一大型凈水廠網(wǎng)格斜管絮凝沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算方法

1、凈水廠網(wǎng)格斜管絮凝沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算方法胡江博 （陜西金水橋工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，陜西，西安，710000）【摘 要】本文以一凈水廠為例，對(duì)凈水廠網(wǎng)格絮凝池和斜管沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行了說(shuō)明，為以后城鎮(zhèn)供水項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員提供了相關(guān)參考?！娟P(guān)鍵詞】?jī)羲畯S；網(wǎng)格絮凝池；斜管沉淀池；設(shè)計(jì)計(jì)算在給水處理中，網(wǎng)格絮凝池和斜管沉淀池是水處理時(shí)常用的構(gòu)筑物。在城鎮(zhèn)供水項(xiàng)目中，單池處理水量在1.0萬(wàn)2.5萬(wàn)m3/d時(shí)，宜采用網(wǎng)格絮凝池和斜管沉淀池綜合設(shè)計(jì)。本文以西北地區(qū)一大型凈水廠為實(shí)例，對(duì)以上兩種常用構(gòu)筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析，此水廠設(shè)計(jì)供水規(guī)模4.0萬(wàn)m3/d，水廠自用水量5%。構(gòu)筑物分兩組設(shè)計(jì)，每組可獨(dú)立運(yùn)行，

2、單組的處理水量為2.1m3/d，即0.243 m3/s。一、 網(wǎng)格絮凝池及過(guò)渡段設(shè)計(jì)計(jì)算（一）絮凝池有效容積v=qt=0.2431860=262.44 m3式中：q單個(gè)絮凝池處理水量（m3/s）；v絮凝池的有效容積（m3）；t絮凝時(shí)間（），規(guī)范要求1220min。（二）絮凝池面積a=v/h=262.44/4=65.61m2式中：a單個(gè)絮凝池面積（m2）；v絮凝池的有效容積（m3）；h有效水深（m）。（三）單格面積f=q/v=0.243/0.12=2.03m2式中：f單格面積（m2）；q單個(gè)絮凝池處理水量（m3/s）；v豎井內(nèi)流速（m/s）,規(guī)范要求0.100.14m/s。假設(shè)柵格為正方形，尺寸

3、1.45m1.45m，每格實(shí)際面積為2.10m2，計(jì)算出分格數(shù)為：n=65.61/2.10=31.24，取整數(shù)n=32。每組池子布置4行，每行分8格，柵格混凝土厚度取0.2m，每個(gè)池子凈尺寸為：l=6.4m，b=13.0m。（四）實(shí)際絮凝時(shí)間t=nfh/q=322.14/0.243=18.43min式中：t實(shí)際絮凝時(shí)間（min）；n柵格個(gè)數(shù)；f單格實(shí)際面積（m2）；h有效水深（m）；q處理水量（m3/s）。（五）絮凝池排泥泥斗深度取1.0m，泥斗底邊寬度取0.4m，斗坡與水平夾角為6245，符合要求；排泥采用多斗式排泥，每四格為一組排泥，共設(shè)八組，污泥由斗內(nèi)排泥支管排至排泥管，每組排泥管管口安

4、裝快開(kāi)排泥閘閥。（六）絮凝池高度絮凝池保護(hù)高度取0.4m，泥斗深度1.0m，池子的總高度為5.4m。（七）過(guò)水孔洞和網(wǎng)格設(shè)置過(guò)水孔洞的流速分三段，第一段取0.25m/s，第二段取0.17m/s，第三段取0.12m/s。第一段孔洞尺寸：a1=q/v=0.243/0.25=0.972m2，取尺寸為1.45m0.7m；第二段孔洞尺寸：a2=q/v=0.243/0.17=1.430m2，取尺寸為1.45m1.0m；第二段孔洞尺寸：a3=q/v=0.243/0.12=2.025m2，取尺寸為1.45m1.4m。網(wǎng)格設(shè)置：前兩段安裝網(wǎng)格，第一段每格安裝2層，共22層，孔眼尺寸為80mm80mm，過(guò)孔流速為

5、0.28m/s；第二段每格安裝1層，共11層，孔眼尺寸為100mm100mm，過(guò)孔流速為0.23m/s；第三段不安裝。（八）水頭損失計(jì)算1、網(wǎng)格水頭損失局部水頭損失公式hn=v2/2g式中：hn每層網(wǎng)格水頭損失（m）；網(wǎng)格阻力系數(shù)，一般前段取1.0，中段取0.9,；v各段過(guò)網(wǎng)流速（m/s）。第一段通過(guò)網(wǎng)格水頭損失：h1= 0.088m；第二段通過(guò)網(wǎng)格水頭損失：h2= 0.027m；通過(guò)網(wǎng)格總水頭損失：h= h1+ h2=0.088+0.027=0.115m。2、孔洞水頭損失局部水頭損失公式hn=v2/2g式中：hn每個(gè)孔洞水頭損失（m）；孔洞阻力系數(shù)，一般取3.0；v孔洞流速（m/s）。第一段

6、通過(guò)孔洞水頭損失：h1=0.105m；第二段通過(guò)孔洞水頭損失：h2=0.049m；第三段通過(guò)孔洞水頭損失：h3=0.022m；通過(guò)孔洞總水頭損失：h= h1+ h2+ h3=0.105+0.049+0.022=0.176m。通過(guò)絮凝池的總水頭損失為0.291m。（九）過(guò)渡段絮凝池后設(shè)置過(guò)渡段，過(guò)渡段中間設(shè)置配水堰，過(guò)渡段寬度取1.9m，配水堰厚度0.30m。二、 沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算（一） 平面尺寸計(jì)算1、 沉淀池清水區(qū)面積a1=q/q=21000/24/6=145.83m2式中：a1單個(gè)沉淀池凈面積（m2）；q單池設(shè)計(jì)水量（m3）；q斜管沉淀區(qū)液面負(fù)荷（m3/m2 h），規(guī)范要求為5.09.0 m

7、3/m2 h，此水廠位于低溫地區(qū)，宜取小值6.0，水量可控余地大。斜管安裝結(jié)構(gòu)占用面積按3%計(jì)，則總面積為：a=（1+0.03）a1150.20m22、 沉淀池長(zhǎng)寬每組沉淀池的寬度為13.0m，則沉淀池的長(zhǎng)度為：l=a/b=150.20/1311.6m，斜管安裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生無(wú)效長(zhǎng)度1cos60=0.5m，所以沉淀池長(zhǎng)度取12.1m，其中60為斜管傾斜角度。3、 斜管安裝高度斜管長(zhǎng)度取1.0m，斜管管徑一般為3040mm，本設(shè)計(jì)取30mm，安裝高度h= 1sin60=0.87m。4、 沉淀池總高度h=h1+h2+h3+h4+h5=0.4+1.2+0.87+1.5+1.2=5.17m，取h=5.2m。

8、式中：h沉淀池總高度（m）；h1保護(hù)高度m；h2清水區(qū)高度，不小于1.0m；h3斜管高度；h4配水區(qū)高度，不小于1.5m；h5泥斗高度。（二） 沉淀池進(jìn)水花墻設(shè)計(jì)采用配水花墻進(jìn)水，過(guò)孔流速=0.12m/s，a=q/v=0.243/0.12=2.025m2，每個(gè)孔洞尺寸為0.4m0.4m，則孔洞個(gè)數(shù)=2.025/0.4/0.413個(gè)，池寬13m，水平方向孔眼中心間距1.0m，最外側(cè)孔邊緣距外墻0.5m。豎直方向，配水區(qū)高度1.5m，孔洞下邊緣距泥斗頂部0.55m。（三） 沉淀池集水設(shè)計(jì)沉淀池采用不銹鋼集水槽出水。每組布置7條集水槽，集水槽中心間距2.0m，最外側(cè)集水槽中心距外墻0.5m；每槽集水

9、量q0.243/70.035m3/s，水量超載系數(shù)取0.2，故槽中流量q1.2q=0.042 m3/s。集水槽雙側(cè)開(kāi)孔，孔徑d30mm，孔口流速0.30m/s,則單孔流量q=vd2/4=0.33.140.032/4=2.1210-4，孔數(shù)n=q/q=0.042/2.12104=198個(gè)，每側(cè)99個(gè)，孔距=12.1/99=122mm，孔眼從中間向兩邊排列。集水槽寬b0.9q0.40.90.0420.40.28m；起點(diǎn)槽中水深h10.75b0.750.280.21m；終點(diǎn)槽中水深h2=1.25b1.250.280.35m；淹沒(méi)深度取10cm，跌落高度取5cm，槽超高5cm槽的高度hh20.10.0

10、50.050.55m（四） 沉淀池排泥泥斗深度取1.2m，斗頂口尺寸為2.6m2.4m，斗底尺寸為0.4m0.4m，斗坡與水平最小夾角為4845，符合要求；排泥采用多斗式排泥，每五格為一組排泥，沿與水流垂直方向共設(shè)五組，污泥由斗內(nèi)排泥支管排至排泥管，排泥管單側(cè)排泥至排泥渠，每組排泥管管口安裝快開(kāi)排泥閘閥。排泥渠尺寸lbh18.5m 1.0m2.5m；（五） 斜管內(nèi)雷諾數(shù)及沉淀時(shí)間水力半徑r=d/4=30/4=7.5mm=0.75cm斜管內(nèi)水流流速：v=0.243/145.83/sin60=0.1924cm/s運(yùn)動(dòng)粘度0.01cm2/s（t20）rerv/=0.750.1924/0.0114.43100，所以水流在沉淀池內(nèi)是層流狀態(tài)。沉淀時(shí)間：t=l/ v1000/1.924520s8.7min三、 結(jié)語(yǔ)本文以一凈水廠為例，對(duì)凈水廠網(wǎng)格絮凝池和斜管沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)相關(guān)重要問(wèn)題進(jìn)行了