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= 0.425 m/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u 0 = 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25〜35m（即管的内切圆直径），取为 30mm。 （ 2）清水面积
A= Q/v1 == 142 m2
其中斜管结构占用面积按照 5％计算，人孔所占面积为 1 m2 ，则：实际清
水区所需面积为：A1 = 142X+ 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： BX L=8.8mX 14.3m
（ 3）斜管长度 L 斜管内水流速度 v 2 = v/sin60 °== 3.5mm/s，
L=（X 2 X sin60 °）d/ （u 0X cos60°） =（X）X 30/ （X）
= 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1000m计。 （4） 沉淀池高度
清水区高1.2m,布水区高1.5m,斜管高1000X 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 =LX cos60°= 1X= 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 = 0.15 m/s，洞口的总面积：
2
A2 = Q/ v 3 == 2.8 m 2， 每个洞口尺寸定为 15cmX 8cm， 则洞口数为：（X）= 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。 （ 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=（10X2）=0.02125 m3/s， 考虑池子的超载系数为 20％，故槽中流量 q0==X= 0.0255 m 3/s
集水槽双侧开孔，孔径 d= 25mm， 又 q = uf 2gh，贝U:
Q
孔数 n = Q/q= ------- =
uf 2gh
0.62 取n = 46个，每边23个孔眼。
孔距：41二0.18m,孔眼从中心向两边排列。
23 集水槽宽b= 0.4 = x()
0.4
0.02125
=,
0.0252 4
2 9.8 0.12
= 0.207m,为便于施工取为0.2m
起点槽中水深H1 = = x= 0.15m 终点槽中水深 H2==x = 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=x() 0.4 = 0.m。
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
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=(x 4/ n) 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 侧排泥至集泥渠，集泥渠尺寸 Lx Bx H= 25.7m x 1.0mx 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二， 取孔径d= 25mm
孔口面积f = x 10-4，取孔距s= 0.4m,孔眼数目：
10根，单
m^ L/s-1 = 11/ = 27 个。
孔眼总面积：刀 w0 = 27 XX 10-4 = 0.01323m2, 穿孔管断面面积为：w=EWo / kw = = 0.0184 m2, 穿孔管直径为：D。= (4 Xn ) 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=R v2 / 卩 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,
卩——运动粘度0.01cm2/s(t = 20E) Re=x / =v 100
所以水流在沉淀池内是层流状态 沉淀时间：T=L'/ v 2 = 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： 1. 计算水量 Q=300000md=12500m/h=3.472 m 3/s，沉淀时间 t=2h，面积负荷 u =40nV ()，沉淀池个数n=6个。 2. 设计计算
(1) 池容积W
W=Qt=12500 2=25000rn (2) 单池容积W W=
W 25000 n 6
50000 40
4166.7 m
3
F=
U0
Q
1250
吊
(3) 单池池面积F (4) 池深H
W1 F
4166.7 1250
3.33 m
(5) 池长L
水平流速取v=10mm/s则池长 L== =72m （6） 池宽B
亦匚空0
17.4 m
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 L 72
4.045 4 B 17.8 校核长深比 （8） 72
丄 21.6 10 进水穿孔花墙设计 （9） 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
2083.3 每排孔洞数为90 6=15个
人=亠 2.41
3600v0 3600 0.24 吊 H
3.33
③孔洞个数 孔洞采用矩形，尺寸为 15cm 18cm,则
A 2.4_1
N= .3 90 个。 0.15 0.18 0.15 0.18 则孔洞实际流速为：
20833 Q
V。 N 0.15 0.18 3600 ④孔洞布置 90 1. 孔孔布置成6 排,
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：
孔洞处流速采用w=0.24m/s，贝U
+1 15=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qo=3OOm3/ 则溢流长度1= 便 =1.2 50000 =150m
出水支渠采用20条，则Q=1^2Q
n
q。
1.2 0.57920
0.035 m/s 则渠宽为 B=Qi0.4=0.235m
每条出水渠长度1。=?
17.8 21 20
150 17.8 3.3 m 0. m
0.235 每条出水渠宽度 B=B(n Bl
n
2 n 2 20
出水总渠宽为B2 = Q0.4=1.48m
1 gb2
1
9.8 0.235 0.235
0.2 m
1733（
36Q0n
）2
2083.3
出水渠起端水深为:
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200 20。
则吸泥管根数n=178 11.9，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 50 cm 50
cm 50cm>
0.7BLH o.5 排泥管直径为： 3 3600 I 3 3600
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
R -至心 1.m=1cm 2H B 6 10.2
0.62
Rg 1 ②弗洛德常数Fr
0.7 17.8 72 3.40.5
0.391m 采用 DN400m。
Fr
1.9 10
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I，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。
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1+1 1的同时以 U0的速度下沉I2的距离，两者在时间上相等，即
v
_ sin C&sg _ 1 匸sin / 十/
d
cos a
rf-sin CZ
叫 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：
q -
= zfnii (―°^-g + : '
d sin a L
= i^(f n'- ca^a +
) sin a
式中1W实际上即为沉淀单元的长与宽方向的面积，Iwcos a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/sin a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=uo(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=n uo (A+A)
式中：n ----- 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――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：
A=na;
rj a cosa
一个斜板单元的理论流量： q=u)(af-a)
斜板沉淀池设计流量： Q=n uo (Af-A)
即同向流斜板(管)沉淀池的截留速度：
s = -------------------
0
W『一心
横向流斜板(管)沉淀池的沉淀情 况如下图，
由相似定律得:
v_ L LL. ? sill 住
式中L表示沉淀区的长度匕却
q = Idv = —
a in a
一个況淀单元的流量仪
式中af为沉淀单元的表面积 沉淀池的设计流量：
Q=Auo n
横向流沉淀池截留速度:
0
式中A为沉淀区所有斜板的水平投影面积