穿孔旋流反应池功能性计算.docx
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穿孔旋流反应池功能性计算
穿孔旋流反应池
由若干方格（大于6格）组成，各格之间隔墙上沿池壁开孔，孔口上、下交错布置，水流沿池壁切线方向进入后形成旋流。
孔口起端流速0.6~1.0m/s，末端0.2~0.3/s，时间
P=Σ—ριω3（r24－r14）
P－每根旋转轴全部浆板所耗功率，W
n－同一旋转半径上浆板数
CD－阻力系数，CD＝1.1
ω－旋转角速度，rad/s
r2r1－浆板外缘、内缘旋转半径，m
T＝15~25min。
（1）适用条件：
水量变化较小的中，小水厂。
其特点是构造简单，造价较低和施工方便。
缺点是水量变动较大时，效果不能保证，且各格的竖向流速低，底部可能会积泥，可与平流式沉淀池或斜管沉淀池合建。
（2）设计要求：
穿孔旋流絮凝池的絮凝时间宜为15~25min。
进口处流速：
0.6~1.0m/s
出口处流速：
0.2~0.3m/s每格孔口应上下交错布置，穿孔旋流絮凝池每组絮凝池分格数不宜少于6。
（3）各格直径约150~200mm的穿孔排泥管，以便排泥和清洗。
（4）每格进、出水孔应靠近池壁布置，下孔应在积泥面以上，上孔应在最高水位以下0.05~0.1m，孔口高度可取为宽度的2倍或1.5倍。
（5）孔口水头损失：
4Ｑ
——
πv
喷咀直径：
d＝
h＝ξ—v：
进水管出口或孔口流速，m/s
ξ：
局部阻力系数，进水管出口
ξ＝1.0，孔口处ξ＝1.06
h喷嘴＝－—＝0.92—＝0.06v2
例题：
设计水量：
60m3/h，水厂自用水7%
t
（6）每格孔口流速：
T
V22
V12
v＝v1＋v2－v21＋（—－1）—
t：
反应经历的时间；
T：
反应总时间；
v1、v2：
进、出口流速
注意：
共n格，第一格t为—，第二格t为—，…
进水管管径为200mm，为跌水混合，跌落高度0.8m，混合槽0.6m反应池型式为穿孔旋流反应池，分格数为6，絮凝时间T＝20min，进口流速v1＝1m/s（dg＝150mm），出口流速v2＝0.2m/s。
絮凝池的平面尺寸为：
ＱT60×1.07×20
有效容积：
W＝—＝——————＝21.4m3
6060
单池容积：
W′＝—＝3.567≈3.6m3
池有效水深为H′＝2.5m
测单池面积为：
f＝—＝—＝1.44m2
单格为正方形，边长为1.2m
超高h＝0.3m
污泥斗底为棱行，斗底平面为一正方形，边长0.2m，斗高h3＝0.7m，则絮凝池总高度为：
H＝h1＋h2＋h3＝0.3＋2.5＋0.7＝3.5m
2、孔口尺寸
（1）孔口布置
上部孔口顶距池顶0.5m；下部孔口孔底距池顶2.4m。
进水管在第一格池子的上部，孔口上、下对角交错布置。
（2）孔口流速
t′2
T
V22
V12
v＝v1＋v2－v21＋（—－1）—
t′2
T
V22
V12
＝v1＋v2－v21＋（—－1）—
nt
t′
0.04
1
＝1.0＋0.2－0.21＋（—－1）—
nt
t′
＝1.2－0.21＋24×—
第一格至第二格孔口流速t′＝t
6
1
V1－2＝1.2－1＋24×—＝1.2－0.25＝0.753m/s
第二格至第三格孔口流速t′＝2t
同理可得：
V3－4＝0.479m/s
V4－5＝0.375m/s
V5－6＝0.283m/s
（3）孔口过水面积
ƒ1-2＝——＝———＝0.236m2
ƒ2-3＝——＝———＝0.0297m2
ƒ3-4＝——＝———＝0.0372m2
ƒ5-6＝——＝———＝0.0659m2
ƒ出口＝——＝———＝0.089m2
3、孔口尺寸
孔口高宽比为2，则各孔口尺寸为（宽×高）
一、二格间孔口：
110×220
二、三格间孔口：
120×240
四格间孔口：
140×280
三、五格间孔口：
150×300
四、六格间孔口：
180×360
出口格间孔口：
210×420
故各孔口实际面积为：
ƒ1-2′＝0.11×0.22＝0.0242m2
ƒ2-3′＝0.12×0.24＝0.0288m2
ƒ3-4′＝0.14×0.28＝0.0392m2
ƒ4-5′＝0.15×0.3＝0.045m2
ƒ5-6′＝0.18×0.36＝0.0648m2
ƒ出口＝0.21×0.42＝0.0882m2
各孔口实际流速为：
Q0.0178
V1-2＝——＝————＝0.7355m/s
ƒ1-2′0.0212
V2-3′＝0.618m/s
V3-4′＝0.454m/s
V4-5′＝0.396m/s
V5-6′＝0.275m/s
V2′＝0.202m/s
4）水头损失
沿程水头损失忽略不计
h＝ξ—
12
∴h进水管＝1.0×———＝0.051m
2×9.81
0.6182
h1-2＝1.06×———＝0.029m
2×9.81
h2-3＝0.021m
h3-4＝0.011m
h4-5＝0.008m
h5-6＝0.004
h出口＝0.002m
∴Σh0.051+0.029+0.021+0.011+0.008+0.004+0.002＝0.126m
计算结果列于下表：
孔口位置
絮凝历时t
（min）
孔口流速
m/s
孔口面积
m2
孔口尺寸
mm
实际孔
口面积
㎡
实际速度v
m/s
水头损失h
m
进口处
0
1.00
0.0178
Dg=150
0.0177
1.00
0.051
一、二格间
T/6=3.33
0.753
0.0236
110×220
0.0242
0.735
0.029
二、三格间
2T/6=6.67
0.6
0.0297
120×240
0.0288
0.618
0.021
三、四格间
3T/6=10.00
0.479
0.0372
140×280
0.0392
0.454
0.011
四、五格间
4T/6=13.33
0.375
0.0475
150×300
0.045
0..396
0.008
五、六格间
5T/6=16.67
0.283
0.0629
180×360
0.0648
0.275
0.004
出口
T=20.00
0.2
0.089
210×420
0.0882
0.202
0.002
Σh＝0.126
3、GT值
水温t＝20℃计，μ＝0.1020×10-3kg.s/m2
GT＝32.08×60×20＝38496（104－105之间）
Rh1000×0.126
4、排泥管G＝——＝————————＝32.08（S-1）
60μT60×0.1020×103×20
dg＝10mm
反应池出水经配水槽配水花墙进入斜管沉淀池。
反应池与沉淀池合建。
由多格竖井串联而成，每年竖井安装若干层网格或栅条。
各竖井之间的隔墙上，上、下交错开孔。
每个竖井网格数逐渐减少。
一般分3段控制。
前段：
密网、密栅
中段：
疏网、疏栅
末段：
不安装网、栅
（1）适用条件：
1）原水水温4.0~34.0℃，浊度25~2500度。
2）中，小型水厂。
3）适用于亲建也可用于旧池改造。
（2）设计要求
1）t:
10—150min。
2）一般分成6~18格，小型水厂不宜大于9格，分成三段，一、二段均为2.5~4.0min。
三段：
3.0~4.0min。
3）网可或栅条数前段多，中段少，末段可不放。
上下两层间距为60~70cm。
农村水厂可适当减少。
4）每格的竖向流速，前段和中段：
0.12~0.14m/s，末段:
0.1~0.14m/s
5）网格或栅条的外框尺寸等于每个池的净尺寸，前段栅条缝隙50mm，或网格孔眼为80×80mm，中段分别为80mm×80mm和100×100mm。
6）孔口交错布置，前段流速0.3~0.2m/s，中段0.2~0.15m/s，末段0.1~0.14m/s，孔口应处于淹没状态。
7）网孔或栅孔流速，前段0.25~0.30m/s，中段0.22~0.25m/s。
8）穿孔或单斗底排泥。
9）网格或栅条可用木料，扁钢、钢筋混凝土预制件等。
（12）G值
ρgh
G=——
μt1
当T=20℃时，μ＝1×10-3Pa·s
1000×9.81×0.126
第一段 G1＝———————＝72.8（S-1）
1×10-3×231.14
1000×9.81×0.051
第二段 G2＝———————＝46.5（S-1）
1×10-3×231.14
1000×9.81×0.01
第三段 G3＝———————＝20.6（S-1）
1×10-3×231.14
Σ
——ρgh1000×9.81×0.01
G平＝————＝——————＝89.09（S-1）
μt1×10-3×231.14
例题：
1、已知条件
设计水量Q=60m3/h（包括水厂自用水量）
平流式沉淀池组数n=1
排泥管兼放空管，其直接采用最小直径d=150mm
长宽比L:
B=12＞4
长深比L:
H=15＞10
2、设计计算
（1）沉淀池的设计水量Q
60
Q=——=0.017（m3/s）
3600
（2）池体尺寸
0.7BLH00.5
根据放空管直径公式d=————，以及已知条件L:
B=12，
t
L:
H=15，可计算出L
LL
0.7—L（—＋0.1）0.5
1215
d=—————————
t
式中H0—池内平均水深，m，此处为H+0.1m；
t—放空时间，s，此处按0.35h计
由以上可得
①池长L=20.00m，取L=20.1m
②池宽B=20.1/12=1.68m，取B=1.7m
③池深H=20.1/15=1.34，取H=1.3m
（4）沉淀池容积W
W=B×L×H=1.7×20.1×1.3=44.4（m3）
（5）停留时间t
Wn44.4×1
t=—=———=0.74（h）
Q60
（6）池内平均水平流速V
L20.1
V=——=————=7.5（mm/s）
3.6t3.6×0.74
（7）进水穿孔墙
①沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长2.0m，墙高1.5m（有效水深1.4m，超高0.2m）。
②穿孔墙空洞总面积Ω
孔洞处流速采用V0=0.008m/s，则
Q60
Ω=——=————=0.21（m2）
3600V03600×0.08
③孔洞个数N
孔洞形状采用矩形，尺寸为15cm×18cm，则
Ω0.21
N=————=————=7.78≈8（个）
0.15×0.180.15×0.18
（8）出水渠
①采用薄壁堰出水，堰口应保持水平。
②出水渠宽度采用0.18m，则渠内水深
q2Q1
h=1.733—=1.733（——）2——
gb23600ngb2
601
=1.733（———）2————
3600×19.81×0.182
=0.17（m）
为保证自由溢水，出水渠的超高定为0.1m，则渠道深度为0.28m。
（9）排泥设施
由于水量较小，采用穿孔排泥，V形槽边与水平成53°，共设10个槽，槽高80cm，排
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