计算异向流斜板沉淀池特定颗粒沉速的新方法

计算异向流斜板沉淀池特定颗粒沉速的新方法斜板沉淀池是根据浅池沉淀理论，在不断总结平流沉淀池实践经验基础上发展起来的一种新型沉淀池，其增加了沉淀面积并改善了水力条件，具有沉淀效率高，停留时间短，占地少等优点[1]，近年来广泛应用于市政给水、城市污水和工业废水处理中。根据水流与水流中悬浮颗粒沉降方向的不同，常见的斜板沉淀池分为上向流斜板沉淀池、平向流斜板沉淀池、下向流斜板沉淀池。斜板沉淀池中，上向流也叫异向流，特点是清水向上流出，污泥向下流出；平向流也叫侧向流，特点是水流从水平方向通过斜板，污泥则向下沉淀；下向流也叫“同向流”，特点是水流方向和污泥下滑的方向相同[2]。其中，异向流斜板沉淀池在给水处理工程中应用最为广泛,根据异向流斜板沉淀池各构造尺寸和处理水量计算特定颗粒沉速是其工艺计算的重中之重。特定颗粒沉速的计算方法，多是按照非正交坐标系中平行四边形相似的原理进行的，但在日常工作中发现该方法存在2个不足之处：一是计算图较为抽象，不便于被工程技术人员理解和掌握；二是推导过程中不能体现出斜板沉淀池从本质上与平流沉淀池是一脉相承的特点。本文将平流理想沉淀池的计算原理应用至异向流斜板沉淀池的计算中，避免了上述问题。1理论分析计算1.1平流理想沉淀池特定颗粒沉速计算如图1所示，沉速是μ0的颗粒从平流理想沉淀池的最不利点以水平流速υ从左向右水平运动，同时以特定沉速μ0垂直向下运动，该类颗粒恰好在到达池的最右端时到达池的最底部，运动轨迹是水平运动和垂直运动的合成。根据水平和垂直两向运动的时间相同的关系可以推导出t=Lv=Hμ0，即μ0=HvL（1）式（1）就是平流理想沉淀池中特定颗粒沉速的计算公式，根据平流理想沉淀池的长度、宽度及水平流速即可求得。图1平流理想沉淀池1.2异向流斜板沉淀池特定颗粒沉速常规计算方法以异向流斜板沉淀池为例，见图2。斜板长度为l，斜板与水平线的夹角为θ，斜板间距为b，两个相邻斜板之间的垂直距离为d，斜板间的轴向流速为υ。任一悬浮颗粒在斜板中受到重力、水的浮力及绕流阻力的共同作用而运动，同时产生了轴向上升的速度υ和垂直的下沉速度μ[3]；其中在O点进入，沿两个斜板形成的平行四边形对角线OA运动且在A点恰好沉降下来的颗粒对应的沉降速度μ0，即为该斜板沉淀池的特定颗粒沉速。图2异向流斜板沉淀池按照计算异向流斜板沉淀池特定颗粒沉速的传统思路，将特定沉速颗粒的运动