集水槽的材质、制作和安装工艺跟水质、水量、池容貌有着直接关系。因此选用合适的材料，采用的设备和制造工艺，使其达到水平且美观大方已越来越被水界所重视。传统集水槽一般采用普通钢板焊制，或以混凝土为槽体、塑料板材作堰板，但这些材料和制作工艺均存在着不同弊病：普通钢板易锈蚀而影响出水水质；塑料堰板强度低、易老化变形，使其不能随意调整水平精度，导致在运行过程中不能均衡集水；混凝土槽体表面粗糙、占池体积大、易滋生青苔；玻璃钢复合集水槽难以达到卫生要求。针对传统集水槽的上述弊病，为提供给排水好、美观的集水槽，好的不锈钢为选择材质。
对于暗框架而言，采用传统平面假定计算，暗框架布置间距范围的内水压力全部由暗框架承受。由此计算计算出的暗框架结构尺寸偏大，忽略了集水槽侧壁共同受力的作用，计算方法偏保守。不能达到优化设计，节省工程造价的目的。
在上述荷载及工矿组合下，采用ANSYS 有限元软件进行静力计算，通过后处理后便能对集水槽各部分构件进行内力分析及结构设计。集水槽内力分析可以分为集水槽壁板和暗框架( 包括暗框架柱、暗框架顶梁、拉梁及承台梁)。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。
二沉池集水槽是污水沉淀过程中泥水、固液分离的后一道环节和工序,在实际的工程设计中,常见有3种布置形式: 内置双侧堰式、内置单侧堰式、外置单侧堰式 。内置单侧堰式、外置单侧堰式均为单侧堰进水,设计堰上负荷基本一致,从构造和水力条件来看,两者没有明显的优劣之分。内置双侧堰式的集水槽因堰上负荷小、出水水质好而应用较多。 但在近的工程设计与应用中发现双侧堰进水集水槽主要存在2个现象:
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。
出水堰槽的设置方式及位置在现行设计水力负荷和停留时间下是影响出水水质的一个主要因素 , 上述试验数据虽然进一步验证了由污水处理厂运行维护与管理等相关文章提出的圆形中心进水二沉池出水水质位置不在靠近池壁处这一现象 ,但理论上还没有较全面的解释和分析 ,仍然有深入研究的必要。 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。
