简述斜管沉淀池配水及排泥系统设计

作者:尊龙下载 | 2020-04-18 00:04

  简述斜管沉淀池配水及排泥系统设计_电力/水利_工程科技_专业资料。中华民居 2014 年 4 月 规划·设计 简述斜管沉淀池配水及排泥系统设计 包正仙 (贵州省水利水电勘测设计研究院 贵州 贵阳 550002) 摘 要:本文首先对斜管沉淀池进行了简单的阐述,然后

  中华民居 2014 年 4 月 规划·设计 简述斜管沉淀池配水及排泥系统设计 包正仙 (贵州省水利水电勘测设计研究院 贵州 贵阳 550002) 摘 要:本文首先对斜管沉淀池进行了简单的阐述,然后通过对其工作原理的分析,结合具体工程实例,分析了斜管沉淀池配水及排 泥系统设计,对排泥效果进行了探索,并对排泥系统进行的改造及改造后的效果进行了阐述。 关键词:斜管沉淀池;工作原理;配水设计;排统设计 引言 在沉淀区内,斜管沉淀池是指一种设置斜管的沉淀池。利用倾斜的 平行管、平行管道或者利用蜂窝填料,在平流式或竖流式沉淀池的沉淀 区内分割成一系列浅层沉淀层,被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中 相互运动并分离。 1 斜管沉淀池 斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。在平流式或竖流式 沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道 (有时可利用蜂窝填 料)分割成一系列浅层沉淀层,被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中 相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆(异)向流、同向流和逆向 流三种不同分离方式。每两块平行斜管间(或平行管内)相当于一个很浅 的沉淀池。 其优点是:①利用了层流原理,提高了沉淀池的处理能力;②缩短了 颗粒沉降距离,从而缩短了沉淀时间;③增加了沉淀池的沉淀面积,从而 提高了处理效率。这种类型沉淀池的过流率可达 36m3(/ m2·h),比一般沉 淀池的处理能力高出 7~10 倍,是一种新型高效沉淀设备。并已定型用于 生产实践;④去除率高,停留时间短,占地面积小。 2 工作原理 斜管沉淀池是根据平流式沉淀原理,在池内增加许多斜管后,加大 水池过水断面的湿周,同时减小水力半径,为此在同样的水平流速 V 时, 可以大大降低雷诺数 Re,从而减少水的紊动,促进沉淀。另外,在泥渣悬 浮层上方安装 60°的斜管组件,使原水中的悬浮物、固化物或经投加混凝 后形成絮体矾花,在斜管底侧表面积聚成薄泥层,依靠重力作用滑回泥 渣悬浮层,继而沉入集泥斗进行综合处理。上清液逐渐上升至集水管排 出,可直接排放或回用。 3 斜管沉淀池配水及排泥系统设计 斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用,按照斜管中的水流方 向,分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间 短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池, 设计 2 组。 3.1 设计参数 设计流量为 Q=1800m3/h,斜管沉淀池与絮凝池合建,池宽为 15m,表 面负荷 q=10m3/m2·h 斜管材料采用厚 0.4mm,塑料板热压成成六角形蜂 窝管,内切圆直径 d=25mm,长 1000mm,水平倾角 θ=60°,斜管沉淀池计 算草图见图 1。 图 1 斜管沉淀池计算草图 3.2 设计计算 3.2.1 平面尺寸计算 (1)沉淀池清水区面积 A= Q = 1800 =180m2 q 10 式中:q— ——表面负荷[m3(/ m2·h)],一般采用 9.0~11.0m3(/ m2·h),本设 计取 10m3(/ m2·h)。 (2)沉淀池的长度及宽度 L= A = 180 =12m B 15 则沉淀尺寸为 L×B=12×15=180m2,为配水均匀,进水区布置在 15m 长的一侧。在 12m 的长度中扣除无效长度 0.5m,因此进出口面积(考虑 斜管结构系数 1.03)。 A1=(L-0k.51)×B =(12-0.5)×15 1.03 =167.48m2 式中:k1— ——斜管结构系数,取 1.03 (3)沉淀池总高度 H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.2+0.87+1.5+0.80=4.67m mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm 通风问题。 (4)良好的景观 随住宅在环境中位置的不同,户型平面相应变化的调整,客厅结合 阳台设计,扩大客厅的活动空间,最大限度的为每户提供良好的景观。 (5)室内灵活分隔 室内灵活分隔可适应生活变化采用两种做法:一种是不同的住户可 以依据自家的特点重新划分户内格局;第二种是指既定的户型格局下, 可以通过局部分隔墙的改造或者门扇的移动来分、合空间。 5 设计思考 一个工程项目起始于一块基地,然而基地的形状大小各异,如何设 计一整套户型能够适应各种各样的基地— ——这是我们的出发点:我们希 望,在满足户型指标的要求下,设计出这样一系列户型,只要通过简单的 组合拼装,就能够创造出各种各样的单体,不管是点式、板式,还是小高 层、高层、18 层以上 100m 以下高层! 我们将单体平面拆分成 A、B、C、D 四个模块,A— ——边套,B—— —中间 套大户型,C— ——中间套小户型,D—— —核心筒,把所有户型拼接的一边进 深控制在 8700mm,这样各户型之间就可以无缝拼接,只要通过简单的排 列组合就可以得到多样的单元,同时,单元之间,也可以无缝拼接,这样 就几乎可以创造出你想要的任何单体: 下边,详细的图示了四个模块,其中每个模块有不同的类型,用以适应 不同的单体,每种类型又可以有不同的模式,用以适应不同的居住群体; 这样拼接出的单体,都是简洁方正,经济实用,体型系数小,节能节 地,也更有利于设计出简洁大方的立面,而且都是全明户型,舒适度好, 能耗小。 ·55· 规划·设计 中华民居 2014 年 4 月 式中:h1— ——保护高度(m),一般采用 0.3~0.5m,本设计取 0.3m; h2—— —清水区高度(m),一般采用 1.0~1.5m,本设计取 1.2m; h3— ——斜管区高度(m),斜管长度为 1.0m,安装倾角 60°,则 h3=sin60°=0.87m; h4—— —配水区高度(m),一般不小于 1.0~1.5m,本设计取 1.5m; h5—— —排泥槽高度(m),本设计取 0.8m。 3.2.2 进出水系统 (1)沉淀池进水设计 沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口总面积: A2= Q ν = 0.5 0.2 =2.5m2 式中:ν—— —孔口速度(m/s),一般取值不大于 0.15~0.20m/s。本设计 取 0.2m/s。每个孔口的尺寸定为 15cm×8cm,则孔口数 N= A2 = 25000 15×8 15×8 ≈209 个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。 (2)沉淀池出水设计 沉淀池的出水采用穿孔集水槽,出水孔口流速 v1=0.6m/s,则穿孔总 面积: A3= Q ν1 = 0.5 0.6 =0.83m2 设每个孔口的直径为 4cm,则孔口的个数: N= A3 = 0.83 =661 F 0.001256 式中:F— ——每个孔口的面积(m2),F= π ×0.042=0.001256m2。 4 设沿池长方向布置 8 条穿孔集水槽,中间为 1 条集水渠,为施工方 便槽底平坡,集水槽中心距为:L′=12/8=1.5m。,每条集水槽长 L=(15-1)/ 2=7m,每条集水量为: q= 0.5 =0.031m3/s,考虑池子的超载系数为 20%,故槽中流量为: 2×8 q′=1.2q=1.2×0.031=0.038m3/s 槽宽:b=0.9q′0.4=0.9×0.0380.4=0.9×0.27=0.24m。 起点槽中水深 H1=0.75b=0.75×0.24=0.18m,终点槽中水深 H2=1.25b= 1.25×0.24=0.30m。为了便于施工,槽中水深统一按 H2=0.30m 计。集水方 法采用淹没式自由跌落,淹没深度取 0.05m,跌落高度取 0.07m,槽的超 高取 0.15m。则集水槽总高度:H=H2+0.05+0.07+0.15=0.3+0.05+0.07+ 0.15=0.57m。集水槽双侧开孔,孔径为 DN=25mm,每侧孔数为 50 个,孔间 距为 15cm。 8 条集水槽汇水至出水渠,集水渠的流量按 0.5m3/s,假定集水渠起端 的水流截面为正方形,则出水渠宽度为 b=0.9Q0.4=0.9×0.50.4=0.68m,为施 工方便采用 0.7m,起端水深 0.57m,考虑到集水槽水流进入集水渠时应 自由跌落高度取 0.05m,即集水槽应高于集水渠起端水面 0.05,同时考虑 到集水槽顶相平,则集水渠总高度为:H′=0.05+0.7+0.57=1.32m。出水的 水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失: 2 Σh1=ξ ν1 2g 2 =2× 0.6 2×9.8 =0.037m 式中:ξ— ——进口阻力系数,本设计取 ξ=2。 集水槽内水深为 0.3m,槽内水力坡度按 i=0.01 计,槽内水头损失为: Σh2=iL=0.01×7=0.07m 出水总水头损失: Σh=Σh1+Σh2=0.037+0.07=0.107m 3.2.3 沉淀池排泥系统设计 采用穿孔管进行重力排泥,穿孔管横向布置,沿与水流垂直方向共 设 8 根,双侧排泥至集泥渠。集泥渠长 12m,B×H=0.3m×0.3m,孔眼采用 等距布置,穿孔管长 7.5m,首末端集泥比为 0.5,查得 kω=0.72。取孔径 d= 25mm,孔口面积 f=0.00049m2,取孔距 s=0.4m,孔眼总面积为: m= l -1= 7.5 -1=18m2 S 0.4 孔眼总面积为:Σw0=18×0.00049=0.00882m2 穿孔管断面积为:w= Σw0 = 0.00882 =0.0123m2 kw 0.72 穿孔管直径为 0.125m,取直径为 150mm,孔眼向下,与中垂线° 角,并排排列,采用气动快开式排泥阀。 3.2.4 核 算 (1)雷诺数 Re 水力半径 R= d = 25 =6.25mm=0.625cm 44 当水温 t=20℃时,水的运动粘度 ν=0.01cm2/s 斜管内水流速速为: ν2= Q A1sin60° = 0.5 167.48×0.866 =0.0034m/s=0.34cm/s 式中:θ— ——斜管安装倾角,一般采用 60~75°,本设计取 60°。 (2)弗劳德系数 Fr 2 Fr=ξ ν2 Rg = 0.342 0.625×981 =1.89×10-4 Fr 介于 0.001~0.0001 之间,满足设计要求。 (3)斜管中的沉淀时间 T T= l1 = 1 =294s=4.9min,满足设计要求(一般在 2~5min 之间) ν2 0.0034 式中:l1— ——斜管长度(m),本设计取 1.0m。 4 操作与维护 4.1 操作要点 当设备安装完毕准备投运时,必须对设备(包括辅助设备)进行必要 的清理,清除掉设备内部的任何杂物。设备在进水时调节好所有进水手 动阀门后,使每台设备进水水量均衡。定期检查、清洗斜管,同时滤管应 定期检查是否完好。 4.2 维护保养 当设备注水停止时间过长,造成设备内水温下降,与进水水温相差 过大时,容易形成由于水温差而引起的平流层的现象,造成不利于絮花 下沉,从而影响出水水质。所以应尽量减少停机次数和停机时间。平台上 应设有自来水管,并备有一定长度的胶皮软管,以保证对设备沉淀区斜 管进行经常性的冲洗。 设备应按正常负荷运行,当设备超负荷运行时,会影响出水水质。应 保证设备在额定范围内运行。当沉淀区斜管使用年限过长而影响沉淀效 果时,应及时通知原生产厂家,按原定型规格更新处理,以保证斜管沉淀 池的长期正常运转。 5 结束语 综上所述,在对斜管沉淀池及其工作原理分析的基础上,本文结合 工程实例,对平面尺寸计算、进出水系统、沉淀池排泥系统设计等方面进 行了重点计算和分析,希望给同行一些建议和参考。 参考文献 [1]荆全章,王守东,王伟.斜管沉淀池的积泥问题与改造措施[J].中国给水 排水.2000(03). [2]段龙武,付振强.改善斜管沉淀池沉淀效果的工程措施[J].沈阳大学学 报.2003(04). [3]段龙武.改善斜管沉淀池沉淀效果的工程措施[J].水利科技与经济.2003 (04). 作者简介:包正仙(1973-),女,侗族,贵州镇远人,大学本科,高级工程 师;主要从事方向为给排水设计。 ·56·


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