斜管沉淀池计算例题

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1、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，

2、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/（m2 h）。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 = 0.425 m/s，斜管沉淀池与反应池合建，池有效宽度B = 8.8m，

3、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 = 3 0mm ，水平倾角60度。采用后倾式，以利于均匀配水。斜管长1 m ， 管径一般为2535mm （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1 m 2 ，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

4、/s,2L=(X Xsin60)d/(u Xcos60) 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。(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 =+=4.7m。斜管安装长度L二LXcos60=1X=0.5m2(5) 沉淀池进口穿孔花墙穿孔墙上的孔洞流速v采用v =0.15 m/s，洞口的总面积：33A =Q/ v=2.8 m2,23每个洞口尺寸定为15cmX8cm,则洞口数为：(X)=24

5、0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。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 = 10 = 1.43m,每条集水槽长()/2=4.1m,每槽集水量 q =(10X2)=0.02125 m3/s,考虑池子的超载系数为20，故槽中流量q=X=0.0255 m3/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=,uf V 2gh0.62 xx 0.025 2 x2 x 9.8 x 0.124取n=46个

6、，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(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：bX() 0.40.64mo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

7、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(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LXBXH = 25.7m X1.0mX 2.5m,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=0.01323m 2,0穿孔管断面面积为：w=Xw /k

8、=0.0184 m2,0w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。(9) 复算管内雷诺数及沉淀时间Re=R v /2式中:R水力半径，R = d/4=30/4=7.5mm=0.75cmv 管内流速 v =v/si n60=3.5mm/s,22H 运动粘度 0.01cm2/s(t = 20C)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：1. 计算水量 Q=300000m3/

9、d=12500m3/h=3.472 ma/s，沉淀时间 t=2h, 面积负荷u =40ma/ (),沉淀池个数n=6个。02. 设计计算(1) 池容积WW=Qt=12500 x 2=25000ma(2) 单池容积WW= W = 25000 = 4166.7 ma1 n 6(3) 单池池面积FQ 50000卜一二二 1250 m2u4004）池深 HH = Wi =酱=333 m（5）池长L水平流速取v=10mm/s,则池长L= X X =72m6）池宽 BBF =空=17.4 m1 L 72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

10、_ 72 B 178_ 4.045 48）校核长深比723.33_ 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 2.41 m2A二 Q _2083.33600v 3600 x 0.24 0 孔洞个数 N孔洞采用矩形，尺寸为15cm x 18cm，则N= A =241= 89.3 沁 90 个。0.15 x 0.180.15 x 0.18则孔洞实际流速为：v0QN x 0.15 x 0.182083.33600 x 90 x 0.15 x

11、 0.18=0.238 m/s 孔洞布置1. 孔孔布置成6排，每排孔洞数为90* 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：x +1 x 15=17.7m，剩余宽度0.2m，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=x+x+162=3.33mm10）出水渠采用矩形薄壁堰出水堰上溢流负荷q =300m3/0则溢流长度 l =1.2Q 二1.2 x 50000 =150m q0400出水支渠采用 20 条，则 Q 二1.2Q = 1.2x0.579 = 0 035m/s1 n20则渠

12、宽为 Bi二qo,4 =0.235m每条出水渠长度l 二 l - B _ 150 -17.80 2 x n 2 x 203.3m每条出水渠宽度B0二上严_空严_ .64 m 出水总渠宽为B二Q0.4二1.48山出水渠起端水深为：_12083.3、1mh _ 1.73j()2_ 1.733()2_ 0.2m3 3600n gb2 3600 x 209.8 x 0.235 x 0.235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200

13、x20。 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50 cm x 50 cmx 50cm。排泥管直径为：=0.391 m,采用 DN400mm。,i0.7BLH0.50.7 x 17.8 x 72 x 3.4o.5d =3 x 36003 x 3600H池内平均水深，为+=3.4m0t一放空时间，取3h。12）水力条件复核水力半径R_ BH p 2 H + B牆=皿=189Cm弗洛德常数Fr二 1.9 x 10 -5v 2 0.62F =r Rg 189 x 980在规定范围内

14、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 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=dwu f 5、& + _J_匸os.a + 如 )L d sin iz Lsin tz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。