4,则池长可削减至L/4,即池体削减了3/4。若池长L不变,则水平流速可添加4倍。可见添加4倍水平方向的沉积面积,水处理能力也添加4倍。在实践使用中,通常用歪斜放置的板或管构成沉积单元,称为斜管填料沉积。它可添加水平沉积面积10倍乃至20倍以上,但因为进出口水流的影响,管内流态搅扰以及积泥搅扰等原因,实践沉积功率增高2-4倍。
斜管填料能增大沉积能力的原因可概括为以下几点。

    ①沉积间隔减小,沉积时刻缩短,或者说是添加了沉积面积。颗粒的去除率为颗粒的沉速与外表负荷率之比。选用斜板后沉积面积的添加率为 a=L/d cosθsinθ
式中,d为斜管间隔,参见图2-5。当d=25mm,L=700mm,θ=30°时,a≈12,因为沉积面积增大,外表负荷下降。

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    ②因为斜板斜管内的再凝集作用,使絮状物变大,易于沉积。添加斜板、斜管后形成上下活动的混合流,增大了上壁处的速度梯度,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润周,有利于水的拌和。下降的絮状物顺次同多边形宽水流通道中的上升流触摸,原水中的浊度再次被下层絮状物吸附。

    ③斜管填料发明了层流沉积条件。雷诺数(Re)500以下为层流区,雷诺数大于2000为紊流,上向流斜管沉积雷诺数一般小于50,斜管沉积池雷诺数一般也能小于500。
在工程使用中,把这种能添加沉积功率的斜管填料便于活动的排泥,一般取600,称为蜂窝斜管填料沉积池。所谓斜管,实践不是圆形管,而是正方形、正六边形(它们的水力半径是d/4,其间d为对边间隔)。此外还能够包括长边比短边不大于2倍的长方形,而其他长方形则视为斜板。

斜板的雷诺数可用下式核算。Re=Rv0/v=d/4*v0/0.01=25v0d 

    式中,R为水力半径,cm;v为水的运动黏滞系数,cm2/s,当水温为20℃时为0.01cm2/s;d为直径,cm;V0为流速,cm/s。

    若取d=2.5-5cm,v=4-8cm/s,Re均在100以下;其间d=2.5cm,v0=8.5mm/s,Re=50,可见水呈层流状况。因为斜管填料的作用比斜板好,并且便于设备,故工业水处理中多选用斜管填料,并且使用六方体的较多。这种六方体可用硬聚氯乙烯片制造,厚度为0.4-0.5mm,相对密度1.3-1.45。先把硬片压成多槽状的板,然后用黏合剂粘在一同。也可选用环氧玻璃钢资料或用酚醛树脂处理过的牛皮纸做成蜂窝体。


二、斜板、斜管沉积核算

按水流方向,可分为上向流、下向流和横向流,因工业水处理选用上向流较多,下面以上向流为例叙说核算方法。

图2-5中给出了悬浮颗粒在斜板、斜管中的沉积进程和矢量关系。

设颗粒沉降速度为u0,水流在斜板、斜管中的速度为v0,它们的组成矢量所指的结尾位置不应超越斜管终端。若设定它刚好在终端,依据图2-5中所示类似三角形,则有v0/u0=L+d/sinθcosθ/d/cosθ=Lcosθsinθ+d/dsin

由此得 L=(v0/u0-1/sinθ)*d/cosθ 

但因为均匀速度与管内(或板间)各点的实践速度误差较大,中心点速度要高于均匀速度,故上式应再考虑1.33倍的余量,上式变为

L=1.33*(v0/u0-1/sinθ)*d/cosθ

在上向流斜管中,为使管内水流从进口端的紊流过渡到层流,以及考虑到进水端的进水和沉泥上下交替的进程,依据实践调查,应再加200-250mm过渡段。

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

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

再考虑到过渡段,取斜管长1000mm。

三、参数的选取

    (1)管径;所谓斜管并非选用圆管,一般多选用正六角形或正方形。故统称的管径系指六角形内切圆的直径或正方形的边长,矩形二长边的间隔。上升流斜板的管径大致为25-50mm。为避免沉积物阻塞,间隔不宜过小,而间隔过大则因需求管较长,经济上不合算,目前六角形斜管管径一般做成25mm。

    (2)管内水的上升速度v0;当水凝集处理时,一般情况下,当要求出水浊度为10度左右时,斜管沉积池上部面积上的水上升流速常在3.5-5mm/s,据此,若斜管倾角θ为60°时,则斜管填料内相应的流速为4-6mm/s(即池内上升流速再除以sinθ)。

    (3)颗粒沉降速度u0;独自沉砂时数据见前述。选用混凝处理时,絮体沉降速度可为0.3-0.5mm/s,出水水质要求较高时,可选用较小的u0值。

    (4)高浊度水的参数当选用水解聚丙烯酰胺作助凝剂时有关参数可参照表2-2选取。可见斜管虽然是较先进的沉积设备,但当泥砂较细,含量较高时,天然沉积尚不能到达满足的预沉作用。
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注:上升流速不是极限值。

关于表2-2的运转工况若再加硫酸铝100-150mg/L或三氯化铁30-80mg/L,则出水浊度可降到10-60mg/L。

高浊水天然沉积时斜管管径25-35mm,管长1-1.5m,倾角60°,均匀轴向流速不超越1mm/s,不同进水含砂量的处理作用见表2-3。

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