穿孔旋流反应池功能性计算-0

穿孔旋流反应池功能性计算

81n穿孔旋流反应池由若干方格(大于6格)组成，各格之间

隔墙上沿池壁开孔，孔口上、下交错布置，水流沿池壁切线方向

进入后形成旋流。

孔口起端流速0.6、1.0m/s,末端0.2^0.3/s,时间P=

(3r24-rl4)P—每根旋转轴全部浆板所耗功率，Wn

一同一旋转半径上浆板数CD—阻力系数，CD=1.1—旋转角速度,

rad/sr2rl一浆板外缘、内缘旋转半径，mT=15~25min。

(1)适用条件：

水量变化较小的中，小水厂。

其特点是构造简单，造价较低和施工方便。

缺点是水量变动较大时，效果不能保证，且各格的竖向流速

低，底部可能会积混，可与平流式沉淀池或斜管沉淀池合建。

(2)设计要求：

穿孔旋流絮凝池的絮凝时间宜为15、25min。

进口处流速：

0.6^1.Om/s出口处流速:

0.2~0.3m/s每格孔口应上下交错布置，穿孔旋流絮凝池每组

絮凝池分格数不宜少于6o

(3)各格直径约15(f200mni的穿孔排泥管，以便排泥和清洗。

(4)每格进、出水孔应靠近池壁布置，下孔应在积泥面以上,

上CD4Qv2g2glV2V22gV12V22tTin2n孔应在最高水位以

下0.05^0.1m,孔口高度可取为宽度的2倍或1.5倍。

(5)孔口水头损失：

喷咀直径：

d=h=v：

进水管出口或孔口流速，m/s：

局部阻力系数，进水管出口=1.0,孔口处=1.06h喷嘴

=—=0.92=0.06v2例题：

设计水量：

60m3/h,水厂自用水7%.,(6)每格孔口流速：

v=vl+v2—v21+(—1)t：

反应经历的时间；T：

反应总时间；vl、v2：

进、出口流速注意：

共n格，第一格t为，第二格t为，进水管管径为

200mm,为跌水混合，跌落高度0.8m,混合槽0.6m反应池型式

为穿孔旋流反应池，分格数为6,絮凝时间T=20min,进口流速

vl=lm/s(dg=150mm),出口流速v2=0.2m/s<>

絮凝池的平面尺寸为：

V2621.4WH22.53.6V12V22Tt2V12V22Tt210.04tnttnt

QT601.0720有效容积：

W===21.4m36060单池容积：

W==3.5673.6m3池有效水深为H=2.5m测单池面积为:

f===1.44m2单格为正方形，边长为1.2m超高h=

0.3m污泥斗底为棱行，斗底平面为一正方形，边长0.2m,斗高h3

=0.7m,则絮凝池总高度为：

H=hl+h2+h3=0.3+2.5+0.7=3.5m2、孔口尺寸⑴孔

口布置上部孔口顶距池顶0.5叱下部孔口孔底距池顶2.4m0

进水管在第一格池子的上部，孔口上、下对角交错布置。

(2)孔口流速v=vl+v2-v21+(-1)=vl+v2-v2

1+(—1)=1.0+0.2—0.21+(—1)=1.2—0.21

+24第一格至第二格孔口流速t=t61QVI-20.01780.753

0.01780.6QV3-4QV4-50.01780.479QV5-60.01780.2

0.01780.2QV2Vl-2=1.2—1+24=1.2-0.25=0.753m/s

第二格至第三格孔口流速t=2t同理可得：

V3—4=0.479m/sV4-5=0.375m/sV5-6=0.283m/s(3)孑L

口过水面积1-2===0.0m,236m22-3===0.0297m23-4=

==0.0372m25-6===0.0659m2出口===0.089m23、

孔口尺寸孔口高宽比为2,则各孔口尺寸为(宽高)一、二格间孔

□：

110220二、三格间孔门:

120240四格间孔口:

140280三、五格间孔口：

150300四、六格间孔口：

1803602g出口格间孔口：

210420故各孔口实际面积为：

1-2=0.110.22=0.0242m22-3=0.120.24=0.0288m23-4=

0.140.28=0.0392m24-5=0.150.3=0.045m25-6=0.180.36=

0.0648m2出口=0.210.42=0.0882m2各孔口实际流速为：

Q0.0178Vl-2===0.7355m/s1-20.0212

V2-3=0.618m/sV3-4=0.454m/sV4-5=0.396m/sV5-6=0.275m/s

V2=0.202m/s4)水头损失沿程水头损失忽略不计h=

12h进水管=L0=0.051m29.81V2

0.6182hl-2=1.05=0.029m29.81h2-3=

0.021mh3-4=0.011mh4-5=0.008mh5-6=0.004h出口=0.002m

hO.051+0.029+0.021+0.011+0.008+0.004+0.002=0.126m计算结果

列于下表：

孔口位置絮凝历时t(min)孔口流速m/s孔口面积m2孔口

尺寸mm实际孔口面积m2实际速度vm/s水头损失hm进口处

01.000.0178Dg=1500.01771.000.051一、二格间176=3.33

0.7530.02361102200.02420.7350.029二、三格间2176=6.67

0.60.02971202400.02880.6180.021三、四格间3T/6=10.00

0.4790.03721402800.03920.4540.011四、五格间4T/6=13.33

0.3750.04751503000.0450..3960.008五、六格间51/6=16.67

0.2830.06291803600.06480.2750.004出口T=20.000.2

0.0892104200.08820.2020.002h=0.1263、GT值水温t=

20℃计，=0.102010-3kg.s/m2GT=32.086020=38496(104-105

之间)Rh10000.1264、排泥管G===

32.08(S-l)60T600.102010320dg=10mm反应池

出水经配水槽配水花墙进入斜管沉淀池。

反应池与沉淀池合建。

由多格竖井串联而成，每年竖井安装若干层网格或栅条。

各竖井之间的隔墙上，上、下交错开孔。

每个竖井网格数逐渐减少。

一般分3段控制。

前段：

密网、密栅中段：

疏网、疏栅末段：

不安装网、栅(1)适用条件：

D原水水温4.0~34.0℃,浊度25~2500度。

2)中，小型水厂。

3)适用于亲建也可用于旧池改造。

(2)设计要求1)t:10150mino

2)一般分成618格，小型水厂不宜大于9格，分成三段,

一、二段均为2.5~4.Omin。

三段：

3.0~4.0mino

3)网可或栅条数前段多，中段少，末段可不放。

上下两层间距为60"70cmo

农村水厂可适当减少。

4）每格的竖向流速，前段和中段：

012~014m/s,末段:0.广0.14m/s5）网格或栅条的外框尺寸

等于每个池的净尺寸，前段栅条缝隙50丽，或网格孔眼为8080nini,

中段分别为80mm80mm和中0100mm。

6）孔口交错布置，前段流速0.3~0.2m/s,中段

0.2^0.15m/s,末段0.TO.14m/s,孔口应处于淹没状态。

7）网孔或栅孔流速，前段0.25飞.30m/s,中段

0.22~0.25m/so

8）穿孔或单斗底排泥。

9）网格或栅条可用木料,扁钢、钢筋混凝土预制件等。

(12)G值ghG二tl当T二20c时，=110-3Pas

10009.810.126第一段G1==72.8(S-1)

110-3231.1410009.810.051第二段G2==

46.5CS-1)110-3231.14

10009.810.01第三段G3==20.6(S-l)

110-3231.14gh10009.810.01G平===

89.09(S-l)t110-3231.14例题:

1、已知条件设计水量Q=60m3/h（包括水厂自用水量）平

流式沉淀池组数n=1排泥管兼放空管，其直接采用最小直径d=

150mm长宽比L:B=12>4长深比L:H=15>102、设计计算⑴

沉淀池的设计水量Q60Q==0.017（m3/s）3600（2）池体尺寸

0.7BLH0根据放空管直径公式d=,以及已知条件L:B=12,

t0.5L:H=15,可计算出LLL0.7L(+0.1)0.51215d

=t式中HO池内平均水深，m,此处为

11+0.Im；t放空时间，s,此处按0.35h计由以上可得①

池长L=20.00m,取L=20.1m②池宽B=20.1/12=1.68m,取

B=1.7m③池深H=20.1/15=1.34,取H=1.3m(4)沉淀池容

积WW=BLH=1.720.11.3=44.4(m3)(5)停留时间tWn

44.41t二二二0.74(h)Q60(6)池内平均水平流速VL

20.1V===7.5(mm/s)3.6t3.60.74(7)进水穿孔墙①沉

淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长2.0m,墙高1.5m(有效水深

1.4m,超高0.2m)。

②穿孔墙空洞总面积Q孔洞处流速采用V0=0.008m/s,则

Q60Q二二二0.21(m2)3600V036000.08③孔洞个

数N孔洞形状采用矩形，尺寸为15cmi8cm,则Q0.21N

===7.788(个)0.150.180.150.18(8)出水渠①采用薄壁堰

出水，堰口应保持水平。

②出水渠宽度采用0.18m,则渠内水深q2

Q1h=1.733=1.733()gb23600ngb22

6012360019.810.182=1.733()=0.17(m)

为保证自由溢水，出水渠的超高定为0.1m,则渠道深度为0.28m。

(9)排泥设施由于水量较小，采用穿孔排泥，V形槽边与水

平成53，共设10个槽，槽高80cm,排泥管上装快开闸门,

(10)沉淀池水力条件复核①水力半径RBH

170130R====51.40(cm)2H+B2130+170②弗劳德数Fr

V20.752Fr===1.110-5］在规定范围110-4-10-5

内)Rg51.40981例题：

一、已知条件：

1、设计水量(包括水厂自用水量7%)Q=601.07=64.2m3/h

=17.83L/s=0.178ni3/s2、斜管采用塑料斜管，斜管断面积为

正六边形，内切圆直径d=25mm,斜管长L=lm,斜管倾角二60,

斜管高度h3=0.87：斜管板厚0.4mm3、池内液面上升流速V=

2.5mm/s4、清水区高度h4,采用h4=1.0m5、配水区高度h2,

采用h2=.2m6＞超高hl,采用hl二.3m二、设计计算1、沉

淀池面积：

Q0.0178(1)清水已有效面积

F=二=7.132m2V0.0025(2)沉淀池初拟面积F斜管结构占

用面积按5%计，人孔所占面积为lm2,则F=FL05-1二

8.4886m2=8.5m2初拟平面尺寸为L1B1=3.42.5m=8.5m2(3)

沉淀池建筑面积F建①斜管安装厚度L2=Leos=0.5m②F建

考虑到安装间隙，长加0.1m,宽加0.ImL=L1+L2+0.1=3.4

+0.5+0.1=4.0mB=B1+O.1=2.5+0.1=2.6mF建二LB=4.02.6=

10.40m22、池体高度H根据现有池子高度，池底存泥斗深度为

0.93m则H=hl+h4+h3+h2+hl+0.93=4.3m3、集水系统采用

两侧淹没孔口集水槽集水(1)集水槽个数N=3(2)集水槽的中心距

aL4.0a===1.33mN3(3)槽中流量qOQ0.0178q

===0.0059m3/sN3考虑到池子的超载系数为10%,故槽

中流量qO=1.1q=0.00591.1=0.0065m3/s(4)槽中水深H2

槽宽b=0.9q00.4=0.90.00650.4=0.12m起点槽中水深

111=0.75b=0.750.12=0.09m终点槽中水深

H2=l.25b=l.250.12=0.15m为便于施工，槽中水深统一采用

H2=0.15m计(5)槽的高度H3集水方法采用淹没式自由跌落，淹没

深度取5m,跌落高度取5cm,槽的超高取0.1m,则集水槽高度H3=

H2+0.05+0.05+0.1=0.15+0.2=0.35m(6)孔眼计算①所需孔眼

总面积WqO0.00650.0065W====

0.0106m22gh0.6229.810.050.6138qO集水槽流量

(m3/s)流量系数，取0.62h孔口淹没水深(m),此处为0.05mW

孔眼总面积②单孔面积W0孔眼直径采用d=25mm,则单孔面积

W0=d2=0.0252=0.00049(m2)44③孔眼个数W

0.0106n===21.6取22个W00.00049④集水槽每边

孔眼个数n=n/2=l1个⑤孔眼中心距离SOB2.6SO二二二

0.236m1111孔眼从中心向两边排列(7)干槽设计三根支

槽汇流通过溢流进入干槽槽宽

B=0.9(aQl)0.4=0.9(1.10.0178)0.4=0.186m(考虑池子的超载为10%)

考虑到结构关系，取0.3m(aQ)2

(1.10.0178)2槽中水深H二33=33=0.131m取0.15m

gB29.810.22(8)落水斗出水管直径d=150mm5、配

水槽配水槽宽b,取b=lm6,配水花墙(1)沉淀池进口处用砖

砌穿孔墙布水，墙长4.0m,配水墙高为1m。

但污泥(40mm)内不设穿孔墙。

孔眼形式采用矩形的半砖孔洞，其尺寸为：

0.1250.063m孔洞面积：

W0=0.1250.063=0.00788m2(2)孔眼总面积0Q0=VI

孔眼流速，采用0.2m/sVl0.0178故0==0.089m20.2(3)

孔眼总长n000.089n0=二=11.2取n0=12W0

0.00788则孔眼实际流速为Q0.0178

Vl===0.188m/sn0WO120.00788(4)孔眼布置①孔眼布置

成2排，每排孔眼数122二6个②水平方向孔眼间净距离取

500nlm(即两砖长)，则每排6个孔眼时，其所占宽度为：

663+6500=3378nlm剩余宽度为：

L-3378=4000-3378=622mm均分在各灰缝中。

③垂直方向孔眼净距取252mm(BP3块砖厚)，最上一排孔眼

的淹没水深为250mm,则孔眼的分布高度为：

2125+252+250=752mmV2④水头损失

h=2g0.1882H=1.06=0.002m29.817、存泥斗(1)存泥

斗容积V(棱柱体)HOV=(2LB+Lbl+B1+2Ibl

+)60.93二(242.6+4.00.3+2.60.4+20.30.4)6

-3.608(m3)(2)周期排泥TO106v(IP)TO=(C1C2)QP

泥浆含水率，P=92%；泥浆容重，取1.1；Cl进水浊度为

1010(g/m3)；C2去水浊度为10(g/m3)；

T0=10000003.608(10.92)1.1(1010-10)0.0178=17837(S)5h(3)

排泥历时tO①排泥管直径d=150mm,则其断面W泥=€1

42=0.01766m2②排泥流量q泥二0W泥2gh,11排泥作用水

头，3.77m；0流量系数；10------1+

+d沿程阻力系数，二7m；排泥管长度，1二7叱局

部阻力系数，包括进口(1.0),闸门(0.1),90弯头(0.48),出

口(1.0)。

10二二0.450.0371++(1+0.1+0.48+1)0.15q泥

=0.450.0176629.813.77=0.0683m3/s③排泥历时toV3.608

to===53(s)q泥0.06838、沉淀池停留时间(1)沉淀池

总容积W总W总:4(2.6+1)(h4+0.87+1.2)=43.6(1.0

+0.87+1.2)=44.208m3(2)集水槽体积V槽槽壁厚度取

=0.06m,则V槽=B(b+2)(H2+0.052+)2=2.6(0.12+20.06)

(0.15+0.1+0.06)3=0.58m3(3)斜管结构体积V管V管

=LB5%h3=42.60.050.87=0.452m3(4)人孔体积V孔V孔二11

(h3+h4)=11(0.87+0.1)=1.87m3(5)沉淀池有效容积W有效W

有效二W总一V槽一V管一V孔=44.208-0.58-0.452-1.87

=41.306m3⑹沉淀池停留时间TW效41.306T==

=2320.56(s)=38.68(min)Q0.0178例题：

1、已知条例设计水量q=60m3/h(包含水厂自用水量)；滤

速V=8m/h；冲洗强度12L/(sm2)；冲洗时间t=6min=0.lh冲

洗周期T=12h2、设计计算(1)滤池工作时间T由于农村供水的

特殊性，滤池考虑一天工作12h,则其有效工作时间为：

t=12-t(12/T)=12-0.1(12/12)=11.9(h)(式中未考虑排

放初滤水)(2)总水量QQ=qt=6012=720m3/d(3)池面积F

滤池总面积F=Q/(vt)=720/(811.9)=7.56(m3)由于滤池总面积较

小，且非连续性运行，所以滤池个数采用N=1每个滤池面积

f=F/N=7.56/1=7.56(m2)(4)单池平面尺寸滤池长宽双采用L/B=1,

则滤池平面尺寸L二B=fl/2=7.561/2=2.752.8(m),则单池实际面积

为7.84m2(5)单池冲洗流量q冲q冲

=fq=7.8412=94.08(L/S)=0.094(m3/s)(6)冲洗槽排水①断面尺寸

排水槽个数nl=1(个)槽长1=B=2.8m槽内流速，采用0.6m/s槽

中心距池底a=1.4m排水槽采用标准V形槽底断面形式(如下图所

示)，其末端断面模数为：

x=0.45q0.4=0.17m集水渠与排水槽的平面布置，见下图,

②设计高度滤料层厚度采有Hn=0.7m排水槽底厚度采用

=0.05m槽顶位于滤层面以上的高度为：

He=eHn+2.5x++0.07=0.450.7+2.50.17+0.05+0.07

=0.86(m)③核算面积排水槽平面总面积与单个滤池面积之比为：

12x/f=2.820.17/7.84=0.12<0.25(8)集水槽集水渠采用矩

形断面，渠宽采用b=0.75m①渠始端水深IIq

7.848Hq=0.81()2/3=0.81()1000b10000.75q2/3=0.16(m)

②集水渠底低于排水档底的高度HmHm=Hq+0.2=0.16+0.2=0.36(m)

⑼配水系统采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠

结构。

①配水干渠干渠始涡流速采用V干=1.5m/s干渠始端流量

Q干=q冲=0.094m3/s干渠断面积A=Q干/V干

=0.094/1.5=0.06(m2),采用0.09m2干渠断面尺寸采用0.30.

3=0.09(m2)干渠壁厚采用=0.1m干渠顶面应开设孔服②配水支

管支管中心距采用s=0.25m支管总数n2=2L/s=22.8/0.

25=22.4=23根支管流量Q支=n2,=0.094/23=0.004(m3,s)支管

直径采用d支二75nm1,流速v支=2.15m/sB-(0.3+20.1)2.8

-0.5支管长度1===1.15(m)22核算1/d支

=1.15/0.075=15.3<60(10)滤池高度II采用：

承托层厚度Hl=0.45m滤料层厚度H2=0.70m砂面上水深

H3=L70ni③滤池超高114=0.40m所以滤池总高度11=0.45+

0.70+3.70+0.40=3.25(m)1、基本参数设计水量

Q=80m3/h=ll.HL/s,分两格。

滤速V=7m/h(《规范》要求6~10m/h)平均冲洗强度15L/s

m2冲洗时间T=5min期终允许水头损失1.7m排水井堰口标高一

0.7m滤池入土深度-0.5m2、设计计算所需过滤面积

fl=Q/V=807=11.43nV根据《规范》要求滤池设计为2格。

单格过滤面积fl=11.43/2=5.72m2由于连通渠采用边长为

0.3m,等腰直角三角形，其面积f2=l/20.30.3=0.045m2并考虑

连通渠斜边部分世壁厚为80mm的面积，则每边长0.3+

20.08=0.413mf2=l/20.4130.413=0.085m2故滤池面积f=fl+f2

=5.72+0.0854=6.06nf滤池为正方形，故每边长L=f=

6.06=2.46m,取L=2.5m实际过滤面积F42.52.5一

0.0854)2=11.82后(2)滤池高度底部集水区高度111=0.3m,滤板

厚度112=0.1m,承托层高度113=0.2m,滤料层高度114=0.7m,浑

水区高度H5=0.4m,顶盖高度H6=0.3m。

冲洗水箱高度H7=60qt(21000)=60155(21000)=2.25m,

超高取H8=0.20m滤池总高度H=Hl+H2+H3+H4+H5+H6+H7+

H8=4.45m⑶进水分配箱流速采用0.05m/s面积F分

=Q/0.05=0.01111/0.05=0.222m2采用正方形，边长0.5m0.5m(4)

进水管流量Q-ll.HL/s,选用管径DN125,则流速V进

=0.84m/s,水力坡降1000i进=11.25。

进水管长度1进二15nb其中90弯头一个，三通一个，三通

管径采用DN300125(DN300为初步假定的虹吸上升管管径)沿程水

头损失：

hf=i进1进=0.0112515=0.168m局部水头损失系数为：

进口=0.5,90弯头=0.6,三通二1.5局部水头损失：

hj=(O.5+30.6+1.5)0.842/2g=0.137m所以进水管总水头损

失：

h进=hf+hj=0.168+0.137=0.305m(5)几个控制标高冲洗水

箱水位标高：

4.45-0.5-0.20=3.75m(滤池入土深度为-0.5m)虹吸辅助管

管口标高:

3.75+1.7=5.45m配水箱堰顶标高:

5.45+0.305+0.15=6.0m5、各类管径虹吸管管径的计算反

冲洗流量Q冲=qf1=155.72=85.8L/s因冲洗时不停止进水Q进

=11.HL/s故虹吸管流量Qh=85.8+ll.11=96.91L/S假定：

虹吸上升管管径为300mmo

查《给水排水设计手册》水力计算表得流速vhs=L33m/s,水

力坡降ihs=8.84,Q=85.8L/s时，vhs=l.18m/so

虹吸下降管管径为250mm,查得流速vha=l.9