悬浮物澄清的预沉池和自然沉淀池
原水含砂量在5kg/m3以下时，泥砂具有自然沉淀性质。含砂量大于6kg/m3或原水中砂粒直径大于0.1mm的比较多，将会影响以后的净化效果。为减少混凝剂用量，确保澄清器安全运行，应采用预沉措施， 可以采用自然沉淀或斜管填料沉淀，后者可比前者提高效率2.5倍左右。近年来国内实践证明，采用3号助凝剂聚丙烯酰胺及F691配合骨胶进行混凝沉淀比自然沉淀具有显著的经济效果。它可大大降低沉淀池造价，例如处理含砂量为40kg/m3的水时，可节约投资近70%，处理每吨水药剂费约5分。又如对处理含砂量35kg/m3的水(出水悬浮物小于2000mg/L)，经济比较证实，采用这种絮凝剂5年的药品费只为自然沉淀池造价的1/3.3。
通常工业用水澄清池设计进水悬浮物小于3000mg/L，尽管实践证明机械加速、悬浮澄清池采用3号助凝剂可将原水含砂量提高至20-30kg/m3，但由于二级处理可降低加药量3/4，同时提高了出水质量，保证了供水的安全性，故处理高含砂量的水，一般应先经预沉池后再进凝聚澄清设备，二级沉淀处理流程原水最高允许含砂量50-100kg/m3。
水平沉淀池的工作原理
水平沉淀池的工作原理是基于水在水平方向流动时，悬浮颗粒因受重力的影响逐渐沉入池底，原理如图2-1所示，构造见图2-2。
设水平流速为v，颗粒沉淀速度为u，由图2-1知
u=v*AC/CD=v*池深(H)/池长(L)=v*池深*池宽/池长*池宽=沉淀池流量(Q)/沉淀池表面积(F)=表面负荷
因为u=Q/F，又u=H/T，所以 u=H/F=Q/T
式中，T为沉淀时间。
由于受紊流以及水分配不均匀性(特别是出入口区)的影响，实际长度一般是理想值的1.2-1.5倍。
沉淀池的主要计算数据
①池数一般不少于2个；出水悬浮物一般为20mg/L以下。
②自然沉淀水平流速一般不大于3mm/s、混凝沉淀不大于5-20mm/s。
③沉淀时间1-2h，低温、低浊或高浊度时沉淀时间要加长。
④有效水深2.5-3m。
⑤长宽比不小于4:1，长深比不小于10:1。
⑥佛罗里德数Fr在10^-5 - 10^-4之间。
⑦自然沉淀速度的取值，一般应通过试验，在无试验数据时，可根据原水悬浮物浓度按表2-1取值。如用混凝剂处理高浊水，沉速可取为0.3-0. 6mm/s。
不同悬浮物浓度的自然沉淀速度 表2-1
| 原水悬浮物/(mg/L) |
3000-10000 |
20000 |
40000 |
80000 |
100000 |
| 自然沉淀速度/(mm/s) |
0.15 |
0.12 |
0.07 |
0.025 |
0.01 |
沉淀池的主要参数计算
根据上式可导出水平沉淀池的计算公式。
(1)池长L(m)；L=a*vH/u
式中，v为颗粒下沉速度，mm/s；H为池深；v为水平流速，mm/s；a为紊流及设备配水不均匀系数，1.2-1.5。
(2)池断面积A(m2)；A=Q/v
式中，Q为处理水量，m3/d。
(3)池宽B(m)；B=A/H=Q/vH
根据上面几点分析，在理想状况下，可表示为L=vH/u
H/u的物理意义是水的停留时间，令H/u=T，则L=vT，又由式可知若选取的v值变大则L也变大，但B值却变小，可以设想在u，Q值一定时，池体积V与v值无关而为常数。从数学上也不难证明
V=LBH=vH/u*Q/vH*H=QH/u=QT=常数
但如果取v值过小则池的长度变短，宽度变长，池的出入口区占的比例太大，会使造价升高，因此设计规定一个合适的v值范围，以使长宽比值合宜。
若把式中的aH/u记为停留时T，并根据经验T=1-2h，则该式又可记为L=vT，若L单位为M，单位为mm/s，T单位为h，则L=3.6vT；池面积F=LB=vT*Q/vH=QT/H
高浊水自然沉淀主要参数计算
高浊水预沉时，由于排污量大，进水量可达出水量的1.35倍，故设汁沉淀池时应考虑这一因素。沉淀池可选用平流式或辐流式。
(1)平流式；沉淀池面积F(m2)的计算公式如；F=a*Q2/u2；a=u2/u1
式中，a为系数，取1.3-1.5；u2为静水浑液面等速阶段沉淀速度，m/s，应通过试验求得，无试验数据时参见表2-1；u1为浑液面动水沉降速度，m/s；Q2为清水流量，m3/s。
池宽B=1000Q2/Sn
式中，n为池的个数；S为单宽流量，L/(m·s)，原水含砂量大于50kg/m3时S=2-3.5L/(m·s)，原水含砂量25kg/m3以下取S=6L(m·s)。池长L=F/nB
(2)辐流式；该池为圆形，水自中心进入，在由中心流向池边时完成沉淀过程，清水由周边集水装置排出，沉淀于池底的泥砂用机械方法排出。这种池用于高浊水的预沉。
池面积可按式F=a*Q2/u2计算，但应增加30m2涡流带面积。这种池已用于兰州、郑州的水厂。
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