沉淀池设计计算(平流式,辐流式,竖流式,斜板).doc

沉淀池 沉淀池是利用重力沉降作用将密度比水大的悬浮颗粒从水中去除的处理构筑物，是废水处理中应用最广泛的处理单元之一，可用于废水的处理、生物处理的后处理以及深度处理。在沉砂池应用沉淀原理可以去除水中的无机杂质，在初沉池应用沉淀原理可以去除水中的悬浮物和其他固体物，在二沉池应用沉淀原理可以去除生物处理出水中的活性污泥，在浓缩池应用沉淀原理分离污泥中的水分、使污泥得到浓缩，在深度处理领域对二沉池出水加絮凝剂混凝反应后应用沉淀原理可以去除水中的悬浮物。 沉淀池包括进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区五个部分。进水区和出水区的作用是使水流均匀地流过沉淀池，避免短流和减少紊流对沉淀产生的不利影响，同时减少死水区、提高沉淀池的容积利用率；沉淀区也称澄清区，即沉淀池的工作区，是沉淀颗粒与废水分离的区域；污泥区是污泥贮存、浓缩和排出的区域；缓冲区则是分隔沉淀区和污泥区的水层区域，保证已经沉淀的颗粒不因水流搅动而再行浮起。沉淀池的原理 沉淀池是利用水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向卜流动速度、或向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间时能与水流分离的原理实现水的净化。 理想沉淀池的处理效率只与表面负荷有关，即与沉淀池的表面积有关，而与沉淀池的深度无关，池深只与污泥贮存的时间和数量及防止污泥受到冲刷等因素有关。而在实际连续运行的沉淀池中，由于水流从出水堰顶溢流会带来水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的颗粒会随水流走，沉淀速度等于卜-升流速的颗粒会悬浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的颗粒才会在池中沉淀下去。而沉淀颗粒在沉淀池中沉淀到池底的时间与水流在沉淀池的水力停留时间有关，即与池体的深度有关。 理论上讲，池体越浅，颗粒越容易到达池底，这正是斜管或斜板沉淀池等浅层沉淀池的理论依据所在。为了使沉淀池中略大于上升流速的颗粒沉淀下去和防止已沉淀下去的污泥受到进水水流的扰动而重新浮起，因而在沉淀区和污泥贮存区之间留有缓冲区，使这些沉淀池中略大于上升流速的颗粒或重新浮起的颗粒之间相互接触后，再次沉淀下去。用沉淀池的类型 按水流方向划分，沉淀池可分为平流式、辐流式和竖流式三种，还有根据“浅层理论”发展出来的斜板(管)沉淀池。各自的优缺点和适用范围见表33。 什么是沉淀池的水力负荷 沉淀池的水力负荷也就是沉淀池的表面水力负荷，即沉淀池单位时间内单位面积所承受的水量，单位是m3(m2h)。根据表面水力负荷可以设计和确定沉淀池澄清区的面积和有效水深。 沉淀池的水面上升流速和其水力负荷在数值上是相同的，但两者的单位和意义不同，上升流速的单位是m/h。比如说在竖流式沉淀池中，只有沉降速度大于沉淀池水面上升流速的杂质颗粒才能在沉淀池中沉淀去除，而沉降速度等于或小于沉淀池水面上升流速的杂质颗粒会随水流溢流出去；而在平流式沉淀池中，部分沉降速度小于沉淀池水面上升流速的杂质颗粒也会被沉淀去除。沉淀池的固体通量 沉淀池的固体通量也叫固体表面负荷，即沉淀池单位时间内单位面积所承受的固体质量，单位是kg(m2h)。 固体通量是初次沉淀池和二次沉淀池的关键运行控制指标，污泥浓缩池也利用固体通量作为控制运行的重要参数。设置沉淀池的一般要求有哪些 (1)沉淀池的个数或分格数一般不少于2个，为使每个池子的人流量均等，要在人流口处设置调节阀，以便调整流量。池子的超高不能小于0.3m，缓冲层为0.3m0.5m。 (2)一般沉淀池的停留时间不能小于1h，有效水深多为24m(辐流式沉淀池指周边水深)，当表面负荷一定时，有效水深与沉淀时间之比也为定值。 (3)沉淀池采用机械方式排泥时，可以间歇排泥或连续排泥。不用机械排泥时，应每日排泥，初沉池的静水头不应小于15m，二沉池的静水头，生物膜法后不应小于12m，活性污泥法后不应小于09m。 (4)采用多斗排泥时，每个泥斗均应没单独的排泥管和阀门，排泥管的直径不能小于200mm。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，采用方斗时不能小于60，采用圆斗时不能小于55 (5)当采用重力排泥时，污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其下端伸入斗内，顶端敞口伸出水面，以便于疏通，在水面以下1520m处，由排泥管接出水平排泥管，污泥借静水压力由此管排出池外。 (6)使用穿孔排泥管排泥时，排泥管长度应在15m以内，排泥管管径150200mm，孔径1525mm，孔眼内流速45ms，孔眼总面积与管截面积的比值为0608，孔眼向下成4560交错排列。为防止排泥管堵塞，应设压力水冲洗管，根据堵塞情况及时疏通。 (7)进水管有压力时，应设置配水井，进水管由配水井池壁接人，且应将进水管的进口弯头朝向井底。沉淀池进、出水区均应设置整流设施，同时具备刮渣设施。 (8)沉淀池的出水整流措施通常为溢流式集水槽，出水堰可用三角堰、孔眼等形式，普遍采用的是直角锯齿形三角堰，堰口齿深通常为50mm，齿距为200mm左右，正常水面应当位于齿高的12处。堰口设置可调式堰板上下移动机构，在必要时可以调整。 (9)沉淀池最大出水负荷，初沉池不宜大于29L(sm)，二沉池不宜大于17 L(sm)。在出水堰前必须设置收集与排除浮渣的措施，如果使用机械排泥，排渣和排泥可以综合考虑。平流式沉淀池的基本要求有哪些 平流式沉淀池表面形状一般为长方形，水流在进水区经过消能和整流进入沉淀区后，缓慢水平流动，水中可沉悬浮物逐渐沉向池底，沉淀区出水溢过堰口，通过出水槽排出池外。平流式沉淀池基本要求如下： (1)平流式沉淀池的长度多为3050m，池宽多为510m，沉淀区有效水深一般不超过3m，多为2530m。为保证水流在池内的均匀分布，一般长宽比不小于4：1，长深比为812。 (2)采用机械刮泥时，在沉淀池的进水端设有污泥斗，池底的纵向污泥斗坡度不能小于001，一般为001002。刮泥机的行进速度不能大于12mmin，一般为0609mmin。 (3)平流式沉淀池作为初沉池时，表面负荷为13m3(mh)，最大水平流速为7mms；作为二沉池时，最大水平流速为5mms。 (4)人口要有整流措施，常用的人流方式有溢流堰一穿孔整流墙(板)式、底孑L人流一挡板组合式、淹没孔人流一挡板组合式和淹没孔人流一穿孔整流墙(板)组合式等四种。使用穿孔整流墙(板)式时，整流墙上的开孔总面积为过水断面的620，孔口处流速为01502ms，孔口应当做成渐扩形状。 (5)在进出口处均应设置挡板，高出水面01015m。进口处挡板淹没深度不应小于025m，一般为051.0m；出口处挡板淹没深度一般为0304m。进口处挡板距进水口0510m，出口处挡板距出水堰板02505m。 (6)平流式沉淀池容积较小时，可使用穿孔管排泥。穿孔管大多布置在集泥斗内，也可布置在水平池底上。沉淀池采用多斗排泥时，泥斗平面呈方形或近于方形的矩形，排数一般不能超过两排。大型平流式沉淀池一般都设置刮泥机，将池底污泥从出水端刮向进水端的污泥斗，同时将浮渣刮向出水端的集渣槽。 (7)平流式沉淀池非机械排泥时缓冲层高度为05m，使用机械排泥时缓冲层上缘宜高出刮泥板03m。例：某城市污水处理厂的最大设计流量Q=0.2m3/s，设计人数N=10万人，沉淀时间t=1.5h。采用链带式机刮泥，求平流式沉淀池各部分尺寸。1.池子的总表面积 设表面负荷q=2m3/m2.h A=Q*3600/q=360m22. 沉淀部分有效水深 h2=qt=2*1.5=3.0m3. 沉淀部分有效容积 V=Qt*3600=1080m34. 池长 设水平流速u=3.7mm/s L=3.7*1.5*3600/1000=20m5. 池子总宽度 B=A/L=360/20=18m6. 池子个数，设每格池宽b=4.5m，n=B/b=18/4.5=4个7. 校核长宽比，长深比 长宽比:L/B=20/4.5=4.44 (符合要求 ) 长深比：L/h2=20/2.4=8.3 （符合要求）8.污泥部分所需的总容积设T=2d，污泥量为25g/人.d，污泥含水率为95%则S=25*100/（100-95）*1000=0.5L/人.dV=SNT/1000=0.5*100000*2/1000=100m39. 每格污泥池所需要的容积为 V=100/4=25m3 H=0.3+2.4+0.5+3.62=6.82m竖流式沉淀池 竖流式沉淀池池体为圆形或方形，污水从中心管的进口进人池中，通过反射板的拦阻向四周分布于整个水平断面上，缓慢向上流动。沉降速度大于水流上升速度的悬浮颗粒下沉到污泥斗中，上清液则由池顶四周的出水堰口溢流到池外。竖流式沉淀池基本要求如下： (1)为保证池内水流的自下而上垂直流动、防止水流呈辐流状态，圆池的直径或方池的边长与沉淀区有效水深的比值一般不大于3，池子的直径一般为4070m，最大不超过10m。圆池直径或正方形池边长D7m时，沉淀出水沿周边流出；D7m时，应增加辐射式集水支渠。 (2)水流在竖流式沉淀池内的上升流速为0510mms，沉淀时间为l15h。中心管内的流速一一般应大于100mms，其下出口处设有喇叭口和反射板。反射板板底距泥面至少03m，喇叭口直径及高度均为中心管直径的135倍，反射板直径为喇叭口直径的13倍，反射板表面与水平面的倾角为17。 (3)喇叭口下沿距反射板表面的缝隙高度为025050m，作为初沉池时缝隙中的水流速度应不大于30mms，作为二沉池时缝隙中的水流速度应不大于20mms。 (4)锥形贮泥斗的倾角为45。60。，排泥管直径不能小于200mm，排泥管口与池底的距离小于02m，敞口的排泥管上端超出水面不能小于04m。浮渣挡板淹没深度0304m，高出水面01025m，距集水槽025050m。例：某城市人口N=6W人，Qmax=0.13m3/s，设计竖流式沉淀池。1. 中心管的面积和直径： 中心管流速0.03m/s，设池子数为4，则 qmax=Qmax/4=0.0325m3/s f1=qmax/v0=0.0325/0.03=1.08m2 2. 沉淀池有效断面积设表面负荷q=2.52m3/(m2.h)则上升流速v=q=2.52m/hf2=qmax/v=0.032536002.52=46.43m23. 沉淀池直径 每座沉淀池总面积A=f1+f2=46.43+1.08=47.7m2 10m4. 沉淀池有效水深h2 设沉淀时间t=1.5h 则h2=vt=2.521.5=3.78m 5.校核径深比D/h2=7.8/3.78=2.063，符合要求6.校核集水槽每米出水堰的过水负荷q0 合格7. 污泥体积设污泥清除时间间隔为tg=2d，每人每日产生的湿污泥量为S=0.5L，则W=SNtg/1000=60m3每池污泥体积Wt=W/n=15m38. 池子圆锥部分的体积V设圆锥底部直径d=0.4m，截锥高度h5，截锥侧壁倾角550,，则 足够容纳2日的污泥量9. 中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离h3，过缝隙污水流速vt=0.02m/s，喇叭口直径 dl=1.35d0=1.351.17=1.58mh3=qmax/v1d1=0.0325/0.021.58=0.33m10. 沉淀池总高度Hh1=0.3m，h4=0（泥面很低），也可取0.3mH=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.78+0.33+0+5.28=9.69m辐流式沉淀池 辐流式沉淀池内水流的流态为辐流形，因此，污水由中心或周边进入沉淀池。 中心进水辐流式沉淀池的进水管悬吊在桥架下或埋设在池体底板混凝土中，污水首先进人池体的中心管内，然后在进入沉淀池时，经过中心管周围的整流板整流后均匀地向四周辐射流动，上清液经过设在沉淀池四周的出水堰溢流而出，污泥沉降到池底，由刮泥机或刮吸泥机刮到沉淀池中心的集泥斗，再用重力或泵抽吸排出。 周边进水辐流式沉淀池进水渠布置在沉淀池四周，上清液经过设在沉淀池四周或中间的出水堰溢流而出，污泥的排出方式与中心进水辐流式沉淀池相同。辐流式沉淀池的基本要求有哪些 (1)圆池的直径或方池的边长与有效水深的比值一般采用612，池子的直径一般不小于16m，最大可达100m。池底坡度一般为005010。 (2)通常采用机械刮泥，再用空气提升或静水头排泥；当池径小于20m时，也可采用斗式集泥(一般为四斗)。污泥可用压缩空气提升或用机械泵(潜污泵、螺旋泵等)提升排出，也可以利用静水头将污泥输送到下_级处理系统。 (3)进、出水的布置方式有中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种形式。 (4)当池径小于20m时，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上。当池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。 (5)刮泥机的旋转速度一般为13rh，外周刮泥板的线速度不能超过3mmin，通常采用15mmin。 (6)出水堰前应设置浮渣挡板，浮渣用装在刮泥机桁架一侧的浮渣刮板收集。 (7)周边进水的辐流式沉淀池效率较高，与中心进水、周边出水的辐流式沉淀池相比，表面负荷可提高l倍左右。辐流式沉淀池设计数据 液面负荷2.5m3/(hm3)； 沉淀时间1-1.5h； 池径 20m，一般采用周边传动的刮泥机； 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； 进水口周围整流板的开孔面积为过水断面积的6%-20%。例：某城市污水处理厂的最大设计流量Qmax=2450m3/h，设计人口N=34万人，采用机械刮泥机求辐流式沉淀池各部分尺寸1. 沉淀部分水面面积 设表面负荷q=2m3/m2.h，n=2 则F=Qmax/nq=2450/2*2=612.5m22. 池子直径 D=m，取D=28m3. 沉淀部分有效水深 设t=1.5h，h2=qt=21.5=3m4. 沉淀部分有效容积 V1=5. 污泥部分所需容积 设S=0.5L/人.d，T=4h V=SNT/1000n=14.2m36. 污泥斗容积 设r1=2m，r2=1m，a=60，则 h3=（r1-r2）tana=（2-1）tan60=1.73m 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 设池底径向坡度为0.05，则h4=（R-r）0.05=（14-2）0.05=0.6m污泥斗总容积 V+V2=12.7+143.3=15614.2m3沉淀池总高度 设h1=0.3m，h3=0.5m H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.0+0.5+0.6+1.73=6.13m径深比 D/h2=28/3=9.3 负荷要求。斜板(管)沉淀池 斜板(管)沉淀池是根据“浅层沉淀”原理，在沉淀池中加设斜板或蜂窝斜管，以提高沉淀效率的一种沉淀池。按水流与污泥的相对运动方向划分，斜板(管)沉淀池有异向流、同向流和侧向流等三种形式，污水处理中主要采用升流式异向流斜板(管)沉淀池。 斜板(管)沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点，常应用于城市污水的初沉池和小流量工业废水的隔油等预处理过程，其处理效果稳定，维护工作量也不大。很少应用于污水处理的二沉池工艺中，因为经过生物处理的混合液中固体含量较大，使用斜板(管)沉淀池处理时耐冲击负荷能力较差，效果不稳定；而且由于混合液溶解氧含量大，斜板(管)上容易滋生藻类形成生物膜，运行一段时间后可能堵塞斜板(管)的过水面积，清理起来非常困难。 斜板(管)沉淀池的表面负荷比普通沉淀池大约高一倍，因此在需要挖掘原有沉淀池潜力或需要压缩沉淀池占地时，可以采用斜板(管)沉淀池。斜板(管)沉淀池的基本要求有哪些 常用斜板(管)沉淀池的进水从斜板(管)层的下部进入后，由下向上流经斜板(管)，悬浮颗粒沉降在斜板(管)底面，在积聚到一定程度后自行下滑至集泥斗由穿孔管排出池外，上清液则在沉淀池水面由穿孔管收集或由三角堰溢流而出。斜板(管)沉淀池基本要求如下： (1)斜板垂直净距一般采用80120ram，斜管孔径一般为5080mm。斜板(管)长度一般为1.01.2m，倾角一般为60。斜板(管)上部水深和底部缓冲层高度一般都是0.51.0m (2)斜板上端应向沉淀池进水端方向倾斜安装。为防止水流短路，在池壁与斜板的间隙处应装设阻流挡板。 (3)进水方式一般设置配水整流布水装置，常用的有穿孔配水板和缝隙配水板等，整流配水孔流速一般低于015ms。出水方式一般采用在池面上没置多条集水槽的方式，集水槽的集水方式为孔眼式或三角堰式。 (4)斜板(管)沉淀池一般采用集泥斗收集污泥后靠重力排泥，每日排泥l2次，或根据具体情况增加排泥的频率，甚至连续排泥。 (5)初沉池水力停留时问一般不超过30rain，二沉池一般不超过60min。 (6)斜板(管)沉淀池必须设置冲洗斜板(管)的设施，冲洗可以在检修或临时停运时放空沉淀池，用高压水对斜板(管)内积存的污泥彻底冲刷和清洗，防止污泥堵塞斜板(管)、影响沉淀效果。 (7)升流式斜板(管)沉淀池的表面负荷一般为36m3(m2h)，比普通沉淀池的设计表面负荷高约一倍，池内水力停留时间一般为3060min。初次沉淀池作用 按照流程中所处的位置，沉淀池可分为初次沉淀池和二次沉淀池两种。初次沉淀池一般设置在污水处理厂的沉砂池之后、曝气池之前，二次沉淀池设置在曝气池之后、深度处理或排放之前。 初沉池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理的对象是污水中的悬浮物质，约可去除4055，同时可去除部分BOD5，约可去除2030(主要是悬浮性。BOD5)，可改善生物处理构筑物运行条件并降低其BOD5负荷。 初沉池的主要作用就是去除污水中密度较大的固体悬浮颗粒，以减轻生物处理的有机负荷，提高活