斜管沉淀池计算例题

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〜m3/（m2h）。斜管设计一般可采用下列数据：管径为25〜35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u=0.4mm/s，清水区上升速0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25〜35mm（即管的内切圆直径），取为30mm。（2） 清水面积A=Q/v==142m21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：A=142X+1=149.75m2,1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v=v/sin60°==3.5mm/s,2L=(XXsin60°)d/(uXcos60°)20=(X)X30/(X)=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。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=++++=4.7m。斜管安装长度L二LXcos60°=1X=0.5m2沉淀池进口穿孔花墙穿孔墙上的孔洞流速v采用v=0.15m/s，洞口的总面积：33A=Q/v==2.8m2,23每个洞口尺寸定为15cmX8cm,则洞口数为：(X)=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。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=10=1.43m,每条集水槽长()/2=4.1m,每槽集水量q=(10X2)=0.02125m3/s,考虑池子的超载系数为20％，故槽中流量q==X=0.0255m3/s0集水槽双侧开孔，孔径d=25mm,又q=uf：顽，则：孑匚数n=Q/q=Q= 0.02125 =,ufV2gh 0.62x'x0.0252x『2x9.8x0.124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集水槽宽匕=0.4=X()0.4=0.207m，为便于施工取为0.2m起点槽中水深H==X=0.15m1终点槽中水深H==X=0.25m2淹没深度取12cm，跌落高度取5cm，超高0.15m槽的高度H=H＋＋＋=0.57m32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^X()0.4 0.64mo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=++=1.28m1出水管流速v=1.2m/s,则直径为：D=(X4/n)0.5=672mm,4取D=700mmo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，查得K=,w取孔径d=25mm,孔口面积f=X10-4，取孔距s=0.4m，孔眼数目：m=L/sT=11/=27个。孔眼总面积：£w=27XX10-4=0.01323m2,0穿孔管断面面积为：w=Xw/k==0.0184m2,0w穿孔管直径为：D=(4Xn)0.5=0.153m。0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。复算管内雷诺数及沉淀时间Re=Rv/2式中:R 水力半径，R=d/4=30/4=7.5mm=0.75cmv 管内流速v=v/sin60°==3.5mm/s,22H——运动粘度0.01cm2/s(t=20°C)Re=X/=V100所以水流在沉淀池内是层流状态沉淀时间：T=L'/v=1000/=285s=2符合沉淀时间一般为2-5min之间的要求。第四节平流沉淀池的设计：计算水量Q=300000m3/d=12500m3/h=3.472ma/s，沉淀时间t=2h,面积负荷u‘=40ma/(),沉淀池个数n=6个。0设计计算池容积WW=Qt=12500x2=25000ma单池容积WW=W=25000=4166.7ma1n6单池池面积FQ50000卜一二 二1250m2u' 400

4）池深HH=Wi=酱=333m（5）池长L水平流速取v=10mm/s,则池长L==XX=72m6）池宽BB「F=空=17.4m1L72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L_L_72~B~178_4.045>48）校核长深比723.33723.33_21.6>109）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v=0.24m/s，则0二2.41m2A二二2.41m23600v—3600x0.240孔洞个数N孔洞采用矩形，尺寸为15cmx18cm，则N=A= 241 =89.3沁90个。0.15x0.18 0.15x0.18则孔洞实际流速为：v'0Qv'0QNx0.15x0.182083.33600x90x0.15x0.18=0.238m/s孔洞布置孔孔布置成6排，每排孔洞数为90*6=15个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：x+1x15=17.7m，剩余宽度0.2m，均分在各灰缝中。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=x+x+162=3.33mm

10）出水渠①采用矩形薄壁堰出水②堰上溢流负荷q=300m3/0则溢流长度l=1.2Q二1.2x50000=150mq0 400出水支渠采用20条，则Q二1.2Q=1.2x0.579=0035m/s1n 20则渠宽为Bi二qo4=0.235m每条出水渠长度l二每条出水渠长度l二l-B_150-17.802xn2x203.3m每条出水渠宽度B0二上严_空严_«.64m出水总渠宽为B二Q0.4二1.48山出水渠起端水深为：__1 2083.3、 1 「mh_1.73j( )2 _1.733'( )2 _0.2m33600ngb2 \3600x20 9.8x0.235x0.235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.轨距丨二18400山山.

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二178=119，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％。，坡向末端集泥坑，坑的尺寸采用50cmx50cmx50cm。排泥管直径为：=0.391m,采用DN400mm。,i'0.7BLH0.5 [0.7x17.8x=0.391m,采用DN400mm。d= —=3x3600 3x3600H—池内平均水深，为+=3.4m0t一放空时间，取3h。12）水力条件复核①水力半径R①_①_BH~p~2H+B牆=皿=189Cm②弗洛德常数Fr二1.9x10-二1.9x10-5F= =rRg189x980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）长一般在左右；（2） 斜板的上层应有的水深，底部缓冲层高度为。斜板（管）下为废水分布区，一般高度不小于，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） 废水在斜管内流速视不同废水而定，如处理生活污水，流速为。（5） 斜板（管）与水平面呈60°角，斜板净距（或斜管孔径）一般为80〜100mm。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,长度为丨，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1+11的同时以u的速度下沉l的距离，两者在时间上相等，即02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：q=亦卩=dwuf5、&+_J_》—匸os.a+如)

' LdsinizL sintz式中lw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a代替。dw代表沉淀单元的断面f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=u(a+a)0f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=nu(A+A)0f式中：n 系数，一般范围；A 斜板(管)沉淀池所有斜壁在水平方向的投影面积，fA=na；fA 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