水污染課程設計

1、11 緒論.32 沉淀池 .32.1 沉淀的概念及分類 .32.2 沉淀池及其工作原理 .32.3 常用沉淀池的類型及其各自的優(yōu)缺點和適用條件 .42.4 平流式沉淀池極其構造 .52.5 平流式沉淀池的工作原理 .63 初沉池在污水處理中的作用 .74 我國城市污水水質(zhì)現(xiàn)狀 .75 初沉池的取消帶來的問題 .76 污水處理廠的一般工藝流程 .87 沉淀池的計算 .97.1 沉淀區(qū)尺寸的計算 .97.1.1 沉淀池總面積.97.1.2 沉淀區(qū)的有效水深.97.1.3 沉淀區(qū)有效容積.107.1.4 沉淀區(qū)長度.107.1.5 沉淀池的總寬度.107.2 污泥區(qū)計算 .107.3 沉淀池的總高度

2、 .107.4 污泥斗的容積 .117.5 污泥斗以上梯形部分污泥容積 .117.6 設計參數(shù)的設定 .117.7 沉淀池各部分尺寸的確定 .128 參考文獻.1529 結束語.1631 緒論緒論任何一個地區(qū)或環(huán)境，只要有人類的日常生活和生產(chǎn)，就需要從各天然水體重獲取大量的水，并經(jīng)過簡單和復雜的工藝處理以后供生活和生產(chǎn)使用。這些純凈的水經(jīng)過使用以后，改變了原來的物理性質(zhì)和化學成分，甚至喪失了某種使用價值，成為含有不同種類雜質(zhì)的廢水。這些廢水如果未經(jīng)任何處理排放到水環(huán)境中，就不可避免的造成水環(huán)境的不同性質(zhì)或不同程度的污染，從而危害人類健康，制約人類社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。為了解決水資源短缺和水環(huán)

3、境污染的加劇，迫使人們必須考慮解決污染的源頭控制，廢水的處理以及廢水處理后的回用問題。解決水污染問題的重點是建設城市污水處理廠，而沉淀在城市污水處理廠中得到了廣泛的應用，沉淀池是污水處理廠中一個重要的處理單元。以下內(nèi)容將主要介紹平流式沉淀池在水處理中的運用，工作原理及其設計。2 沉淀池沉淀池2.1 沉淀的概念及分類沉淀的概念及分類沉淀是利用自身重力作用，是污染物從污水中分離出來的一種方法，在城市污水處理中得到了廣泛的應用。根據(jù)污水中懸浮物的濃度和顆粒之間的相互作用不同，可將沉淀分為分散顆粒沉淀、絮凝沉淀、區(qū)域沉淀和壓縮沉淀。分散顆粒沉淀即為自由沉淀，水中的懸浮固體濃度不高，不具有凝聚的性能，也

4、不能相互聚合、干擾，其形狀、尺寸、密度等都不改變，下沉速度恒定。絮凝沉淀指水中懸浮物濃度不高，但有絮凝性時，在沉淀過程中，顆粒相互凝聚，其粒徑和質(zhì)量增大，沉降速度加快。區(qū)域沉淀指懸浮物濃度較高，每個顆粒下沉都受到其他顆粒的干擾，顆粒間相對位置保持不變，顆粒相互牽扯形成網(wǎng)狀的“絮毯”整體下沉。壓縮沉淀是指懸浮物濃度很高，顆粒相互接觸、相互支撐，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間的水被擠出，污泥曾被壓縮而得到濃縮。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將密度比水大的懸浮顆粒從水中去除的處理構筑物，是廢水處理中應用最廣泛的處理單元之一。沉淀池包括進水區(qū)、出水區(qū)、緩沖層區(qū)

5、、污泥區(qū)和沉淀區(qū)五個部分。進水4區(qū)和出水區(qū)的作用是使水流均勻的流過沉淀池，避免短流和減少紊流對沉淀產(chǎn)生的不利影響，同時減少死水區(qū)，提高沉淀池的容積利用率；沉淀區(qū)也稱澄清區(qū)，即沉淀池的工作區(qū)是可沉淀顆粒與廢水分離的區(qū)域；污泥區(qū)是污泥貯存、濃縮和排出的區(qū)域；緩沖層區(qū)則是分隔沉淀區(qū)與污泥區(qū)的水層區(qū)域，保證已沉淀的顆粒不應水流的攪動而再行浮起。沉淀池是利用水流中懸浮雜質(zhì)顆粒向下沉淀速度大于水流向上流動速度或向下沉淀時間小于水流流出沉淀池的時間時能與水流分離的原理實現(xiàn)水的凈化。理想沉淀池的處理效率只與表面負荷有關，即與沉淀池的表面積有關，而與沉淀池的深度無關，沉淀池只于污泥貯存的時間和數(shù)量及防止污泥受到

6、沖刷等因素有關。而在實際連續(xù)運行的沉淀池中，由于水流從出水堰頂溢流會帶來水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的顆粒會隨水流走，沉淀速度等于上升流速的顆粒會懸浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的顆粒才會在池中沉淀下去。而沉淀顆粒在沉淀池中沉到池底的時間與水流在沉淀池中的水力停留時間有關，即與池體的深度無關。2.3 常用沉淀池的類型及其各自的優(yōu)缺點和適用條件常用沉淀池的類型及其各自的優(yōu)缺點和適用條件按水流方向劃分，沉淀池分為平流式、輻流式和豎流式三種，還有根據(jù)“淺層理論”發(fā)展出來的斜板沉淀池。常用沉淀池的性能比較常用沉淀池的性能比較3池型池型優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點適用范圍適用范圍平流式沉淀效果好，對

7、沖擊負荷和溫度變化適應能力強，施工簡易，造價較低配水不易均勻，排泥連續(xù)性差，采用多斗排泥時，每個泥斗需要單獨設排泥管，操作量大，采用鏈條式刮泥機排泥時水下結構易腐蝕適用于地下水位較高及地質(zhì)較差的地區(qū)。適用于大、中、小型污水處理廠輻流式采用定型機械排泥，設備管理方便，運行效果穩(wěn)定機械排泥設備復雜，對施工質(zhì)量要求高適用于地下水位低的地區(qū)，大、中型污水處理廠5豎流式排泥方便，管理簡單，占地面積小地池較大，施工困難，造價較高，對沖擊負荷和溫度變化的適應能力較差，池徑不能過大，否則布水不均勻適用于小型污水處理廠斜板式沉淀效率高，池容積小，占地面積小斜板耗用材料多，且價格較高，排泥較困難，易滋長藻類適用于

8、舊沉淀池的改建、擴建和挖潛，用地緊張，需要壓縮沉淀池面積時，適用于初沉池2.4 平流式沉淀池極其構造平流式沉淀池極其構造平流式沉淀池是廢水從池的一端進入，從另一端流出，水流再次內(nèi)做水平運動，池平面形狀呈長方形，可以是單格或多格串聯(lián)。池的進口端底部，或沿池長方向，設有一個或多個貯泥斗，貯存沉積下來的污泥。平流式沉淀池一般由進水裝置、出水裝置、沉淀區(qū)、緩沖區(qū)、污泥區(qū)及排泥裝置構成。圖 是使用比較廣泛的一種平流式沉淀池。圖圖 設有刮泥機的平流式沉淀池設有刮泥機的平流式沉淀池刮泥機；刮渣板；刮泥板；進水槽；擋流墻；泥斗123456排泥管；浮渣槽；出水槽；出水管78910進水裝置的作用是使水流均勻的分布

9、在整個進水斷面上，盡可能減少擾動，并使流速不致太大。為使流入的污水能夠均勻、穩(wěn)定地進入沉淀池，進水區(qū)設有整流措施，圖 b 所示的是四種不同的進水區(qū)整流措施。它的流入裝置是橫向6潛孔，潛孔均勻分布在整個寬度上，在潛孔前設置擋板，其作用是消耗能量，使污水均勻分布，擋板一般高出池水水面 0.10.5m，伸入水下的深度不少于0.25m，擋板距進水口 0.51.0。2圖圖 進水區(qū)整流措施進水區(qū)整流措施出水裝置的作用是使沉淀后的出水盡量均勻流出，由流出槽與擋板組成。流出槽設有自由溢流堰，溢流堰保證嚴格水平，既可保證水流均勻又可控制沉淀池水位。出流堰是沉淀池的重要組成部件，它不僅控制沉淀池內(nèi)水面的高度，而且

10、對沉淀池內(nèi)水流的均勻分布有著直接影響。單位長度堰口的溢流量必須相等。目前多采用鋸齒形堰，因為易于加工，出水均勻。這種出水堰常用鋼板制成，齒深 50mm，齒距 200mm，直角。池內(nèi)水位一般控制在鋸齒高度的處為宜.215排泥裝置可分為兩類：a利用池內(nèi)的靜水壓力，將污泥排出池外，上端伸出水面以便清除，污泥通過靜水壓力排出池外，為了使池底污泥能滑入集泥斗中，池底應有一定的坡度：b機械排泥，即裝有刮板的鏈帶沿池底慢慢移動，速度約為 1mmin，將沉泥緩慢推入污泥斗中，當鏈帶刮板轉到水面時，又可將浮渣推入浮渣槽。鏈帶式刮泥機的缺點是機件長期浸于污水中，易被腐蝕，難以維修。也可以使用刮泥車，不但運用靈活，

11、而且保養(yǎng)維修都比較方便。2.5 平流式沉淀池的工作原理平流式沉淀池的工作原理廢水由進水槽經(jīng)淹沒孔口進入池內(nèi)。在孔口后面設有擋板或穿孔整流墻，用來消能穩(wěn)流，使進水沿過流斷面均勻分布。在沉淀池末端設有溢流堰和集水7槽，澄清水溢過堰口，經(jīng)集水槽排出。在溢流堰前也設有擋板，用以阻隔浮渣，浮渣通過可轉動的排渣管收集和排出。池體下部靠近水端有泥斗，斗壁傾角為5060，.池底以 0.010.02 的坡度坡向泥斗。當刮泥機緩慢行走時，刮泥板就將池底的污泥向前推入泥斗，而位于水面的刮板則將浮渣推向池尾的排渣管。泥斗內(nèi)設有排泥管，開啟排泥閥時，泥渣便在靜水壓力作用下由排泥管排出池外。3 初沉池在污水處理中的作用初

12、沉池在污水處理中的作用在城市污水廠進水中，固體物質(zhì)在城市污水中固體由可沉固體、漂浮固體和一部分膠態(tài)的不可沉固體組成。城市污水中的懸浮固體、可沉固體物質(zhì) 以三種狀態(tài)存在：溶解態(tài)、膠體態(tài)和懸浮態(tài)。而懸浮約占 60%，膠態(tài)固體物質(zhì)接近40%，極少一部分是漂浮固體物質(zhì)。 在城市污水廠的一級處理中，初沉池設置在格柵、沉砂池之后，主要去除懸浮固體中的可沉固體物質(zhì)，去除效果可達 90%以上；在可沉淀物質(zhì)沉淀過程中，懸浮物質(zhì)中不可沉淀漂浮物質(zhì)的一小部分(約 10%)會粘附在絮體上一起沉淀下去。另外，漂浮物質(zhì)的大部分也將在初沉池內(nèi)漂浮在污水表面作為浮渣去除，沉下去的物質(zhì)作為污泥被排出。而且，由于初沉池的停留時間

13、一般為1.52.0 h，所以初沉池還有均和水質(zhì)、水解(酸化)作用.64 我國城市污水水質(zhì)現(xiàn)狀我國城市污水水質(zhì)現(xiàn)狀我國是一個發(fā)展中國家，城市排水基礎設施差，城市排水體制基本上以合流制為主。由于城市綠化率不高，燃燒煤炭作為城市生活中一次性能源使用較為普遍，加之我國城市垃圾尚未分類，因此我國的城市污水中不僅含有有機物，還有泥沙、煤渣等無機物和塑料帶(袋)等漂浮物。 柵渣成分復雜，既有一般城市污水廠常見的木塊、塑料制品等，又有少見的衣物、絲織品等。進廠污水中的漂浮物雖然經(jīng)一道粗格柵(柵距為 20 mm)、一道細格柵(柵距為 10 mm)，但是仍有一些如布條、塑料帶等雜質(zhì)穿過格柵，越過沉砂池，最終在初沉

14、池內(nèi)被有效地去除，保證了后續(xù)二級生化處理的正常運行。近十幾年來，我國的城市污水處理有了很大的發(fā)展，改良的活性污泥法，如氧化溝、ab 法、sbr 法等新工藝得到推廣應用。這些新工藝的共同點是取消了初沉池，因為具有占地小、投資省的特點。然而，由于我國的城市污水水質(zhì)不同于發(fā)達國家，取消初沉池后，導致一些城市污水廠運行管理出現(xiàn)問題。5 初沉池的取消帶來的問題初沉池的取消帶來的問題城市污水中的無機物、漂浮物絕大部分是經(jīng)格柵、沉砂池、初沉池這些一8級處理構筑物去除的。 城市污水中的無機物大部分是在沉砂池內(nèi)去除，少部分是在初沉池內(nèi)去除。這是因為我國沉砂池是按去除粒徑大于 0.2mm 的砂粒(相對密度為 2.

15、65)，去除率大于 95%設計的。據(jù)對廣西某城市污水廠泥沙淤積較為嚴重的氧化溝內(nèi)積泥實測結果表明：盡管對 0.2mm 以上的砂粒去除率達到 90%，但對粒徑小于 0.1mm的砂粒，去除率僅為 35%左右。這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經(jīng)格柵去除的，少部分是在初沉池內(nèi)去除的。目前，我國城市污水廠一般設置粗細兩道格柵，細格柵柵距一般不小于 10 mm。因此，一部分漂浮物仍能穿過格柵，進入后續(xù)處理構筑物。根據(jù)對我國部分城市污水廠實際運行現(xiàn)狀的調(diào)研證實，取消初沉池后，給城市污水廠的運行管理帶來一系列的問題，突出表現(xiàn)在下述幾個方面： (1)漂浮物進入二沉池后，往往纏繞在刮泥機上

16、，影響其正常工作；這些雜質(zhì)隨二沉池剩余污泥進入污泥濃縮池，又會纏繞到機械混合攪拌槳上； (2)沉砂池去除的砂粒淤積在二級生物處理構筑物的配水溝渠內(nèi)，而后導致氧化溝、曝氣池、sbr 池積沙嚴重，池容減少； (3)累積的泥沙常常堵塞二沉池、污泥濃縮池排泥管道； (4)含沙率過大的活性污泥脫水時，大大降低污泥的成餅率，并使帶式壓濾機濾布過度磨損，縮短了使用壽命；污泥消化池消化含沙率過大的剩余污泥，不但使污泥攪拌困難，而且導致消化池產(chǎn)氣量降低； (5)回流污泥泵由于輸送含沙率過大的活性污泥使泵殼磨穿(一般 34 年)，連鋼制管道彎頭端部磨穿時間也縮短為 56 年(一般為 10 年左右)。66 污水處理

17、廠的一般工藝流程污水處理廠的一般工藝流程現(xiàn)代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理。一級處理，主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經(jīng)過一級處理的污水，bod 一般可去除 30%左右，達不到排放標準。一級處理屬于二級處理的預處理。二級處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質(zhì)(bod，cod物質(zhì))，去除率可達 90%以上，使有機污染物達到排放標準。三級處理，進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性9炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。整個過程為通

18、過粗格柵的原污水經(jīng)過污水提升泵提升后，經(jīng)過格柵，之后進入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理(即物理處理)，初沉池的出水進入生物處理設備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設備的出水進入二次沉淀池，一級處理結束到此為二級處理，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或者進入三級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。在整個過程中，二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，經(jīng)過脫水和干燥設

19、備后，污泥被最后利用。以上是污水處理廠處理工藝的基本流程，流程圖如下:17 沉淀池的計算沉淀池的計算7.1 沉淀區(qū)尺寸的計算沉淀區(qū)尺寸的計算27.1.1 沉淀池總面積沉淀池總面積沉淀池總面積 ;:maxmqqaav 式中：最大設計流量，maxvq;3hm 表面負荷，;初沉池取qhmm23;35 . 123hmm7.1.2 沉淀區(qū)的有效水深沉淀區(qū)的有效水深沉淀區(qū)的有效水深2h: ;2mqth 10式中： 污水沉淀時間，初沉池沉淀區(qū)的有效水深一般為t;21h，長度與有效水深之比不小于 。m4287.1.3 沉淀區(qū)有效容積沉淀區(qū)有效容積沉淀區(qū)的有效容積 ;:3max211mtqhavvv7.1.4

20、沉淀區(qū)長度沉淀區(qū)長度沉淀區(qū)長度 mvtll6 . 3:）；，一般為不小于（503082hl 式中： 最大設計流量時的水平流速一般不大于。v,smmsmm57.1.5 沉淀池的總寬度沉淀池的總寬度沉淀池的總寬度 ;:mlabb沉淀池的只數(shù) ；mbbnn:為每座沉淀池的寬度，一般為且要求池的長寬比不小于以b,105m, 4為宜。547.2 污泥區(qū)計算污泥區(qū)計算4污泥容積 301001001000:mtpsnww式中每人每日產(chǎn)生污泥干重質(zhì)量s:;,dg人 設計人口數(shù) n;污泥儲存時間，也既是兩次排泥的時間間隔。td,每池產(chǎn)生的污泥量。 3:mnww 117.3 沉淀池的總高度沉淀池的總高度2沉淀池的

21、總高度 44321:hhhhhhh式中：沉淀池超高一般1h,m;3 . 01mh 沉淀區(qū)的有效深度2h;,m 緩沖層高度一般取值：無機械刮泥設備時為機3h,m,5 . 0 m械排泥時，緩沖層的上緣應高出刮泥板;3 . 0 m 梯形部分高度4h;,m 泥斗高度。 4hm,7.4 污泥斗的容積污泥斗的容積2污泥斗的容積:1v2121 4131sssshv式中：污泥斗的上口面積1s;,2m污泥斗的下口面積。2s2,m7.5 污泥斗以上梯形部分污泥容積污泥斗以上梯形部分污泥容積2污泥斗以上梯形部分污泥容積 :2vbhllv42122式中：梯形部分上底邊長1l;,m 梯形部分下底邊長。2lm,7.6 設

22、計參數(shù)的設定設計參數(shù)的設定原始數(shù)據(jù)與基本參數(shù):最大設計流量 2500設計人口 300000 人。:hm3;:12根據(jù)原始數(shù)據(jù)和設計原則，可對其他參數(shù)做以下設定:表面負荷2.5qhm;污水沉淀時間1.5th;最大設計流量時的水平流速2vsmm;每座沉淀池的寬度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;污泥清除間隔天數(shù)=2。td7.7 沉淀池各部分尺寸的確定沉淀池各部分尺寸的確定沉淀池總有效沉淀面： 2max10005 . 22500mqqav;沉淀池有效水深：2hmtq75. 35 . 15 . 2;沉淀池總有效容積：3max2137505 .

23、12500mtqhavv;沉淀池長度：mmvtl399 .3836005 . 11026 . 36 . 33;沉淀池總寬度:mlab26391000;沉淀池的只數(shù)： ；只52 . 526bbn校核尺寸比例: 長寬比：符合要求5 . 72 . 539bl4,;13 長深比：8 符合要求。04.1075. 3392hl,污泥容積:;8 .2172%9610010001001000100030000022100100100030mtpsnw每個污泥池的污泥量。:356.4358 .217mnww污泥斗尺寸及其容積采用泥斗如圖所示斗傾角采用泥斗斗底尺寸:,60,為上口為（兩個尺寸均為設定） 。mm5 . 05 . 0,mm2 . 52 . 5污泥斗高度:mh07. 460