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，从而使雷诺数大为降

2、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9.011.0m3/（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速度

3、u0=O.4mm/s,清水区上升速度v=3.Omm/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lm,管径一般为2535mm（即管的切圆直径），取为30mm。（2）清水面积A=Q/V=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,贝V：实际清水区所需面积为：A=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L二LXcos60°=1X0.5=0.5m2(5) 沉淀池进口穿孔花墙穿孔墙上

5、的孔洞流速v采用v=0.15m/s，洞口的总面积：33A=Q/v=0.425/0.15=2.8m2，23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的围，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q=1.2q=1.2

6、X0.02125=0.0255m3/s0集水槽双侧开孔，孔径d=25mm，又q=uf、；2gh，则:Q0.02125孑L数n=Q/q=45.55,ufJ2gh0.62xlx0.0252心Qx9.8x0.124取n=46个，每边23个孑眼。孔距：41=0.18m，孔眼从中心向两边排列。23集水槽宽b=O.9Qo.4=0.9X(0.0255)0.4=0.207m,为便于施工取为0.2m起点槽中水深H=0.75b=0.75X0.2=0.15m终点槽中水深H=1.25b=1.25X0.2=0.25m2淹没深度取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：H=0.66+0.08+0.54=1.28m1出水管流速v=1.2m/s，则直径为：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

8、XBXH=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K=0.72,w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-l=11/0.4-1=27个。孔眼总面积：刀w=27X4.9X10-4=0.01323m2,0穿孔管断面面积为：w=Ew/k=0.01323/0.72=0.0184m2,0w穿孔管直径为：D=(4X0.0184/n)0.5=0.153mo0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) 复算管雷诺数及沉淀时间Re=Rv/口2式中:R水力半径，R=d

9、/4=30/4=7.5mm=0.75cmv管流速v=v/sin60°=3.0/0.866=3.5mm/s，22口运动粘度0.01cm2/s(t=20°C)Re=(0.75X0.35)/0.01=26.25V100所以水流在沉淀池是层流状态沉淀时间：T=L'/v=1000/3.5=285s=4.75min2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=300000m3/d=12500m3/h=3.472ms/s，沉淀时间t=2h，面积负荷u°=40m3/(m2.d)，沉淀池个数n=6个。2. 设计计算(1)池容积WW=Qt

10、=12500x2=25000m3(2)单池容积W1n250006=4166.7m3(3) 单池池面积F口Q50000F=1250m2u'4004)池深HH=W1=叱=3.33mF1250(5)池长L水平流速取v=10mm/s，则池长L=3.6vt=3.6x10x2=72m(6)池宽BF1250B=1L采用合。(7)L_=17.4m7217.8m。沉淀池的池壁厚采用300mm，则沉淀池宽度为18.4m，与絮凝池吻校核长宽比72=4.045>4B17.8(8)校核长深比L72=21.6>10H3.33(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

11、.3m，积泥高度取0.1m,则墙咼3.73m. 穿孔花墙孔洞总面积A孔洞处流速采用v=0.24m/s，则02083.3A二一Q=2.41m23600v3600x0.240孔洞个数N孔洞采用矩形，尺寸为15cmx18cm，则A2.41N=89.3沁90个。0.15x0.180.15x0.18则孔洞实际流速为：Q2083.3v'=0.238m/s0Nx0.15x0.183600x90x0.15x0.18孔洞布置1孔孔布置成6排，每排孔洞数为90十6=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：0.18x15+1x15=17.7m，剩余宽度17.817.6=0.2m

12、，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=6x0.15+6x0.378+162=3.33mm(10)出水渠采用矩形薄壁堰出水堰上溢流负荷q=300m3/d.m01.2Q1.2x50000则溢流长度l=150mq4000出水支渠采用20条，则Q=1.2Q=1.2%0.579=o.o35m/s1n20则渠宽为B=0.9Q0.4=0.235m11每条出水渠长度l=lB=15017.8=3.3m02%n2%20每条出水渠宽度8=0B-(n+DB1=n17.8一21x0.23520=0.64m出水总渠宽为B=0.9Q0

13、.4=1.48m2出水渠起端水深为：_12083.3、1h=1.73j()2=1.733'()2=0.2m33600ngb23600x209.8x0.235x0.235保护高取03m，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200x20。则吸泥管根数n=178=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50cmx50cmx50cm。

14、排泥管直径为：0.391m，采用DN400mm。,i10.7BLH0.5；0.7x17.8x72x3.40.5d=0=3x36003x3600H°池平均水深，为3.3+0.1=3.4mt放空时间，取3h。(12)水力条件复核_BHp2H+B水力半径R10.2x3=1.89m=189cm6+10.2弗洛德常数Fr=1.9x105v20.62F=rRg189x980在规定围.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

15、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2cm处，防止漂浮物被带走；（4）废水在斜管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1+1的同时以u0的速度下沉12的距离，两者在时间上相等，即沉淀单元长度沉淀单元的断面面积为dw,则单元所通过的流量为：g二曲y二g+-y-?)=cos.a+由')dsmtzLsina式中lw实际上即为沉淀单元的长与宽方向的面积，lwcosa即为斜板在水平方向投影的面积，可用af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)如果池有n个沉淀池，并且考虑斜板(管)有一定的壁厚度，池进出口影响及板管采用平均流速计算时，上式可修正得沉淀池设计流量：Q=nu0(Af+A)式中：n系数0.7，一般围0.75-0.85；Af斜板(管