斜管沉淀池计算例题.docx
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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〜m3/(m2?
h)。
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=0.425m/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25〜35m(即管的内切圆直径),取为30mm。
(2)清水面积
A=Q/v1==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=142X+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:
BXL=8.8mX14.3m
(3)斜管长度L斜管内水流速度v2=v/sin60°==3.5mm/s,
L=(X2Xsin60°)d/(u0Xcos60°)=(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1000m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L2=LXcos60°=1X=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:
2
A2=Q/v3==2.8m2,每个洞口尺寸定为15cmX8cm,则洞口数为:
(X)=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=(10X2)=0.02125m3/s,
考虑池子的超载系数为20%,故槽中流量
q0==X=0.0255m3/s
集水槽双侧开孔,孔径d=25mm,
又q=uf2gh,贝U:
Q0.02125
孔数n=Q/q===,
uf2gh0.620.025229.80.12
4
取n=46个,每边23个孔眼。
孔距:
41二0.18m,孔眼从中心向两边排列。
23
集水槽宽b=0.4=x()0.4=0.207m,为便于施工取为0.2m
起点槽中水深H1==x=0.15m
终点槽中水深H2==x=0.25m
淹没深度取12cm,跌落高度取5cm,超高0.15m
槽的高度H3=H2+++=0.57m
(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=x()0.4=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=++=1.28m
出水管流速V4=1.2m/s,则直径为:
D=(x4/n)0.5=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LxBxH=25.7mx1.0mx2.5m,
孔眼采用等距布置,穿孔管长11m首末端集泥比为,查得Kw二,
取孔径d=25mm
孔口面积f=x10-4,取孔距s=0.4m,孔眼数目:
m^L/s-1=11/=27个。
孔眼总面积:
刀w0=27XX10-4=0.01323m2,
穿孔管断面面积为:
w=EWo/kw==0.0184m2,
穿孔管直径为:
D。
=(4Xn)0.5=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/卩
式中:
R——水力半径,R=d/4=30/4=7.5mm=0.75cmv2管内流速v2=v/sin60°==3.5mm/s,
卩——运动粘度0.01cm2/s(t=20E)
Re=x/=v100
所以水流在沉淀池内是层流状态
沉淀时间:
T=L'/v2=1000/=285s=
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=300000md=12500m/h=3.472m3/s,沉淀时间t=2h,面积负荷u=40nV(),沉淀池个数n=6个。
2.设计计算
(1)池容积W
W=Qt=125002=25000rn
(2)单池容积W
W250003
W=4166.7m
n6
(3)单池池面积F
(4)
池深H
(5)池长L
水平流速取v=10mm/s则池长
L===72m
(6)池宽B
亦匚空017.4m
L72
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
L72
4.0454
B
(8)
丄
H
(9)
17.8校核长深比
72
21.610
3.33
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w=0.24m/s,贝U
+115=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=++162=3.33mm
(10)出水渠
①采用矩形薄壁堰出水②堰上溢流负荷qo=3OOm3/则溢流长度1=便=1.250000=150m
q。
则渠宽为B=Qi0.4=0.235m
每条出水渠长度1。
=?
15017.83.3m
2n220
出水总渠宽为B2=Q0.4=1.48m
出水渠起端水深为:
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20020。
则吸泥管根数n=17811.9,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50cm50
cm50cm>
排泥管直径为:
0.717.8723.40.5
I33600
池内平均水深,为+=3.4mt—放空时间,取3h。
(12)水力条件复核
①水力半径R
R-至心1.89m=189cm2HB610.2
②弗洛德常数Fr
在规定范围内.
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80〜100mm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I,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
U0的速度下沉I2的距离,两者在时间上相等,即
v_sinC&sg_1匸sin/十/
叫drf-sinCZ
cosa
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-=zfnii(―°^-g+:
'=i^(fn'-ca^a+)
dsinaLsina
式中1W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af代替。
dw代表沉淀单元的断面积,dw/sina即为沉淀池水面在水平方向的面积,可用a表示,这样即可得
q=uo(af+a)
如果池内有n个沉淀池,并且考虑斜板(管)有一定的壁厚度,池内进出口影响及板管内采用平均流速计算时,上式可修正得沉淀池设计流量:
Q=nuo(A+A)
式中:
n系数,一般范围;
Af斜板(管)沉淀池所有斜壁在水平方向的投影面积,A=na;
A――沉淀池水面在水平面上的投影面积。
即异向流斜板(管)沉淀池的截留速度:
rjacosa
一个斜板单元的理论流量:
q=u)(af-a)
斜板沉淀池设计流量:
Q=nuo(Af-A)
即同向流斜板(管)沉淀池的截留速度:
0
s=
W『一心
横向流斜板(管)沉淀池的沉淀情况如下图,
由相似定律得:
v_L
LL.?
sill住
式中L表示沉淀区的长度匕却
一个況淀单元的流量仪
q=Idv=—
aina
式中af为沉淀单元的表面积沉淀池的设计流量:
Q=Auon
横向流沉淀池截留速度:
0
式中A为沉淀区所有斜板的水平投影面积
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