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上向流斜管沉淀池的沉降分析

           以上向流斜管沉淀池为例，分析沉淀区斜管尺寸问题，下向流斜管斜板沉淀池原理与此相同，不多叙述。

             为了分析方便，取上向流斜管为矩形，斜管的纵剖面如

             图3-19所示，设斜管的倾斜角为a，斜管的长度为A，断面高度为d，宽为w，斜管内水流平均流速为v，颗粒的沉降速度为u0。

             设固体颗粒从斜管的A点进入到达B点沉于管底，该颗粒的沉降速度既为它的截留速度。

           按图3-19中所画的几何关系，以u0及v为两边所构成的三角形和以d/cosa及(L+d/sinacosa)为两边的三角形是相似的，所以得下列比例关系:v/u0=L+d/sinacosa/d/cosa

由上式可以推导出沉淀单元长度:L=(v/u0-1/sina)d/cosa

沉淀单元的断面面积为dw，协管沉淀池厂家，则单元所通过的流量q应为:q=vdw

由上式解出v代入式，得出q和u0的下列关系：q=dwu0(Lcosa/d+1/sina)=u0(Lwcosa+dw/sina)

上式中Lw实际是沉淀单元**边的面积，Lwcosa是这个面积在水平方向的投影，可以用Af来表示。Af可以看作是为整个沉淀单元外壁的面积在水平方向的投影(设壁厚为零，所以两侧壁的水平投影面积为零)。dw是沉淀单元的断面面积，dw/sina表示这个面积在水平方向的投影，可用A代表，协管沉淀池直销，A同样解释为断面的投影面积。这样上式可改写成简单形式:q=u0(Af+A)

           上式所代表的物理意义可结合图3-20来理解，图中画出一个斜管单元的总投影面积(Af+A)。这个斜管单元的表面负荷应表示为:

表面负荷=q/A=vdw/A=u0(Af+A)/A

上式是对斜管沉淀池优于平流沉淀池的具体说明:在平流沉淀池中，表面负荷仅为u0，协管沉淀池销售，斜管沉淀的表面负荷为它的(Af+A)/A倍。相当于斜管把沉淀区的面积A变成(Af+A)来利用。因此，当倾角越小，即(Af+A)越大，斜管的效率越高，但为了沉泥的下滑，倾角不能太小。

设斜管沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0，在理想状态下，L/H=V/

u0。可见L与V值不变时，池深H越浅，石家庄协管沉淀池，可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板，将H分成3层，每层层深为H/3，在u0与v不变的条件下，只需L/3，就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变，由于池深为H/3，则水平流速可增加到3v，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能力提高3倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。这就是20世纪初，哈真（Hazen）提出的浅池理论。