什麽叫次高濁度水

來源:http://www.amormio929fm.com/ 作者:餘氯檢測儀 時間:2018-07-26

  一、次高濁度水的相關概念

  當河水中的泥沙含量較高時,水流的形態不管是靜水沉澱還是動水沉澱,都會在這一過程中形成一個清、濁水層分界麵非常清晰的渾液麵,這種水擁擠沉降的形式為渾液麵,因此稱其為高濁度水。當高濁度水以靜水的形態進行沉澱時,渾液麵下會呈現出一個渾水層,該渾水層的濃度變化相對較慢,稱其為均濃渾水層。這種水層是由於自然絮凝的泥沙擁擠沉降形成的。均渾水層的主要成分是水中的細粒泥沙,而一些粗粒泥沙則會不斷的沉澱、除去,因此屬於均渾水層的不穩定部分;而那些不會被沉澱除去的細粒泥沙則是均濃渾水層的穩定組成部分。因此按照這個概念,原水中的泥沙區可以分為兩個部分,即穩定部分和不穩定部分。高濁度的水進行沉澱時,原水中的穩定的泥沙濃度對形成均濃渾水層及出現渾液麵等均有直接的影響。當原水中的泥沙濃度在低濁度和高濁度之間,在沉澱時有擁擠沉降的特點,但並沒有出現渾液麵,該水層的性質表現出高濁度向低濁度過渡,因此稱其為次高濁度水。

  二、次高濁度水沉澱池在自然沉降工作狀態的計算

  在沉澱池中,次高濁度水的流動與沉澱狀況和高濁度水相近,其表現在以下幾點:第一,高濁度水在池中所呈現出的異重流現象,次高濁度水也同樣具備,隻是其典型性不如高濁度水;第二,次高濁度水沉澱的過程中不會出現渾液麵,但是會呈現出一個過渡層,其等濃度麵可以類比高濁度水的渾液麵;第三,次高濁度水沉澱池的出水泥沙濃度和過波層的高程位置有著密切的關係。因此渾水的動水沉澱濃縮規律同樣適用於次高濁度水。

  如果池中的次高濁度水的流量及泥沙濃度為固定值,則池中的等濃度麵以下的渾水設為計算渾水層,則其體積計算公式:W=a’QfHoω(W:計算渾水層體積,Ho:沉澱池的水深,Qf:次高濁度水流量,a’:係數,可取1.7,ω:次高濁度水沉澱濃縮參數)

  在計算次高濁度沉定濃縮參數ω時,采用解析法進行計算相對簡單。次高濁度水沉澱濃縮曲線φ-ξ前段為直線,其方程表達:φ=1-upξ

  若ξ<ξK,則:ω=(1+φ)ξ/2=[1-(up/2ξ)] ξ

  即ω與直線下梯形麵積相等。若ξ<1/ up,則:ω=1/2 up +△≈1/2 up

  即ω與直線下三角形麵積up與三角形以外的麵積△之和相等。由於次高濁度水中淤積層的比例非常小,因此△通常是個很小的值,為了簡化計算過程即使將其忽略不計也不會產生太大誤差。則將上述公式代入後可以得出計算渾水層的體積為:W=a’QfHo/2 up

  如果沉澱池處於不排泥的工作狀態,則渾水層的體積會由於泥沙未排出而越來越大,相應的等濃度麵也會不斷的提高;逐漸等濃度麵就會接近出水堰,在等濃度麵上還有水層,這些水層就會被出水挾出,從而出水泥沙的濃度就會越來越高;一旦等濃度麵升到一定高度,該高度恰可被挾出,設沉澱池所出水的泥沙深度為ρ0,如果設池中等濃度麵上的泥沙濃度和靜水沉澱的濃度分布是相等的,靜水沉澱時其等濃度麵以上水層還會有一定的殘留濃度,則沉澱池的出水濃度可以與之相等,設等濃度麵以上水層的殘留濃度為ρ1,則ρ0=ρ1。

  可以采用池底排泥的方法控製等濃度麵的高度,如果排泥的流量與渾水層體積的增長速度相等,則等濃度麵也會相應的穩定,則此時沉澱池排泥流量可以表達為:Qu=dw/dt=aQfφ.

  為了降低排泥流量,要保證水的沉澱時間要足夠,當其處於沉澱濃縮曲線的K點後,則沉澱池的排泥濃度則可以推算如下式:Qfρ1=Q0ρ0+Quρu;ρu=Qfρf-Quρu/Qu

  通常次高濁度水沉澱池連續的排泥流量比較低,因此實際生產中一般采用間歇排泥的方法,即池內的積泥積累到一定程度時再排泥。此時會造成池內的等濃度麵會在一定幅度內波動,不過排泥水量隻占進水量的很小比重,因此此波動幅度可以忽略不計。則排泥流量及水量平衡關係可以表達如下式:Qf=Q0+Qu

  Qu=(Qfρf- Quρu )ρu/={(ρf-ρ0)/(ρu -ρf)}・Qu

  則可以得出沉澱池的進水流量如下式:Qf ={(ρu -ρ0)/(ρu -ρf )}・Qu

  最終可以計算出沉澱池的麵積應為:Ω=W/H=(a/2)・{H0/(H0-H’)}・{(ρu -ρ0)/(ρu -ρf)}・(Q0/ up)

  而沉澱池的麵積至少要大於等濃度麵分離清水時所需要的最小麵積,設其為Ωmin,則:Ω≥Ωmin=λ・Q0/up

  上式中λ是係數,對於高濁度水來說,λ可以取1.3-1.35之間,而低濁度水λ則取值在1.2-1.5範圍內,參考二者的取值範圍,則次高濁度水的λ取值範圍可以設定為1.3-1.5之間。當根據上式求出沉澱池的麵積比界限值要小時,即Ω<Ωmin,則可以先設定Ω=Ωmin,然後再推算出沉澱池的深度計算公式H0如下式所述:

  H0=H’/{1-(a’/2)・[(ρu -ρ0)/(ρu -ρf)]・[Q0/(upΩmin)]}

  = H’/{1-[(a’/2)・(ρu -ρ0)/(ρu -ρf)]}

  總之,在給排水工程、選礦廠以及化工、鋼鐵等多個行業均會用到沉澱技術,而設置各種不同形式的沉澱池,本文提出了次高濁度水沉澱池的算法,希望可以與業內同行共同討論。

  參考文獻:

  [1]李圭白.試論高濃度、中濃度和低濃度渾水沉澱池的統一計算方法[J].哈爾濱建築工程學院學報,2005(1).

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  [3]張有威.高濁度水的動水運動特性及沉澱池麵積的計算[J].建築技術,2001(1).

  [4]孟慶海.高濃度泥水的沉澱特性[J].哈爾濱建築工程學院學報,2009(2).

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