周进周出辐流式二沉池实用工艺设计.docx
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周进周出辐流式二沉池实用工艺设计
周进周出辐流式二沉池的工艺设计
4.1配水系统的设计
配水系统的设计是周边进水周边出水辐流式二沉池的关键所在。
周进式辐流式二沉池的只有沿圆周各点的进出水量一至,布水均匀,才能发挥其优点。
而常用的配水系统为配水槽和布水孔。
4.1.1配水槽的设计
目前的配水槽大多采用环状和同心圆状如图,也有牛角配水槽如图。
布水孔的形状分为圆形和方形。
布水孔间距有等距,也有不等距。
图3.3环状配水槽图3.4牛角配水槽
由于配水槽是混凝土施工,宽度曲线的施工精度不容易保证,牛角配水槽不易实现,因此本次设计选用环形平底配水槽,布水孔孔径和孔距不变的配水系统。
孔径为800mm,孔距为1040mm,并在槽底设短管,且短管长度为50~100mm。
配水槽宽600mm。
根据结构设计分析,配水槽底厚一般为壁厚度的2倍,分别为0.3m和0.15m。
配水槽和集水槽总宽为(从沉淀池池壁边计算)(为配水槽壁和集水槽堰壁厚度)。
4.1.2进水区挡水裙板的设计
挡水裙板延伸至水面下1.5m处,以保证良好的澄清絮凝效果。
与池壁的距离与配水槽的宽度相等。
4.2出水装置的设计
出水装置由集水槽和挡板组成。
4.2.1二沉池集水槽的设计
二沉池集水槽是污水沉淀过程中泥水、固液分离的最后一道环节和工序,在实际的工程设计中,常见有3种布置形式:
置双侧堰式、置单侧堰式、外置单侧堰式,见图3.5。
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。
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。
但在最近几年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[27]:
(1)集水槽两侧水质检测时,侧水质优于外侧。
(2)因集水槽平衡孔开孔过大使三角堰均匀集水作用降低。
置双侧堰式置单侧堰式外置单侧堰式
图3.5二沉池集水槽布置形式
在实际运行中,可常观察到一种现象:
靠近池壁的出水溢流堰一侧,挟带较多的活性污泥絮体杂质,而侧出水溢流堰的絮体杂质相对较少。
侧溢流堰的出水优于外侧溢流堰,因此本设计采用置单侧堰进水。
集水槽设自由溢流堰,溢流堰严格水平,即可保证水流均匀,又可控制沉淀池水位。
为此溢流堰常采用锯齿形堰,这种出水堰易于加工及安装出水比平堰均匀,池水位一般控制在锯齿高度的1/2处为宜。
4.2.2挡板的设计
在出口处设置挡板,挡板高出水面0.1~0.15m,挡板淹没深度是沉淀池深度而定,不小于0.25m,一般为0.3~0.4m,挡板位置,距出口为0.25~0.5m。
4.3辐流式二沉池的一般设计原则
辐流式沉淀池一般为圆形,水流沿沉淀池半径方向流动。
池直径在6~60m之间[28]。
具体设计参数如下:
(1)池直径与有效水深之比6~12;
(2)坡向泥斗的底坡0.05;
(3)池径16m;
(4)表面负荷2.5m3/(m2·h);
(5)沉淀时间1~1.5h;
(6)池径<20m,一般采用中心传动的刮泥板。
池径>20m,一般采用周边传的刮泥机;
(7)刮泥机转速为1~3r/h,刮泥机外缘线速度3m/min;
(8)非机械刮泥时,缓冲层高0.5m。
机械刮泥时,缓冲层高上缘宜高出刮泥板0.3m;
(9)排泥管的直径不应小于200mm;
(10)当采用静水压力排泥时,初次沉淀池的静水头不应小于1.5m;二次沉淀池的静水头,生物膜法处理后不应小于1.2m,活性污泥法处理池后不应小于0.9m;
(11)沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。
国外许多专家学者[29~31]通过实验研究指出:
选择合适的沉淀池几何结构参数可以提高沉淀池的处理效率。
二次沉淀池的效率受下列因素影响,包括悬浮物固体浓度(污泥颗粒大小、污泥的密度、进水速度),流场和构筑物的几何尺寸与挡板的特征。
5工艺设计计算
5.1主体尺寸计算
该辐流式二沉池设计规模与处理35万人生活污水处理厂匹配。
查表5.1得:
综合生活污水定额为95~155L/(cap·d),取127L/(cap·d)
表5.1居民生活污水定额和综合生活污水定额[单位:
L/(cap·d)]
城市规模
分区
居民生活污水定额(平均日)
综合生活污水定额(平均日)
特大城市
大城市
中、小城市
特大城市
大城市
中、小城市
1
120~180
100~160
85~145
180~290
160~265
145~240
2
95~
75~120
60~100
125~205
110~180
95~155
3
95~125
75~110
60~95
120~
100~170
85~145
注:
cap表示“人”的计量单位
居民区生活污水平均日流量
(5.1)
居民区生活污水量变化系数
(5.2)
则最大设计流量
(5.3)
本设计采用4座池
单池最大设计流量
(5.4)
式中:
——最大设计流量
n——池数(不少于两个)
单池表面积
(5.5)
池直径
,取D=25m(5.6)
则,实际单池表面积
(5.7)
实际表面负荷
(5.8)
式中:
——表面负荷,
校核堰口负荷:
(5.9)
校核固体负荷:
(5.10)
固体负荷在120~150,符合条件
式中:
——混合液悬浮物浓度(MLSS),kg/m3,取3kg/m3
设沉淀时间t=1h
澄清区:
(5.11)
设污泥停留时间=1.5h
污泥区高度:
(5.12)
式中:
——底流浓度,kg/m3
(5.13)
有效水深:
(5.14)
径深比
(5.15)
池直径与有效水深之比6~12,符合条件
设超高,缓冲层
设泥斗上口直径,下口直径,泥斗倾斜角度
则泥斗高
池中心与池边落差:
(5.16)
式中:
——坡向泥斗的底坡0.05
池边水深
(5.17)
沉淀池总高
(5.18)
图5.1池体主要尺寸示意图
5.2配水系统设计
配水槽采用环形平底槽,等距离设布水孔
设计流量
(5.19)
设配水槽宽,水深
配水槽流速
(5.20)
配水孔平均流速
(5.21)
式中:
——配水孔平均流速,,一般取0.3~0.8,符合条件
t——导流絮凝区平均停留时间,s,池周有效水深为2~4m时,t取360~720s
——污水的运动黏度,与水温有关,设水温为,则
——导流絮凝区的平均速度梯度,一般可取10~30
每池配水槽的孔数
,取74个(5.22)
式中:
——孔径,m,一般取0.05~0.1m,取0.8m
孔距
(5.23)
絮凝区环形面积
(5.24)
导流絮凝区的平均流度
(5.25)
核算值
(5.26)
值在10~30之间,符合条件
式中:
——配水孔水流收缩断面的流速,m/s,,为收缩系数,因设短管,取
进水管的设计
进水流速
(5.27)
符合条件
则进水管直径取500mm
式中:
——进水管直径,m
进水区挡板裙板
伸至水下1.5m处,以保证良好的澄清絮凝效果。
5.3出水部分设计
采用周边出水槽
水槽宽
(5.28)
式中:
——安全系数,一般取1.2~1.5
出水堰的设计
采用出水三角堰,设计堰上水头=0.05m,三角堰的角度
三角堰上水头(水深)和过流堰宽之间的关系
(5.29)
则水流过堰宽度
单堰过堰流量
(5.30)
每池应该布置的出水堰总数
,取214个(5.31)
环形集水槽宽0.5m,沿集水槽壁侧(单侧)布置出水堰。
配水槽壁和集水槽堰壁厚度分别为0.15m,
配水槽和集水槽总宽(从沉淀池池壁边算)
(5.32)
集水槽直径
(5.33)
出水总周长
(5.34)
设计堰宽=0.2m
出水堰总线长
(5.35)
由于出水堰总线长小于出水总周长,因此,需间隔布置出水堰,两个出水堰堰顶距离
(5.35)
图5.2三角堰水力计算图
集水槽起端水深
(5.36)
为了保证三角堰自由出流,集水槽起端水深(水深为处)水面距三角堰堰口高度为0.1m。
三角堰高
(5.37)
集水槽高度
(5.38)
出水管设计
池周边设置1条,管径取
周边槽管流速
(5.39)
5.4排泥部分的设计
采用静水压力排泥,排泥速度不宜过大或过小,以防止冲刷管道或造成淤积,排泥管直径不小于200mm。
排泥管的设计直径为300mm。
6结束语
(1)本次设计采用了4个直径为25m的周进周出辐流式二沉池,4个池子并用符合污水处理厂的设置原则,即便其中个别出现故障,工作进度也不会停滞。
(2)本次设计采用了环形平底配水槽,等距离设布水孔。
(3)本次设计采用了单环形集水槽出水,池周边设一个,池周边集水槽为单侧进水。
(4)出水管设置了1条,均沿池径分布。
池周边集水槽的出水管口设在池壁上,管道水平延伸。
(5)本次设计中没有涉及到刮泥机的尺寸和构造,因为二沉池建成后,可依照池体结构现行制造适应匹配的刮泥机。
(6)由于排泥速度不宜过大或过小,以防止冲刷管道或造成淤积,排泥管直径不小于200mm,故设计中采用300mm的管道进行排泥。
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