一大型净水厂网格斜管絮凝沉淀池设计计算方法

1、净水厂网格斜管絮凝沉淀池设计计算方法胡江博 （陕西金水桥工程设计有限责任公司，陕西，西安，710000）【摘 要】本文以一净水厂为例，对净水厂网格絮凝池和斜管沉淀池的设计计算方法进行了说明，为以后城镇供水项目设计人员提供了相关参考。【关键词】净水厂；网格絮凝池；斜管沉淀池；设计计算在给水处理中，网格絮凝池和斜管沉淀池是水处理时常用的构筑物。在城镇供水项目中，单池处理水量在1.0万2.5万m3/d时，宜采用网格絮凝池和斜管沉淀池综合设计。本文以西北地区一大型净水厂为实例，对以上两种常用构筑物进行设计计算分析，此水厂设计供水规模4.0万m3/d，水厂自用水量5%。构筑物分两组设计，每组可独立运行，

2、单组的处理水量为2.1m3/d，即0.243 m3/s。一、 网格絮凝池及过渡段设计计算（一）絮凝池有效容积v=qt=0.2431860=262.44 m3式中：q单个絮凝池处理水量（m3/s）；v絮凝池的有效容积（m3）；t絮凝时间（），规范要求1220min。（二）絮凝池面积a=v/h=262.44/4=65.61m2式中：a单个絮凝池面积（m2）；v絮凝池的有效容积（m3）；h有效水深（m）。（三）单格面积f=q/v=0.243/0.12=2.03m2式中：f单格面积（m2）；q单个絮凝池处理水量（m3/s）；v竖井内流速（m/s）,规范要求0.100.14m/s。假设栅格为正方形，尺寸

3、1.45m1.45m，每格实际面积为2.10m2，计算出分格数为：n=65.61/2.10=31.24，取整数n=32。每组池子布置4行，每行分8格，栅格混凝土厚度取0.2m，每个池子净尺寸为：l=6.4m，b=13.0m。（四）实际絮凝时间t=nfh/q=322.14/0.243=18.43min式中：t实际絮凝时间（min）；n栅格个数；f单格实际面积（m2）；h有效水深（m）；q处理水量（m3/s）。（五）絮凝池排泥泥斗深度取1.0m，泥斗底边宽度取0.4m，斗坡与水平夹角为6245，符合要求；排泥采用多斗式排泥，每四格为一组排泥，共设八组，污泥由斗内排泥支管排至排泥管，每组排泥管管口安

4、装快开排泥闸阀。（六）絮凝池高度絮凝池保护高度取0.4m，泥斗深度1.0m，池子的总高度为5.4m。（七）过水孔洞和网格设置过水孔洞的流速分三段，第一段取0.25m/s，第二段取0.17m/s，第三段取0.12m/s。第一段孔洞尺寸：a1=q/v=0.243/0.25=0.972m2，取尺寸为1.45m0.7m；第二段孔洞尺寸：a2=q/v=0.243/0.17=1.430m2，取尺寸为1.45m1.0m；第二段孔洞尺寸：a3=q/v=0.243/0.12=2.025m2，取尺寸为1.45m1.4m。网格设置：前两段安装网格，第一段每格安装2层，共22层，孔眼尺寸为80mm80mm，过孔流速为

5、0.28m/s；第二段每格安装1层，共11层，孔眼尺寸为100mm100mm，过孔流速为0.23m/s；第三段不安装。（八）水头损失计算1、网格水头损失局部水头损失公式hn=v2/2g式中：hn每层网格水头损失（m）；网格阻力系数，一般前段取1.0，中段取0.9,；v各段过网流速（m/s）。第一段通过网格水头损失：h1= 0.088m；第二段通过网格水头损失：h2= 0.027m；通过网格总水头损失：h= h1+ h2=0.088+0.027=0.115m。2、孔洞水头损失局部水头损失公式hn=v2/2g式中：hn每个孔洞水头损失（m）；孔洞阻力系数，一般取3.0；v孔洞流速（m/s）。第一段

6、通过孔洞水头损失：h1=0.105m；第二段通过孔洞水头损失：h2=0.049m；第三段通过孔洞水头损失：h3=0.022m；通过孔洞总水头损失：h= h1+ h2+ h3=0.105+0.049+0.022=0.176m。通过絮凝池的总水头损失为0.291m。（九）过渡段絮凝池后设置过渡段，过渡段中间设置配水堰，过渡段宽度取1.9m，配水堰厚度0.30m。二、 沉淀池设计计算（一） 平面尺寸计算1、 沉淀池清水区面积a1=q/q=21000/24/6=145.83m2式中：a1单个沉淀池净面积（m2）；q单池设计水量（m3）；q斜管沉淀区液面负荷（m3/m2 h），规范要求为5.09.0 m

7、3/m2 h，此水厂位于低温地区，宜取小值6.0，水量可控余地大。斜管安装结构占用面积按3%计，则总面积为：a=（1+0.03）a1150.20m22、 沉淀池长宽每组沉淀池的宽度为13.0m，则沉淀池的长度为：l=a/b=150.20/1311.6m，斜管安装时会产生无效长度1cos60=0.5m，所以沉淀池长度取12.1m，其中60为斜管倾斜角度。3、 斜管安装高度斜管长度取1.0m，斜管管径一般为3040mm，本设计取30mm，安装高度h= 1sin60=0.87m。4、 沉淀池总高度h=h1+h2+h3+h4+h5=0.4+1.2+0.87+1.5+1.2=5.17m，取h=5.2m。

8、式中：h沉淀池总高度（m）；h1保护高度m；h2清水区高度，不小于1.0m；h3斜管高度；h4配水区高度，不小于1.5m；h5泥斗高度。（二） 沉淀池进水花墙设计采用配水花墙进水，过孔流速=0.12m/s，a=q/v=0.243/0.12=2.025m2，每个孔洞尺寸为0.4m0.4m，则孔洞个数=2.025/0.4/0.413个，池宽13m，水平方向孔眼中心间距1.0m，最外侧孔边缘距外墙0.5m。竖直方向，配水区高度1.5m，孔洞下边缘距泥斗顶部0.55m。（三） 沉淀池集水设计沉淀池采用不锈钢集水槽出水。每组布置7条集水槽，集水槽中心间距2.0m，最外侧集水槽中心距外墙0.5m；每槽集水

9、量q0.243/70.035m3/s，水量超载系数取0.2，故槽中流量q1.2q=0.042 m3/s。集水槽双侧开孔，孔径d30mm，孔口流速0.30m/s,则单孔流量q=vd2/4=0.33.140.032/4=2.1210-4，孔数n=q/q=0.042/2.12104=198个，每侧99个，孔距=12.1/99=122mm，孔眼从中间向两边排列。集水槽宽b0.9q0.40.90.0420.40.28m；起点槽中水深h10.75b0.750.280.21m；终点槽中水深h2=1.25b1.250.280.35m；淹没深度取10cm，跌落高度取5cm，槽超高5cm槽的高度hh20.10.0

10、50.050.55m（四） 沉淀池排泥泥斗深度取1.2m，斗顶口尺寸为2.6m2.4m，斗底尺寸为0.4m0.4m，斗坡与水平最小夹角为4845，符合要求；排泥采用多斗式排泥，每五格为一组排泥，沿与水流垂直方向共设五组，污泥由斗内排泥支管排至排泥管，排泥管单侧排泥至排泥渠，每组排泥管管口安装快开排泥闸阀。排泥渠尺寸lbh18.5m 1.0m2.5m；（五） 斜管内雷诺数及沉淀时间水力半径r=d/4=30/4=7.5mm=0.75cm斜管内水流流速：v=0.243/145.83/sin60=0.1924cm/s运动粘度0.01cm2/s（t20）rerv/=0.750.1924/0.0114.43100，所以水流在沉淀池内是层流状态。沉淀时间：t=l/ v1000/1.924520s8.7min三、 结语本文以一净水厂为例，对净水厂网格絮凝池和斜管沉淀池的设计计算方法进行了说明，并对相关重要问题进行了