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。
8
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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,
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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。
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