影响平流式沉淀池沉淀效果的因素

实际平流式沉淀池与理想沉淀池的沉淀条件有些偏离,其主要原因有

(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,假定水流稳定,流速均匀分布。其理论停留时间to为:

式中V一沉淀池容积,m³

Q―沉淀池的设计流量,m³/h。

但在实际沉淀池中,停留时间总是偏离理想沉淀池,表现在一部分水流通过沉淀区的时间小于to,而另一部分水流则大于to,这种现象称为短流,它是由于水流的流速和流程不同而产生的。短流的原因有进水的惯性所产生的紊流(进水流速过高)出水堰产生的水流抽吸、较冷或较重水的进入产生的异重流、风浪引起的水流(露天池内存)、池内在着柱子、导流壁和刮泥设施等。

上述诸多因素造成池内顺着某些流程的水流流速大于平均值,而与此同时,在某些地方流速很低,甚至形成死角。因此,一部分水通过沉淀池的时间短于平均值,而另一部分水却停留了较长时间。停留较长时间的那部分水中的沉淀增益,一般不得抵消另一部分水由于停留较短时间而不利于沉淀的后果。

水流的紊动性可用雷诺数Re判别。该值表示推动水流的惯性力与粘滞力两者之间的对比关系:

式中 v―水平流速;

R―尺水力半径;

r―水的运动黏度。

一般在明渠流中,Re>500时,水流呈紊流状态。平流式沉淀池中水流的Re一般为 4000〜1500,属紊流状态。此时水流除水平流速外,尚有上、下、左、右的脉动分速,且伴有小的涡流体,这些情况都不利于颗粒的沉淀。在沉淀池中,通常要求降低Re以利于颗粒沉降。

异重流是进人较静而具有密度相异的水体的一股水流。异重流之入重于水体者,将下沉并以较高的流速沿着底部绕道前进,异重流之人轻于水体者,将沿水面径流至出水口。密度的差别可能由于水温、所含盐分或悬浮固体量的不同所致。若池内水平流速相当高,异重流将和池中水流汇合,影响流态甚微。这样的沉淀池具具有稳定的流态。若异重流在整个池内保持着,则具有稳定的流态。

水流稳定性能用弗劳德数Fr判别。该值反映推动水流的惯性力与重力两者之间的对比关系:

式中 R一水力半径;

v一水平流速;

g―重力加速度。

Fr数增大,表明惯性力作用相对增加,重力作用相对减小,水流对温差、密度差异重流及风浪等影响的抵抗能力强,使沉淀池中的流态保持稳定。一般认为,平流沉淀池的Fr值宜大于10的-5次方。

在平流式沉淀池中,降低Re和提高Fr的有效措施是减小水力半径R,池中纵向分格及斜板、斜管沉淀池都能达到上述目的。

在沉淀池中,增大水平流速,一方面提高了Re而不利于沉淀,但另一方面却提高了Fr数而加强了水的稳定性,从而提高了沉淀效果。因此,水平流速可以在很大范围内选用,而不致对沉淀效果造成明显的影响。混凝沉淀池的水平流速宜为10〜25mm/s

(2)凝聚作用的影响:原水通过絮凝池后,悬浮杂质的絮凝过程在平流式沉淀池内仍继续进行。如前所述,池内水流流速分布实际上是不均匀的,水流中存在的速度梯度将引起颗粒相互碰撞而促进絮凝。此外,水中絮凝颗粒的大小也是不均匀的,它们将具有不同的沉速,沉速大的颗粒在沉降过程中能追上沉速小的颗粒而引起絮凝。水在池内的沉淀时间愈长,由速度梯度引起的絮凝便进行得愈完善,所以沉淀时间对沉淀效果是有影响的。池中的水深愈大,因颗粒沉速不同而引起的絮凝也进行得愈完善,因此,沉淀池的水深对混凝效果也是有影响的。由于实际沉淀时间和水深所产生的絮凝过程均影响了沉淀效果,实际沉淀池也就偏离了理想沉淀池的假定条件。