一大型净水厂网格斜管絮凝沉淀池设计计算方法

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 摘摘 要要 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 单组的处理水量为 2 1m3 d 即 0 243 m3 s 一 一 网格絮凝池及过渡段设计计算网格絮凝池及过渡段设计计算 一 絮凝池有效容积 V QT 0 243 18 60 262 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 12 20min 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 10 0 14m s 假设栅格为正方形 尺寸 1 45m 1 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 32 2 1 4 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 62 45 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 45m 0 7m 第二段孔洞尺寸 A2 Q V 0 243 0 17 1 430m2 取尺寸为 1 45m 1 0m 第二段孔洞尺寸 A3 Q V 0 243 0 12 2 025m2 取尺寸为 1 45m 1 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 80mm 80mm 过孔流速 为 0 28m s 第二段每格安装 1 层 共 11 层 孔眼尺寸为 100mm 100mm 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 二 沉淀池设计计算沉淀池设计计算 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 0 9 0 m3 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 A1 150 20m2 2 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 13 11 6m 斜管安装时会产生无效 长度 1 cos60 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 30 40mm 本设计取 30mm 安装高度 h 1 sin60 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 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 4m 0 4m 则孔洞个数 2 025 0 4 0 4 13 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 每槽集水量 q 0 243 7 0 035m3 s 水量超载系数取 0 2 故槽中流量 Q 1 2q 0 042 m3 s 集水槽双侧开孔 孔径 d 30mm 孔口流速 0 30m s 则单孔流量 q v d2 4 0 3 3 14 0 032 4 2 12 10 4 孔数 n Q q 0 042 2 12 104 198 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 b 0 9Q0 4 0 9 0 0420 4 0 28m 起点槽中水深 H1 0 75b 0 75 0 28 0 21m 终点槽中水深 H2 1 25b 1 25 0 28 0 35m 淹没深度取 10cm 跌落高度取 5cm 槽超高 5cm 槽的高度 H H2 0 1 0 05 0 05 0 55m 四 沉淀池排泥 泥斗深度取 1 2m 斗顶口尺寸为 2 6m 2 4m 斗底尺寸为 0 4m 0 4m 斗坡与水平最小夹角为 48 45 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 L B H 18 5m 1 0m 2 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 t 20 Re Rv 0 75 0 1924 0 01 14 43 100 所以水流在沉淀池内是层流状态 沉淀时间 T L v 1000 1 924 520s 8 7min 三 三 结语结语 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 要问题进行了提示