斜管沉淀池計算例題

1、3.3 沉淀 介紹給水處理的沉淀工藝是指在重力作用下，懸浮固體從水中分離的過程，原水經(jīng)過投藥，混合與反應(yīng)過程，水中懸浮物存在形式變?yōu)檩^大的絮凝體，要在沉淀池中分離出來，以完成澄清的作用，混凝沉淀后出水濁度一般在10 度以下。（1）沉淀池類型的選擇本設(shè)計采用斜管沉淀池，斜管沉淀池是根據(jù)淺池理論發(fā)展而來的，是一種在沉淀池內(nèi)裝置許多直徑較小的平行的傾斜管的沉淀池。斜管沉淀池的特點：沉淀效率高，池子容積小和占地面積??；斜管沉淀池沉淀時間短，故在運行中遇到水質(zhì)、水量的變化時，應(yīng)注意加強管理， 以保證達到要求的水質(zhì)。從改善沉淀池水力條件的角度分析，由于斜管的放入，沉淀池水力半徑大大減小，從而使雷諾數(shù)大為降

2、低，而弗勞德數(shù)則大大提高，因此，斜管沉淀池也滿足水流的穩(wěn)定性和層流的要求。從而提高沉淀效果。（2）斜管沉淀池的設(shè)計計算本設(shè)計采用兩組沉淀池，水流用上向流。異向流斜管沉淀池宜用于渾濁度長期低于1000 度的原水。斜管沉淀區(qū)液面負(fù)荷，應(yīng)按相似條件下的運行經(jīng)驗確定，一般可采用9.011.0。斜管設(shè)計一般可采用下列數(shù)據(jù)：管徑為2535 毫米；斜長為1.0 米；傾角為60°。斜管沉淀池的清水區(qū)保護高度一般不宜小于1.0 米；底部配水區(qū)高度不宜小于1.5 米。 設(shè)計計算（1）設(shè)計參數(shù)處理水量Q0.425 m/s，斜管沉淀池與反應(yīng)池合建，池有效寬度B8.8m，混凝處理后顆粒沉降速度u0.4mm/s

3、，清水區(qū)上升速度v3.0mm/s，采用塑料片熱壓六邊形蜂窩管，管厚0.4mm，邊距d30mm，水平傾角60度。采用后傾式，以利于均勻配水。斜管長1m，管徑一般為2535mm（即管的內(nèi)切圓直徑），取為30mm。（2）清水面積AQ/v0.425/0.003142m其中斜管結(jié)構(gòu)占用面積按照5計算，人孔所占面積為1 m，則：實際清水區(qū)所需面積為：A142×1.051149.75m，進水方式：進水區(qū)沿8.8m長的一邊布置。為了配水均勻設(shè)計尺寸：B×L8.8m×14.3m（3）斜管長度L斜管內(nèi)水流速度vv/sin60°3.0/0.8663.5mm/s，L（1.33&

4、#215;v-0.35×sin60°）d/（u×cos60°） （1.33××0.866）×30/（0.35×0.5） 746mm考慮到管端紊流，積泥等因素，過渡區(qū)采用200mm，斜管總長為以上兩者之和，取946mm，按照1000mm計。（4）沉淀池高度清水區(qū)高1.2m，布水區(qū)高1.5m，斜管高1000×sin60°0.87m，穿孔排泥斗槽高0.8m，超高0.3m，池子總高H 0.3+1.2+1.5+0.87+0.84.7m。斜管安裝長度=L×cos60°1×0.5

5、0.5m（5）沉淀池進口穿孔花墻穿孔墻上的孔洞流速v采用v0.15 m/s，洞口的總面積：AQ/ v0.425/0.152.8 m，每個洞口尺寸定為15cm×8cm，則洞口數(shù)為：2.8/（0.15×0.08）240孔。穿孔墻布于布水區(qū)1.5m的范圍內(nèi)，孔共分為4層，每層60個。（6）集水系統(tǒng)采用兩側(cè)淹沒孔口集水槽集水。中間設(shè)1條集水渠，沿池長方向兩邊各布置10條穿孔集水槽，為施工方便槽底平坡，集水槽中心距：LL/n14.3/101.43m，每條集水槽長（8.8-0.6）/24.1m，每槽集水量q0.425/（10×2）0.02125 m/s，考慮池子的超載系數(shù)為2

6、0，故槽中流量q1.2q1.2×0.021250.0255 m/s集水槽雙側(cè)開孔，孔徑d25mm，又quf，則：孔數(shù)nQ/q45.55，取n46個，每邊23個孔眼?？拙啵?.18m，孔眼從中心向兩邊排列。集水槽寬b0.9Q0.9×（0.0255）0.207m，為便于施工取為0.2m起點槽中水深H0.75b0.75×0.20.15m終點槽中水深H=1.25b1.25×0.20.25m淹沒深度取12cm，跌落高度取5cm，超高0.15m槽的高度HH0.120.050.150.57m（7）集水渠集水渠：集水渠的流量為0.425m/s，假定集水渠起端的水流截面為

7、正方形，則渠寬度為：b0.9×（0.425）0.64m。起端水深0.66m，考慮到集水槽的水流進入集水渠時應(yīng)自由跌水，跌落高度取0.08m，即集水槽底應(yīng)高于集水渠起端水面0.08m，同時考慮到集水槽頂與集水渠相平，則集水渠的總高度為：H0.66+0.08+0.541.28m出水管流速v1.2m/s，則直徑為：D（0.425×4/1.2）672mm，取D700mm。（8）沉淀池的排泥采用穿孔排泥管，穿孔排泥管橫向布置，沿與水流垂直方向共設(shè)10根，單側(cè)排泥至集泥渠，集泥渠尺寸L×B×H25.7m ×1.0m×2.5m，孔眼采用等距布置，穿

8、孔管長11m，首末端集泥比為0.5，查得K0.72，取孔徑d25mm，孔口面積f4.9×10-4，取孔距s0.4m，孔眼數(shù)目：mL/s-111/0.4-127個?？籽劭偯娣e：w27×4.9×10-40.01323m，穿孔管斷面面積為：ww/0.01323/0.720.0184 m，穿孔管直徑為：D(4×0.0184/) =0.153m。取直徑為200mm，孔眼向下與中垂線成45度角，并排排列，采用啟動快開式排泥閥。（9）復(fù)算管內(nèi)雷諾數(shù)及沉淀時間Re=R v /式中:R水力半徑,Rd/4=30/47.5mm0.75cmv管內(nèi)流速vv/sin60°

9、3.0/0.8663.5mm/s，運動粘度0.01cm2/s(t20)Re(0.75×0.35)/0.0126.25100所以水流在沉淀池內(nèi)是層流狀態(tài)沉淀時間：T=L/ v 1000/3.5285s4.75min符合沉淀時間一般為25min 之間的要求。第四節(jié) 平流沉淀池的設(shè)計：1.計算水量Q=300000m3/d=12500m3/h=3.472 m3/s，沉淀時間t=2h，面積負(fù)荷u0=40m3/（m2.d），沉淀池個數(shù) n=6個。2.設(shè)計計算（1）池容積WW=Qt=125002=25000m3（2）單池容積WW1=m3（3）單池池面積FF=m2（4）池深Hm（5）池長L水平流速取

10、v=10mm/s，則池長L=3.6vt=3.6102=72m（6）池寬BB1=m采用17.8m。沉淀池的池壁厚采用300mm，則沉淀池寬度為18.4m,與絮凝池吻合。（7）校核長寬比（8）校核長深比（9）進水穿孔花墻設(shè)計沉淀池進口處用磚砌穿孔墻布水，墻長17.8m，超高取0.3m，積泥高度取0.1m，則墻高3.73m.穿孔花墻孔洞總面積A孔洞處流速采用v0=0.24m/s，則A=m2孔洞個數(shù)N孔洞采用矩形，尺寸為15cm18cm，則N=個。 則孔洞實際流速為：m/s孔洞布置1.孔孔布置成6排，每排孔洞數(shù)為906=15個2.水平方向孔洞間凈距取1m,即4塊磚的長度，則所占的寬度為：0.1815+

11、115=17.7m，剩余寬度17.8-17.6=0.2m，均分在各灰縫中。3.垂直方向孔洞凈距取0.378m，即6塊磚厚。最上一排孔洞的淹沒水深為162mm，則孔洞的分布高度為：H=60.15+60.378+162=3.33mm（10）出水渠采用矩形薄壁堰出水堰上溢流負(fù)荷q0=300/d.m則溢流長度 l=150m出水支渠采用20條，則Q1=m/s則渠寬為B1=0.9=0.235m每條出水渠長度l0=m每條出水渠寬度B0=m出水總渠寬為B2 =0.9=1.48m出水渠起端水深為：m保護高取0.3m，渠道高度為0.5m。（11）排泥設(shè)施采用機械排泥。排泥設(shè)施采用SXH型多口虹吸式吸泥機。排泥水位

12、差3.3m.軌距l(xiāng)=18400mm.管間距采用1.5m，虹吸管管徑取d=75mm。扁口吸泥口采用20020。則吸泥管根數(shù)n=，取12根，每邊各分布6根。吸泥口之間采用八字形刮泥板。積泥高度為0.1m，池底坡度為1.5，坡向末端集泥坑，坑的尺寸采用50 cm 50 cm50cm。排泥管直徑為：m，采用DN400mm。H0池內(nèi)平均水深，為3.3+0.1=3.4mt放空時間，取3h。（12）水力條件復(fù)核水力半徑R=189cm弗洛德常數(shù)Fr在規(guī)定范圍內(nèi).斜板斜管沉淀池的設(shè)計參數(shù)：(1) 斜板（管）之間間距一般不小于50mm，斜板（管）長一般在左右；(2) 斜板的上層應(yīng)有的水深，底部緩沖層高度為1.0m

13、。斜板（管）下為廢水分布區(qū)，一般高度不小于0.5m，布水區(qū)下部為污泥區(qū)； (3) 池出水一般采用多排孔管集水，孔眼應(yīng)在水面以下2cm處，防止漂浮物被帶走；(4) 廢水在斜管內(nèi)流速視不同廢水而定，如處理生活污水，流速為。(5)斜板(管)與水平面呈60°角，斜板凈距(或斜管孔徑)一般為80100mm。異向流斜板（管）沉淀池的設(shè)計計算式可由如下分析求的。假定有一個異向流沉淀單元，傾斜角為a，長度為l，斷面高度為d，寬度為w，單元內(nèi)平均水流速度v，所去除顆粒的沉速為u0，如下圖所示。 當(dāng)顆粒由a移動到b被去除，可理解為顆粒以v的速度上升l+l1的同時以u0的速度下沉l2的距離，兩者在時間上相等，即 沉淀單元長度沉淀單元的斷面面積為dw，則單元所通過的流量為：式中l(wèi)w實際上即為沉淀單元的長與寬方向的面積，lwcos即為斜板在水平方向投影的面積，可用af代替。dw代表沉淀單元的斷面積，dw/sin即為沉淀池水面在水平方向的面積，可用a表示，這樣即可得q=u0(af+a)如果池內(nèi)有n個沉淀池，并且考慮斜板（管）有一定的壁厚度，池內(nèi)進出口影響及板管內(nèi)采用平均流速計算時，上式可修正得沉淀池設(shè)計流量：Q=u0（Af+A）式中：系數(shù)0.7，一般范圍；Af斜板（管）沉淀池所有斜