提高沉淀池出力的一种方法

崔文江¹，崔政平²（1.金陵石油化工设计院，江苏 南京210033；2.金陵石化烷基苯厂水厂，江苏 南京210033）

　　摘要：金陵石化烷基苯厂水厂新老沉淀池由于集水管标高的施工误差，导致配水不均匀问题，根据水力学计算，采用将集水管出水孔扩大的方法，对水厂新沉淀池的穿孔集水管进行了改造。解决了新老沉淀池配水不均匀问题。
　　关键词：沉淀池；薄壁堰；溢流；穿孔集水管
　　中图分类号：TU991.23 　文献标识码:B　 文章编号：1009－2455（2001）06－0044－02

概述

　　金陵石化烷基苯厂水厂有新老沉淀池两座，每座两组。一座为一期工程，1980年投产，运行良好；另一座为二期工程1992年投产。两座的设计流量都为10×10⁴t／d。
　　由于二期工程施工等方面的原因，新沉淀池（以下称新池）穿孔集水管轴心标高与设计图纸有误差，偏高约50 mm，导致两边配水不均。老沉淀池（以下称老池）处于超负荷运行状态，而新池运行负荷不足。从出水水质看，老池出水水质远不如新池。

1 原因分析

1.1 老沉淀池出流量计算
　　老沉淀池集水管上方开孔25个（原来是没有的，二期工程以前增加的。），两侧各开孔44个（45⁰位置），管径为DN300。集水管管顶圆孔刚好在水面之下2 mm左右处，取2 mm；两侧圆孔的中心位置在水面下约50 mm处左右。
　　虽然老池集水管孔口都淹没在水面之下，而集水管仍处于半充满状态，符合薄壁小孔自由出流条件，计算如图1。

　　根据薄壁小孔自由出流流量公式：

　　Q=uS(2gh)^0.5式中：S——孔口面积，m²；
　　　　　u——孔口流量系数取0.62。

　　老池（两组）总流量可估算如下：
　　Q＝uS(2gh₁)^0.5×44×32×2十uS(2gh₂)^0.5×25×32=11.5×10⁴t/d

　　老池单池流量：

　　Q₁＝Q／2＝0.67 m³／s

1.2 新沉淀池出流量计算
　　新池集水管也为DN300，如图2所示，管子两侧各开孔116个（45⁰位置），孔口约有1／3在水面之下，属于薄壁堰溢流，故可以近似采用梯形薄壁堰计算公式Q＝0.42B(2g)^0.5h^3/2

　　新池（两座）总流量可推测为：

　　Q′＝0.47 ×B×(2g)^0.5 ×h^3/2×116×2×32 ＝0.23m³／S＝2.0 ×10⁴t／d
　　式中：B＝0.015，H=0.01

　　新池单池流量：

　　Q₂＝Q′／2=0.115m³/s

　　实际测量水面落差，新池老池从进水区到出水区，水头损失分别为∑h=31cm，∑h′＝1.5 cm，新池的阻力要远远高于老池的阻力，从而使一泵房来水大量涌向老池，老池出水流量为 11.5×10⁴t／d，新池出水流量为2.0×10⁴t/d，老池处于超负荷运行状态。因此，有必要对新池进行一些工艺改造，以增加新池出水量，而减轻老池负荷。

2 解决方案

　　减少新老池阻力差的措施有：去掉新池进水区前的管道混合器；减小老池的进水阀门的开启度；把新池的进水蝶阀换成闸阀，增加新池进水口的面积；降低新池集水管的位置；抬高老池集水管位置；部分增大新池集水管孔口的面积。
　　由于去掉新沉淀池管道混合器，会引起新沉淀池反应不充分，且这样做的效果也不显著；减小老沉淀池进水阀门的开启度或抬高老沉淀池集水管位置，都会增加沉淀池前面ф1400输水管内的压力，从而引起混凝剂投加困难（因为混凝剂是在输水管上投加的），综合比较后，决定采用增大新沉淀池集水管部分圆孔面积的方法来增加新沉淀池出水量，如图3所示。

　　设每根穿孔集水管每侧需要对n个圆孔的面积进行扩大，圆孔面积扩大的方式如图3所示，同时新沉淀池水位降低了，设降低x₀新沉淀池的出水性质仍属于薄壁堰溢流，但未进行扩张的孔口流量将会减小，如图3所示，近似采用梯形薄壁堰计算公式，对单池流量Q进行估算，并根据对实际情况的分析，取B₁＝0.02，取 B₂＝0.01：

　　如果每一个孔都扩大成图3所示，此时，新沉淀池达到流量增大到最大的条件，由于水头损失与流量成正比，所以，这时X的值达到最大，且新池流量也将达到上述最大值，并满足Q＝1.33×（0.02－x）^3/2×166=0.357可得出x＝0.001，由此知X的值很小一般不会超过0.001，为计算方便，取X＝0.001。
　　现分别将单根集水管面积需扩大的圆孔的数量情况列表如下（以下结果通过计算机计算得出），见表1：

　　因开孔数在60～70个时，新沉淀池流量增加较为明显，故先考虑开60个孔，以后看情况再增加孔数。
　　新沉淀池每根集水管为116个孔，为保证在整个沉淀池出水区上均匀出流，隔一个孔进行一次面积扩张。预计可以降低老沉淀池的负荷2.2×10⁴t／d。

3 实际效果

　　改造后的新老沉淀池配水情况已经得到了很好的控制。
　　从目前实际测量情况看，如图3所示，老沉淀池集水管上方25个开孔已经完全在水面之上，两侧圆孔的中心位置在水面之下3cm处，改造后的老沉淀池（两座）总流量可估算为：

　　Q＝uS(2gh_1)^0.5×44×32×2＝0.62×7.07×10^-4×(2×9.8×0.03)^0.5×88×32

　　 ＝0.94 m3／s=8.l×10⁴m³／d

　　老沉淀池流量Q与在改造之前的11.5×10⁴t／d相比，负荷降低了3.4×10⁴t/d，比预计的还要多，而且混凝剂的投加比以前顺畅了许多，不再出现加矾间混凝剂溢流的情况，老沉淀池出水水质得到了明显的改善。

作者简介：崔文江（1972－），男，工程师，电话：（025）5592799；崔政平（1973－），男，工程师，电话：（025）5568894。