水解酸化之钟罩式脉冲布水器计算(六)(续)
有关前述脉冲布水器的计算源于论文《虹吸式脉冲布水器的设计与应用》,在计算过程中确实也遇到一些参数取值问题,比如某某参数建议取值是怎么来的,总想找到数据的出处,可惜未果。无意翻《给水排水设计手册城镇给水》(第三版)时,竟然发现原来脉冲布水器在脉冲澄清池这一篇章中有详细介绍,起初污水处理上用的话是不是参照给水处理上呢。因此,这里再详细介绍一下给水上的计算方法及步骤。
按手册建议:脉冲周期一般为30-40s,其充水与放水时间比例为3:1-4:1。假定条件如上:50m3/h进水量(Q),脉冲周期为4min(T总),充水3min(t1),放水1min(t2),以此为例进行计算。
1)脉冲时总出水流量Q脉:
2)布水管直径d:手册建议布水管流速v1为2-2.5m/s,这里取值2.5m/s,则d为:
3)钟罩直径D:钟罩与布水管之间环形过水面平均流速v2一般采用1m/s,则D为:
4)钟罩顶距离布水管管顶距离H4:手册中关于安全系数K值建议为1.2-1.5,则H4为:
5)布水管顶端过流断面流速v3为:
6)罐体直径D罐:一般罐体内水位差Δh介于0.5-0.8m,取值1m,则D罐为:
7)罐体内最高水位距离下方水解池池内水面高度H为:下式中,C为水位修正系数,一般取值1.1-1.2,此处取值1.2;h1为水在下方水解酸化池内上升时的水头损失,一般取值0.3m;h2为水解池下方孔口出流时的水头损失,一般3m/s流速时取值0.5m;h3为脉冲布水器的水头损失,由布水管内水损h1,布水管上方断面水损h2,钟罩与布水管之间水损h3三部分组成,α为进水峰值流量与平均流量的比值,一般取值1.25;布水管阻力系数ξ1、ξ2、ξ3分别为布水管、布水管上方、布水管与钟罩之间的水流局部阻力系数,λ为沿程阻力系数,L为布水管总长,这里取值2.1m。
8)钟罩高度H7:
9)钟罩顶距低水位高度H7’为:
10)钟罩顶高出高水位高度H9为:
11)布水管高度H8:
12)罐体高度H12:取超高H10为0.4m,罐体底部距离下方水解池水面高度1.0m,则H12为:
上一节没有具体计算各种水头损失,也即没有计算所需的罐体内最高水位与水解池水位之间的差值。而手册中详细介绍了各种水头损失的计算过程,在和上一节基本参数保持一致的情况下,如:流量50m3/h,脉冲周期4min,罐体直径1.8m,布水管直径0.15m,钟罩直径0.3m,罐底距水解池水面高差1m,算下来罐体高度需要2.4m。显然,如果选用实际1.8m罐体高度的产品,肯定是不能满足上述参数要求的。
一般来说,罐体底部都是直接坐落在水解池上的,它和下方水面的高差也就0.6m附近,如果按0.6m考虑,布水管管径放大至0.2m,其它不变,那么算下来,罐体高度1.6m,大概和厂家选型参数(罐体总高1.8m)一致,所以说这个布水管管径很是重要,选型时一定要注意,它能大幅度降低所需的水位差。关于孔口水损,按3m/s考虑,v2/2g数值大概也在0.5m左右,暂且可按该数据考虑。
总的来说,还是罐体内部水位与下方水解池水位高差来提供能量,这些能量用于克服高流速下的水头损失。脉冲器内的水头损失占总水损比例最大,而脉冲器水头损失的三组成部分中,布水管内的损失占比最大。为了降低总水损,尽可能降低布水管内的水头损失,如可以适当增大布水管管径。综上分析可以得知:脉冲的流速大,布水管内水损大,孔口水损也大,所以相对于点对点布水器而言,脉冲布水器与水解池之间的水位高差大,可能会影响到上游构筑物的高度,当然了,也可以通过改变某些参数来降低水位差。
参考文献:
1. 崔玉川等. 给水厂处理设施设计计算.
2. 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司. 给水排水设计手册-城镇给水(第三版).