斜管沉淀池计算例题.doc

原水预处理系统
由于本工程项目原水采用的是莒县沭河地表水、地表水由于受季节影响河大，为了确保在汛期内保证原水水质，特增加原水预处理系统。
1 、介绍
斜板沉淀池目的是使原水经过初步的处理，主要是去除水中各种悬浮物、胶体，以及达到后续水处理设备进水要求如反渗透、离子交换器等设备。
斜板沉淀池：采用上升流，本设备安装倾角为60度，上升流速2.0mm/s。采用穿孔钢制集水槽集水，汇集到总出水渠中。
斜管沉淀设备主要原理是综合利用沉淀机理和接触絮凝机理完成沉淀池中颗粒的分离过程。本设备在充分利用沉淀机理的基础上，在设备内设置涡旋强度控制区域，减弱沉淀池中沉淀设备下部一定位置水流中的大涡旋强度，减少沉淀区水流的脉动。当水流在进入设备后，这种结构的特殊性能进一步控制接触絮凝的过程，在不断改变流速流态的过程中，提高矾花颗粒在设备内接触碰撞的几率，彼此吸附连接，只有尺度和密度足以克服水流顶托力等相关因素的矾花颗粒，才能沉落。在不断下沉的过程中，不断吸附微小粒径的矾花颗粒，直至脱离沉淀设备。当矾花重力同水流顶托力及相关作用力维持动态平衡时，更增强了接触絮凝沉淀作用，在设备内一定位置形成密实的、抗冲击能力强、可自动更新且更新周期短的动态悬浮泥渣层，这样使悬浮泥渣层时刻保持很强的过滤、吸附、纳污能力，沉淀效果更好。本沉淀设备材质采用乙丙共聚，具有耐腐蚀性能好，外形美观、表面光滑利于排泥、上升流速大、表面负荷高、沉淀效果好、安装方便等特点。
絮凝剂添加装置：为了除去水中微小粒径的悬浮物及胶体，需要对原水进行絮凝处理。因为这些微小的颗粒在水中不会受重力的作用而沉降，也难以在后续的过滤器中去除，因而需要对原水进行絮凝处理。即通过在原水中投加絮凝剂，使絮凝剂与水中悬浮物及胶体生成较大絮片，然后通过后续过滤装置将形成的絮片过滤去除。此外，当原水中具有一定的铁含量（如铁含量大于0.3mg/l时），预处理需采用此装置。
杀菌剂添加装置：水中有机物一般是微生物的饵料，因此含有微生物和有机物的水进入反渗透装置后，由于水的浓缩，膜的浓水侧表面上的溶解有机物和微生物浓度同时增加，从而微生物繁殖加快，造成膜的生物污染。由于生物粘物的粘度和附着力较大，因此若反渗透装置中发生了生物污染，一般很难除去，严重影响膜的性能，严重时还可能导致膜元件变形并发生机械损坏，同时水通量降低。反渗透要求给水的细菌总数小于10000cfu/ml。常用杀菌方法对原水进行杀菌处理，一般有投加氯化合物，还有双氧水杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌和高锰酸钾杀菌等方法。

本项目采用较为直接的添加次氯酸钠作为杀菌剂的方式，即简单经济，且用在预处理阶段又比。
（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
本设计采用上向流式。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9.0～11.0。
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。
2 设计计算
（1）设计参数
处理水量Q＝0.111 m/s，斜管沉淀池与反应池合建，池有效宽度B＝5m，混凝处理后颗粒沉降速度u＝0.4mm/s，清水区上升速度v＝2.0mm/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30mm。

（2）清水面积
A＝Q/v＝0.111/0.002＝55.5m
其中斜管结构占用面积按照5％计算，人孔所占面积为1 m，则：实际清水区所需面积为：A＝55.5×1.05＋1≈60m，
（3）斜管长度L
考虑到管端紊流，积泥等因素，过渡区采用200mm，斜管总长按照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 ＝0.3+1.2+1.5+0.87+0.8＝4.7m。
斜管安装长度=L×cos60°＝1×0.5＝0.5m
（5）沉淀池进口穿孔花墙
穿孔墙上的孔洞流速取0.15 m/s，
（6）集水系统
中间设1条集水渠，沿池长方向两边各布置4条穿孔集水槽，为施工方便槽底平坡，
（7）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4根，单侧排泥至集泥渠。
取直径为100mm，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。
3、斜管沉淀池参数确定
斜管沉淀池参数：12m×5m×4.7m
沉淀池总体积：282m3，按照总设计水量400 m3/h计算停留时间为40分钟。

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