斜管沉淀池計(jì)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(guò)程，原水經(jīng)過(guò)投藥，混合與反應(yīng)過(guò)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(lái)，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(lèi)型的選擇本設(shè)計(jì)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(lái)的，是一種在沉淀池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(diǎn)：沉淀效率高，池子容積小和占地面積小；斜管沉淀池沉淀時(shí)間短，故在運(yùn)行中遇到水質(zhì)、水量的變化時(shí)，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(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定，一般可采用9.011.0m3/（m2h）。斜管設(shè)計(jì)一般可采用下列數(shù)據(jù)：管徑為2535毫米；斜長(zhǎng)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(jì)計(jì)算（1）設(shè)計(jì)參數(shù)處理水量Q=0.425m/s，斜管沉淀池與反應(yīng)池合建，池有效寬度B=8.8m,混凝處理后顆粒沉降速度

3、u0=O.4mm/s,清水區(qū)上升速度v=3.Omm/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(zhǎng)lm,管徑一般為2535mm（即管的切圓直徑），取為30mm。（2）清水面積A=Q/V=0.425/0.003=142m2其中斜管結(jié)構(gòu)占用面積按照5%計(jì)算，人孔所占面積為1m2,貝V：實(shí)際清水區(qū)所需面積為：A=142X1.05+1=149.75m2,進(jìn)水方式：進(jìn)水區(qū)沿8.8m長(zhǎng)的一邊布置。為了配水均勻設(shè)計(jì)尺寸：BXL=8.8mX14.3m(3) 斜管長(zhǎng)度L斜管水流速度V=V/sin60°=3.0/0.866=3.5mm

4、/s，2L=(1.33XV-0.35Xsin60°)d/(uXcos60°)20=(1.33X3.5-0.35X0.866)X30/(0.35X0.5)=746mm考慮到管端紊流，積泥等因素，過(guò)渡區(qū)采用200mm，斜管總長(zhǎng)為以上兩者之和，取946mm，按照1000mm計(jì)。(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+1.2+1.5+0.87+0.8=4.7m。斜管安裝長(zhǎng)度L二LXcos60°=1X0.5=0.5m2(5) 沉淀池進(jìn)口穿孔花墻穿孔墻上

5、的孔洞流速v采用v=0.15m/s，洞口的總面積：33A=Q/v=0.425/0.15=2.8m2，23每個(gè)洞口尺寸定為15cmX8cm，則洞口數(shù)為：2.8/(0.15X0.08)=240孔。穿孔墻布于布水區(qū)1.5m的圍，孔共分為4層，每層60個(gè)。(6) 集水系統(tǒng)采用兩側(cè)淹沒(méi)孔口集水槽集水。中間設(shè)1條集水渠，沿池長(zhǎng)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=14.3/10=1.43m，每條集水槽長(zhǎng)(8.8-0.6)/2=4.1m，每槽集水量q=0.425/(10X2)=0.02125m3/s，考慮池子的超載系數(shù)為20%，故槽中流量q=1.2q=1.2

6、X0.02125=0.0255m3/s0集水槽雙側(cè)開(kāi)孔，孔徑d=25mm，又q=uf、；2gh，則:Q0.02125孑L數(shù)n=Q/q=45.55,ufJ2gh0.62xlx0.0252心Qx9.8x0.124取n=46個(gè)，每邊23個(gè)孑眼?？拙啵?1=0.18m，孔眼從中心向兩邊排列。23集水槽寬b=O.9Qo.4=0.9X(0.0255)0.4=0.207m,為便于施工取為0.2m起點(diǎn)槽中水深H=0.75b=0.75X0.2=0.15m終點(diǎn)槽中水深H=1.25b=1.25X0.2=0.25m2淹沒(méi)深度取12cm，跌落高度取5cm,超高0.15m槽的高度H=H0.120.050.15=0.57m

7、32(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(shí)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(shí)考慮到集水槽頂與集水渠相平，則集水渠的總高度為：H=0.66+0.08+0.54=1.28m1出水管流速v=1.2m/s，則直徑為：D=(0.425X4/1.2n)0.5=672mm，4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L

8、XBXH=25.7mX1.0mX2.5m，孔眼采用等距布置，穿孔管長(zhǎng)11m，首末端集泥比為0.5,查得K=0.72,w取孔徑d=25mm，孔口面積f=4.9X10-4,取孔距s=0.4m,孔眼數(shù)目：m=L/s-l=11/0.4-1=27個(gè)?？籽劭偯娣e：刀w=27X4.9X10-4=0.01323m2,0穿孔管斷面面積為：w=Ew/k=0.01323/0.72=0.0184m2,0w穿孔管直徑為：D=(4X0.0184/n)0.5=0.153mo0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(dòng)快開(kāi)式排泥閥。(9) 復(fù)算管雷諾數(shù)及沉淀時(shí)間Re=Rv/口2式中:R水力半徑，R=d

9、/4=30/4=7.5mm=0.75cmv管流速v=v/sin60°=3.0/0.866=3.5mm/s，22口運(yùn)動(dòng)粘度0.01cm2/s(t=20°C)Re=(0.75X0.35)/0.01=26.25V100所以水流在沉淀池是層流狀態(tài)沉淀時(shí)間：T=L'/v=1000/3.5=285s=4.75min2符合沉淀時(shí)間一般為25min之間的要求。第四節(jié)平流沉淀池的設(shè)計(jì)：1. 計(jì)算水量Q=300000m3/d=12500m3/h=3.472ms/s，沉淀時(shí)間t=2h，面積負(fù)荷u°=40m3/(m2.d)，沉淀池個(gè)數(shù)n=6個(gè)。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算(1)池容積WW=Qt

10、=12500x2=25000m3(2)單池容積W1n250006=4166.7m3(3) 單池池面積F口Q50000F=1250m2u'4004)池深HH=W1=叱=3.33mF1250(5)池長(zhǎng)L水平流速取v=10mm/s，則池長(zhǎng)L=3.6vt=3.6x10x2=72m(6)池寬BF1250B=1L采用合。(7)L_=17.4m7217.8m。沉淀池的池壁厚采用300mm，則沉淀池寬度為18.4m，與絮凝池吻校核長(zhǎng)寬比72=4.045>4B17.8(8)校核長(zhǎng)深比L72=21.6>10H3.33(9)進(jìn)水穿孔花墻設(shè)計(jì) 沉淀池進(jìn)口處用磚砌穿孔墻布水，墻長(zhǎng)17.8m，超高取0

11、.3m，積泥高度取0.1m,則墻咼3.73m. 穿孔花墻孔洞總面積A孔洞處流速采用v=0.24m/s，則02083.3A二一Q=2.41m23600v3600x0.240孔洞個(gè)數(shù)N孔洞采用矩形，尺寸為15cmx18cm，則A2.41N=89.3沁90個(gè)。0.15x0.180.15x0.18則孔洞實(shí)際流速為：Q2083.3v'=0.238m/s0Nx0.15x0.183600x90x0.15x0.18孔洞布置1孔孔布置成6排，每排孔洞數(shù)為90十6=15個(gè)2. 水平方向孔洞間凈距取1m,即4塊磚的長(zhǎng)度，則所占的寬度為：0.18x15+1x15=17.7m，剩余寬度17.817.6=0.2m

12、，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(méi)水深為162mm,則孔洞的分布高度為：H=6x0.15+6x0.378+162=3.33mm(10)出水渠采用矩形薄壁堰出水堰上溢流負(fù)荷q=300m3/d.m01.2Q1.2x50000則溢流長(zhǎng)度l=150mq4000出水支渠采用20條，則Q=1.2Q=1.2%0.579=o.o35m/s1n20則渠寬為B=0.9Q0.4=0.235m11每條出水渠長(zhǎng)度l=lB=15017.8=3.3m02%n2%20每條出水渠寬度8=0B-(n+DB1=n17.8一21x0.23520=0.64m出水總渠寬為B=0.9Q0

13、.4=1.48m2出水渠起端水深為：_12083.3、1h=1.73j()2=1.733'()2=0.2m33600ngb23600x209.8x0.235x0.235保護(hù)高取03m，渠道高度為0.5m。(11)排泥設(shè)施采用機(jī)械排泥。排泥設(shè)施采用SXH型多口虹吸式吸泥機(jī)。排泥水位差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200x20。則吸泥管根數(shù)n=178=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0.1m,池底坡度為1.5%°,坡向末端集泥坑,坑的尺寸采用50cmx50cmx50cm。

14、排泥管直徑為：0.391m，采用DN400mm。,i10.7BLH0.5；0.7x17.8x72x3.40.5d=0=3x36003x3600H°池平均水深，為3.3+0.1=3.4mt放空時(shí)間，取3h。(12)水力條件復(fù)核_BHp2H+B水力半徑R10.2x3=1.89m=189cm6+10.2弗洛德常數(shù)Fr=1.9x105v20.62F=rRg189x980在規(guī)定圍.斜板斜管沉淀池的設(shè)計(jì)參數(shù)：（1）斜板（管）之間間距一般不小于50mm，斜板（管）長(zhǎng)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

15、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(jì)計(jì)算式可由如下分析求的。假定有一個(gè)異向流沉淀單元，傾斜角為a，長(zhǎng)度為1，斷面高度為d，寬度為w，單元平均水流速度V，所去除顆粒的沉速為u0，如下圖所示。當(dāng)顆粒由a移動(dòng)到b被去除，可理解為顆粒以v的速度上升1+1的同時(shí)以u(píng)0的速度下沉12的距離，兩者在時(shí)間上相等，即沉淀單元長(zhǎng)度沉淀單元的斷面面積為dw,則單元所通過(guò)的流量為：g二曲y二g+-y-?)=cos.a+由')dsmtzLsina式中l(wèi)w實(shí)際上即為沉淀單元的長(zhǎng)與寬方向的面積，lwcosa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/sina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)如果池有n個(gè)沉淀池，并且考慮斜板(管)有一定的壁厚度，池進(jìn)出口影響及板管采用平均流速計(jì)算時(shí)，上式可修正得沉淀池設(shè)計(jì)流量：Q=nu0(Af+A)式中：n系數(shù)0.7，一般圍0.75-0.85；Af斜板(管