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摘 要：本文首先对斜管沉淀池进行了简单的阐述，然后通过对其工作原理的分析，结合具体工程实例，分析了斜管沉淀池配水及排泥系统设计，对排泥效果进行了探索，并对排泥系统进行的改造及改造后的效果进行了阐述。
关键词：斜管沉淀池；工作原理；配水设计；排统设计
引 言
在沉淀区内，斜管沉淀池是指一种设置斜管的沉淀池。利用倾斜的平行管、平行管道或者利用蜂窝填料，在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。
1 斜管沉淀池
斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆（异）向流、同向流和逆向流三种不同分离方式。每两块平行斜管间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。
其优点是：①利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；②缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；③增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。这种类型沉淀池的过流率可达36m3/（m2·h），比一般沉淀池的处理能力高出7～10倍，是一种新型高效沉淀设备。并已定型用于生产实践；④去除率高，停留时间短，占地面积小。
2 工作原理
斜管沉淀池是根据平流式沉淀原理，在池内增加许多斜管后，加大水池过水断面的湿周，同时减小水力半径，为此在同样的水平流速V时，可以大大降低雷诺数Re，从而减少水的紊动，促进沉淀。另外，在泥渣悬浮层上方安装60°的斜管组件，使原水中的悬浮物、固化物或经投加混凝后形成絮体矾花，在斜管底侧表面积聚成薄泥层，依靠重力作用滑回泥渣悬浮层，继而沉入集泥斗进行综合处理。上清液逐渐上升至集水管排出，可直接排放或回用。
3 斜管沉淀池配水及排泥系统设计
斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计2组。
3.1 设计参数
设计流量为Q=1800m3/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为15m，表面负荷q=10m3/m2·h斜管材料采用厚0.4mm，塑料板热压成成六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，长1000mm，水平倾角θ=60°，斜管沉淀池计算草图见图1。
3.2 设计计算
3.2.1 平面尺寸计算
（1）沉淀池清水区面积
A=■=■=180m2
式中：q——表面负荷[m3/（m2·h）]，一般采用9.0～11.0m3/（m2·h），本设计取10m3/（m2·h）。
（2）沉淀池的长度及宽度
L=■=■=12m
则沉淀尺寸为L×B=12×15=180m2，为配水均匀，进水区布置在15m长的一侧。在12m的长度中扣除无效长度0.5m，因此进出口面积（考虑斜管结构系数1.03）。
A1=■=■=167.48m2
式中：k1——斜管结构系数，取1.03
（3）沉淀池总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.2+0.87+1.5+0.80=4.67m
式中：h1——保护高度（m），一般采用0.3～0.5m，本设计取0.3m；
h2——清水区高度（m），一般采用1.0～1.5m，本设计取1.2m；
h3——斜管区高度（m），斜管长度为1.0m，安装倾角60°，则h3=sin60°=0.87m；
h4——配水区高度（m），一般不小于1.0～1.5m，本设计取1.5m；
h5——排泥槽高度（m），本设计取0.8m。
3.2.2 进出水系统
（1）沉淀池进水设计
沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：
A2=■=■=2.5m2
式中：ν——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15～0.20m/s。本设计取0.2m/s。每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数N=■=■≈209个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。
（2）沉淀池出水设计
沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s，则穿孔总面积：
A3=■=■=0.83m2
设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数：
N=■=■=661
式中：F——每个孔口的面积（m2），F=■×0.042=0.001256m2。
设沿池长方向布置8条穿孔集水槽，中间为1条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L′=12/8=1.5m。，每条集水槽长L=（15-1）/2=7m，每条集水量为：
q=■=0.031m3/s，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：
q′=1.2q=1.2×0.031=0.038m3/s
槽宽：b=0.9q′0.4=0.9×0.0380.4=0.9×0.27=0.24m。
起点槽中水深H1=0.75b=0.75×0.24=0.18m，终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.24=0.30m。为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.30m计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.15m。则集水槽总高度：H=H2+0.05+0.07+0.15=0.3+0.05+0.07+0.15=0.57m。集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为50个，孔间距为15cm。 8条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按0.5m3/s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为b=0.9Q0.4=0.9×0.50.4=0.68m，为施工方便采用0.7m，起端水深0.57m，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.05m，即集水槽应高于集水渠起端水面0.05，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：H′=0.05+0.7+0.57=1.32m。出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失：
Σh1=ξ■=2×■=0.037m
式中：ξ——进口阻力系数，本设计取ξ=2。
集水槽内水深为0.3m，槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：
Σh2=iL=0.01×7=0.07m
出水总水头损失：
Σh=Σh1+Σh2=0.037+0.07=0.107m
3.2.3 沉淀池排泥系统设计
采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设8根，双侧排泥至集泥渠。集泥渠长12m，B×H=0.3m×0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管长7.5m，首末端集泥比为0.5，查得kω=0.72。取孔径d=25mm，孔口面积f=0.00049m2，取孔距s=0.4m，孔眼总面积为：
m=■-1=■-1=18m2
孔眼总面积为：Σw0=18×0.00049=0.00882m2
穿孔管断面积为：w=■=■=0.0123m2
穿孔管直径为0.125m，取直径为150mm，孔眼向下，与中垂线成45°角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。
3.2.4 核 算
（1）雷诺数Re
水力半径R=■=■=6.25mm=0.625cm
当水温t=20℃时，水的运动粘度ν=0.01cm2/s
斜管内水流速速为：
ν2=■=■=0.0034m/s=0.34cm/s
式中：θ——斜管安装倾角，一般采用60～75°，本设计取60°。
（2）弗劳德系数Fr
Fr=ξ■=■=1.89×10-4
Fr介于0.001～0.0001之间，满足设计要求。
（3）斜管中的沉淀时间T
T=■=■=294s=4.9min，满足设计要求（一般在2～5min之间）
式中：l1——斜管长度（m），本设计取1.0m。
4 操作与维护
4.1 操作要点
当设备安装完毕准备投运时，必须对设备（包括辅助设备）进行必要的清理，清除掉设备内部的任何杂物。设备在进水时调节好所有进水手动阀门后，使每台设备进水水量均衡。定期检查、清洗斜管，同时滤管应定期检查是否完好。
4.2 维护保养
当设备注水停止时间过长，造成设备内水温下降，与进水水温相差过大时，容易形成由于水温差而引起的平流层的现象，造成不利于絮花下沉，从而影响出水水质。所以应尽量减少停机次数和停机时间。平台上应设有自来水管，并备有一定长度的胶皮软管，以保证对设备沉淀区斜管进行经常性的冲洗。
设备应按正常负荷运行，当设备超负荷运行时，会影响出水水质。应保证设备在额定范围内运行。当沉淀区斜管使用年限过长而影响沉淀效果时，应及时通知原生产厂家，按原定型规格更新处理，以保证斜管沉淀池的长期正常运转。
5 结束语
综上所述，在对斜管沉淀池及其工作原理分析的基础上，本文结合工程实例，对平面尺寸计算、进出水系统、沉淀池排泥系统设计等方面进行了重点计算和分析，希望给同行一些建议和参考。
参考文献
[1]荆全章，王守东，王伟.斜管沉淀池的积泥问题与改造措施[J].中国给水排水.2000（03）.
[2]段龙武，付振强.改善斜管沉淀池沉淀效果的工程措施[J].沈阳大学学报.2003（04）.
[3]段龙武.改善斜管沉淀池沉淀效果的工程措施[J].水利科技与经济.2003（04）.
作者简介：包正仙（1973-），女，侗族，贵州镇远人，大学本科，高级工程师；主要从事方向为给排水设计。
关键词：斜管沉淀池；工作原理；配水设计；排统设计
引 言
在沉淀区内，斜管沉淀池是指一种设置斜管的沉淀池。利用倾斜的平行管、平行管道或者利用蜂窝填料，在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。
1 斜管沉淀池
斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆（异）向流、同向流和逆向流三种不同分离方式。每两块平行斜管间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。
其优点是：①利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；②缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；③增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。这种类型沉淀池的过流率可达36m3/（m2·h），比一般沉淀池的处理能力高出7～10倍，是一种新型高效沉淀设备。并已定型用于生产实践；④去除率高，停留时间短，占地面积小。
2 工作原理
斜管沉淀池是根据平流式沉淀原理，在池内增加许多斜管后，加大水池过水断面的湿周，同时减小水力半径，为此在同样的水平流速V时，可以大大降低雷诺数Re，从而减少水的紊动，促进沉淀。另外，在泥渣悬浮层上方安装60°的斜管组件，使原水中的悬浮物、固化物或经投加混凝后形成絮体矾花，在斜管底侧表面积聚成薄泥层，依靠重力作用滑回泥渣悬浮层，继而沉入集泥斗进行综合处理。上清液逐渐上升至集水管排出，可直接排放或回用。
3 斜管沉淀池配水及排泥系统设计
斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计2组。
3.1 设计参数
设计流量为Q=1800m3/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为15m，表面负荷q=10m3/m2·h斜管材料采用厚0.4mm，塑料板热压成成六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，长1000mm，水平倾角θ=60°，斜管沉淀池计算草图见图1。
3.2 设计计算
3.2.1 平面尺寸计算
（1）沉淀池清水区面积
A=■=■=180m2
式中：q——表面负荷[m3/（m2·h）]，一般采用9.0～11.0m3/（m2·h），本设计取10m3/（m2·h）。
（2）沉淀池的长度及宽度
L=■=■=12m
则沉淀尺寸为L×B=12×15=180m2，为配水均匀，进水区布置在15m长的一侧。在12m的长度中扣除无效长度0.5m，因此进出口面积（考虑斜管结构系数1.03）。
A1=■=■=167.48m2
式中：k1——斜管结构系数，取1.03
（3）沉淀池总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.2+0.87+1.5+0.80=4.67m
式中：h1——保护高度（m），一般采用0.3～0.5m，本设计取0.3m；
h2——清水区高度（m），一般采用1.0～1.5m，本设计取1.2m；
h3——斜管区高度（m），斜管长度为1.0m，安装倾角60°，则h3=sin60°=0.87m；
h4——配水区高度（m），一般不小于1.0～1.5m，本设计取1.5m；
h5——排泥槽高度（m），本设计取0.8m。
3.2.2 进出水系统
（1）沉淀池进水设计
沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：
A2=■=■=2.5m2
式中：ν——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15～0.20m/s。本设计取0.2m/s。每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数N=■=■≈209个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。
（2）沉淀池出水设计
沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s，则穿孔总面积：
A3=■=■=0.83m2
设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数：
N=■=■=661
式中：F——每个孔口的面积（m2），F=■×0.042=0.001256m2。
设沿池长方向布置8条穿孔集水槽，中间为1条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L′=12/8=1.5m。，每条集水槽长L=（15-1）/2=7m，每条集水量为：
q=■=0.031m3/s，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：
q′=1.2q=1.2×0.031=0.038m3/s
槽宽：b=0.9q′0.4=0.9×0.0380.4=0.9×0.27=0.24m。
起点槽中水深H1=0.75b=0.75×0.24=0.18m，终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.24=0.30m。为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.30m计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.15m。则集水槽总高度：H=H2+0.05+0.07+0.15=0.3+0.05+0.07+0.15=0.57m。集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为50个，孔间距为15cm。 8条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按0.5m3/s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为b=0.9Q0.4=0.9×0.50.4=0.68m，为施工方便采用0.7m，起端水深0.57m，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.05m，即集水槽应高于集水渠起端水面0.05，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：H′=0.05+0.7+0.57=1.32m。出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失：
Σh1=ξ■=2×■=0.037m
式中：ξ——进口阻力系数，本设计取ξ=2。
集水槽内水深为0.3m，槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：
Σh2=iL=0.01×7=0.07m
出水总水头损失：
Σh=Σh1+Σh2=0.037+0.07=0.107m
3.2.3 沉淀池排泥系统设计
采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设8根，双侧排泥至集泥渠。集泥渠长12m，B×H=0.3m×0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管长7.5m，首末端集泥比为0.5，查得kω=0.72。取孔径d=25mm，孔口面积f=0.00049m2，取孔距s=0.4m，孔眼总面积为：
m=■-1=■-1=18m2
孔眼总面积为：Σw0=18×0.00049=0.00882m2
穿孔管断面积为：w=■=■=0.0123m2
穿孔管直径为0.125m，取直径为150mm，孔眼向下，与中垂线成45°角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。
3.2.4 核 算
（1）雷诺数Re
水力半径R=■=■=6.25mm=0.625cm
当水温t=20℃时，水的运动粘度ν=0.01cm2/s
斜管内水流速速为：
ν2=■=■=0.0034m/s=0.34cm/s
式中：θ——斜管安装倾角，一般采用60～75°，本设计取60°。
（2）弗劳德系数Fr
Fr=ξ■=■=1.89×10-4
Fr介于0.001～0.0001之间，满足设计要求。
（3）斜管中的沉淀时间T
T=■=■=294s=4.9min，满足设计要求（一般在2～5min之间）
式中：l1——斜管长度（m），本设计取1.0m。
4 操作与维护
4.1 操作要点
当设备安装完毕准备投运时，必须对设备（包括辅助设备）进行必要的清理，清除掉设备内部的任何杂物。设备在进水时调节好所有进水手动阀门后，使每台设备进水水量均衡。定期检查、清洗斜管，同时滤管应定期检查是否完好。
4.2 维护保养
当设备注水停止时间过长，造成设备内水温下降，与进水水温相差过大时，容易形成由于水温差而引起的平流层的现象，造成不利于絮花下沉，从而影响出水水质。所以应尽量减少停机次数和停机时间。平台上应设有自来水管，并备有一定长度的胶皮软管，以保证对设备沉淀区斜管进行经常性的冲洗。
设备应按正常负荷运行，当设备超负荷运行时，会影响出水水质。应保证设备在额定范围内运行。当沉淀区斜管使用年限过长而影响沉淀效果时，应及时通知原生产厂家，按原定型规格更新处理，以保证斜管沉淀池的长期正常运转。
5 结束语
综上所述，在对斜管沉淀池及其工作原理分析的基础上，本文结合工程实例，对平面尺寸计算、进出水系统、沉淀池排泥系统设计等方面进行了重点计算和分析，希望给同行一些建议和参考。
参考文献
[1]荆全章，王守东，王伟.斜管沉淀池的积泥问题与改造措施[J].中国给水排水.2000（03）.
[2]段龙武，付振强.改善斜管沉淀池沉淀效果的工程措施[J].沈阳大学学报.2003（04）.
[3]段龙武.改善斜管沉淀池沉淀效果的工程措施[J].水利科技与经济.2003（04）.
作者简介：包正仙（1973-），女，侗族，贵州镇远人，大学本科，高级工程师；主要从事方向为给排水设计。