斜管沉淀池计算例题

1、3.3沉淀3.3.1 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，从而使雷诺数大

2、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，一般可米用9.011.0m3/(m2h)。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。3.3.2设计计算(1)设计参数处理水量Q=0.425m/s,斜管沉淀池与反应池合建，池有效宽度B=8.8m,混凝处理后颗粒沉降

3、速度u0=0.4mm/s,清水区上升速度v=3.0mm/s,采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm,边距d=30mm,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/v1=0.425/0.003=142m2其中斜管结构占用面积按照5%计算，人孔所占面积为1m2,则：实际清水区所需面积为：A1=142X1.05+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：BxL=8.8mx14.3m(3)斜管长度L斜管内水流速度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1000Xsin60°=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+0.8=4.7m。斜管安装长度L2=LXcos60°=1X0.5=0.5m(5)沉淀池进口穿孔花墙穿孔

5、墙上的孔洞流速V3采用丫3=0.15m/s,洞口的总面积：A2=Q/v3=0.425/0.15=2.8m2,每个洞口尺寸定为15cmx8cm,则洞口数为：2.8/(0.15X0.08)=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：L'=L/n=14.3/10=1.43m,每条集水槽长(8.8-0.6)/2=4.1m,每槽集水量q=0.425/(10X2)=0.02125m3/s,考虑池子的超载系数为20%,故槽中流量q0=1.2q

6、=1.2X0.02125=0.0255m3/s集水槽双侧开孔，孔径d=25mm,又q=ufJ2gh,则：Q0.02125孔数n=Q/q=45.55,uf2gh0.620.025229.80.124取n=46个，每边23个孔眼。孔距：41=0.18m,孔眼从中心向两边排列。23集水槽宽b=0.9Q0"=0.9X(0.0255)0.4=0.207m,为便于施工取为0.2m起点槽中水深H1=0.75b=0.75X0.2=0.15m终点槽中水深H2=1.25b=1.25X0.2=0.25m淹没深度取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：b=0.9X(0.425)0.4=0.64m。起端水深0.66m,考虑到集水槽的水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：H1=0.66+0.08+0.54=1.28m出水管流速V4=1.2m/s,则直彳全为: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

8、LXBXH=25.7mX1.0mX2.5m,孔眼采用等距布置，穿孔管长11m,首末端集泥比为0.5,查得Kw=0.72,取孔径d=25mm,孔口面积f=4.9X10-4,取孔距s=0.4m,孔眼数目：m=L/s-1=11/0.4-1=27个。孔眼总面积：Ew°=27X4.9X10-4=0.01323m2,穿孔管断面面积为：w=Ew0/kw=0.01323/0.72=0.0184m2,穿孔管直径为：D0=(4X0.0184/兀)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=Rv2/a式中：R水力

9、半径，R=d/4=30/4=7.5mm=0.75cmV2管内流速V2=v/sin60°=3.0/0.866=3.5mm/s,仙运动粘度0.01cm2/s(t=20C)Re=(0.75X0.35)/0.01=26.25<100所以水流在沉淀池内是层流状态沉淀时间：T=L'/v2=1000/3.5=285s=4.75min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：1 .计算水量Q=300000m/d=12500m/h=3.472m3/s,沉淀时间t=2h,面积负荷u。=40nV(nld),沉淀池个数n=6个。2 .设计计算(1)池容积W_3W=Qt=1

10、25002=25000m(2)单池容积W250006=4166.7n3“Wv=:n(3)单池池面积FF=QUq50000402=1250m2(4)池深HW14166.7H二二二3.33mF1250(5)池长L水平流速取v=10mm/§则池长L=3.6vt=3.6102=72m(6)池宽BB二-=1250=17.4mL72300mm,则沉淀池宽度为18.4m,与絮凝池吻采用17.8m。沉淀池的池壁厚采用合。(7)校核长宽比L72=4.045-4B17.8(8)校核长深比72二21.610H3.33(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0.3m,积泥高

11、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=3600v02083.336000.242=2.41M孔洞个数N孔洞采用矩形，尺寸为15cm18cm,则A241人N=A=241=89.3之90个。0.150.180.150.18则孔洞实际流速为：2083.3VoN0.150.183600900.150.18=0.238m/s孔洞布置1 .孔孔布置成6排,每排孔洞数为90+6=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+115=17.7m,剩余宽度17.8-17.6=0.2m,均分在各灰缝中。3 .垂直方向孔洞

12、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=60.15+60.378+162=3.33mm(10)出水渠采用矩形薄壁堰出水堰上溢流负荷qo=300m3/d.m则溢流长度l=1.2Q1.250000=150mq0400出水支渠采用20条，则QnUQ=1.2-0.579=0.035m/sn20则渠宽为B=0.9Q：4=0.235m每条出水渠长度1。=工150-17.8"3m2n220每条出水渠宽度酎B一"1)凡J7-8-21°-235n2°=°-64m出水总渠宽为B=0.9Q0.4=1.48m出水渠起端

13、水深为:Q21h=1.733()23600ngb2,2083.32=1.733()36002019.80.2350.235-0.2m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®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20020。则吸泥管根数n=11.9,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%,坡向末端集泥坑，坑的尺寸采用50cm父50cm50cm。排泥管直径为：0.7BLH；5336000.717.87

14、23.40.533600=0.391m,采用DN400mm。H0一池内平均水深，为3.3+0.1=3.4mt一放空时间，取3h0(12)水力条件复核水力半径RBH10.23/ccR=1.89m=189cm:2HB610.2弗洛德常数Fr22=1.910v0.6Fr=Rg189980在规定范围内.斜板斜管沉淀池的设计参数：（1）斜板（管）之间间距一般不小于50mm,斜板（管）长一般在1.0-1.2m左右；（2）斜板的上层应有0.5-1.0m的水深，底部缓冲层高度为1.0m。斜板（管）下为废水分布区，一般高度不小于0.5m,布水区下部为污泥区；（3）池出水一般采用多排孔管集水，孔眼应在水面以下2c

15、m处，防止漂浮物被带走；（4）废水在斜管内流速视不同废水而定，如处理生活污水，流速为0.5-0.7mm/s。（5）斜板（管）与水平面呈60°角，斜板净距（或斜管孔径）一般为80100mm。异向流斜板（管）沉淀池的设计计算式可由如下分析求的。假定有一个异向流沉淀单元，倾斜角为a,长度为1,断面高度为d,宽度为W,单元内平均水流速度V,所去除颗粒的沉速为U0,如下图所示。当颗粒由a移动到b被去除，可理解为颗粒以v的速度上升l+li的同时以U0的速度下沉12的距离，两者在时间上相等，即sizia-cosa/costzsin仪+dd-sinacosa沉淀单元长度沉淀单元的断面面积为dw,则单

16、元所通过的流量为:*1cosa14八dw、q-dwu-(+-)-ul-cosa+-)dsinaTsinct式中1W实际上即为沉淀单元的长与宽方向的面积，IwCOSa即为斜板在水平方向投影的面积，可用才代替。dw代表沉淀单元的断面积，dw/sina即为沉淀池水面在水平方向的面积，可用a表示，这样即可得q=U0（af+a）如果池内有n个沉淀池，并且考虑斜板（管）有一定的壁厚度，池内进出口影响及板管内采用平均流速计算时，上式可修正得沉淀池设计流量：Q="uo（Af+A）式中：-系数0.7,一般范围0.75-0.85;Af斜板（管）沉淀池所有斜壁在水平方向的投影面积，A=naf；A沉淀池水面在水平面上的投影面积。即异向流斜板（管）沉淀池的截留速度:以一0一:一班4+J)*护板设计长度：41V1dI=-)rj$inacosa根