【干货】平流沉淀池构造与设计
诺克萨斯石头人
2024年08月20日 13:58:39
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  一、平流沉淀池的构造 平流式沉淀池分为 进水区、沉淀区、出水区 和 存泥区 四部分。




 

一、平流沉淀池的构造

平流式沉淀池分为 进水区、沉淀区、出水区 存泥区 四部分。


1、进水区


进水区的 主要功能是使水流分布均匀 减小紊流区域,减少絮凝体破碎 。通常采用 穿孔花墙 栅板 等布水方式。从理论上分析,欲使进水区配水均匀,应增大进水流速来增大过孔水头损失。如果增大水流过孔流速,势必增大沉淀池的紊流段长度,造成絮凝颗粒破碎。目前,大多数沉淀池属混凝沉淀,而进水区或紊流区段占整个沉淀池长度比例很小故 首先考虑絮凝体的破碎影响 ,所以多按 絮凝池末端流速 作为 过孔流速 (流速不能过大也不能过小) 设计穿孔墙过水面积,且 池底积泥面上0.3m至池底范围内不设进水孔 (为淹没进水,不宜有部分孔自由跌水)


2、沉淀区


沉淀区即为 泥水分离区 ,由长、宽、深尺寸决定。根据理论分析,

①沉淀池深度与沉淀效果无关 。但考虑到后续构筑物, 不宜埋深过大 。同时考虑外界风吹不使沉泥泛起,常取 有效水深3~3.5m,超高0.3~0.5m ②沉淀池长度L 与水量无关,而与水平流速v和停留时间T有关。一般要求 长深比(L/H)大于10 ,即为 水平流速是截留速度的10倍以上 ③沉淀池宽度B 和处理水量有关,即B=Q/Hv。 宽度B越小,池壁的边界条件影响就越大水流稳定性越好 。一般设计B=3~8m,最大不超过15m,当宽度较大时可中间设置导流墙。 设计要求长宽比(L/B)大于4 在保证表面积的情况下,适当增加水深有好处。

非理想状态下:增大长宽比,可使Fr增大,从而提高水流稳定性。

理想状态下:沉淀池水流稳定性不变。


3、出水区


沉淀后的清水在池宽方向能否均匀流出,对沉淀效果有较大影响。多数沉淀池出水采用集水管、集水渠集水,如图7-5所示。

   


集水管、渠多采用 孔口出流、锯齿堰出流或薄壁堰出流形式 ,见图7-6。

   

其中, 薄壁堰、齿形堰 集水不易堵塞,其单宽出水流量分别和堰上水头的1.5次方2.5次方成正比。而 淹没式孔口集水 ,有时被杂物堵塞,其孔口流量和淹没水位的0.5次方成正比。


显然,以淹没式孔口集水的沉淀池水位变化时,不会立刻增大出水流量。 为防止集水堰口流速过大产生抽吸作用带出沉淀杂质 堰口溢流率以不大于250m 3 /(m·d)为宜 。目前,新建沉淀池大多采用增加集水堰长或指形出水槽集水,效果良好。 加长堰长或指形槽集水,相当于增加沉淀池的中途集水作用,既降低了堰口负荷,又因集水槽起端集水后减少后段沉淀池中水平流速,有助于提高沉淀去除率或提高沉淀池处理水量。

   

对于理想沉淀池而言,水槽沿线收集水质不一样,因为沿线各断面处对应截流沉速不同。


4、存泥区和排泥方法


平流式沉淀池下部设有 存泥区 ,排泥方式不同, 存泥区高度不同 。小型沉淀池设置的斗式、穿孔管排泥方式,需根据设计的排泥斗间距或排泥管间距设定存泥区高度。多年来,平流式沉淀池 普遍使用了机械排泥装置 ,池底为平底,一般不再设置排泥斗、泥槽和排泥管。


桁架式机械排泥装置 分为泵吸式和虹吸式两种。其中虹吸式排泥是利用沉淀池内水位和池外排水渠水位差排泥,节约泥浆泵和动力,目前应用较多。当沉淀池内水位和池外排水渠水位差较小,虹吸排泥管不能保证排泥均匀时可采用泵吸式排泥。


上述两种排泥装置安装在桁架上,利用电机、传动机构驱动滚轮,沿沉淀池长度方向运动。为排出进水端较多积泥,有时设置排泥机在前三分之一长度处返还一次。机械排泥较彻底,但排出积泥浓度较低。为此,有的沉淀池把排泥设备设计成只刮不排装置,即采用牵引小车或伸缩杆推动刮泥板把沉泥刮到底部泥槽中,由泥位计控制排泥管排出。



二、平流式沉淀池的设计计算

在设计平流式沉淀池时,通常把表面负荷率和沉淀时间作为重要控制指标,同时考虑水平流速。当确定沉淀池表面负荷率Q/A之后,即可确定沉淀面积,根据沉淀时间和水平流速便可求出沉淀池容积及平面尺寸。有时先行确定沉淀时间,用表面负荷率复核。平流沉淀池的沉淀时间和水平流速宜通过试验或参照相似条件下的水厂运行经验确定《室外给水设计标准》CB50013-2018建议, 沉淀时间T=1.5~3.0h,低温低浊水处理沉淀时间宜为2.5~3.5h,水平流速v=10~25mm/s,并避免过多转折。

   

平流式沉淀池设计方法如下:


1、按截留速度计算沉淀池尺寸


沉淀池面积A:

A=Q/3.6u 0 =V/H

A----沉淀池面积,m 2

u0----截留速度,mm/s;

Q----设计水量,m 3 /h。


沉淀池长度L:

L=3.6vT

L----沉淀池长度,m;

v----水平流速,mm/s;

T----水流停留时间,h。


沉淀宽度B:

B=A/L


沉淀池深度H:

H=QT/A

H----沉淀池有效水深,m; 沉泥区积泥区高度不计

其余符号同上。


2、按停留时间T计算沉淀池尺寸


沉淀池容积V:

V=QT

V----沉淀池容积,m 3

Q----设计水量,m 3 /h;

T----水流停留时间,h。


沉淀池面积A:

A=V/H

A----沉淀池面积,m 2

H----沉淀池有效水深,一般取3.0~3.5m。不计沉泥区和积泥区高度。


沉淀池长度L:

L=3.6vT


沉淀池每格宽度(或导流墙间距)宜为3~8m。用下式计算

B=V/LH


3、校核弗劳德数Fr:


控制Fr=1x10 -4 ~1x10 -5


4、出水集水槽和放空管尺寸


出水通常采用 指形槽集水,两边进水,宽0.2~0.4m,间距1.2~1.8m


指形集水槽集水流入出水渠。集水槽、出水渠大多采用矩形断面,当集水槽底、出水渠底为平底,自由跌落出水时起端水深h按下式计算:

   

q----集水槽、出水渠流量,m 3 /s;整槽水量(两侧的)

B----槽(渠)宽度,m;

g----重力加速度,9.81m/s 2


沉淀池放空时间T按变水头非恒定流盛水容器放空公式计算,并取外圆柱形管流量系数μ=0.82,按下式求出排泥、放空管管径d:

   
   

 T’---沉淀池放空时间, s。

h----有效水深。 (沉泥区、积泥区不计)

其余符号同前


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