斜管沉淀池计算例题doc.docx
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斜管沉淀池计算例题doc
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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25～35mm（即管的内切圆直径），取为
1
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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＝142×＋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
（3）斜管长度L
斜管内水流速度v2＝v/sin60°＝＝3.5mm/s，
L＝（×2×sin60°）d/（u0×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L2=L×cos60°＝1×＝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＝＝2.8m2，
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。
2
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（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）＝0.02125m3/s，
考虑池子的超载系数为20％，故槽中流量
q0＝＝×＝0.0255m3/s
集水槽双侧开孔，孔径d＝25mm，
又q＝uf2gh，则：
孔数n＝Q/q＝
Q
＝
0.02125
＝，
2gh
uf
0.62
2
2
9.8
0.12
0.025
4
取n＝46个，每边23个孔眼。
孔距：
4.1＝0.18m，孔眼从中心向两边排列。
23
集水槽宽b＝0.4＝×（）0.4＝0.207m，为便于施工取为0.2m
起点槽中水深H1＝＝×＝0.15m
终点槽中水深H2=＝×＝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＝×（）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
3
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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＝（×4/π）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Kw＝，
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：
∑w0＝27××10-4＝0.01323m2，
穿孔管断面面积为：
w＝∑w0/kw＝＝0.0184m2，
穿孔管直径为：
D0＝（4×π）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/μ
式中:
R——水力半径,R＝d/4=30/4＝7.5mm＝0.75cm
v2——管内流速v2＝v/sin60°＝＝3.5mm/s，
μ——运动粘度0.01cm2/s（t＝20℃）
Re＝×/＝＜100
所以水流在沉淀池内是层流状态
4
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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：
3
3
3
/s，沉淀时间t=2h
，面积负荷u
1.计算水量Q=300000m/d=12500m/h=3.472m
0
‘3
（），沉淀池个数n=6
个。
=40m/
2.设计计算
（1）池容积W
3
W=Qt=125002=25000m
（2）单池容积W
1
W
25000
4166.7
3
W=
m
n6
（3）单池池面积F
F=
Q
50000
2
'
1250
m
u0
40
（4）池深H
W1
4166.7
H
3.33m
F1250
（5）池长L
水平流速取v=10mm/s，则池长
L===72m
（6）池宽B
1
F
1250
17.4
m
B=
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
L72
4.0454
B17.8
（8）校核长深比
5
L72
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21.610
H3.33
（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=
Q
2083.3
2.41
2
3600v0
3600
0.24
m
③孔洞个数N
孔洞采用矩形，尺寸为15cm18cm，则
N=
A
2.41
89.3
90
个。
0.18
0.15
0.18
0.15
则孔洞实际流速为：
v0'
Q
0.18
3600
2083.
3
0.238m/s
N
0.15
90
0.
15
0.18
④孔洞布置
1.孔孔布置成6排，每排孔洞数为906=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：
+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q0=300m3/
则溢流长度l=
1.2Q=1.2
50000=150m
q0
400
出水支渠采用
1
1.2Q
1.2
0.579
0.035
m/s
20条，则Q=
n
20
6
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则渠宽为B1=Q10.4=0.235m
每条出水渠长度l0
=l
B
150
17.8
3.3
m
2
n
2
20
每条出水渠宽度B0
B（n
1）B117.8
210.235
m
=
n
0.64
20
出水总渠宽为B2=Q0.4=1.48m
出水渠起端水深为：
h1.733（Q
）21
1.733（2083.3）2
1
0.2m
3600n
gb2
3600209.8
0.235
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
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=17.811.9，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：
0.7BLH00.5
0.717.8
723.4
0.5
d
3600
3
3600
0.391m，采用DN400mm。
3
H0—池内平均水深，为+=3.4m
t—放空时间，取3h。
（12）水力条件复核①水力半径R
BH
10.23
=189cm
R
1.89m
2H
B610.2
②弗洛德常数Fr
7
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v2
0.62
10
5
Fr
1.9
Rg
189980
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l，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。
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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l+l1的同时以u0的速度下沉l2的距离，两者在时间上相等，即
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：
式中lw实际上即为沉淀单元的长与宽方向的面积，lwcosα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/sinα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=u0（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=ηu0（Af+A）
式中：
η——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=naf；
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：
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一个斜板单元的理论流量：
q=u0（af-a）
斜板沉淀池设计流量：
Q=ηu0（Af-A）
即同向流斜板（管）沉淀池的截留速度：
横向流斜板（管）沉淀池的沉淀情况如下图，
10
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由相似定律得：
式中af为沉淀单元的表面积。
沉淀池的设计流量：
Q=Afu0η
横向流沉淀池截留速度：
式中Af为沉淀区所有斜板的水平投影面积。
11
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