氧化沟的水头损失计算与导流板偏置的作用摘要以T型氧化沟为例阐述了曝气转刷的提升水头与沟内水头损失的关系，剖析了氧化沟两端弯道设置导流板的减阻作用，提出了导流板偏置可以避免弯道隔墙背流处的固体沉淀，减少导流板的数量。关键词氧化沟导流板曝气转刷水头损失T型氧化沟为三沟交替工作式氧化沟系统，曝气沉砂池来水经过配水井可根据需要进入各沟内。沟与沟相互连通，两侧沟设有启闭式可调堰，而剩余污泥一般从中沟排放。T型氧化沟系统运行灵活，曝气沉淀均在沟内交替进行，省去了污泥回流系统。通过合理地编排运行程序，还可以有效地实现脱氮功能。氧化沟采用的曝气转刷除具有充氧性能外，还需推动沟内混合液循环流动并能保证混合液中的活性污泥不会发生沉淀，否则会降低混合液的浓度，影响处理效果。为保证混合液中的活性污泥处于悬浮状态，氧化沟最小平均断面流速必须在/s以上，并以此作为主要的设计参数计算氧化沟的沿程和局部水头损失，以确定曝气转刷的提升水头和水下推进器的型号及数量。在工程上，设计的T型氧化沟都具有脱氮功能，属延时曝气，停留时间较长，造成氧化沟的总长度很大，平面布置上必然出现多处弯道。弯道的局部阻力相对于沿程阻力来说是相当大的，约占90%左右，但曝气转刷的推动力有限，应采取导流板减阻措施，其减阻效果可以通过水力计算说明。导流板的偏置，增强了减阻效果并更有效地防止固体沉淀，也减少了工程投资。1水头损失的计算污水经过预处理后进入氧化沟，由于氧化沟中的混合液沿沟渠循环流动，使沟中的循环流量远远大于进水流量。循环流量是由曝气转刷和水下推进器的推动所引起的，为了保持氧化沟中的固体呈悬浮状态而不致沉淀，沟内断面平均流速一般为～m/s，沟底流速保证不低于/s。在实际运行过程中，如果水平流速达不到设计值，可以通过调节出水堰高度或曝气转刷的垂直位置来改变曝气转刷的浸没深度和调节曝气转刷的转速等措施来调节。对于T型氧化沟来说，其沟底坡度和进出水位差很小，靠曝气转刷和水下推进器的推动，在沟内产生局部的水位差推动水流，其水位差用来克服沿程和局部水头损失。实际上，起主要推动作用的是曝气转刷，它推动氧化沟混合液产生提升水头h，其与转刷浸没深度(I)和线速度(Vr)有如下关系h=k(Im/Y)Vrn式中h——曝气转刷的提升水头，mI——转刷浸没深度，mY——氧化沟水深，mVr——转刷线速度，m/sk、m、n——试验常数另外，从混合推动力指标来看[1],h=Fr/(ρgY)(2)式中h——曝气转刷的提升水头,mFr—曝气转刷的混合推动力由以上两个公式看出，曝气转刷的提升水头与氧化沟的水深成反比。在设计氧化沟时应根据曝气转刷的推动力确定水深，否则氧化沟水深太大会降低沟底流速，容易造成悬浮固体的沉淀。可以采取减少沟底过水断面的措施，提高沟底流速。若对转刷轴线的上下游断面列能量方程，则曝气转刷的提升水头等于混合液循环一周的水头损失。若有多个曝气转刷，则其提升水头为流至下一台转刷的水头损失(计算沿程损失时，钢筋混凝土沟壁粗糙系数n取)。根据氧化沟的构造情况，每台转刷下游均安装倾角为60°的倾斜挡流板，使水流折向沟底，推动沟底水流流动，保证沟底混合液充分混合。也可在上游安装垂直挡流板，这样局部阻力系数包括弯道阻力系数kb、垂直挡板阻力系数kv和倾斜挡板阻力系数ki。对于弯道，其阻力系数kb＝～；对于垂直和倾斜挡流板的阻力系数，有人得出如下关系[1]：kv＝βki＝β式中d——挡流板水下深度，mY——氧化沟水深，m故氧化沟的总阻力系数K为：K=kf+∑kb+∑kv+∑ki氧化沟总的水头损失为：∑h=KV2/(2g)根据氧化沟总的水头损失和所选用的转刷台数，可以校核转刷总提升水头能否克服总的水头损失。若不能则应增设转刷或采用水下推动器等辅助措施来保证达到混合推动要求。2导流板的作用氧化沟直段上的沿程水头损失相对于弯道的局部水头损失来说非常小，一般认为仅为10%左右。以某污水处理厂为例计算一个氧化沟的水头损失：【例】一氧化沟的总长度为300m，沟总宽20m，有效水深4m。hf=n2LV2/R4/3=×300×/(10×4/(10+4+4)4/3)=若弯道的阻力系数取,则弯道的局部损失为hb=∑ζV2/(2g)=2××/2g=沿程水头损失占弯道局部水头损失的/×100%＝17%,其中还包括了T型氧化沟连通孔的局部水头损失，其实仅占总的水头损失约为10%。因此，理想的弯道设计对于保证具有关键作用的渠中水平流速来说是非常重要的。为了减少摩阻，氧化沟在每个转弯处都设一个或多个导流板，可以防止或推迟混合液与壁面的分离，减小旋涡区和二次流的产生，达到降低弯道阻力系数的目的。设置导流板后，其阻力系数按下式计算1/fc=1/fc1+1/fc2+1/fc3+......+1/fcn式中fc1～fcn——在由n-1个导流板分开的