崔文江¹，崔政平²（1.金陵石油化工設計院，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高的施工誤差，導致配水不均勻問題，根據水力學計算，采用將集水管出水孔擴大的方法，對水廠新沉淀池的穿孔集水管進行了改造。解決了新老沉淀池配水不均勻問題。
　　關鍵詞：沉淀池；薄壁堰；溢流；穿孔集水管
　　中圖分類號：TU991.23 　文獻標識碼:B　 文章編號：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，運行良好；另一座為二期工程1992年投產。兩座的設計流量都為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）穿孔集水管軸心標高與設計圖紙有誤差，偏高約50 mm，導致兩邊配水不均。老沉淀池（以下稱老池）處于超負荷運行狀態，而新池運行負荷不足。從出水水質看，老池出水水質遠不如新池。

1 原因分析

1.1 老沉淀池出流量計算
　　老沉淀池集水管上方開孔25個（原來是沒有的，二期工程以前增加的。），兩側各開孔44個（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在水面之下，而集水管仍處于半充滿狀態，符合薄壁小孔自由出流條件，計算如圖1。

　　根據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 新沉淀池出流量計算
　　新池集水管也為DN300，如圖2所示，管子兩側各開孔116個（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算公式Q＝0.42B(2g)^0.5h^3/2

　　新池（兩座）總流量可推測為：

　　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

　　實際測量水面落差，新池老池從進水區到出水區，水頭損失分別為∑h=31cm，∑h′＝1.5 cm，新池的阻力要遠遠高于老池的阻力，從而使一泵房來水大量涌向老池，老池出水流量為 11.5×10⁴t／d，新池出水流量為2.0×10⁴t/d，老池處于超負荷運行狀態。因此，有必要對新池進行一些工藝改造，以增加新池出水量，而減輕老池負荷。

2 解決方案

　　減少新老池阻力差的措施有：去掉新池進水區前的管道混合器；減小老池的進水閥門的開啟度；把新池的進水蝶閥換成閘閥，增加新池進水口的面積；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，會引起新沉淀池反應不充分，且這樣做的效果也不顯著；減小老沉淀池進水閥門的開啟度或抬高老沉淀池集水管位置，都會增加沉淀池前面ф1400輸水管內的壓力，從而引起混凝劑投加困難（因為混凝劑是在輸水管上投加的），綜合比較后，決定采用增大新沉淀池集水管部分圓孔面積的方法來增加新沉淀池出水量，如圖3所示。

　　設每根穿孔集水管每側需要對n個圓孔的面積進行擴大，圓孔面積擴大的方式如圖3所示，同時新沉淀池水位降低了，設降低x₀新沉淀池的出水性質仍屬于薄壁堰溢流，但未進行擴張的孔口流量將會減小，如圖3所示，近似采用梯形薄壁堰計算公式，對單池流量Q進行估算，并根據對實際情況的分析，取B₁＝0.02，取 B₂＝0.01：

　　如果每一個孔都擴大成圖3所示，此時，新沉淀池達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X的值達到最大，且新池流量也將達到上述最大值，并滿足Q＝1.33×（0.02－x）^3/2×166=0.357可得出x＝0.001，由此知X的值很小一般不會超過0.001，為計算方便，取X＝0.001。
　　現分別將單根集水管面積需擴大的圓孔的數量情況列表如下（以下結果通過計算機計算得出），見表1：

　　因開孔數在60～70個時，新沉淀池流量增加較為明顯，故先考慮開60個孔，以后看情況再增加孔數。
　　新沉淀池每根集水管為116個孔，為保證在整個沉淀池出水區上均勻出流，隔一個孔進行一次面積擴張。預計可以降低老沉淀池的負荷2.2×10⁴t／d。

3 實際效果

　　改造后的新老沉淀池配水情況已經得到了很好的控制。
　　從目前實際測量情況看，如圖3所示，老沉淀池集水管上方25個開孔已經完全在水面之上，兩側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，負荷降低了3.4×10⁴t/d，比預計的還要多，而且混凝劑的投加比以前順暢了許多，不再出現加礬間混凝劑溢流的情況，老沉淀池出水水質得到了明顯的改善。

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