崔文江¹，崔政平²（1.金陵石油化工設(shè)計(jì)院，江蘇 南京210033；2.金陵石化烷基苯廠水廠，江蘇 南京210033）

　　摘要：金陵石化烷基苯廠水廠新老沉淀池由于集水管標(biāo)高的施工誤差，導(dǎo)致配水不均勻問(wèn)題，根據(jù)水力學(xué)計(jì)算，采用將集水管出水孔擴(kuò)大的方法，對(duì)水廠新沉淀池的穿孔集水管進(jìn)行了改造。解決了新老沉淀池配水不均勻問(wèn)題。
　　關(guān)鍵詞：沉淀池；薄壁堰；溢流；穿孔集水管
　　中圖分類號(hào)：TU991.23 　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B　 文章編號(hào)：1009－2455（2001）06－0044－02

概述

　　金陵石化烷基苯廠水廠有新老沉淀池兩座，每座兩組。一座為一期工程，1980年投產(chǎn)，運(yùn)行良好；另一座為二期工程1992年投產(chǎn)。兩座的設(shè)計(jì)流量都為10×10⁴t／d。
　　由于二期工程施工等方面的原因，新沉淀池（以下稱新池）穿孔集水管軸心標(biāo)高與設(shè)計(jì)圖紙有誤差，偏高約50 mm，導(dǎo)致兩邊配水不均。老沉淀池（以下稱老池）處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，而新池運(yùn)行負(fù)荷不足。從出水水質(zhì)看，老池出水水質(zhì)遠(yuǎn)不如新池。

1 原因分析

1.1 老沉淀池出流量計(jì)算
　　老沉淀池集水管上方開孔25個(gè)（原來(lái)是沒(méi)有的，二期工程以前增加的。），兩側(cè)各開孔44個(gè)（45⁰位置），管徑為DN300。集水管管頂圓孔剛好在水面之下2 mm左右處，取2 mm；兩側(cè)圓孔的中心位置在水面下約50 mm處左右。
　　雖然老池集水管孔口都淹沒(méi)在水面之下，而集水管仍處于半充滿狀態(tài)，符合薄壁小孔自由出流條件，計(jì)算如圖1。

　　根據(jù)薄壁小孔自由出流流量公式：

　　Q=uS(2gh)^0.5式中：S——孔口面積，m²；
　　　　　u——孔口流量系數(shù)取0.62。

　　老池（兩組）總流量可估算如下：
　　Q＝uS(2gh₁)^0.5×44×32×2十uS(2gh₂)^0.5×25×32=11.5×10⁴t/d

　　老池單池流量：

　　Q₁＝Q／2＝0.67 m³／s

1.2 新沉淀池出流量計(jì)算
　　新池集水管也為DN300，如圖2所示，管子兩側(cè)各開孔116個(gè)（45⁰位置），孔口約有1／3在水面之下，屬于薄壁堰溢流，故可以近似采用梯形薄壁堰計(jì)算公式Q＝0.42B(2g)^0.5h^3/2

　　新池（兩座）總流量可推測(cè)為：

　　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

　　新池單池流量：

　　Q₂＝Q′／2=0.115m³/s

　　實(shí)際測(cè)量水面落差，新池老池從進(jìn)水區(qū)到出水區(qū)，水頭損失分別為∑h=31cm，∑h′＝1.5 cm，新池的阻力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于老池的阻力，從而使一泵房來(lái)水大量涌向老池，老池出水流量為 11.5×10⁴t／d，新池出水流量為2.0×10⁴t/d，老池處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。因此，有必要對(duì)新池進(jìn)行一些工藝改造，以增加新池出水量，而減輕老池負(fù)荷。

2 解決方案

　　減少新老池阻力差的措施有：去掉新池進(jìn)水區(qū)前的管道混合器；減小老池的進(jìn)水閥門的開啟度；把新池的進(jìn)水蝶閥換成閘閥，增加新池進(jìn)水口的面積；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積。
　　由于去掉新沉淀池管道混合器，會(huì)引起新沉淀池反應(yīng)不充分，且這樣做的效果也不顯著；減小老沉淀池進(jìn)水閥門的開啟度或抬高老沉淀池集水管位置，都會(huì)增加沉淀池前面ф1400輸水管內(nèi)的壓力，從而引起混凝劑投加困難（因?yàn)榛炷齽┦窃谳斔苌贤都拥模C合比較后，決定采用增大新沉淀池集水管部分圓孔面積的方法來(lái)增加新沉淀池出水量，如圖3所示。

　　設(shè)每根穿孔集水管每側(cè)需要對(duì)n個(gè)圓孔的面積進(jìn)行擴(kuò)大，圓孔面積擴(kuò)大的方式如圖3所示，同時(shí)新沉淀池水位降低了，設(shè)降低x₀新沉淀池的出水性質(zhì)仍屬于薄壁堰溢流，但未進(jìn)行擴(kuò)張的孔口流量將會(huì)減小，如圖3所示，近似采用梯形薄壁堰計(jì)算公式，對(duì)單池流量Q進(jìn)行估算，并根據(jù)對(duì)實(shí)際情況的分析，取B₁＝0.02，取 B₂＝0.01：

　　如果每一個(gè)孔都擴(kuò)大成圖3所示，此時(shí)，新沉淀池達(dá)到流量增大到最大的條件，由于水頭損失與流量成正比，所以，這時(shí)X的值達(dá)到最大，且新池流量也將達(dá)到上述最大值，并滿足Q＝1.33×（0.02－x）^3/2×166=0.357可得出x＝0.001，由此知X的值很小一般不會(huì)超過(guò)0.001，為計(jì)算方便，取X＝0.001。
　　現(xiàn)分別將單根集水管面積需擴(kuò)大的圓孔的數(shù)量情況列表如下（以下結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算得出），見表1：

　　因開孔數(shù)在60～70個(gè)時(shí)，新沉淀池流量增加較為明顯，故先考慮開60個(gè)孔，以后看情況再增加孔數(shù)。
　　新沉淀池每根集水管為116個(gè)孔，為保證在整個(gè)沉淀池出水區(qū)上均勻出流，隔一個(gè)孔進(jìn)行一次面積擴(kuò)張。預(yù)計(jì)可以降低老沉淀池的負(fù)荷2.2×10⁴t／d。

3 實(shí)際效果

　　改造后的新老沉淀池配水情況已經(jīng)得到了很好的控制。
　　從目前實(shí)際測(cè)量情況看，如圖3所示，老沉淀池集水管上方25個(gè)開孔已經(jīng)完全在水面之上，兩側(cè)圓孔的中心位置在水面之下3cm處，改造后的老沉淀池（兩座）總流量可估算為：

　　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與在改造之前的11.5×10⁴t／d相比，負(fù)荷降低了3.4×10⁴t/d，比預(yù)計(jì)的還要多，而且混凝劑的投加比以前順暢了許多，不再出現(xiàn)加礬間混凝劑溢流的情況，老沉淀池出水水質(zhì)得到了明顯的改善。

作者簡(jiǎn)介：崔文江（1972－），男，工程師，電話：（025）5592799；崔政平（1973－），男，工程師，電話：（025）5568894。