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集水槽有限元分析时分三种工况设计: 工况1 ：集水槽修建完成后，未投入运行，仅受风荷载。 工况2：集水槽修建完成后，投入正常运行，不受风荷载。 工况3：集水槽修建完成后，投入正常运行，受风荷载。 内力分析中，取以上3 种工况中不利组合进行结构设计。
集水槽整体位移变形可以看出，集水槽暗框架在⑥轴线变形大，集水槽壁板在①、②与⑤、⑥轴线之间变形大。集水槽的大变形约为14 mm。集水槽壁板内力分析取①、②轴线跨中(X=10.4 m)、⑤、⑥轴线跨中(X=43.2 m) 及沿集水槽高度方向(Z=5.0 m) 处进行内力分析。集水槽壁板竖向、水平向均同时承受拉力和弯矩。水平向所受拉力大于竖向，越靠近集水槽底部，水压力越大，水平向所受约束也约大，所受的拉力越大，大拉了为657 kN/m，弯矩大约－267 kN · m/m。
因集水槽内平衡孔开孔过大使三角堰均匀集水作用降低。 为此在泉州市水质净化中心的大力帮助下,结合泉州宝洲污水处理厂二沉池运行时出现的问题和现象进行了试验及分析。
一般的二沉池和集水槽较多地采用玻璃钢或不锈钢材料 ,为减少浮力对这类集水槽产生的影响 ,集水槽应设平衡孔。 泉州宝洲污水处理厂一期规模为5.0万 m3 /d, K总 = 1. 3,现有 2座圆形辐流二沉池即采用了不锈钢材料做集水槽和三角堰板 ,集水槽采用双侧集水环行集水槽 ,环行槽每 4. 5°开一个平衡孔 ,孔径为 40 mm,共 80孔。 实际运行过程中沉淀后出水很大比例均从平衡孔中冒出 ,三角溢流堰出水较少从而影响出水水质。 为解决平衡孔开设影响三角堰均匀溢流出水的问题 ,结合泉州宝洲污水处理厂二沉池平衡孔的开设方式 ,平衡孔的水量可按薄壁小孔口淹没出流公式进行计算 ,平衡孔对三角堰进水的影响按 5% 以内考虑 ,则计算平衡孔孔径经推导计算表达式可写为nd2 = 0. 023 2K总 Q / h1 /2 ( 2) 式中 , n 为平衡孔数; d 为平衡孔孔径 ( m ); K总为污水总变化系数; Q 为单座二沉池设计污水量 ( m3 /s)。
按给水澄清池环行集水槽计算公式计算得出堰上水头为 0. 03 m ,跌水头为 0. 07 m , h 值按经验取值为 0. 1 m。 结合宝洲污水处理厂二沉池工程实例,经计算孔径值为 19 mm。 而该项工程开孔为 40 mm ,可以看出与计算值的明显差异 ,成为导致沉淀后的出水大部分直接从底部平衡孔流出 ,设计均匀分布的三角堰作用降低的根本原因。为解决三角堰不能均匀集水的现象 ,主要的措施只能是减少平衡孔数。 按式 ( 2)计算 ,平衡孔数只有17个。为此本项工程在实际的运行中的平衡孔现已减少了 60个 ,其配水的均匀性及出水水质均得到了较大的改善。
在工程应用中 ,为确保沉淀效果和出水水质 ,设计除依照规范尽可能减少堰上负荷外 ,还避免堰的设置位置不当对出水带来的影响 ,应避免采用外置单侧堰方式出水; 二沉池出水设计为内置双侧堰出水时 ,也宜设计离池壁 2～ 3 m处。 另外二沉池出水堰槽设计平衡孔时 ,也应在设计中选择适当的计算方法确定 ,使二沉池出水槽和溢流堰处在合理的运行状态。
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