竖流式沉淀池课程设计Word文件下载.docx
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五.参考文献
水污染控制工程(下),高廷耀,高等教育出版社
排水工程(下),张自杰,中国建筑工业出版社
给水排水设计手册(第五分册),第二版,中国建筑工业出版社
目录
一、前言4
4
三、竖流式沉淀池的工作原理5
四、竖流式沉淀池的设计准则5
五、各建筑物参数计算6
(1)中心管面积:
6
(2)中心管直径6
(3)中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度:
(4)沉淀池部分有效断面积:
(5)沉淀池直径6
(6)沉淀部分有效水深7
(7)校核集水槽出水堰负荷7
(8)沉淀部分所需总容积7
(9)圆截锥部分容积7
(10)沉淀池总高7
(11)出水堰总数7
(12)集水槽宽度8
(13)集水槽高度(高位差)8
(14)进水管直径8
(15)排泥管直径8
(16)泵的选择8
(17)人行扶梯9
(18)各建筑物材料选用及尺寸9
六、设计讨论9
一、前言
竖流式沉淀池又称立式沉淀池,是池中废水竖向流动的沉淀池。
池体平面图形为圆形或方形,水由设在池中心的进水管自上而下进入池内(管中流速应小于30mm/s),管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升(对于生活污水一般为0.5-0.7mm/s,沉淀时间采用1-1.5h),悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中,澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。
堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。
池的一边靠池壁设排泥管(直径大于200mm)靠静水压将泥定期排出。
竖流式沉淀池的优点是占地面积小,排泥容易,缺点是深度大,施工困难,造价高。
常用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂。
理论依据:
竖流式沉淀池中,水流方向与颗粒沉淀方向相反,其截留速度与水流上升速度相等,上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层,对上升的颗粒进行拦截和过滤。
因而竖流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高。
某小区的生活污水量为7000m3/d,变化系数为1.65,CODCr450mg/l,
BOD5220mg/l,SS370mg/l,采用二级处理,处理后污水排入三类水体。
通过上述参数设计该污水处理厂的生物处理工艺的初次沉淀池。
三、竖流式沉淀池的工作原理
在竖流式沉淀池中,污水是从下向上以流速v作竖向流动,废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态:
①当颗粒沉速u>
v时,则颗粒将以u-v的差值向下沉淀,颗粒得以去除;
②当u=v时,则颗粒处于随遇状态,不下沉亦不上升;
③当u<
v时,颗粒将不能沉淀下来,而会随上升水流带走。
由此可知,当可沉颗粒属于自由沉淀类型时,其沉淀效果(在相同的表面水力负荷条件下)竖流式沉淀池的去除效率要比平流式沉淀池低。
但当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时,则发生的情况就比较复杂。
一方面,由于在池中的流动存在着各自相反的状态,就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒,同时还存在着上升颗粒与上升颗粒之间、下降颗粒与下降颗粒之间的相互接触、碰撞,致使颗粒的直径逐渐增大,有利于颗粒的沉淀。
四、竖流式沉淀池的设计准则
1、竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形。
池的直径或池的边长一般不大于8m,通常为4~7m,也有超过10m的。
为了降低池的总高度,污泥区可采用多只污泥斗的方式。
2、竖流式沉淀池的深、宽(径)比一般不大于3,通常取2。
污水在中心管内的流速对悬浮颗粒的去除有一定的影响。
当中心管底部不设反射板时,其流速不应大于30mm/s,如设置反射板,流速可取100mm/s)/s。
在反射板的阻挡下,水流由垂直向下变成向反射板四周分布。
水从中心管嗽叭口与反射板间流出的速度一般不大于20mm/s,水流自反射板四周流出后均匀地分布于整个池中,并以上升流速v缓慢地由下而上流动,可沉颗粒向下沉至污泥区,经过澄清后的上清液从设置在池壁顶端的堰口溢出,通过出水槽流出池外。
3、沉淀池的几何尺寸:
沉淀池超高不少于0.3m;
缓冲层高采用0.3—0.5m;
贮泥斗斜壁的倾角,方斗不宜小于60º
,圆斗不宜小于55º
;
排泥管直径不小于200mm。
4、沉淀池最大出水负荷,初沉池不宜大于2.9L/(s·
m)
5、出水堰不仅可控制沉淀池内的水面高度,而且对沉淀池内水流的均匀分布有直接影响。
沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等,对于初沉池一般为250m3/m·
d,据齿形三角堰应用最普遍,水面宜位于齿高的1/2处。
为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降,在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置,使出口堰口尽可能水平。
堰前应设置挡板,以阻拦漂浮物,或设置浮渣收集和排除装置。
挡板应当高出水面0.1~0.15m,浸没在水面下0.3~0.4m,距出水口处0.25~0.5m。
6、当池直径或正方形边长<
7m时,澄清水沿周边流出。
个别当直径≥7m时,应设辐射式集水支渠;
7、中心管下口的喇叭口和反射板要求:
反射板板底距泥面≥0.3mm;
反射板直径及高度为中心管直径的1.35倍;
反射板直径为喇叭口直径的1.3倍;
反射板表面对水平面的倾角为17°
中心管下端至反射板表面之间的缝隙高为0.25-0.5m,缝隙中心污水流速,在初次沉淀池中≤30mm/s,在二次沉淀池中≤20mm/s;
如下图所示
8、排泥管下端距池底≤0.2m,管上端超出水面≥0.4m;
9、浮渣挡板距集水槽0.25-0.5m,高出水面0.1-0.15m,淹没深度0.3-0.4m。
五、各建筑物参数计算
设
,采用4个竖流式沉淀池,每池最大设计流量:
(2)中心管直径:
取
设间隙流出速度
,
。
(在0.25~0.5m范围之内,符合要求)
取
设表面负荷
,则污水在沉淀池中流速
(5)沉淀池直径:
(不符合要求)
采用
(6)沉淀部分有效水深:
取
则
(7)校核集水槽出水堰负荷:
集水槽每米出水堰负荷为
(符合要求)
(8)沉淀部分所需总容积:
设两次排泥时间间隔
每人每日产泥量
,人数
(9)圆截锥部分容积:
设圆截锥体下底直径为0.4m,则污泥斗高度为:
(10)沉淀池总高:
超高及
缓冲层为0.3m,则
(11)出水堰总数:
设堰上水头为
5cm,三角堰角度
为
由堰上水头(水深)与过堰宽度B之间的关系
设计堰宽为10cm,流量系数
,则单堰过眼流量为
出水堰总数
(12)集水槽宽度:
集水以圆管计算,管内流速取为1m/s
管径
采用内径200mm,加厚度6.2mm外径为206.2mm。
(13)集水槽高度(高位差):
设计集水槽起始高度
,则集水槽宽度
(
出水流速)
集水槽高度:
雷诺数
出水阻力系数
即集水槽高位差为0.4m.。
(14)进水管直径:
取管内流速为1m/s
,采用内径350mm管,加厚度10mm,外径为360mm。
(15)排泥管直径:
取管内流速为1m/s,设排空污泥时间为1h
采用内径200mm,管加厚度6.2mm,外径为206.2mm
(16)泵的选择:
当池体内的构筑物出现故障不能正常工作时,需打开超越管的阀门,同时打开污泥管的阀门,将池内所有污泥全部排出,另外会将污泥管上部的水排出,剩下的污泥若要求在2h内全部排出。
由于沉淀池总高为12.38m所以应选扬程为7~15mHLB型泵,该泵的流量为0.2~3.0m/s。
(17)人行扶梯:
由于池体比较深为12.38m,为了检修方便,另需在池体内设置人行扶梯,将其固定在池壁上。
(18)各建筑物材料选用及尺寸:
沉淀池墙体、集水槽:
钢筋混凝土,厚度300mm
中心管:
钢管(可采用卷筒的方法按照所需尺寸制作),厚度100mm
三角堰:
钢板
浮渣挡板:
非金属材料
人行过桥:
金属材料(带栏杆)
反射板:
钢板,用钢筋焊接固定悬挂在中心管上
人行扶梯:
钢性材料
六、设计讨论
根据水量7000m3/d进行初沉池的设计,设计过程中有以下发现:
1、平流式沉淀池各方面都比较适合,处理水量和处理效果都能达到要求,且结构简单,运行方便;
2、竖流式沉淀池的优缺点,结构简单,只适合小流量的进水。
由于设计数据进水流量过大,使得计算出的沉淀池直径过大,尤其是相比两日污泥量储泥斗过大,造成空间浪费,成本过高,运行效果不好,不适合对此进水流量的废水进行初沉池污泥的处理,池深过高,需安装人行扶梯才能对池底的设备进行维修,维修不方便。
另外设计图相当奇怪,特别是储泥斗显得很庞大,影响美观;
3、辐流式沉淀池结构复杂,操作方便,但是由于设计流量过小,辐流式沉淀池的池子直径比较小,浪费材料,成本过高,不适合此流量的沉淀。
综合考虑以上设计中的各种因素,针对此进水流量,比较适合采用平流式沉淀池进行初次污泥处理。
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