周邊進(jìn)水沉淀池配水槽的設(shè)計(jì)計(jì)算的論

1、.周邊進(jìn)水沉淀池配水槽的設(shè)計(jì)計(jì)算的論文周邊進(jìn)水沉淀池配水槽的設(shè)計(jì)計(jì)算的論文摘要：敘述了周邊進(jìn)水沉淀池配水槽的等孔距和變孔距配水兩種設(shè)計(jì)方法，從其優(yōu)缺點(diǎn)分析上可知變孔距法的穩(wěn)定性和可靠性更強(qiáng)。結(jié)合實(shí)例詳細(xì)介紹了變孔距法的具體計(jì)算過程并研究了影響計(jì)算結(jié)果精度的因素。 關(guān)鍵詞：沉淀池 配水槽 變孔距法 等孔距法 周邊進(jìn)水沉淀池是一種新池型，它具有耐沖擊能力強(qiáng)、水力負(fù)荷高、沉降歷時短、沉淀區(qū)容積利用率高等優(yōu)點(diǎn)，但其運(yùn)行效果受配水槽配水均勻性的制約，若配水槽配水不均勻，則其優(yōu)越性就難以體現(xiàn)，因而配水槽是周邊進(jìn)水沉淀池的關(guān)鍵部位。目前常用的配水槽設(shè)計(jì)方法有等孔距法和變孔距法兩種。1 設(shè)計(jì)方法 變孔距法變孔

2、距法是將配水槽分為變寬段和等寬段，配水槽寬度在變寬段沿程逐漸減少直至等寬段，這樣環(huán)槽水流在槽內(nèi)流速基本保持不變，從而最大限度地降低環(huán)槽流速。槽內(nèi)水深在變寬段沿程減少，到達(dá)等寬段后由于壅水現(xiàn)象水深又沿程微增。為了防止污泥在槽內(nèi)因流速過小而沉積，應(yīng)按最小時流量和最小允許流速確定配水槽起始寬度，使得任何流量下流速v都能大于最小流速。按平均時流量計(jì)算槽內(nèi)各點(diǎn)水深并繪出相應(yīng)的水面曲線圖，以水面曲線 落差(dh)約1cm將水面曲線分為若干段，計(jì)算出每一段內(nèi)的平均配水頭和單孔泄流量，最后計(jì)算出每一段的平均孔距和孔數(shù)。 等孔距法等孔距法與變孔距法以提高配水均勻穩(wěn)定性為目標(biāo)、最大限度降低環(huán)槽流速的設(shè)計(jì)思路不同，

3、它強(qiáng)調(diào)保持槽內(nèi)水深沿程不變(即h=h0)，水面沿程為水平線，槽內(nèi)外水位差沿程不變，由此可知配水槽內(nèi)各點(diǎn)配水頭也沿程不變。w由孔口出流量q=a(2gz)1/2可得各孔出流量都相等，孔口數(shù)m=q0/q，配水孔平均間距c=lm(常數(shù))。 兩種方法比較采用等孔距法設(shè)計(jì)的配水槽布水孔沿池周均勻分布并與池中心對稱，幾何特性好，但二沉池配水槽內(nèi)的水流運(yùn)動屬于緩流，其fr=v/(gl)1/21，由此可見水流動能沿程減少，勢能必然增加，但其增加的速率比機(jī)械能損失量快，于是出現(xiàn)了流量沿程減少而 水流沿程壅高，這和配水均勻性相矛盾。因此必須沿程增加槽寬或變化槽底坡度以減少壅水高度h。考慮到施工方便，一般采用改變槽寬

4、來保持水深沿程不變。但由于壅水曲線 不是直線變化，而是沿程變化復(fù)雜，因此不易保證施工精度。另外槽內(nèi)流速沿程減少，不利于在保證速度vmin0.3m/s的前提下降低速度v，當(dāng)取末端流速為0.3m/s時，前端流速0.3m/s，而且越靠近起點(diǎn)流速越大，因而受施工精度、流量變化影響較大，配水均勻穩(wěn)定性較差。變孔距法雖沒有等孔距法幾何對稱的優(yōu)點(diǎn)，但它能夠最大限度地降低流速使得計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相符合。配水槽變寬段的槽寬沿直線變化，施工容易，而且配水均勻基本不受日常流量變化的影響，因此變孔距法較等孔距法配水的穩(wěn)定性和可靠性都會增強(qiáng)。2 配水槽變孔距法的設(shè)計(jì)計(jì)算 配水槽寬度b計(jì)算為了防止混合液在配水槽內(nèi)發(fā)生淤積，

5、環(huán)槽流速不應(yīng)低于0.3m/s1。為方便施工，配水槽底宜采用平底，布水孔的孔徑要一樣大，槽寬不宜小于0.3m。因此令變寬段vm0=0.3m/s，等寬段b=0.3m，按最小流量qm確定配水槽寬度得：變寬段長度lc=(1-0.3b0)l0，等寬段長度le=0.3b0l0。 布水孔間距按平均時流量qh確定布水孔間距，把式(1)代入能量微分方程，且因流速v較小，將gh-v2gh，則能量微分方程可化為：對應(yīng)于qh的起點(diǎn)水深hh0為：hh0hm0+1-(hh0qmhm0qh)2zh0(3)選擇合適的配水水頭zh，解式(3)方程確定相應(yīng)的hh0，代入式(2)求出h并作出水面曲線h，則距起點(diǎn)li處的配水水頭z=

6、zh0+hi-hh0。該點(diǎn)設(shè)布水孔時，對應(yīng)的單孔泄流量q由孔口的孔徑d和孔上配水水頭所決定，即qi=akf(2gzikf)，孔距c=l/(qh/qi)。其中為流量系數(shù)，a為布水孔口斷面面積。3 應(yīng)用實(shí)例3.1 基本計(jì)算條件某城市污水采用活性污泥法處理，二沉池采用周邊進(jìn)水輻流式沉淀池，根據(jù)表面負(fù)荷率要求已定沉淀池直徑d=36m，由配水井進(jìn)入配水槽的流量qh=1875m3/h，為了施工方便，配水槽底坡i=0。 周邊進(jìn)水沉淀池一般用作大、中型污水處理廠二沉池，流量變化不大，qm/qh0.5，現(xiàn)取qm=0.6qh=1125m3/h。 布水孔孔徑d的確定在給水中采用孔口配水時孔徑一般為100mm，但周邊

7、進(jìn)水沉淀池多用于污水處理廠二沉池，二沉池進(jìn)水懸浮物很多，其混合液濃度都在2000mg/l4000mg/l之間，且絮凝性能較好。為了避免堵塞孔口，配水孔的孔徑采用d=100200mm為宜。本例采用d=100 mm。 配水槽為矩形過水?dāng)嗝?，設(shè)槽內(nèi)允許流速vm=0.3m/s：b0=hm0=（qm0.3）1/2=1.02m 等寬段槽寬b=0.3m，長度lc，變寬段長度ie，則：le=(1-0.3b0)l0=79.83mlc=l0-le=33.27m當(dāng)ll時，b=b0(1-ll0)=1.02(1-ll0)，當(dāng)lell0時b=0.3m。 計(jì)算對應(yīng)于qh的起點(diǎn)水深hp0把式(3)化為n+1h0=hm0+(1

8、-hn0qm)/hm0qh)2zh0，對該方程采用循環(huán)迭代法求解，直至hn+1h0=hhh0?，F(xiàn)取初值h0h0=1.0m、zh0=0.1m、控制因子=0.01，經(jīng)計(jì)算得hh0=hn+1h0=1.0839m。 配水槽水面曲線將整個計(jì)算長度(沉淀池周長)分為若干段，對每一小段而言，可以把式(2)化為：hi+1=hi+h(i=1,，nn)式中 nn配水槽等分段數(shù)h相鄰兩段水位差l相鄰兩段長度 取長度步長l=0.01m，h0=hh0，就可計(jì)算出配水槽水面高度h，計(jì)算結(jié)果如圖1所示。 計(jì)算孔距ci和孔數(shù)mi根據(jù)繪出的水面曲線圖，按水面曲線落差為1cm將其分為三段，確定各段的長度li和配水頭zi，qi、c

9、i和mi的計(jì)算如下：qi=a(2gzi)1/2，ci=l/(qh/qi),mi=lici，其中取流量系數(shù)=0.062。3.2 計(jì)算結(jié)果及分析各段計(jì)算結(jié)果如表1所示。 表1 配水槽計(jì)算結(jié)果段名長度(m)起點(diǎn)水深(m)孔泄流量(10-3m3/s)孔距(m)孔數(shù)平均流量jp510-3m3/(ms)一44.881.08396.3043381.36334.635526二25.601.07395.9250051.28204.628910三42.621.06395.991291.21354.598389合 計(jì)113.188則計(jì)算配水槽進(jìn)水流量為0.5225m3/s。平均流量qi=mi（qili)。計(jì)算結(jié)果的

10、影響因素分析： 配水槽中水流除受重力、浮力和阻力作用外，同時受到離心力的作用而產(chǎn)生螺旋流，水流紊動加大使布水孔的流量減少，造成實(shí)際情況與計(jì)算有一定的差異。在沉淀池直徑較大、配水槽內(nèi)水流流速較小的情況下，計(jì)算結(jié)果才比較接近實(shí)際； 配水槽中的粗糙系數(shù)n一般在0.0120.014之間，不容易精確估計(jì)，因而也會給計(jì)算結(jié)果帶來一定的誤差； 實(shí)際水流環(huán)槽圓周流動且流動中沿布水孔泄流，屬于明渠非均勻流，但計(jì)算中將它簡化為直線漸變流，因而造成一定的誤差； 計(jì)算中認(rèn)為配水槽斷面上各點(diǎn)流速大小相等，但實(shí)際中由于液體的粘滯性和池壁的阻滯作用及離心力作用，斷面上各點(diǎn)流速大小不相等，水流最大流速偏向槽外緣。鑒于這種情況，只有在水流平均流速較小、池直徑較大時，實(shí)際同理想狀態(tài)才比較一致。 4 結(jié)論 變孔距法配水的穩(wěn)定性和可靠性比等孔距法好，基本不受日常流量變化影響，且能夠很好滿足配水均勻性的要求。 變孔距法強(qiáng)調(diào)流速基本不變，能夠最大限度降低環(huán)槽流速，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況更加吻合。 采用變孔距法設(shè)計(jì)配水槽時，槽寬沿程直線變化，易施工，而且可以把配水槽和集水槽合建，總寬度沿程不變。參考文獻(xiàn)：1陸少鳴，楊立，徐以時. 周邊進(jìn)水沉淀池系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)j.中國給水排水，1995，11(2):33-36.2張智.周邊進(jìn)水沉淀池配水設(shè)計(jì)的