辐流式沉淀池设计报告书.docx

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辐流式沉淀池设计报告书

环境工程专业

环境工程原理课程设计说明书

辐

流

式

沉

淀

池

的

设

计

第1章总论……………………………………………………………………………1

1.1设计任务书……………………………………………………………….........................1

1.2沉淀池的概述…………………………………………………......................................1

1.3辐流式沉淀池…………………………………………………......................................1

1.3.1普通辐流式沉淀池.................................................................................................1

1.3.2向心辐流式沉淀池.............................................................................................2

1.3.3辐流式沉淀池的优缺点及使用条件............................................................................2

1.4二次沉淀池…………………………………………………...........................................3

第2章沉淀池的计算……………………………………………………….…..…3

2.1设计参数…………………………………………………………………...........................3

2.2计算公式……………………………………………………….........................................3

2.3实例应用..................................................................................................................4

2.3.1沉淀池尺寸计算…………………………………………………….........................................4

2.3.2进水的计算…………………………………………………….................................................5

2.3.3出水部分设计…………………………………………………….............................................6

2.3.4排泥部分设计....................................................................................................7

2.4沉淀池配套设备选取..............................................................................................7

第3章沉淀池主要结构尺寸及结果表……………………………...…………8

主要参考文献………………………………………………………………….…….…8

结束语…………………………………………………………………….………8

第一章总论

沉淀池是给水排水工程中常用的处理构筑物，是污水处理工序中必不可

少的组成部分。

到目前为止，最常用的有竖流式、平流式、和辐流式。

随着

科学技术的不断进步，各种类型的沉淀池也都有了较大改进和革新，其目的

在于提高处理能力和出水水质，同时降低基本建设投资和处理成本。

在辐流

式沉淀池中，中心进水、周边出水，周边进水、周边出水以及周边进水中心出水新型沉淀池的出现不过十余年的历史，但生产实践中以显示出它的优越性。

目前，中国大部分地区的污水处理厂都采用辐流式沉淀池（中心进水、周边出水）。

1．1设计任务书

在进行污水处理工程时，应充分考虑辐流式沉淀池的优点及缺点，最大程度上设计出高效率、投资少的实际可行方案。

在这次辐流式沉淀池的设计中，我们将根据沉淀池的性能及结构设计沉淀池参数说明及参数选取、沉淀池结构计算、沉淀池配套设备选取等内容，最好的整理出一套完美的辐流式沉淀池方案。

1.2沉淀池概述

沉淀池是分离悬浮物的一种主要处理构筑物。

用于水及污水的处理、生物处理的后处理以及最终处理。

沉淀池按其功能分为进水区、沉淀区、污泥区、出水区及缓冲层等五个部分。

进水区和出水区是使水流均匀流过沉淀池。

沉淀区是可降解颗粒与污水分离的工作区。

污泥区是污泥贮存、浓缩和排出的区域。

缓冲区是分离沉淀区和污泥区的水层，保证已降解颗粒不因水流搅动而再行浮起。

常见沉淀池的类型有平流式沉淀池、辐流式沉淀池、竖流式沉淀池和斜板沉淀池四种。

1.3辐流式沉淀池

辐流式沉淀池分普通辐流式沉淀池和向心辐流式沉淀池。

1.3.1普通辐流式沉淀池

普通辐流式沉淀池的构造：

普通辐流式沉淀池呈圆形或正方形，直径一般为6~60m，最大可达100m，中心深度为2.5~5.0m，周边深度1.5~3.0m。

污水从辐流式沉淀池的中心进入，由于直径比深度大得多，水流呈辐射状向周围流动，沉淀后的污水由四周的集水槽排出。

由于是辐射状流动，水流过水断面逐渐增大，而流速逐渐减小。

辐流式沉淀池大多数采用机械刮泥（尤其直径大于20m时，几乎全用机械刮泥）,将全池沉淀污泥收集到中心泥斗，再借静压力或排泥泵排出。

刮泥机一般为架结构，绕池中心转动，可中心驱动或周边驱动，池底坡度一般为0.05。

1.3.2向心辐流式沉淀池

向心辐流式沉淀池的结构特点：

向心辐流式沉淀池是圆形，周边为流入区，而流出区既可设在池中心，也可以设在池周边。

由于结构上的改进，在一定程度上可以克服普通辐流式沉淀池的缺点。

向心辐流式沉淀池有5个功能区，即配水槽、导流絮凝区、沉淀区、出水区和污泥区。

配水槽设于周边，槽底均匀开设布水孔及短管。

导流絮凝区：

作为二次沉淀池时，由于设有布水孔及短管，使水流在区内形成回流，促进絮凝作用，从而可提高去除率；且该区的容积较大，向下的流速较小，对池底部沉泥无冲击现象。

底部水流的向心流动可将沉泥推入池中心的排泥管。

出水槽的位置可设在R处，R/2处、R/3处或R/4处。

根据实测资料，不同位置出水槽的容积利用系数见下表。

出水槽的位置

容积利用系数/%

出水槽位置

容积利用系数/%

R处

R/2处

93.6

79.7

R/3处

R/4处

87.5

85.7

出水槽不同位置的容积利用系数

1.3.3辐流式沉淀池的优缺点及使用条件

类型

优点

缺点

使用条件

辐流式

1、大中型污水处理厂（>50000m3/d,比较经济适用

2、机械排泥设备已定型化，排泥较方便

1、设备复杂，要求具体较高的运行管理水平

2、施工质量要求高

1、适用于地下水位较高的地区

2、适用于大、中型水厂和污水处理厂

1、4二次沉淀池

沉淀池是活性污泥系统的重要组成部分，它用以澄清混合液并回收、浓缩活性污泥，其效果的好坏，直接影响出水的水质和回流污泥的浓度。

因为沉淀和浓缩效果不好，出水中就会增加活性污泥悬浮物，从而增加出水的BOD质量浓度，回流污泥浓度也会降低，从而降低曝气池中混合液浓度，影响净化效果。

二次沉淀池功能要求：

1、澄清（固液分离）。

2、污泥浓缩（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的体积减少）。

第一章沉淀池结构的计算

2.1设计参数

1）辐流式沉淀池设计流量取最大设计流量，初次沉淀池表面负荷取2~3.6m3/（m2*h）,二次沉淀池表面负荷取0.8~2m3/（m2*h），沉淀效率40%~60%。

2）池直径一般大于10m，有效水深大于3m。

3）进水处设闸门调节流量，进水中心流速大于0.4m/s，进水采用中心管淹没式潜孔进水，过孔流速0.1~0.4m/s，潜孔外侧设穿孔挡板式稳流罩，保证水流平稳。

4）出水处设挡渣板，挡渣板高出池水面0.15~0.2m，排渣管直径大于0.2m，出水周边采用锯齿三角堰，汇入集水渠，渠内水流速为0.2~0.4m/s。

5）排泥管设于池底，管径大于200mm，管内流速大于0.4m/s，动力排泥。

2.2计算公式

辐流式沉淀池计算公式如下表：

名称

公式

符号说明

1.沉淀部分水面面积

A=

Qmax－最大流量设计（m³/h）

n－池数（个）

q’－表面负荷[m3/（m2*h）]

2.池子直径

D=

（m）

3.沉淀部分有效水深

H2=q’t

t－沉淀时间（h）

4.沉淀部分有效容积

V’=

*t（m3）或V’=Ah（m3）

5.污泥斗容积

V1=

（r1+r1r2+r22）（m3）

h5－污泥斗高度（m）

r1－污泥斗上部半径（m）

r2－污泥斗下部半径（m）

6.污泥斗以上圆锥部分污泥容积

V2=

（R2+Rr1+r12）（m3）

h4－圆锥体高度（m）

R－池子半径（m）

7.污泥部分进水竖井体积

V3==

（h4+h5）

D-进水竖井外径

8.沉淀池总高度

H=h1+h2+h3+h4+h5（m3）

h1－超高（m3）；h3－缓冲层高（m3）

2.3实例计算

生化曝气池出水流量为2700吨/小时，水量变化系数为1.3；请设计一个辐流式二次沉淀池，完成泥水分离任务。

二次沉淀池的水力表面负荷为1.0-1.5m3/m2.h，出水堰负荷为不大于1.7L/s.m；沉淀池个数为2个，沉淀时间为3小时；污泥回流比为50%。

解：

1、沉淀池尺寸

（1）池表面积A=

=2700/1.2=2250m2

（2）单池面积A单=A/n=1125m2

（3）池直径D=

=37.86m[设计取D=38m，尤其是池径大于20m时，几乎都用机械刮泥]

（4）沉淀部分有效水深h2=q′×7=3.6m

（5）沉淀部分有效容积

V=3.14D*h2/4=3.14*3.82*3.6/4=4080.7m3

（6）沉淀池底坡落差取池底坡度，则i工程一般取0.05

h4=i×（D/2-2）=0.05*（38/2-2）=0.85m

（7）沉淀池周边（有效）水深Ho=h2+h3+h5=3.6+0.5+0.5=4.6m>4m

（D/Ho=8.3,径深比要求D/h0=6-12符合要求,式中h3为缓冲层高度，取0.5m，h5为刮泥板高度，一般取0.5m）

H=Ho+h1+h4=5.75m式中h1为沉淀池超高0.3

（8）污泥斗高度为为h6=（r1-r2）tanα=1.73m（取值1.75）

污泥斗容积

V1=πh6（r1+r1r2+r22）/3=π×1.73×﹙4＋2＋1﹚／3=12.7m3

池底可贮存污泥的体积为

V2=

（R²＋Rr1＋r12）=π×0.8×﹙19²＋38＋4﹚／3=358.5356m3

中心竖井体积V3=πD2h6/4=3.14×1.52×（1.75+0.85）/4=4.6

沉淀池可贮存污泥体积V=V1+V2-V3=366.6m3

2、进水的计算

（1）进水管的计算

单池设计污水流量Q单=Q/2=2700／2=0.375m3/s

进水管设计流量Q进=Q单×（1+R）=1350×1.5=0.5625m3/s

管径D1取800mm，计算v1=1.12m/s,

（2）进水竖井

水井直径采用D2=1.5m,流速在0.1~0.2m/s之间，出水口尺寸0.45×1.5m²，

共6个沿井壁均匀分布

出水口流速v2=0.563/（0.45×1.5×6）=0.139（≯0.3--0.4m/s）

（3）稳流筒计算

筒中流速要求V3=0.03—0.02m/s取0.03m/s

稳流筒过流面积f=Q进/v3=18.75m²

稳流筒直径D3=

=

=5.1m

3、出水部分设计

（1）单池设计流量Q单=Q设/2=2700/2=1350m3/h=0.375m3/s

（2）环形的集水槽内流量qˊ=Q单/2=0.188㎡/s

（3）环形集水槽的设计

1）采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水孔，集水槽宽度为

b=0.9×﹙k·q集﹚0.4=0.9·﹙1.2×0.188﹚0.4=0.496m（取b=0.5m）k为割舍系数采用1.5~1.2

集水槽起点深度h起=0.75b=0.375m

集水槽终点水深h终=1.25b=0.625m

设计取环形槽内水深为0.6m，集水槽总高度为0.9m。

单位以mm计

（1）出水溢水堰的设计如上图

1）堰上水头即三角口底部至上游水面的高度H1=0.05m

2）每个三角堰的流量q1=1.345H12.47=1.34×0.052.47=0.0008213（m³/s）

3）三角堰个数n1n1=Q单/q1=456.59（个）设计取457个

4）三角堰中心距（单侧出水）L1=L/n1=π﹙D－2b﹚/n1=0.254m

三角堰具体如图所示

4、排泥部分设计

（1）单池污泥量总污泥量为回流污泥量加上剩余污泥量

回流污泥量QR=Q设×R=2700×0.5=1350m³/h

剩余污泥量QS=ΔX/f·Xr=[Y（S0-Se）Q-KdVXv]

式中Y为污泥产系数，一般生活污水为0.5-0.65；城市污水为0.4-0.5，取0.5，

Kd为污泥自身氧化率，一般生活污水为0.05-0.1，城市污水为0.07左右，取0.06

Xv=f·x=0.75x3300=2475mg/L取2500mg/L=2.5Kg/m3

Xr=r·106/SVI=1.2x106/120=10000mg/L=10Kg/m3

Qs=ΔX/f·Xr=[Y（S0-Se）Q-KdVXv]/f·Xr

=（0.5x0.18x2700x24-0.06x13091x2.5）/1.3x0.75x/10

=400m3/d

Q泥总=QR+QS=1350+17=1367m3/L

Q单=Q泥总/2=684m³/h

2.4沉淀池配套设备选取

2.4.1刮泥机（配套电机）（如下图）

2.4.3浮渣机采用中心动力型

2.4.2步道采用钢架结构

第三章沉淀池主要结构尺及结果表

3.1沉淀池主要结构尺寸

池直径

总高

进水管直径

进水竖井直径

稳流筒直径

集水槽宽度

38m

7.5m

0.8m

1.5m

5.1m

0.5m

3.2计算结果表

名称

尺寸

名称

尺寸

池表面积

2250m²

污泥斗容积

12.7m3

池直径

38m

污泥可储存量

366.6m3

沉淀池部分有效水深

3.6m

单池水流量

0.37m3/s

沉淀池部分有效容积

4080m3

稳流筒直径

5.1m

污泥斗高度

1.75

三角堰个数

457个

沉淀池总高度

5.75

三角堰中心距

0.254m.

主要参考文献

1.《环保设备-原理、设计、应用》

2.《污水处理新工艺与设计计算实例》

3.《污水处理构筑物设计与计算》

4.《环境工程原理》教材

5.《新型城市污水处理构筑物图集》

结束语

无论是直流式，辐流式还是竖流式，沉淀池的研究与开发，都是随着我国城市建设的发展水资源的日益紧缺匮乏、国家经济体制改革的深入和人们对环境要求的提高而提出来沉淀水中悬浮颗粒物具体方案。

与此同时，一些新兴的水处理工艺也对传统水处理方式和管理体制提出了挑战，如何提高水质质量，一直受到众学者的关注、研究，形成各种新兴水处理工艺。