[发明专利]一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法及尾水投放装置

权利要求书

1.一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据污水厂尾水输水设施及回用装置取水方式，通过现场调查实测，确定尾水取水点与水面的高度差h，输水管道的竖向初始流速Vc；确定输水管道的长度L1和直径d，单位m；通过选定装置的材质，确定输水管道及加速区的沿程摩阻系数及管道弯头局部水头损失系数；通过箱体排水端侧壁的断面变化形式，确定输水管道和箱体内减速腔连接处、减速腔和配水板断面连接处、箱体内各级减速腔之间的局部水头损失系数；通过减速挡板的角度及形态，确定各级减速挡板的局部水头损失系数；通过底泥情况及水深，确定允许的不冲流速Vs＝0.1～0.3，单位m/s；

步骤二、根据步骤一确定的尾水取水点与水面的高度差h和输水管道的竖向初始流速V_c，通过以下公式计算装置初始水头H₀及装置理论初始流速v₀；

V₀＝(2g×H₀)^1/2＝(2g×(V_c²/2g+h))^1/2＝V_c+(2gh)^1/2

H₀，装置初始水头，m；

V_c，尾水输水管道竖向初始速度，可通过现场实测得，m/s；

h，尾水取水点与水面的高度差，即输水管道进入水体水面前的垂直高度，m；

步骤三、根据步骤二计算的V₀和输水管道长度L₁，直径d，通过达西－魏斯巴赫公式计算输水管道沿程水头损失Hf₁及剩余流速V₁；

Hf₁＝λL₁/d×V₀²/2g

V₁＝(2g×H_w1)^1/2＝(2g×(H₀-Hf₁))^1/2＝(2g×(H₀-λL₁/d×V₀²/2g))^1/2

H_w1，剩余水头，m；

H_f1，输水管道沿程水头损失，m；

λ，输水管道沿程摩阻系数，钢筋混凝土制的输水管道λ＝0.014；

步骤四、根据步骤三计算的V₁和输水管道弯头局部水头损失系数ζ₁和进入箱体内减速腔的局部水头损失系数ζ₂，通过以下公式计算剩余流速V₂；

V₂＝(2g×H_w2)^1/2＝(2g×(H_w1-H_j1-H_j2))^1/2＝(2g×(H_w1-ζ₁×V₁²/2g-ζ₂×V₂²/2g))^1/2

H_w2，剩余水头，m；

H_j1，输水管道弯头处局部水头损失，m；

H_j2，输水管道与箱体内减速腔连接处的局部水头损失，m；

ζ₁，输水管道弯头处局部水头损失系数；

ζ₂，输水管道与箱体内减速腔连接处的局部水头损失系数；

步骤五、根据步骤四计算的V₂，以及箱体内减速腔沿程水头损失系数λ、减速挡板局部水头损失系数ζ₃和各级断面处的局部水头损失系数ζ₄，通过以下公式计算剩余流速V₃；

V₂＝(2g×H_w3)^1/2＝(2g×(H_w2-H_f2-H_j3-H_j4))^1/2＝(2g×(H_w2-λL₂/d2×V₂²/2g-ζ₃×V₂²/2g-ζ₄×V₃²/2g))^1/2

H_w3，剩余水头，m；

H_f2，单级箱体内减速腔，沿程水头损失，m；

H_j3，箱体内减速腔减速挡板的局部水头损失，m；

H_j4，箱体内减速腔各级断面处的局部水头损失，m；

ζ₃，箱体内减速腔减速挡板的局部水头损失系数；

ζ₄，箱体内减速腔各级断面处的局部水头损失系数；

步骤六、根据步骤五的公式和计算方法，以及箱体内减速腔出口处局部水头损失系数，逐级计算箱体内减速腔的各级水头损失和剩余流速V_d，并通过剩余流速，计算装置最终出水流速V_S；

V_S＝(2g×H_ws)^1/2＝(2g×(H_ws’-H_js))^1/2＝2g×(H_ws’-ζ_s×V_d²/2g))^1/2

H_ws装置出水处的最终剩余水头，m；

H_ws’，箱体内减速腔末端，配水口前端的剩余水头，m；

H_js，箱体内减速腔与配水口连接处的局部水头损失，m；

ζ_s，箱体内减速腔与配水口连接处的局部水头损失系数；

V_d，，箱体内减速腔末端，配水口前端的剩余流速，m/s；

步骤七、根据步骤六中的计算数据，当V_s＝0.1～0.3m/s时，计算结束，按照选定的箱体内减速腔级数设计装置，若当V_s＞0.3m/s，则增加减速腔级数，并重复步骤五和步骤六直至V_s＝0.1～0.3m/s，此时可根据计算的次数，确定箱体内减速腔级数设计方案。