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～)/(23h m m •。

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＝0.425 m/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

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

＝＝142m2

1

其中斜管结构占用面积按照5％计算，人孔所占面积为1 m2，则：

＝142×＋1＝149.75m2，

实际清水区所需面积为：A

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：B×L＝8.8m×14.3m

（3）斜管长度L

＝v/sin60°＝＝3.5mm/s，

斜管内水流速度v

2

L＝（×

2×sin60°）d/（u

×cos60°）

＝（×）×30/（×）

＝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1000×sin60°＝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

2

L=L×cos60°＝1×＝0.5m

（5）沉淀池进口穿孔花墙

穿孔墙上的孔洞流速v

3采用v

3

＝0.15 m/s，洞口的总面积：

A

2＝Q/ v

3

＝＝2.8 m2，

每个洞口尺寸定为15cm×8cm，

则洞口数为：（×）＝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。

（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 ＝（10×2）＝0.02125 m 3/s ，

考虑池子的超载系数为20％，故槽中流量

q 0＝＝×＝0.0255 m 3/s

集水槽双侧开孔，孔径d ＝25mm ，

又q ＝uf gh 2，则：

孔数n ＝Q/q ＝ 2gh uf Q ＝12

.08.92025.0462.002125.02⨯⨯⨯⨯⨯π

＝， 取n ＝46个，每边23个孔眼。 孔距：23

1.4＝0.18m ，孔眼从中心向两边排列。 集水槽宽b ＝4.0＝×（）4.0＝0.207m ，为便于施工取为0.2m 起点槽中水深H 1＝＝×＝0.15m

终点槽中水深H

2

=＝×＝0.25m

淹没深度取12cm，跌落高度取5cm，超高0.15m

槽的高度H

3＝H

2

＋＋＋＝0.57m

（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：

b＝×（）4.0＝0.64m。

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

＝++＝1.28m

出水管流速v

4

＝1.2m/s，则直径为：D＝（×4/π）5.0＝672mm，取D＝700mm。

（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L×B×H＝25.7m ×1.0m×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＝×10-4，取孔距s＝0.4m，孔眼数目：

m＝L/s-1＝11/＝27个。

孔眼总面积：∑w

＝27××10-4＝0.01323m2，

穿孔管断面面积为：w＝∑w

0/

w

k＝＝0.0184 m2，

穿孔管直径为：D

＝(4×π) 5.0=0.153m。

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

/μ

式中:

R——水力半径,R＝d/4=30/4＝7.5mm＝0.75cm

v

2——管内流速v

2

＝v/sin60°＝＝3.5mm/s，

μ——运动粘度0.01cm2/s(t＝20℃)