斜管沉淀池計算例題

1、3.3 沉淀3.3.1 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(qiáng)管理，以保證達(dá)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

2、諾數(shù)大為降低，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 9.011.0m3/（m2?h）。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(hù)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。3.3.2 設(shè)計計算 （ 1）設(shè)計參數(shù)處理水量Q= 0.425 m/s,斜管沉淀池與反應(yīng)池合建，池有效

3、寬度 B=8.8m, 混凝處理后顆粒沉降速度 u0=0.4mm/s,清水區(qū)上升速度v= 3.0mm/s,采用塑 料片熱壓六邊形蜂窩管，管厚0.4mm,邊距d = 30mm,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A= Q/v 1 =0.42g003=142m2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 2 ， 則：實際清水區(qū)所需面積為：A1 = 142X 1.05+1 = 149.75m2 ,進(jìn)水方式：進(jìn)水區(qū)沿8.8m 長的一邊布置。為了配水均勻設(shè)計尺寸：BX L= 8.8m x 14

4、.3m( 3)斜管長度L斜管內(nèi)水流速度 v2 =v/sin60° =3.0/0.866= 3.5mm/s,L= (1.33XV2-0.35Xsin60° ) d/ (UoXcos60° )=( 1.33X 3.5-0.35X0.866) X 30/ (0.35X0.5)二746mm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1000Xsin60° = 0.87m,穿孔排泥 斗槽高 0.8m,超高 0.3m,池子總高 H =0.3

5、+1.2+1.5+0.87+0.年 4.7m。斜管安裝長度 L2=LX cos60° =1X0.5 = 0.5m( 5)沉淀池進(jìn)口穿孔花墻穿孔墻上的孔洞流速v3采用v3=0.15 m/s,洞口的總面積：A2 =Q/ v 3 = 0.425f0.15= 2.8 m2,每個洞口尺寸定為 15cm x 8cm,則洞口數(shù)為：2.8/(0.15X0.08) =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：L'= L/n=

6、14.310= 1.43m,每條集水槽長(8.8-0.6) /2=4.1m,每槽集水量 q = 0.425 (10X2) =0.02125 m3/s,考慮池子的超載系數(shù)為20，故槽中流量q0 = 1.2q= 1.2X 0.02125= 0.0255 m3/s又 q = uf J2gh ,則:Q0.02125= 45.55,孔數(shù) n = Q/q =uf.2gh 0.62 一 0.0252.2 9.8 0.124取n = 46個，每邊23個孔眼。孔距：41 = 0.18m,孔眼從中心向兩邊排列。 23集水槽寬 b = 0.9Q°.4 =0.9X (0.0255) 0.4 = 0.207m

7、,為便于施工取為 0.2m起點槽中水深 H1 =0.75b=0.75X0.2 = 0.15m終點槽中水深 H2=1.25b= 1.25X 0.2= 0.25m淹沒深度取12cm,跌落高度取5cm,超高0.15m槽的高度 H3 = H2 +0.12+ 0.05+0.15 = 0.57m(7)集水渠集水渠：集水渠的流量為0.425m3/s,假定集水渠起端的水流截面為正方形，則渠寬度為：b = 0.9X (0.425) 0.4 = 0.64m。起端水深0.66m,考慮到集水槽的水流進(jìn)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，

8、則集水渠的總高度為：H1 =0.66+0.08+0.54= 1.28m出水管流速 V4=1.2m/s,則直徑為：D= (0.425X 4/1.2 兀)0.5 = 672mm, 取 D= 700mm。(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 LX BX H= 25.7m X 1.0m X 2.5m,孔眼采用等距布置，穿孔管長11m,首末端集泥比為0.5,查得Kw =0.72,取孔徑d=25mm,孔口面積f= 4.9X 10-4,取孔距s= 0.4m,孔眼數(shù)目:m=L/s-1= 11/0.4-1 = 27 個?？籽劭偯娣e：E w

9、0=27X4.9Xl0-4= 0.01323m2,穿孔管斷面面積為： w = Ew0/kw =0.013230.72= 0.0184 m2,穿孔管直徑為：D0 =(4X0.0184 冗)0.5=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 0 / n式中：R水力半徑，R= d/4=30/4 = 7.5mm = 0.75cmv2 管內(nèi)流速 v2 =v/sin60° = 3.0/0.866= 3.5mm/s,運動粘度 0.01cm2/s(t = 20 C)Re= (0.75X 0.35)/0.01

10、= 26.25< 100所以水流在沉淀池內(nèi)是層流狀態(tài)沉淀時間：T=L'/ v2 = 1000/3.5 = 285s= 4.75min符合沉淀時間一般為2 5min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=12500 2=25000m3(2)單池容積W4166.7 m3W 25000W1=n 6(3)單池池面積FF=QU050000401250 m23.33 m(4)池深HW1416

11、6.71250(5)池長L水平流速取v=10mm/s,則池長L=3.6vt=3.6 10 2=72m(6)池寬Bc F 1250B1二一 17.4 mL 采用 合。 L7217.8m。沉淀池的池壁厚采用 300mm,則沉淀池寬度為18.4m,與絮凝池吻B(8)L校核長寬比72 八4.045 417.8校核長深比72H(9)21.6 103.33進(jìn)水穿孔花墻設(shè)計沉淀池進(jìn)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a33600v083 2.41m23600 0.24孔洞個數(shù)孔洞采用矩形，尺寸

12、為15cm 18cm,則N=A2.410.15 0.18 0.15則孔洞實際流速為：Q0.1889.3 90個。2083.3v0N 0.15 0.18孔洞布置1.孔孔布置成6排,3600 90 0.15 0.180.238m/s每排孔洞數(shù)為90 6=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：0.18 15+1 15=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=6 0.15+6 0.378+162=3.33mm(10)出水渠采用矩形薄壁堰出

13、水則溢流長度1二1.2Q 1.2 50000 =150m400堰上溢流負(fù)荷q0=300m3/d.mq。出水支渠采用20條，則Qf11.2 0.579 0.035m/sn 20則渠寬為 Bi=0.9Q1°.4=0.235m每條出水渠長度1°=315° 17.8 3.3m 2 n 2 2°每條出水渠寬度B°=B (n&17.8 21 一35 °.64mn2°出水總渠寬為B2 =°.9Q°.4=1.48m出水渠起端水深為：h 1.733 ( Q )2 12 1.733 ( 2°83.3 )21

14、°.2m,36°°n gb - 360° 2° 9.8 0.235 0.235保護(hù)高取°.3m,渠道高度為°.5m。(11)排泥設(shè)施采用機(jī)械排泥。排泥設(shè)施采用 SXHffl多口虹吸式吸泥機(jī)。排泥水位差 3.3m.軌距 l=184°°mm.管間距采用1.5m,虹吸管管徑取d=75mm。扁口吸泥口采用20° 2°。則吸泥管根數(shù)n=17且11.9 ,取12根，每邊各分布6根。1.5吸泥口之間采用八字形刮泥板。積泥高度為°.1m,池底坡度為1.5%,坡向末端集泥坑，坑的尺寸采用5&#

15、176; cm 5° cm 5°cm。0.7BLH ;53 360°排泥管直徑為：0.391m,采用 DN4°°mm。0.7 17.8 72 3.40.53 360°H°池內(nèi)平均水深，為3.3+°.1=3.4mt一放空時間，取3h0(12)水力條件復(fù)核水力半徑RcBH 10.2 3R - 1.89m =189cm2H B 6 10.2弗洛德常數(shù)FrFr22v 0.6Rg 189 98°_ 51.9 1°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

16、）長一般在1.0-1.2m左右；（2）斜板的上層應(yīng)有0.5-1.0m的水深，底部緩沖層高度為1.0m。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 0.5-0.7mm/s。（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1,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U

17、0,如下圖所示。V的速度上升l+ll的同時以U0當(dāng)顆粒由a移動到b被去除，可理解為顆粒以 的速度下沉12的距離，兩者在時間上相等，即5 L=tJv %78y _ 血* ms a _ i 加 3十 d/ d心而儀cos a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：_. J cos 1 .,.tAv .Q =小f = ZTHIi （-: + -） = % （ L W C0£ （7 + ）d sin a Lsin a式中1W實際上即為沉淀單元的長與寬方向的面積，IwCOSa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 a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(jìn)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=r uo （Af+A）式中：-系數(shù)0.7, 一般范圍0.75-0.85;Af斜板（管）沉淀池所有斜壁在水平方向的投影面積，A=naf；A沉淀池水面在水平面上的投影面積。即異向流斜板（管）沉淀池的截留速度：QQ 幅, +斜板設(shè)計長度：“門 a cos a根提同