高桶式水力旋流漏斗排砂器深寬比對泥砂去除效率影響之試驗研究

Abstract

水力旋流漏斗排砂器主要由圓柱形漏斗室、下層入流管及上層溢流堰所組成；含砂渾水由下層入流管流入圓柱形漏斗室做圓周運動，利用離心力與重力之交互作用，使水砂分離，將含砂濃度較高的渾水由漏斗底部之底孔排出，相對較乾淨的水由上層溢流堰流出。本試驗研究使用高桶式水力旋流漏斗排砂器，其排砂器直徑48 cm、高度130 cm，上層溢流堰高程可以調整。排砂器之柱體區底部起算至上層溢流堰間的距離稱為桶壁高度Ho。桶壁高度Ho和排砂器直徑D的比值稱為深寬比 (Aspect ratio Ho/D)。本研究探討三種不同深寬比對泥砂去除效率的影響。試驗配置包含三種懸板配置 (無懸板、雙懸板與三懸板)及兩種排砂底孔 (Du = 0 5 cm與1 0 cm)。試驗分為清水及渾水，清水試驗主要探討排砂器內渦流的情形；渾水試驗使用粉土泥砂 (中值粒徑d50 = 0 041 mm)，兩種入流含砂濃度 (Ci = 22 g/l及62 g/l)，探討排砂器處理泥砂的情形；試驗為固定流量試驗，入流流量範圍介於70至1 100 ml/s之間，其所對應之表層取水率大約介於25%至75%之間。 清水試驗結果顯示，深寬比 (Ho/D)較高時排砂器內的渦流強度較弱且流場的穩定性較佳，底孔出流量較多，但表層取水量較少。渾水試驗結果顯示，深寬比較高時泥砂於排砂器內做沉降運動的時間較長，泥砂去除效果較佳。排砂器在處理較細粒徑的泥砂時，需要較高的深寬比來達到較好的泥砂去除效果。綜合試驗結果得知，排砂器處理高含砂渾水時，首先需分析泥砂的粒徑分布，進而設計所需的深寬比，再決定排砂底孔直徑的大小及懸板數量的配置。

Date of Award	2014 Aug 18
Original language	Chinese
Supervisor	Chyan-Deng Jan (Supervisor)