第周，第9讲次课程名称：《水质工程学I》摘要16—3斜板斜管沉淀池授课题目（章、节）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】【重点】【难点】内容
课程名称：《水质工程学 I》 第 周，第 9 讲次 摘 要 授课题目（章、节） 16─3 斜板斜管沉淀池 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】 【重 点】 【难 点】 内 容
【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】3-2平流沉淀池是最基础的沉淀池：其它沉淀池都是在平流池基础上发展出来的。1、沉淀池进出水要求：（1）出水浊度宜在10度以下混浊度：1mgSi02/L所构成的混浊度为1度（悬浮物及胶体所造成水的不透明程度或光的散射现象）（2）进水应无砂：含砂量大时，应先预沉（除砂）。2、构造简介：上下分为：沉淀区（上）污泥区（下）进水区（配水区）：在整个沉淀区截面均匀配水。前后分为：沉淀区：水中颗粒下沉去除出水区：沉淀后的收集，排出沉淀池。共水区沉淀区-一出水区→4污泥区图16-4理想沉淀池的工作
【本讲课程的引入】 【本讲课程的内容】 3-2 平流沉淀池 是最基础的沉淀池：其它沉淀池都是在平流池基础上发展出来的。 1、 沉淀池进出水要求： （1）出水浊度宜在 10 度以下 混浊度：1mgSiO2/L 所构成的混浊度为 1 度（悬浮物及胶体所造成水的不透明程度 或光的散射现象） （2）进水应无砂：含砂量大时，应先预沉（除砂）。 2、构造简介：上下分为：沉淀区（上） 污泥区（下） 进水区（配水区）：在整个沉淀区截面均匀配水。 前后分为： 沉淀区：水中颗粒下沉去除 出水区：沉淀后的收集，排出沉淀池
3、特点：水流受池身构造和外界影响使颗粒沉淀复杂。（进口水流惯性，出口束流，风吹池面，水质浓度变化及温差等形成的异重流）。一、非凝聚性颗粒的沉淀过程分析1、理想沉淀池的假定：（1）颗粒互不干扰，沉速不变（无絮凝现象）（2）水流沿水平方向流动，在沉淀区流速相等，流速大小、方向不变。（3）颗粒沉到池底即为去除，不再返回水流中。2、分析：gV=（1）水平流速：v（m/s）hoBQ一流量，（m3/s）HO一水流沉淀区高度，（m）B一沉淀区宽度，（m）（2）截流沉速：uO在池的最不利点，A点（沉淀区开始回最高点）以uO下沉速度下沉，可在沉淀区末端最低点B，进入污泥区，这个沉速称为截留沉速uO沉区长为L，高为hO。进水区出水区→沉淀区2A42污泥区图 16-4理想沉淀池的工作Q并1=hV则有：h,B1uoQ%=0或..uoLBA
3、特点：水流受池身构造和外界影响使颗粒沉淀复杂。（进口水流惯性，出口束流， 风吹池面，水质浓度变化及温差等形成的异重流）。 一、非凝聚性颗粒的沉淀过程分析： 1、 理想沉淀池的假定： （1）颗粒互不干扰，沉速不变（无絮凝现象） （2）水流沿水平方向流动，在沉淀区流速相等， 流速大小、方向不变。 （3）颗粒沉到池底即为去除，不再返回水流中。 2、 分析： （1）水平流速：v（m/s） h B Q v 0 = Q—流量,（m3/s） H0—水流沉淀区高度,（m） B—沉淀区宽度,（m） （2）截流沉速：u0 在池的最不利点，A 点（沉淀区开始回最高点）以 u0 下沉速度下沉，可在沉淀 区末端最低点 B ，进入污泥区，这个沉速称为截留沉速 u0 沉区长为 L，高为 h0。 则有： v L t = 并 0 0 u h t = h B Q v 0 = ∴ LB Q u0 = 或 A Q u0 =
A一沉淀池水表面面积。（m）一表面负荷或溢流率（单位水表面积所负担水量）截留沉速=表面负荷（意义不同）（3）ui≥uo的颗粒：在A一B面上分布（均匀分布）：全部可沉淀去除（在图中，以I轨迹下沉）。（4）ui<uo的颗粒：不能全部下沉去除（在图中，以II轨迹下沉）其在A-B面上分布点，设为m点，其高度为hi，设颗粒在A-B面上均匀分布，颗粒浓度为Ci，其总量为可去除量为去除量_h,BvC_hE=3其去除率E:总量h,BvC,h,hohi进水区沉淀区出水区→污泥区图16-4理想沉淀池的工作
A— 沉淀池水表面面积。（㎡） —表面负荷或溢流率（单位水表面积所负担 水量）截留沉速=表面负荷（意义不同） （3）ui≥u0 的颗粒： 在 A—B 面上分布（均匀分布）：全部可沉淀去除（在图中，以 I 轨迹下沉）。 （4） ui＜u0 的颗粒： 不能全部下沉去除 （在图中，以 II 轨迹下沉） 其在 A-B 面上分布点，设为 m 点，其高度为 hi，设颗粒在 A-B 面上均匀分布， 颗粒浓度为 Ci，其总量为 可去除量为 其去除率 E： 0 h0 h h BvC h BvC E i i i i = = = 总量 去除量 hi h0
h_L及Abb'是相似△，即由△ABB'uo vh = Luo:.Vh=Lu同理vLul,E=代入E式中：Luouov9u:.E=uo =gAQ/A一沉淀池的表面负荷。3、（Hazen）哈真理论：悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关，与其它因素（池深、池长、水平流速等）无关（其实在实际池中有关）4讨论：E=u(1)由可知，uQ/A/产水量越大。0或：Q/A=C（产水量不变）越大/E/u，一颗粒沉速是由絮凝所确定的，所以都要重视反应池的絮凝。（2）u,=C增加A，可以提高去除率。设沉淀池容积V不变时，即浅池可提高去除率，“浅池理论”。斜板，斜管沉淀池就是基于此理论发展的。5、总的去除率：上面分析的是u,≥uo全部去除了u,<uo的有一部分去除了。由沉淀实验：假想将不同沉速的颗粒分离开
由△ABB′及 Abb′是相似△，即 v L u h = 0 0 ∴ v Lu h O 0 = 同理 v Lu h i i = 代入 E 式中： 0 0 u u v Lu v Lu E i i = = A Q u0 = ∴ A Q u E i = Q/A—沉淀池的表面负荷。 3、（Hazen）哈真理论：悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负 荷有关，与其它因素(池深、池长、水平流速等)无关（其实在实际池中有关） 4 讨论： （1）由 A Q u E i = 可知， i u ↗ Q/A↗产水量越大。 或：Q/A=C（产水量不变） 越大↗E↗ i u —颗粒沉速是由絮凝所确定的，所以都要重视反应池的絮凝。 （2） i u =C 增加 A，可以提高去除率。设沉淀池容积 V 不变时，即浅池可提高 去除率，“浅池理论”。斜板，斜管沉淀池就是基于此理论发展的。 5、总的去除率： 上面分析的是 i u ≥ 0 u 全部去除了 i u < 0 u 的有一部分去除了。 由沉淀实验： 假想将不同沉速的颗粒分离开
(b)rtif高敢系粒的沉淀试强总去除率P：P = [p+ + , - . +[Eo-Po++ eo- o2 + E-P.-++ E, .]去除百分率数的和百分数的总和式右边加上，再减去相同组数。+[p0+1+p0+2+.*pn-1+pn]-[p0+1+p0+2+.*pn-1+pn].原式为[p+ + p. +. o.+ p. ]-[po+ o*- .-+ + p, P:[0o+ Po-+ + Eo+2Po2 +..+ E,-- - + E, , ]P =1 P +[Eo++Po + Eo+2-Po+2 +.+ E,-Pn- + E, ,]Eo+ = "ouE-uE,="代入上式，括号中变成为：Uououoo+ Po+ +ua pnUo+2Un-lPo+2Pn-1uotououo当取△p-0时，Pou,则成了PouidrP=1-
总去除率 P： 去除百分率数的和 沉速 颗粒的 百分数的总和 沉速 0的颗粒 0 1 2 0 0 1 0 1 0 2 0 2 1 1 v n n n n v P p p p E p E p E p E p + + + + − − = + + + + + + + 式右边加上，再减去相同组数。 +[ p0+1+ p0+2+.pn-1+pn]-[p0+1+ p0+2+.pn-1+pn] ∴原式为: n n n n P n n n E p E p E p E p P p p p p p p p p + + + + = + + + − + + + + + + + − − + + − 0 1 0 1 0 2 0 2 1 1 0 1 0 2 1 1 1 2 0 0 P =1− P0 + E0+1 p0+1 + E0+2 p0+2 ++ En−1 pn−1 + En pn 0 1 0 1 u u E O+ + = u0 u E i i = u0 u E n n = 代入上式，括号中变成为： n n n O O n p u u p u u p u u p u u 0 1 0 1 0 2 0 2 0 1 0 1 + − + − + + + + 当取△p→0 时， 则成了 i p i dp u u 0 0 0 ∴ i p i dp u u P P = − + 0 0 0 1 0
51.00-1PPo5线A0uiWou2.uih沉速u=图16-6理想沉淀池的去除百分比计算式中：P。一所有沉速小于理想沉淀池截留沉速的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分率。uo—理想沉淀池的截留沉速。u一小于截留沉速的颗粒沉速。Pi一所有（累加）沉速小于的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分数。dpi一具有沉速为的颗粒重量点原水中全部颗粒重量的百分率。单筒沉淀的试验：在时间tl、t2、totn取样测得浓度为：C1、C2、COCn同时可得沉速：hhhuz =u=-un=4t2tn1.0d-1子4Me抗速图16-5沉淀试验筒图16-6理想沉淀池的去除百分比计算
式中：P。—所有沉速小 于理想沉淀池截留沉速 的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分率。 0 u —理想沉淀池的截留沉速。 i u —小于截留沉速的颗粒沉速。 Pi—所有（累加）沉速小于 的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分数。 dpi—具有沉速为 的颗粒重量点原水中全部颗粒重量的百分率。 单筒沉淀的试验：在时间 t1、t2、.t0.tn 取样测得浓度为：C1、C2、.C0.Cn 同时可得沉速： 1 1 t h u = 2 2 t h u = n n t h u =
务习2P残3A0Vn-27=h沉降速度U沉淀试验的P-曲线一沉淀管(Um-2)V活塞流沉淀池模型取样时表明，ti取样，即ui颗粒即达到了取样口下沉，池中已不存在ui颗粒了。如果以P1，P2Pn代表c1/c,c2/c，cn/c。即为取样口处，水样中所残存的悬浮颗粒的浓度分数。即：小于该颗粒沉速的颗粒浓度分数。1-P1，1-P2表示取样口水样中已经去除的悬浮物颗粒的分数
取样时表明， ti 取样，即 ui 颗粒即达到了取样口下沉，池中已不存在 ui 颗 粒了。 如果以 P1 ,P2.Pn 代表 c1/c,c2/c, .cn/c。即为取样口处，水样中所残存的 悬浮颗粒的浓度分数。 即：小于该颗粒沉速的颗粒浓度分数。 1－ P1，1－P2.表示取样口水样中已经去除的悬浮物颗粒的分数
点绘P-u曲线，得图示曲线。【例题】非凝聚性悬浮粒在实验条件下的沉淀数据列于表16-1。试确定理想平流式沉淀池当表面负荷为43.2m/md时的悬浮物去除百分率。实验管取样口选在水面下120cm。C表示在时间时由各个取样口取出的水样所含的悬浮物浓度，C。代表初始的悬浮物浓度。解】根据上还试验数据，可得出悬浮题粒的沉速分布。分析表明，C/C。对h/t作图可以给出沉速小于h/的题粒组成部分的分布。相应于各取样时间的沉速计算如下：沉淀试验记景装16-1取样时间(min)fo3618045S5C/C.10.960,810,620.460.230.06各取样时间讯速计算袋16-2取样时间（min)1630459180w=h/t(cm/min)8.04.02,671,330.67.沉速分布见图1.00.8教每子0.750.0.0.22346810沉降速度（cm/min）截留沉速在数值上等于表面负荷率：43.2×100=3cm/minug=24X60从图上查得。3cm/min时，小于该速的题粒组成部分等于p。=0.75。从图上，相当于积分式udp的阴影部分面积为1.19。因此得到总去除百分数为：P =(1-0.75)+(1.19)=64.7%
点绘 P-u 曲线，得图示曲线
二、凝聚性颗粒的沉淀过程分析水处理中多数是凝聚性沉淀过程（给水、污水、工业水处理）（一）凝聚性沉淀：在沉淀过程中，颗粒的大小，形状和密度都有变化，沉速越来越快。这种沉淀，情况十分复杂，变数太多，只能用试验来预测沉淀效果。(二)絮凝沉淀试验1、试验装置主要是絮凝试验沉淀筒：直径（内）D≥100mmH=2~3m设取样口5～6个（均分试验区高度）54AX图16~8沉淀试验筒2、试验过程：筒内水样悬浮物浓度要均匀（搅拌用泵循环）测试初始浓度CO每隔一定时间，同时取出各取样口水样并测定其浓度，计算出相应的去除百分数。Co-C.-1-C.CoCo
二、凝聚性颗粒的沉淀过程分析 水处理中多数是凝聚性沉淀过程（给水、污水、工业水处理） （一）凝聚性沉淀：在沉淀过程中，颗粒的大小，形状和密度都有变化，沉速 越来越快。 这种沉淀，情况十分复杂，变数太多，只能用试验来预测沉淀效果。 （二） 絮凝沉淀试验 1、 试验装置 主要是絮凝试验沉淀筒： 直径（内） D≥100mm H=2～3m 设取样口 5～6 个（均分试验区高度） 2、试验过程： 筒内水样悬浮物浓度要均匀（搅拌用泵循环） 测试初始浓度 C0 每隔一定时间，同时取出各取样口水样并测定其浓度，计算出相应的去除百分 数。 0 0 0 1 C C C C Ce e = − −