量水槽是指在明槽內(nèi)設(shè)置一縮窄段(喉道),使之發(fā)生臨界流,并于上游或上下游特定位置測(cè)水深,據(jù)以求得流量的量水設(shè)施,又稱駐波槽或臨界流槽。量水槽測(cè)流的特點(diǎn)是:淤積較小,雜物不易堵塞,水頭損失較小,量精度較高,適用范圍較大。量水槽主要分為長(zhǎng)喉道槽及短喉道槽。
不銹鋼集水槽具有表面光潔、不銹蝕、強(qiáng)度高、堰齒(水孔)均勻、槽體平整、可任意調(diào)節(jié)、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn);不僅能安裝時(shí)的水平,即使在池體因自然沉降影響平衡時(shí),通過(guò)簡(jiǎn)便的調(diào)整仍能保持水平,有利于出水的水質(zhì)水量,解決了傳統(tǒng)集水槽存在的弊病,免除了除銹防腐的成本和定期清洗的繁雜勞動(dòng),簡(jiǎn)化了管理,美化了廠容廠貌。
集水槽主要承受集水槽內(nèi)的內(nèi)水壓力作用,其次是單層配水槽傳來(lái)的集中荷載及風(fēng)荷載。內(nèi)水壓力隨水深增加,壓力越大,在內(nèi)水壓力作用下,集水槽壁板同時(shí)承受彎矩與拉力作用。采用傳統(tǒng)平面假定方法不易準(zhǔn)確計(jì)算出集水槽壁板承受的拉力,且不能根據(jù)水壓力的特點(diǎn)進(jìn)行變截面設(shè)計(jì),同時(shí)忽略了暗框架與集水槽壁板作為一個(gè)整體,共同承受內(nèi)水壓力。
對(duì)于暗框架而言,采用傳統(tǒng)平面假定計(jì)算,暗框架布置間距范圍的內(nèi)水壓力全部由暗框架承受。由此計(jì)算計(jì)算出的暗框架結(jié)構(gòu)尺寸偏大,忽略了集水槽側(cè)壁共同受力的作用,計(jì)算方法偏保守。不能達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì),節(jié)省工程造價(jià)的目的。
通過(guò)有限元三維仿真計(jì)算分析可知,集水槽壁板豎向及水平向同時(shí)承受彎矩和拉力,應(yīng)按拉彎構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);能準(zhǔn)確計(jì)算出暗框架各構(gòu)件所受的彎矩、拉力或壓力,對(duì)暗框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),減少集水槽混凝土工程量,節(jié)省工程造價(jià)。
對(duì)于集水槽樁基而言,三維有限元仿真計(jì)算,能準(zhǔn)確計(jì)算出每根樁的樁頂豎向力及水平力,進(jìn)行樁基優(yōu)化布置和選型設(shè)計(jì)。
一般的二沉池和集水槽較多地采用玻璃鋼或不銹鋼材料 ,為減少浮力對(duì)這類集水槽產(chǎn)生的影響 ,集水槽應(yīng)設(shè)平衡孔。 泉州寶洲污水處理廠一期規(guī)模為5.0萬(wàn) m3 /d, K總 = 1. 3,現(xiàn)有 2座圓形輻流二沉池即采用了不銹鋼材料做集水槽和三角堰板 ,集水槽采用雙側(cè)集水環(huán)行集水槽 ,環(huán)行槽每 4. 5°開(kāi)一個(gè)平衡孔 ,孔徑為 40 mm,共 80孔。 實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中沉淀后出水很大比例均從平衡孔中冒出 ,三角溢流堰出水較少?gòu)亩绊懗鏊|(zhì)。 為解決平衡孔開(kāi)設(shè)影響三角堰均勻溢流出水的問(wèn)題 ,結(jié)合泉州寶洲污水處理廠二沉池平衡孔的開(kāi)設(shè)方式 ,平衡孔的水量可按薄壁小孔口淹沒(méi)出流公式進(jìn)行計(jì)算 ,平衡孔對(duì)三角堰進(jìn)水的影響按 5% 以內(nèi)考慮 ,則計(jì)算平衡孔孔徑經(jīng)推導(dǎo)計(jì)算表達(dá)式可寫(xiě)為nd2 = 0. 023 2K總 Q / h1 /2 ( 2) 式中 , n 為平衡孔數(shù); d 為平衡孔孔徑 ( m ); K總為污水總變化系數(shù); Q 為單座二沉池設(shè)計(jì)污水量 ( m3 /s)。按給水澄清池環(huán)行集水槽計(jì)算公式計(jì)算得出堰上水頭為 0. 03 m ,跌水頭為 0. 07 m , h 值按經(jīng)驗(yàn)取值為 0. 1 m。 結(jié)合寶洲污水處理廠二沉池工程實(shí)例,經(jīng)計(jì)算孔徑值為 19 mm。 而該項(xiàng)工程開(kāi)孔為 40 mm ,可以看出與計(jì)算值的明顯差異 ,成為導(dǎo)致沉淀后的出水大部分直接從底部平衡孔流出 ,設(shè)計(jì)均勻分布的三角堰作用降低的根本原因。為解決三角堰不能均勻集水的現(xiàn)象 ,主要的措施只能是減少平衡孔數(shù)。 按式 ( 2)計(jì)算 ,平衡孔數(shù)只有17個(gè)。為此本項(xiàng)工程在實(shí)際的運(yùn)行中的平衡孔現(xiàn)已減少了 60個(gè) ,其配水的均勻性及出水水質(zhì)均得到了較大的改善。