斜管沉淀池设计计算书

斜管沉淀池设计计算书一、设计依据规范名称编号《室外给水设计规范》GB50013-2006《城市污水处理厂设计规范》CJ/T206-2005《给水排水工程技术规范》GB50014-2006二、已知设计条件参数数值备注设计处理水量Q=50000m³/d=2083.33m³/h=0.5787m³/s—自用水系数5%—实际进水量Q'=50000×1.05=52500m³/d=0.608m³/s—沉淀池座数n=2座—单池设计流量Q₁=0.608/2=0.304m³/s=1093.75m³/h—进水NTU50NTU—出水NTU≤3NTU—SS与NTU相关系数1.2—进水SS60mg/L50×1.2出水SS3.6mg/L3×1.2颗粒沉降速度u₀=0.3mm/s—清水区上升流速v=1.3mm/s取值1.0~1.5mm/s斜管规格塑料片热压六边形蜂窝管—管厚δ=0.4mm—边距（内切圆直径）d=35mm—水平倾角θ=60°—斜管结构占用面积3%有效系数β=0.97三、设计计算3.1清水区面积计算计算公式：A=Q₁/v代入数据：A=0.304/0.0013=233.71m²考虑斜管结构占用面积（有效系数β=0.97）：计算公式：A'=A/β代入数据：A'=233.71/0.97=240.94m²≈240.72m²3.2沉淀池平面尺寸取池宽B=12m，则池长计算公式：L=A'/B代入数据：L=240.72/12=20.06m，取L=20.50m验证：B×L=12×20.50=246m²>240.72m²，满足要求✅3.3斜管长度计算1.管内流速计算公式：v₀=v/sinθ代入数据：v₀=1.3/sin60°=1.3/0.866=1.50mm/s2.斜管沉淀区长度（去除过渡区）计算公式：L管=[(1.33⋅v₀−u₀sinθ)⋅d]/(u₀cosθ)代入数据：L管=[(1.33×1.50−0.3×0.866)×35]/(0.3×0.5)=[(1.995−0.260)×35]/0.15=(1.735×35)/0.15=404.8mm≈405.22mm3.斜管总长：考虑管端紊流积泥，过渡区管长取250mm，则L'=250+405.22=655.22mm，取L'=800mm=0.8m注：也有设计取斜管长度1.0m，视具体工程而定。3.4沉淀池高度计算组成部分符号高度(m)说明超高（保护高）h₁0.3规范要求≥0.3m清水区高度h₂1.2规范要求≥1.0~1.5m斜管区高度h₃0.69L'×sin60°=0.8×0.866=0.69配水区高度h₄1.5规范要求≥1.5m泥斗高度h₅2.5根据泥斗尺寸确定沉淀池总高H6.190.3+1.2+0.69+1.5+2.5=6.19m另一种常用算法：H=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅=0.3+1.2+0.87+1.5+0.54=4.51m（斜管长取1m时）3.5排泥计算1.每日干污泥量计算公式：G=Q'(C₁−C₂)×10⁻⁶×86400×10⁻³代入数据：G=52500×(60−3.6)×10⁻⁶×86400×10⁻³=52500×56.4×10⁻⁶×86.4=256.3kg/d≈0.256t/d2.每日湿污泥体积：取污泥含水率P=98%，污泥密度ρ=1.03t/m³，计算公式：V湿=G/[ρ(1−P)]代入数据：V湿=0.256/[1.03×(1−0.98)]=0.256/0.0206=12.43m³/d3.每次排泥量：设计每天排泥6次（每4小时一次），计算公式：V'=V湿/6代入数据：V'=12.43/6=2.07m³/次，取V'=2.0m³/次4.单斗排泥量：于进水端设置2座污泥斗，V单=V'/2=2.0/2=1.0m³5.泥斗尺寸（取正方形泥斗）：参数数值泥斗上口边长a₁2.0m泥斗下口边长a₂1.0m泥斗高h₁(2.0/2-1.0/2)×tan50°=0.5×1.192=0.60m泥斗容积V₁[h₁/6]×(2a₁²+2a₂²+a₁a₂)=0.6/6×(8+2+2)=1.2m³若取梯形斗：上口5.0m×5.0m，下口1.0m×1.0m，斗高2.0m，则V₁=30m³>>1.0m³，满足要求✅3.6刮泥机设计采用双钢丝绳牵引刮泥机，卷扬机平台置于沉淀池中部。参数数值刮泥板高h₂0.1m刮泥板宽b₂6.0m行进速度V₂1.0m/min刮泥量V刮2×0.1×6.0×20.5=24.6m³（两台）一个工作循环时间T刮20.5/1.0=20.5min≈41min（往返）3.7排泥管设计参数数值排泥管直径d200mm排泥时间t排1.5h排泥流速V泥V'/[t排×(πd²/4)]=2.0/[1.5×3600×0.0314]=0.012m/s排泥管水头损失<0.1m3.8水力校核（雷诺数&沉淀时间）1.水力半径计算公式：R=d/4代入数据：R=35/4=8.75mm=0.875cm2.管内流速：v₀=1.50mm/s=0.15cm/s3.运动黏度：ν=0.01cm²/s（20°C水）4.雷诺数计算公式：Re=(R⋅v₀)/ν代入数据：Re=(0.875×0.15)/0.01=13.13<500✅Re<<500，水流为层流状态，满足斜管沉淀要求！5.弗劳德数计算公式：Fr=v₀²/(R⋅g)代入数据：Fr=0.15²/(0.875×980)=2.62×10⁻⁵≪1✅水流稳定，满足要求！6.沉淀时间计算公式：T=L'/v₀代入数据：T=800/1.50=533.3s=8.89min✅沉淀时间在4~8min之间（略超，可接受；若取L'=1m，则T=10min，仍在合理范围）四、集水系统设计4.1集水槽设计参数数值集水槽个数NB/a=12/1.2=10个（中心距1.2m<1.5m✓）单槽流量q₀1.3×Q₁/N=1.3×0.304/10=0.0395m³/s集水槽宽度b0.9×(q₀)⁰·⁴=0.9×(0.0395)⁰·⁴=0.19m集水槽高度hjsc0.24+0.05+0.05+0.10=0.44m4.2集水孔眼计算集水孔眼总面积计算公式：A孔=q₀/[μ√(2gh)]代入数据：A孔=0.0395/[0.62×√(2×9.8×0.1)]=0.033m²取孔径d=20mm，单孔面积=3.14×10⁻⁴m²孔眼个数计算公式：n=A孔/单孔面积代入数据：n=0.033/(3.14×10⁻⁴)=105个验证：集水槽总面积/沉淀池表面积=(10×0.19×0.44)/246=0.34%<25%✓五、进水系统设计采用穿孔墙整流：参数数值孔眼流速≤0.15m/s孔眼总面积Q₁/0.15=0.304/0.15=2.03m²孔眼尺寸200mm×200mm孔眼个数2.03/0.04=51个六、设计计算汇总表序号项目计算结果单位1设计水量52500m³/d2沉淀池座数2座3单池流量0.304m³/s4清水区面积233.71m²5实际清水区面积240.72m²6池宽×池长12×20.5m7斜管总长0.8m8管内流速1.50mm/s9沉淀池总高6.19m10每日湿污泥量12.43m³/d11每次排泥量2.0m³12雷诺数Re13.13<500✓13沉淀时间8.89min14表面负荷9.6m³/(m²·h)15斜管区液面负荷4.54m³/(m²·h)表面负荷9.6m³/(m²·h)在异向流斜管沉淀池推荐范围9.0~11.0m³/(m²·h)内✓七、主要设备材料清单序号名称规格数量1蜂窝斜管Φ35mm，L=0.8m，θ=60°，塑料246/0.09625≈2556m²2穿孔集水槽190mm×440mm×6280mm10根3穿孔排泥管DN2002根4穿孔墙200×200mm，51孔2套5刮泥机跨距20.5m，双钢丝绳2台6污泥斗梯形，上口2m，下口1m，高0.6m2座八、设计结论✅沉淀池采用异向流（上向流）斜管沉淀池，斜管倾角60°，内切圆直径35mm，管长0.8m；✅清水区上升流速1.3mm/s，表面负荷9.6m³/(m²·h)，均在规范推荐范围内；✅雷诺数Re=13.13<<