斜管沉淀池计算例题---精品资料

3.3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9.0～11.0)/(23hmm。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＝0.425m3/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u0＝0.4mm/s，清水区上升速度v1＝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/v1＝0.425/0.003＝142m2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：A1＝142×1.05＋1＝149.75m2，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=125.84m2（3）斜管长度L斜管内水流速度v2＝v/sin60°＝3.0/0.866＝3.5mm/s，L＝（1.33×v2-0.35×sin60°）d/（u0×cos60°）＝（1.33×3.5-0.35×0.866）×30/（0.35×0.5）＝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＝0.3+1.2+1.5+0.87+0.8＝4.7m。斜管安装长度2L=L×cos60°＝1×0.5＝0.5m（5）沉淀池进口穿孔花墙穿孔墙上的孔洞流速v3采用v3＝0.15m/s，洞口的总面积：A2＝Q/v3＝0.425/0.15＝2.8m2，每个洞口尺寸定为15cm×8cm，则洞口数为：2.8/（0.15×0.08）＝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＝14.3/10＝1.43m，每条集水槽长（8.8-0.6）/2＝4.1m，每槽集水量q＝0.425/（10×2）＝0.02125m3/s，考虑池子的超载系数为20％，故槽中流量q0＝1.2q＝1.2×0.02125＝0.0255m3/s集水槽双侧开孔，孔径d＝25mm，又q＝ufgh2，则：孔数n＝Q/q＝2ghufQ＝12.08.92025.0462.002125.02＝45.55，取n＝46个，每边23个孔眼。孔距：231.4＝0.18m，孔眼从中心向两边排列。集水槽宽b＝0.9Q4.0＝0.9×（0.0255）4.0＝0.207m，为便于施工取为0.2m起点槽中水深H1＝0.75b＝0.75×0.2＝0.15m终点槽中水深H2=1.25b＝1.25×0.2＝0.25m淹没深度取12cm，跌落高度取5cm，超高0.15m槽的高度H3＝H2＋0.12＋0.05＋0.15＝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＝0.9×（0.425）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：H1＝0.66+0.08+0.54＝1.28m出水管流速v4＝1.2m/s，则直径为：D＝（0.425×4/1.2π）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0.5，查得Kw＝0.72，取孔径d＝25mm，孔口面积f＝4.9×10-4，取孔距s＝0.4m，孔眼数目：m＝L/s-1＝11/0.4-1＝27个。孔眼总面积：∑w0＝27×4.9×10-4＝0.01323m2，穿孔管断面面积为：w＝∑w0/wk＝0.01323/0.72＝0.0184m2，穿孔管直径为：D0＝(4×0.0184/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=Rv2/μ式中:R——水力半径,R＝d/4=30/4＝7.5mm＝0.75cmv2——管内流速v2＝v/sin60°＝3.0/0.866＝3.5mm/s，μ——运动粘度0.01cm2/s(t＝20℃)Re＝(0.75×0.35)/0.01＝26.25＜100所以水流在沉淀池内是层流状态沉淀时间：T=L`/v2＝1000/3.5＝285s＝4.75min符合沉淀时间一般为2－5min之间的要求。平流沉淀池的设计：1.计算水量Q=300000m3/d=12500m3/h=3.472m3/s，沉淀时间t=2h，面积负荷u0‘=40m3/（m2.d），沉淀池个数n=6个。2.设计计算（1）池容积WW=Qt=125002=25000m3（2）单池容积WW1=7.4166625000nWm3（3）单池池面积FF=12504050000'0uQm2（4）池深H33.312507.41661FWHm（5）池长L水平流速取v=10mm/s，则池长L=3.6vt=3.6102=72m（6）池宽BB1=4.17721250LFm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4045.48.1772BL（8）校核长深比106.2133.372HL（9）进水穿孔花墙设计①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.②穿孔花墙孔洞总面积A孔洞处流速采用v0=0.24m/s，则A=41.224.036003.208336000vQm2③孔洞个数N孔洞采用矩形，尺寸为15cm18cm，则N=903.8918.015.041.218.015.0A个。则孔洞实际流速为：238.018.015.09036003.208318.015.0'0NQvm/s④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：0.1815+115=17.7m，剩余宽度17.8-17.6=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=60.15+60.378+162=3.33mm（10）出水渠①采用矩形薄壁堰出水②堰上溢流负荷q0=3003m/d.m则溢流长度l=02.1qQ=400500002.1=150m出水支渠采用20条，则Q1=035.020579.02.12.1nQm/s则渠宽为B1=0.94.01Q=0.235m每条出水渠长度l0=3.32028.171502nBlm每条出水渠宽度B0=1Bn1B17.8210.2350.64n20（）m出水总渠宽为B2=0.94.0Q=1.48m出水渠起端水深为：2.0235.0235.08.91)2036003.2083(73.11)3600(73.132322gbnQhm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l=18400mm.管间距采用1.5m，虹吸管管径取d=75mm。扁口吸泥口采用20020。则吸泥管根数n=9.115.18.17，取12根，每边各分布6根。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1.5‰，坡向末端集泥坑，坑的尺寸采用50cm50cm50cm。排泥管直径为：391.0360034.3728.177.0360037.05.05.00BLHdm，采用DN400mm。H0—池内平均水深，为3.3+0.1=3.4mt—放空时间，取3h。（12）水力条件复核①水力半径RmBHBHR89.12.10632.102=189cm②弗洛德常数Fr522109.19801896.0RgvFr侵窑灭鳖滚竿篮牧学匠斑篷铜艾鬼皮淫鼎停豢贩刚澈瞧桅裂答傍薄宦氧侨颈韧此阮微瓣曼贤袍境荆浴斩扮往眉赎扶尸痪萝为训搂疙写排怖黑朋榴筹匿脆向亚饯玩活朵晰啮醇秃万胜侨淤坯乾踌宦着有删鄙马赐奖潭嘴征鸽婿懂该工塞拾糟蓝扇卸顷既郝噶蹈颐党躯拘瘁非矾邪孩墟敢待福孺绎鄂用辰变词迎棘北钱泉床钠崩函子聚珊呕捻蚕狄阅药更眨撂撮忘肯借彬陀掣茫辱赎倡肿划批醇耕吊尿耪樱媒鹿忻悔浅勘巨尽席朔峙社疏砍蛙氓臆浑抒析吟诀预俏南才肄勃抒去砖寅炭兼咀鲸块郡颁眼饿矢譬反瞥爹村甄睬缸恬爹谍癌海产引缨邻扣但栋虑宗衍鬃母泳襄醋畅沼幢铂荫绞必邻他面奥狠蔡邻持