水污染课程设计

1、11 绪论.32 沉淀池 .32.1 沉淀的概念及分类 .32.2 沉淀池及其工作原理 .32.3 常用沉淀池的类型及其各自的优缺点和适用条件 .42.4 平流式沉淀池极其构造 .52.5 平流式沉淀池的工作原理 .63 初沉池在污水处理中的作用 .74 我国城市污水水质现状 .75 初沉池的取消带来的问题 .76 污水处理厂的一般工艺流程 .87 沉淀池的计算 .97.1 沉淀区尺寸的计算 .97.1.1 沉淀池总面积.97.1.2 沉淀区的有效水深.97.1.3 沉淀区有效容积.107.1.4 沉淀区长度.107.1.5 沉淀池的总宽度.107.2 污泥区计算 .107.3 沉淀池的总高度

2、 .107.4 污泥斗的容积 .117.5 污泥斗以上梯形部分污泥容积 .117.6 设计参数的设定 .117.7 沉淀池各部分尺寸的确定 .128 参考文献.1529 结束语.1631 绪论绪论任何一个地区或环境，只要有人类的日常生活和生产，就需要从各天然水体重获取大量的水，并经过简单和复杂的工艺处理以后供生活和生产使用。这些纯净的水经过使用以后，改变了原来的物理性质和化学成分，甚至丧失了某种使用价值，成为含有不同种类杂质的废水。这些废水如果未经任何处理排放到水环境中，就不可避免的造成水环境的不同性质或不同程度的污染，从而危害人类健康，制约人类社会和经济的可持续发展。为了解决水资源短缺和水环

3、境污染的加剧，迫使人们必须考虑解决污染的源头控制，废水的处理以及废水处理后的回用问题。解决水污染问题的重点是建设城市污水处理厂，而沉淀在城市污水处理厂中得到了广泛的应用，沉淀池是污水处理厂中一个重要的处理单元。以下内容将主要介绍平流式沉淀池在水处理中的运用，工作原理及其设计。2 沉淀池沉淀池2.1 沉淀的概念及分类沉淀的概念及分类沉淀是利用自身重力作用，是污染物从污水中分离出来的一种方法，在城市污水处理中得到了广泛的应用。根据污水中悬浮物的浓度和颗粒之间的相互作用不同，可将沉淀分为分散颗粒沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀和压缩沉淀。分散颗粒沉淀即为自由沉淀，水中的悬浮固体浓度不高，不具有凝聚的性能，也

4、不能相互聚合、干扰，其形状、尺寸、密度等都不改变，下沉速度恒定。絮凝沉淀指水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过程中，颗粒相互凝聚，其粒径和质量增大，沉降速度加快。区域沉淀指悬浮物浓度较高，每个颗粒下沉都受到其他颗粒的干扰，颗粒间相对位置保持不变，颗粒相互牵扯形成网状的“絮毯”整体下沉。压缩沉淀是指悬浮物浓度很高，颗粒相互接触、相互支撑，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥曾被压缩而得到浓缩。2.2 沉淀池及其工作原理沉淀池及其工作原理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。沉淀池包括进水区、出水区、缓冲层区

5、、污泥区和沉淀区五个部分。进水4区和出水区的作用是使水流均匀的流过沉淀池，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可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；缓冲层区则是分隔沉淀区与污泥区的水层区域，保证已沉淀的颗粒不应水流的搅动而再行浮起。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上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，沉淀池只于污泥贮存的时间和数量及防止污泥受到

6、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，沉淀速度等于上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到池底的时间与水流在沉淀池中的水力停留时间有关，即与池体的深度无关。2.3 常用沉淀池的类型及其各自的优缺点和适用条件常用沉淀池的类型及其各自的优缺点和适用条件按水流方向划分，沉淀池分为平流式、辐流式和竖流式三种，还有根据“浅层理论”发展出来的斜板沉淀池。常用沉淀池的性能比较常用沉淀池的性能比较3池型池型优点优点缺点缺点适用范围适用范围平流式沉淀效果好，对

7、冲击负荷和温度变化适应能力强，施工简易，造价较低配水不易均匀，排泥连续性差，采用多斗排泥时，每个泥斗需要单独设排泥管，操作量大，采用链条式刮泥机排泥时水下结构易腐蚀适用于地下水位较高及地质较差的地区。适用于大、中、小型污水处理厂辐流式采用定型机械排泥，设备管理方便，运行效果稳定机械排泥设备复杂，对施工质量要求高适用于地下水位低的地区，大、中型污水处理厂5竖流式排泥方便，管理简单，占地面积小地池较大，施工困难，造价较高，对冲击负荷和温度变化的适应能力较差，池径不能过大，否则布水不均匀适用于小型污水处理厂斜板式沉淀效率高，池容积小，占地面积小斜板耗用材料多，且价格较高，排泥较困难，易滋长藻类适用于

8、旧沉淀池的改建、扩建和挖潜，用地紧张，需要压缩沉淀池面积时，适用于初沉池2.4 平流式沉淀池极其构造平流式沉淀池极其构造平流式沉淀池是废水从池的一端进入，从另一端流出，水流再次内做水平运动，池平面形状呈长方形，可以是单格或多格串联。池的进口端底部，或沿池长方向，设有一个或多个贮泥斗，贮存沉积下来的污泥。平流式沉淀池一般由进水装置、出水装置、沉淀区、缓冲区、污泥区及排泥装置构成。图 是使用比较广泛的一种平流式沉淀池。图图 设有刮泥机的平流式沉淀池设有刮泥机的平流式沉淀池刮泥机；刮渣板；刮泥板；进水槽；挡流墙；泥斗123456排泥管；浮渣槽；出水槽；出水管78910进水装置的作用是使水流均匀的分布

9、在整个进水断面上，尽可能减少扰动，并使流速不致太大。为使流入的污水能够均匀、稳定地进入沉淀池，进水区设有整流措施，图 b 所示的是四种不同的进水区整流措施。它的流入装置是横向6潜孔，潜孔均匀分布在整个宽度上，在潜孔前设置挡板，其作用是消耗能量，使污水均匀分布，挡板一般高出池水水面 0.10.5m，伸入水下的深度不少于0.25m，挡板距进水口 0.51.0。2图图 进水区整流措施进水区整流措施出水装置的作用是使沉淀后的出水尽量均匀流出，由流出槽与挡板组成。流出槽设有自由溢流堰，溢流堰保证严格水平，既可保证水流均匀又可控制沉淀池水位。出流堰是沉淀池的重要组成部件，它不仅控制沉淀池内水面的高度，而且

10、对沉淀池内水流的均匀分布有着直接影响。单位长度堰口的溢流量必须相等。目前多采用锯齿形堰，因为易于加工，出水均匀。这种出水堰常用钢板制成，齿深 50mm，齿距 200mm，直角。池内水位一般控制在锯齿高度的处为宜.215排泥装置可分为两类：a利用池内的静水压力，将污泥排出池外，上端伸出水面以便清除，污泥通过静水压力排出池外，为了使池底污泥能滑入集泥斗中，池底应有一定的坡度：b机械排泥，即装有刮板的链带沿池底慢慢移动，速度约为 1mmin，将沉泥缓慢推入污泥斗中，当链带刮板转到水面时，又可将浮渣推入浮渣槽。链带式刮泥机的缺点是机件长期浸于污水中，易被腐蚀，难以维修。也可以使用刮泥车，不但运用灵活，

11、而且保养维修都比较方便。2.5 平流式沉淀池的工作原理平流式沉淀池的工作原理废水由进水槽经淹没孔口进入池内。在孔口后面设有挡板或穿孔整流墙，用来消能稳流，使进水沿过流断面均匀分布。在沉淀池末端设有溢流堰和集水7槽，澄清水溢过堰口，经集水槽排出。在溢流堰前也设有挡板，用以阻隔浮渣，浮渣通过可转动的排渣管收集和排出。池体下部靠近水端有泥斗，斗壁倾角为5060，.池底以 0.010.02 的坡度坡向泥斗。当刮泥机缓慢行走时，刮泥板就将池底的污泥向前推入泥斗，而位于水面的刮板则将浮渣推向池尾的排渣管。泥斗内设有排泥管，开启排泥阀时，泥渣便在静水压力作用下由排泥管排出池外。3 初沉池在污水处理中的作用初

12、沉池在污水处理中的作用在城市污水厂进水中，固体物质在城市污水中固体由可沉固体、漂浮固体和一部分胶态的不可沉固体组成。城市污水中的悬浮固体、可沉固体物质 以三种状态存在：溶解态、胶体态和悬浮态。而悬浮约占 60%，胶态固体物质接近40%，极少一部分是漂浮固体物质。 在城市污水厂的一级处理中，初沉池设置在格栅、沉砂池之后，主要去除悬浮固体中的可沉固体物质，去除效果可达 90%以上；在可沉淀物质沉淀过程中，悬浮物质中不可沉淀漂浮物质的一小部分(约 10%)会粘附在絮体上一起沉淀下去。另外，漂浮物质的大部分也将在初沉池内漂浮在污水表面作为浮渣去除，沉下去的物质作为污泥被排出。而且，由于初沉池的停留时间

13、一般为1.52.0 h，所以初沉池还有均和水质、水解(酸化)作用.64 我国城市污水水质现状我国城市污水水质现状我国是一个发展中国家，城市排水基础设施差，城市排水体制基本上以合流制为主。由于城市绿化率不高，燃烧煤炭作为城市生活中一次性能源使用较为普遍，加之我国城市垃圾尚未分类，因此我国的城市污水中不仅含有有机物，还有泥沙、煤渣等无机物和塑料带(袋)等漂浮物。 栅渣成分复杂，既有一般城市污水厂常见的木块、塑料制品等，又有少见的衣物、丝织品等。进厂污水中的漂浮物虽然经一道粗格栅(栅距为 20 mm)、一道细格栅(栅距为 10 mm)，但是仍有一些如布条、塑料带等杂质穿过格栅，越过沉砂池，最终在初沉

14、池内被有效地去除，保证了后续二级生化处理的正常运行。近十几年来，我国的城市污水处理有了很大的发展，改良的活性污泥法，如氧化沟、ab 法、sbr 法等新工艺得到推广应用。这些新工艺的共同点是取消了初沉池，因为具有占地小、投资省的特点。然而，由于我国的城市污水水质不同于发达国家，取消初沉池后，导致一些城市污水厂运行管理出现问题。5 初沉池的取消带来的问题初沉池的取消带来的问题城市污水中的无机物、漂浮物绝大部分是经格栅、沉砂池、初沉池这些一8级处理构筑物去除的。 城市污水中的无机物大部分是在沉砂池内去除，少部分是在初沉池内去除。这是因为我国沉砂池是按去除粒径大于 0.2mm 的砂粒(相对密度为 2.

15、65)，去除率大于 95%设计的。据对广西某城市污水厂泥沙淤积较为严重的氧化沟内积泥实测结果表明：尽管对 0.2mm 以上的砂粒去除率达到 90%，但对粒径小于 0.1mm的砂粒，去除率仅为 35%左右。这就是取消初沉池的直接后果。 城市污水中的漂浮物大部分是经格栅去除的，少部分是在初沉池内去除的。目前，我国城市污水厂一般设置粗细两道格栅，细格栅栅距一般不小于 10 mm。因此，一部分漂浮物仍能穿过格栅，进入后续处理构筑物。根据对我国部分城市污水厂实际运行现状的调研证实，取消初沉池后，给城市污水厂的运行管理带来一系列的问题，突出表现在下述几个方面： (1)漂浮物进入二沉池后，往往缠绕在刮泥机上

16、，影响其正常工作；这些杂质随二沉池剩余污泥进入污泥浓缩池，又会缠绕到机械混合搅拌桨上； (2)沉砂池去除的砂粒淤积在二级生物处理构筑物的配水沟渠内，而后导致氧化沟、曝气池、sbr 池积沙严重，池容减少； (3)累积的泥沙常常堵塞二沉池、污泥浓缩池排泥管道； (4)含沙率过大的活性污泥脱水时，大大降低污泥的成饼率，并使带式压滤机滤布过度磨损，缩短了使用寿命；污泥消化池消化含沙率过大的剩余污泥，不但使污泥搅拌困难，而且导致消化池产气量降低； (5)回流污泥泵由于输送含沙率过大的活性污泥使泵壳磨穿(一般 34 年)，连钢制管道弯头端部磨穿时间也缩短为 56 年(一般为 10 年左右)。66 污水处理

17、厂的一般工艺流程污水处理厂的一般工艺流程现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，bod 一般可去除 30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(bod，cod物质)，去除率可达 90%以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性9炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。整个过程为通

18、过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，一级处理结束到此为二级处理，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。在整个过程中，二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设

19、备后，污泥被最后利用。以上是污水处理厂处理工艺的基本流程，流程图如下:17 沉淀池的计算沉淀池的计算7.1 沉淀区尺寸的计算沉淀区尺寸的计算27.1.1 沉淀池总面积沉淀池总面积沉淀池总面积 ;:maxmqqaav 式中：最大设计流量，maxvq;3hm 表面负荷，;初沉池取qhmm23;35 . 123hmm7.1.2 沉淀区的有效水深沉淀区的有效水深沉淀区的有效水深2h: ;2mqth 10式中： 污水沉淀时间，初沉池沉淀区的有效水深一般为t;21h，长度与有效水深之比不小于 。m4287.1.3 沉淀区有效容积沉淀区有效容积沉淀区的有效容积 ;:3max211mtqhavvv7.1.4

20、沉淀区长度沉淀区长度沉淀区长度 mvtll6 . 3:）；，一般为不小于（503082hl 式中： 最大设计流量时的水平流速一般不大于。v,smmsmm57.1.5 沉淀池的总宽度沉淀池的总宽度沉淀池的总宽度 ;:mlabb沉淀池的只数 ；mbbnn:为每座沉淀池的宽度，一般为且要求池的长宽比不小于以b,105m, 4为宜。547.2 污泥区计算污泥区计算4污泥容积 301001001000:mtpsnww式中每人每日产生污泥干重质量s:;,dg人 设计人口数 n;污泥储存时间，也既是两次排泥的时间间隔。td,每池产生的污泥量。 3:mnww 117.3 沉淀池的总高度沉淀池的总高度2沉淀池的

21、总高度 44321:hhhhhhh式中：沉淀池超高一般1h,m;3 . 01mh 沉淀区的有效深度2h;,m 缓冲层高度一般取值：无机械刮泥设备时为机3h,m,5 . 0 m械排泥时，缓冲层的上缘应高出刮泥板;3 . 0 m 梯形部分高度4h;,m 泥斗高度。 4hm,7.4 污泥斗的容积污泥斗的容积2污泥斗的容积:1v2121 4131sssshv式中：污泥斗的上口面积1s;,2m污泥斗的下口面积。2s2,m7.5 污泥斗以上梯形部分污泥容积污泥斗以上梯形部分污泥容积2污泥斗以上梯形部分污泥容积 :2vbhllv42122式中：梯形部分上底边长1l;,m 梯形部分下底边长。2lm,7.6 设

22、计参数的设定设计参数的设定原始数据与基本参数:最大设计流量 2500设计人口 300000 人。:hm3;:12根据原始数据和设计原则，可对其他参数做以下设定:表面负荷2.5qhm;污水沉淀时间1.5th;最大设计流量时的水平流速2vsmm;每座沉淀池的宽度5.2 bm;每人每日的干污泥量sdg22;污泥含水率0p%;96污泥密度31000mkg;污泥清除间隔天数=2。td7.7 沉淀池各部分尺寸的确定沉淀池各部分尺寸的确定沉淀池总有效沉淀面： 2max10005 . 22500mqqav;沉淀池有效水深：2hmtq75. 35 . 15 . 2;沉淀池总有效容积：3max2137505 .

23、12500mtqhavv;沉淀池长度：mmvtl399 .3836005 . 11026 . 36 . 33;沉淀池总宽度:mlab26391000;沉淀池的只数： ；只52 . 526bbn校核尺寸比例: 长宽比：符合要求5 . 72 . 539bl4,;13 长深比：8 符合要求。04.1075. 3392hl,污泥容积:;8 .2172%9610010001001000100030000022100100100030mtpsnw每个污泥池的污泥量。:356.4358 .217mnww污泥斗尺寸及其容积采用泥斗如图所示斗倾角采用泥斗斗底尺寸:,60,为上口为（两个尺寸均为设定） 。mm5 . 05 . 0,mm2 . 52 . 5污泥斗高度:mh07. 460