集水槽主要承受集水槽內的內水壓力作用，其次是單層配水槽傳來(lái)的集中荷載及風(fēng)荷載。內水壓力隨水深增加，壓力越大，在內水壓力作用下，集水槽壁板同時(shí)承受彎矩與拉力作用。采用傳統平面假定方法不易準確計算出集水槽壁板承受的拉力，且不能根據水壓力的特點(diǎn)進(jìn)行變截面設計，同時(shí)忽略了暗框架與集水槽壁板作為一個(gè)整體，共同承受內水壓力。

對于暗框架而言，采用傳統平面假定計算，暗框架布置間距范圍的內水壓力全部由暗框架承受。由此計算計算出的暗框架結構尺寸偏大，忽略了集水槽側壁共同受力的作用，計算方法偏保守。不能達到優(yōu)化設計，節省工程造價(jià)的目的。

集水槽有限元分析時(shí)分三種工況設計: 工況1 ：集水槽修建完成后，未投入運行，僅受風(fēng)荷載。 工況2：集水槽修建完成后，投入正常運行，不受風(fēng)荷載。 工況3：集水槽修建完成后，投入正常運行，受風(fēng)荷載。 內力分析中，取以上3 種工況中不利組合進(jìn)行結構設計。

二沉池是城市污水生物處理工藝中很重要的一個(gè)污水處理單元,其主要的作用是促進(jìn)泥水、固液分離,同時(shí)提高回流污泥、剩余污泥濃度。二沉池設計和運行過(guò)程中的影響因素很多,如二沉池池型、進(jìn)水形式、表面積、池深、集水槽處的溢流堰上負荷以及污水的溫度、污泥自身的沉降性能等等。就池型及構造而言,二沉池有輻流式、平流式、豎流式3種,池型有圓形、方形,而圓形輻流式二沉池是當前污水生物處理中常見(jiàn)的一種形式。

因集水槽內平衡孔開(kāi)孔過(guò)大使三角堰均勻集水作用降低。 為此在泉州市水質(zhì)凈化中心的大力幫助下,結合泉州寶洲污水處理廠(chǎng)二沉池運行時(shí)出現的問(wèn)題和現象進(jìn)行了試驗及分析。

一般的二沉池和集水槽較多地采用玻璃鋼或不銹鋼材料 ,為減少浮力對這類(lèi)集水槽產(chǎn)生的影響 ,集水槽應設平衡孔。 泉州寶洲污水處理廠(chǎng)一期規模為5.0萬(wàn) m3 /d, K總 = 1. 3,現有 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從而影響出水水質(zhì)。 為解決平衡孔開(kāi)設影響三角堰均勻溢流出水的問(wèn)題 ,結合泉州寶洲污水處理廠(chǎng)二沉池平衡孔的開(kāi)設方式 ,平衡孔的水量可按薄壁小孔口淹沒(méi)出流公式進(jìn)行計算 ,平衡孔對三角堰進(jìn)水的影響按 5% 以?xún)瓤紤] ,則計算平衡孔孔徑經(jīng)推導計算表達式可寫(xiě)為nd2 = 0. 023 2K總 Q / h1 /2 ( 2) 式中 , n 為平衡孔數; d 為平衡孔孔徑 ( m ); K總為污水總變化系數; Q 為單座二沉池設計污水量 ( m3 /s)。

按給水澄清池環(huán)行集水槽計算公式計算得出堰上水頭為 0. 03 m ,跌水頭為 0. 07 m , h 值按經(jīng)驗取值為 0. 1 m。 結合寶洲污水處理廠(chǎng)二沉池工程實(shí)例,經(jīng)計算孔徑值為 19 mm。 而該項工程開(kāi)孔為 40 mm ,可以看出與計算值的明顯差異 ,成為導致沉淀后的出水大部分直接從底部平衡孔流出 ,設計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象 ,主要的措施只能是減少平衡孔數。 按式 ( 2)計算 ,平衡孔數只有17個(gè)。為此本項工程在實(shí)際的運行中的平衡孔現已減少了 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。

出水堰槽的設置方式及位置在現行設計水力負荷和停留時(shí)間下是影響出水水質(zhì)的一個(gè)主要因素 , 上述試驗數據雖然進(jìn)一步驗證了由污水處理廠(chǎng)運行維護與管理等相關(guān)文章提出的圓形中心進(jìn)水二沉池出水水質(zhì)位置不在靠近池壁處這一現象 ,但理論上還沒(méi)有較全面的解釋和分析 ,仍然有深入研究的必要。
在工程應用中 ,為確保沉淀效果和出水水質(zhì) ,設計除依照規范盡可能減少堰上負荷外 ,還避免堰的設置位置不當對出水帶來(lái)的影響 ,應避免采用外置單側堰方式出水; 二沉池出水設計為內置雙側堰出水時(shí) ,也宜設計離池壁 2～ 3 m處。 另外二沉池出水堰槽設計平衡孔時(shí) ,也應在設計中選擇適當的計算方法確定 ,使二沉池出水槽和溢流堰處在合理的運行狀態(tài)。

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