斜管沉淀池计算例题2教学教材

1、3.3沉淀介绍给水处理的沉淀工艺是指在重力作用下，悬浮固体从水中分离的过程，原水经过投药， 混合与反应过程， 水中悬浮物存在形式变为较大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来，以完成澄清的作用，混凝沉淀后出水浊度一般在10 度以下。（ 1）沉淀池类型的选择本设计采用斜管沉淀池，斜管沉淀池是根据浅池理论发展而来的，是一种在沉淀池内装置许多直径较小的平行的倾斜管的沉淀池。斜管沉淀池的特点： 沉淀效率高，池子容积小和占地面积小； 斜管沉淀池沉淀时间短， 故在运行中遇到水质、水量的变化时，应注意加强管理，以保证达到要求的水质。从改善沉淀池水力条件的角度分析， 由于斜管的放入， 沉淀池水力半径大大减小， 从而使

2、雷诺数大为降低， 而弗劳德数则大大提高， 因此，斜管沉淀池也满足水流的稳定性和层流的要求。从而提高沉淀效果。（ 2）斜管沉淀池的设计计算本设计采用两组沉淀池，水流用上向流。异向流斜管沉淀池宜用于浑浊度长期低于 1000 度的原水。斜管沉淀区液面负荷，应按相似条件下的运行经验确定，一般可采用 9.0 11.0 m3 /(m 2 ? h) 。斜管设计一般可采用下列数据：管径为2535 毫米；斜长为 1.0 米；倾角为 60°。斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于 1.0 米；底部配水区高度不宜小于 1.5 米。设计计算（ 1）设计参数处理水量 Q0.425 m/s，斜管沉淀池与反应池合

3、建，池有效宽度B8.8m，混凝处理后颗粒沉降速度u 0 0.4mm/s，清水区上升速度v3.0mm/s，采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，边距 d30mm，水平倾角 60 度。采用后倾式，以利于均匀配水。 斜管长 1m，管径一般为 2535mm（即管的内切圆直径），取为 30mm。（ 2）清水面积A Q/v 1 0.425/0.003142m 2其中斜管结构占用面积按照5计算，人孔所占面积为1 m 2 ，则：实际清水区所需面积为： A 1 142×1.05 1 149.75m2 ，进水方式：进水区沿 8.8m 长的一边布置。为了配水均匀设计尺寸： B×L 8.8m

4、× 14.3m （ 3）斜管长度 L斜管内水流速度v 2 v/sin60° 3.0/0.866 3.5mm/s，L （ 1.33×v 2 -0.35×sin60°） d/（u 0 × cos60°）（ 1.33×3.5-0.35×0.866）× 30/（0.35×0.5）746mm考虑到管端紊流，积泥等因素，过渡区采用 200mm，斜管总长为以上两者之和，取 946mm，按照 1000mm计。（ 4）沉淀池高度清水区高 1.2m，布水区高 1.5m，斜管高 1000×sin6

5、0° 0.87m，穿孔排泥斗槽高 0.8m，超高 0.3m，池子总高 H 0.3+1.2+1.5+0.87+0.84.7m。斜管安装长度 L 2 =L×cos60° 1×0.50.5m（ 5）沉淀池进口穿孔花墙穿孔墙上的孔洞流速v 3 采用 v 3 0.15 m/s，洞口的总面积：A 2 Q/ v 3 0.425/0.15 2.8 m2 ，每个洞口尺寸定为15cm×8cm，则洞口数为： 2.8/（0.15×0.08） 240 孔。穿孔墙布于布水区1.5m 的范围内，孔共分为4 层，每层 60 个。（ 6）集水系统采用两侧淹没孔口集水槽

6、集水。中间设1 条集水渠，沿池长方向两边各布置 10 条穿孔集水槽，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距： LL/n 14.3/101.43m，每条集水槽长（ 8.8-0.6）/2 4.1m，每槽集水量 q0.425/（ 10×2） 0.02125 m3 /s，考虑池子的超载系数为20，故槽中流量q 0 1.2q 1.2× 0.021250.0255 m3 /s集水槽双侧开孔，孔径d 25mm，又 quf 2gh ，则：孔数 nQ/qQ0.0212545.55，2ghuf0.620.025229.80.124取 n46 个，每边 23 个孔眼。孔距： 4.1 0.18m，孔眼从

7、中心向两边排列。23集水槽宽 b0.9Q 0.4 0.9×（ 0.0255） 0 .4 0.207m，为便于施工取为0.2m起点槽中水深 H 1 0.75b 0.75×0.20.15m终点槽中水深 H 2 =1.25b1.25×0.2 0.25m淹没深度取 12cm，跌落高度取 5cm，超高 0.15m槽的高度 H 3 H 2 0.12 0.050.15 0.57m（ 7）集水渠集水渠：集水渠的流量为0.425m3 /s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则渠宽度为：b0.9×（ 0.425） 0. 4 0.64m。起端水深 0.66m，考虑到集水槽的水

8、流进入集水渠时应自由跌水，跌落高度取 0.08m，即集水槽底应高于集水渠起端水面 0.08m，同时考虑到集水槽顶与集水渠相平，则集水渠的总高度为：H 1 0.66+0.08+0.541.28m出水管流速 v 4 1.2m/s，则直径为： D（ 0.425× 4/1.2） 0. 5 672mm，取 D700mm。（ 8）沉淀池的排泥采用穿孔排泥管，穿孔排泥管横向布置，沿与水流垂直方向共设 10 根，单侧排泥至集泥渠，集泥渠尺寸 L× B×H25.7m × 1.0m×2.5m，孔眼采用等距布置， 穿孔管长 11m，首末端集泥比为 0.5，查得 K

9、w 0.72，取孔径 d 25mm，孔口面积 f 4.9× 10-4，取孔距 s0.4m，孔眼数目：m L/s-1 11/0.4-127 个。孔眼总面积： w 0 27×4.9×10-4 0.01323m2 ，穿孔管断面面积为： w w 0 / k w 0.01323/0.720.0184 m2 ，穿孔管直径为： D 0 (4×0.0184/) 0.5 =0.153m。取直径为 200mm，孔眼向下与中垂线成 45 度角，并排排列， 采用启动快开式排泥阀。（ 9）复算管内雷诺数及沉淀时间Re=Rv 2 / 式中 :R水力半径 ,Rd/4=30/4 7.5

10、mm 0.75cmv 2 管内流速 v 2 v/sin60° 3.0/0.8663.5mm/s，运动粘度 0.01cm2/s(t 20 )Re(0.75 ×0.35)/0.0126.25 100所以水流在沉淀池内是层流状态沉淀时间： T=L/v 2 1000/3.5 285s4.75min符合沉淀时间一般为 25min 之间的要求。第四节平流沉淀池的设计：计算水量333/s ，沉淀时间 t=2h，面积负荷 u0/d= 12500m/h=3.472 m1.Q=300000m32个。=40m/（m.d ），沉淀池个数 n=62.设计计算（ 1）池容积 W3W=Qt=125002

11、=25000m（ 2）单池容积 W1W250004166.73W=mn 6（ 3）单池池面积 FF=Q500002'401250 mu0（ 4）池深 HW14166.7H3.33 mF1250（ 5）池长 L水平流速取 v=10mm/s，则池长L=3.6vt=3.6102=72m（ 6）池宽 B1= F125017.4mB72L采用 17.8m。沉淀池的池壁厚采用300mm，则沉淀池宽度为18.4m,与絮凝池吻合。（ 7）校核长宽比L724.0454B17.8（ 8）校核长深比L7221.610H3.33（ 9）进水穿孔花墙设计沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水， 墙长 17.8m，超高取

12、0.3m，积泥高度取 0.1m，则墙高 3.73m.穿孔花墙孔洞总面积A孔洞处流速采用v0 =0.24m/s，则A=Q2083.323600v036000.242.41 m孔洞个数 N孔洞采用矩形，尺寸为15cm 18cm，则N=A2.4189.390个。0.180.150.180.15则孔洞实际流速为：v0'NQ0.1836002083.30.238 m/s0.15900.150.18孔洞布置1. 孔孔布置成 6 排，每排孔洞数为906=15 个2. 水平方向孔洞间净距取1m,即 4 块砖的长度，则所占的宽度为：0.1815+1 15=17.7m，剩余宽度 17.8-17.6=0.2

13、m ，均分在各灰缝中。3. 垂直方向孔洞净距取 0.378m，即 6 块砖厚。最上一排孔洞的淹没水深为 162mm，则孔洞的分布高度为：H=6 0.15+6 0.378+162=3.33mm（ 10）出水渠采用矩形薄壁堰出水堰上溢流负荷q0 =300m3 /d.m则溢流长度 l= 1.2Q =1.250000 =150mq0400出水支渠采用 20 条，则 Q1=1.2Q 1.2 0.5790.035 m/sn20则渠宽为 B =0.90.4Q1 =0.235m1每条出水渠长度 l 0 = lB15017.83.3 m2n220每条出水渠宽度 B0 = B（ n 1）B 1 17.8210.2

14、350.64 mn20出水总渠宽为 B =0.9Q0. 4=1.48m2出水渠起端水深为：h 1.733 ( Q)2 121.733 (2083.3) 210.2 m3600ngb3600209.80.235 0.235保护高取 0.3m，渠道高度为 0.5m。（ 11）排泥设施采用机械排泥。排泥设施采用 SXH型多口虹吸式吸泥机。排泥水位差3.3m. 轨距l=18400mm.管间距采用 1.5m，虹吸管管径取 d=75mm。扁口吸泥口采用 200 20。则吸泥管根数 n=17.811.9 ，取 12 根，每边各分布6 根。1.5吸泥口之间采用八字形刮泥板。积泥高度为 0.1m，池底坡度为 1.5