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(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(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

2、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(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，一般可米用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

3、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(zhǎng)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/v1=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,則：實(shí)際清水區(qū)所需面積為：A1=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斜管內(nèi)水流速度v2=v/sin60°=3.0/0.866=

4、3.5mm/s,L=(1.33Xv2-0.35Xsin60°)d/(u0Xcos60°)=(1.33X3.5-0.35X0.866)X30/(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(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L2=LXcos60°=1X0.5=0.5m(5)沉淀池進(jìn)口穿孔花墻穿孔

5、墻上的孔洞流速V3采用丫3=0.15m/s,洞口的總面積：A2=Q/v3=0.425/0.15=2.8m2,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的范圍內(nèi)，孔共分為4層，每層60個(gè)。(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(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q0=1.2q

6、=1.2X0.02125=0.0255m3/s集水槽雙側(cè)開孔，孔徑d=25mm,又q=ufJ2gh,則：Q0.02125孔數(shù)n=Q/q=45.55,uf2gh0.620.025229.80.124取n=46個(gè)，每邊23個(gè)孔眼?？拙啵?1=0.18m,孔眼從中心向兩邊排列。23集水槽寬b=0.9Q0"=0.9X(0.0255)0.4=0.207m,為便于施工取為0.2m起點(diǎn)槽中水深H1=0.75b=0.75X0.2=0.15m終點(diǎn)槽中水深H2=1.25b=1.25X0.2=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

7、.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(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：H1=0.66+0.08+0.54=1.28m出水管流速V4=1.2m/s,則直彳全為:D=(0.425X4/1.2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

8、LXBXH=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Kw=0.72,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-1=11/0.4-1=27個(gè)?？籽劭偯娣e：Ew°=27X4.9X10-4=0.01323m2,穿孔管斷面面積為：w=Ew0/kw=0.01323/0.72=0.0184m2,穿孔管直徑為：D0=(4X0.0184/兀)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(dòng)快開式排泥閥。(9)復(fù)算管內(nèi)雷諾數(shù)及沉淀時(shí)間Re=Rv2/a式中：R水力

9、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,仙運(yùn)動(dòng)粘度0.01cm2/s(t=20C)Re=(0.75X0.35)/0.01=26.25<100所以水流在沉淀池內(nèi)是層流狀態(tài)沉淀時(shí)間：T=L'/v2=1000/3.5=285s=4.75min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=300000m/d=12500m/h=3.472m3/s,沉淀時(shí)間t=2h,面積負(fù)荷u。=40nV(nld),沉淀池個(gè)數(shù)n=6個(gè)。2 .設(shè)計(jì)計(jì)算(1)池容積W_3W=Qt=1

10、25002=25000m(2)單池容積W250006=4166.7n3“Wv=:n(3)單池池面積FF=QUq50000402=1250m2(4)池深HW14166.7H二二二3.33mF1250(5)池長(zhǎng)L水平流速取v=10mm/§則池長(zhǎng)L=3.6vt=3.6102=72m(6)池寬BB二-=1250=17.4mL72300mm,則沉淀池寬度為18.4m,與絮凝池吻采用17.8m。沉淀池的池壁厚采用合。(7)校核長(zhǎng)寬比L72=4.045-4B17.8(8)校核長(zhǎng)深比72二21.610H3.33(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0.3m,積泥高

11、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=3600v02083.336000.242=2.41M孔洞個(gè)數(shù)N孔洞采用矩形，尺寸為15cm18cm,則A241人N=A=241=89.3之90個(gè)。0.150.180.150.18則孔洞實(shí)際流速為：2083.3VoN0.150.183600900.150.18=0.238m/s孔洞布置1 .孔孔布置成6排,每排孔洞數(shù)為90+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：0.1815+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

12、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qo=300m3/d.m則溢流長(zhǎng)度l=1.2Q1.250000=150mq0400出水支渠采用20條，則QnUQ=1.2-0.579=0.035m/sn20則渠寬為B=0.9Q：4=0.235m每條出水渠長(zhǎng)度1。=工150-17.8"3m2n220每條出水渠寬度酎B一"1)凡J7-8-21°-235n2°=°-64m出水總渠寬為B=0.9Q0.4=1.48m出水渠起端

13、水深為:Q21h=1.733()23600ngb2,2083.32=1.733()36002019.80.2350.235-0.2m保護(hù)高取0.3m,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®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20020。則吸泥管根數(shù)n=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50cm父50cm50cm。排泥管直徑為：0.7BLH；5336000.717.87

14、23.40.533600=0.391m,采用DN400mm。H0一池內(nèi)平均水深，為3.3+0.1=3.4mt一放空時(shí)間，取3h0(12)水力條件復(fù)核水力半徑RBH10.23/ccR=1.89m=189cm:2HB610.2弗洛德常數(shù)Fr22=1.910v0.6Fr=Rg189980在規(guī)定范圍內(nèi).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2c

15、m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(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(dòng)到b被去除，可理解為顆粒以v的速度上升l+li的同時(shí)以U0的速度下沉12的距離，兩者在時(shí)間上相等，即sizia-cosa/costzsin儀+dd-sinacosa沉淀單元長(zhǎng)度沉淀單元的斷面面積為dw,則單

16、元所通過的流量為:*1cosa14八dw、q-dwu-(+-)-ul-cosa+-)dsinaTsinct式中1W實(shí)際上即為沉淀單元的長(zhǎng)與寬方向的面積，IwCOSa即為斜板在水平方向投影的面積，可用才代替。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）如果池內(nèi)有n個(gè)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(jì)算時(shí)，上式可修正得沉淀池設(shè)計(jì)流量：Q="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:以一0一:一班4+J)*護(hù)板設(shè)計(jì)長(zhǎng)度：41V1dI=-)rj$inacosa根