斜板沉淀池設(shè)計

1、中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院環(huán)保設(shè)備課程作業(yè)作業(yè)1： 斜板沉淀池設(shè)計計算采用異向流斜板沉淀池1. 設(shè)計所采用的數(shù)據(jù) 由于斜板沉淀池在絮凝池之后，經(jīng)過加藥處理，故負(fù)荷較高，取q=3.0mm/s 斜板有效系數(shù)取0.8，=0.60.8 斜板水平傾角 =60° 斜板斜長 L=1.2m 斜板凈板距 P=0.05m P一般取50150mm 顆粒沉降速度 =0.4mm/s=0.0004m/s2. 沉淀池面積A=Qq=2000024×60×60×0.00377m2 式中 Q進水流量，m3/d q容積負(fù)荷，mm/s3.斜板面積 Af=Q=2000024×3600&

2、#215;0.8×0.0004=723m2 需要斜板實際總面積為Af'=Afcos=7230.5=1447m24.斜板高度h=l×sin=1.2×sin60°=1.0m5.沉淀池長寬設(shè)斜板間隔數(shù)為N=130個則斜板部分長度為 l1=130×0.05÷sin60°=7.5m斜板部分位于沉淀池中間，斜板底部左邊距池邊距離l2=0.1m，斜板底部右邊距池邊距離l3=0.8m，則池長L=7.5+0.1+0.8=8.4m池寬B=AL=778.4=9.2m校核：B'=Af'N+1×l=9.2m，符合故沉

3、淀池長為8.4m，寬為9.2m，從寬邊進水。6.污泥體積計算排泥周期T=1d污泥斗計算設(shè)計4個污泥斗，污泥斗傾斜角度為67°，污泥斗下底面長a=0.4m，上底面長b=2.1m。污泥斗總?cè)莘e: >V=90m3，符合要求。7.沉淀池總高度式中 h1保護高度（m），一般采用0.3-0.5m，本設(shè)計取0.3m； h2清水區(qū)高度（m），一般采用0.5-1.0m，本設(shè)計取1.0m； h3斜管區(qū)高度（m）； h4配水區(qū)高度（m），一般取0.5-1.0m，本設(shè)計取1.0m； h5排泥槽高度（m）。8.進出水系統(tǒng)8.1. 沉淀池進水設(shè)計沉淀池進水采用穿孔花墻，孔口總面積：A=Qv=0.230.1

4、8=1.3m2式中 v孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15-0.20m/s。本設(shè)計取0.18m/s。每個孔口的尺寸定為15cm×8cm，則孔口數(shù)N=A15×8=1.30.012=108 個。進水孔位置應(yīng)在斜管以下、沉泥區(qū)以上部位。8.2.沉淀池出水設(shè)計沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s，則穿孔總面積：A=Qv1=0.230.6=0.38m2設(shè)每個孔口的直徑為4cm，則孔口的個數(shù)： 式中 F每個孔口的面積(m2)設(shè)沿池長方向布置8條穿孔集水槽，右邊為1條集水渠，為施工方便槽底平坡，集水槽中心距為：L'=9.2/8=1.1m。每條集水槽長L

5、=8 m， 每條集水量為：，考慮池子的超載系數(shù)為20%，故槽中流量為：槽寬：=0.9=0.9×0.017=0.9×0.20=0.18m。起點槽中水深 H1=0.75b=0.75×0.18=0.14m，終點槽中水深H2=1.25b=1.25×0.18=0.23m 為了便于施工，槽中水深統(tǒng)一按H2=0.25m計。集水方法采用淹沒式自由跌落，淹沒深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.15m。則集水槽總高度: 集水槽雙側(cè)開孔，孔徑為DN=25mm，每側(cè)孔數(shù)為50個，孔間距為15cm。 8條集水槽匯水至出水渠，集水渠的流量按0.23m3/s，假定集

6、水渠起端的水流截面為正方形，則出水渠寬度為=0.9=m，起端水深0.52m，考慮到集水槽水流進入集水渠時應(yīng)自由跌落高度取0.05m，即集水槽應(yīng)高于集水渠起端水面0.05，同時考慮到集水槽頂相平，則集水渠總高度為：=0.05+0.5+0.52=1.07m 9. 沉淀池排泥系統(tǒng)設(shè)計采用穿孔管進行重力排泥，穿孔管橫向布置于污泥斗底端，沿與水流垂直方向共設(shè)4根，雙側(cè)排泥至集泥渠。孔眼采用等距布置，穿孔管長8m，首末端集泥比為0.5，查得 =0.72。取孔徑d=25mm，孔口面積=0.00049m²，取孔距=0.4m，孔眼個數(shù)為： 孔眼總面積為：m2 穿孔管斷面積為： w=0.0129 m2

7、穿孔管直徑為：D=0.128m 取直徑為150mm，孔眼向下，與中垂線成角，并排排列，采用氣動快開式排泥閥。 作業(yè)2： UASB反應(yīng)器的設(shè)計計算1 設(shè)計參數(shù)(1) 污泥參數(shù)設(shè)計溫度T=25容積負(fù)荷NV=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥為顆粒狀污泥產(chǎn)率0.1kgMLSS/kgCOD產(chǎn)氣率0.5m3/kgCOD(2) 設(shè)計水量Q=1000m3/d=41.67m3/h=0.0116m3/s=11.6L/s。(3) 水質(zhì)指標(biāo)進水COD 10000mg/L，去除率為8085%，取去除率為85%，則出水COD為1500mg/L。2. UASB反應(yīng)器容積及主要工藝尺寸的確定(1) UASB反應(yīng)器容積的確

8、定 本設(shè)計采用容積負(fù)荷法確立其容積V V=QS0/NVV反應(yīng)器的有效容積(m3)S0進水有機物濃度(kgCOD/L)V=1000×10×0.85/8.5=1000m3 取有效容積系數(shù)為0.8，則實際體積為1250m3(2) 主要構(gòu)造尺寸的確定UASB反應(yīng)器采用圓形池子，布水均勻，處理效果好。取水力負(fù)荷q1=0.3m3/（m2·h） 反應(yīng)器表面積 A=Q/q1=41.67/0.5=138.9m2 反應(yīng)器高度 H=V/A=1250/138.9=8.99m 取H=9m采用2座相同的UASB反應(yīng)器，則每個單池面積A1為：A1=A/2=138.9/2=69.45m2 取D=

9、9m則實際橫截面積 A2=3.14D2/4=63.6 m2 實際表面水力負(fù)荷 q1=Q/2A2=41.67/127.2=0.33 m3/（m2h）q11.0 m3/（m2h），符合設(shè)計要求。3. UASB進水配水系統(tǒng)設(shè)計(1) 設(shè)計原則 進水必須要反應(yīng)器底部均勻分布，確保各單位面積進水量基本相等，防止短路和表面負(fù)荷不均； 應(yīng)滿足污泥床水力攪拌需要，要同時考慮水力攪拌和產(chǎn)生的沼氣攪拌； 易于觀察進水管的堵塞現(xiàn)象，如果發(fā)生堵塞易于清除。本設(shè)計采用圓形布水器，每個UASB反應(yīng)器設(shè)30個布水點。(2)設(shè)計參數(shù)每個池子的流量 Q1=41.67/2=20.64m3/h(3) 設(shè)計計算查有關(guān)數(shù)據(jù)，對顆粒污泥

10、來說，容積負(fù)荷大于4m3/(m2.h)時，每個進水口的負(fù)荷須大于2m2，則布水孔個數(shù)n必須滿足 D2/4/n>2 即n<D2/8=3.14×81/8=32 取n=30個則每個進水口負(fù)荷 a=D2/4/n=3.14×9 2/4/30=2.12m2可設(shè)3個圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè)5個孔口，中間設(shè)10個，最外圍設(shè)15個，其草圖見圖1 內(nèi)圈5個孔口設(shè)計 服務(wù)面積： S1=5×2.12=10.6m2折合為服務(wù)圓的直徑為： 用此直徑用一個虛圓，在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實圓環(huán)，其上布5個孔口則圓環(huán)的直徑計算如下： 3.14 d12/4=S1/2 中圈10個孔口設(shè)計 服

11、務(wù)面積： S2=10×2.12=21.2m2 折合為服務(wù)圓的直徑為： 則中間圓環(huán)的直徑計算如下：3.14 (6.362d22)/4=S2/2 則 d2=5.2m 外圈15個孔口設(shè)計 服務(wù)面積： S3=15×2.12=31.8m2 折合為服務(wù)圓的直徑為 則中間圓環(huán)的直徑計算如下：3.14 (92d32)/4=S3/2 則 d3=7.8m布水點距反應(yīng)器池底120mm；孔口徑15cm圖1 UASB布水系統(tǒng)示意圖4. 三相分離器的設(shè)計(1) 設(shè)計說明 UASB的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離器的設(shè)計直接影響氣、液、固三相在反應(yīng)器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。對污泥

12、床的正常運行和獲得良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)驗， 三相分離器應(yīng)滿足以下幾點要求：沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷<1.0m/h；三相分離器集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用0.51.0m；沉淀區(qū)四壁傾斜角度應(yīng)在45º60º之間，使污泥不積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)；沉淀區(qū)斜面高度約為0.51.0m；進入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙的流速2m/h；總沉淀水深應(yīng)1.5m；水力停留時間介于1.52h；分離氣體的擋板與分離器壁重疊在20mm以上；以上條件如能滿足，則可達到良好的分離效果。（2） 設(shè)計計算本設(shè)計采用無導(dǎo)流板的三相分離器 沉淀區(qū)的設(shè)計沉淀器（集氣罩）斜壁傾角 =50

13、°沉淀區(qū)面積： A=3.14 D2/4=63.6m2表面水力負(fù)荷q=Q/A=41.67/(2×63.6)=0.33m3/(m2.h)<1.0 m3/(m2.h) 符合要求 回流縫設(shè)計 h2的取值范圍為0.51.0m, h1一般取0.5m 取h1=0.5m，h2=0.7m，h3=2.4m 依據(jù)圖8中幾何關(guān)系，則 b1=h3/tanb1下三角集氣罩底水平寬度，下三角集氣罩斜面的水平夾角h3下三角集氣罩的垂直高度，mb1=2.4/tan50°=2.0m b2=b2b1=92×2.0=5.0m下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速v1，可用下式計算

14、：Q1反應(yīng)器中廢水流量（m3/s）S1下三角形集氣罩回流縫面積（m2） V1<2m/s ，符合要求。上下三角形集氣罩之間回流縫流速v2的計算： V2=Q1/S2S2上三角形集氣罩回流縫面積（m2）CE上三角形集氣罩回流縫的寬度，CE>0.2m 取CE=1.0mCF上三角形集氣罩底寬，取CF=6.0mEH=CE sin50°=1.0 sin50°=0.766mEQ=CF+2EH=6.0+2×0.766=7.53mS2=3.14(CF+EQ).CE/2=3.14 (6.0+7.53)×1.0/2=21.24m2v2=41.67/2/21.24=0

15、.98m/hv2<v1<2.0m/h , 符合要求確定上下集氣罩相對位置及尺寸 BC=CE/cos50°=1.0/cos50°=1.556m HG=(CFb2)/2=0.5m EG=EH+HG=1.266m AE=EG/sin40°=1.266/sin40°=1.97m BE=CE tan50°=1.19m AB=AEBE=0.78m DI=CD sin50°=AB sin50°=0.78 sin50°=0.597mh4=AD+DI=BC+DI=2.15mh5=1.0m（3）氣液分離設(shè)計 由圖5可知，欲

16、達到氣液分離的目的，上、下兩組三角形集氣罩的斜邊必須重疊，重疊的水平距離（AB的水平投影）越大，氣體分離效果越好，去除氣泡的直徑越小，對沉淀區(qū)固液分離效果的影響越小，所以，重疊量的大小是決定氣液分離效果好壞的關(guān)鍵。由反應(yīng)區(qū)上升的水流從下三角形集氣罩回流縫過渡到上三角形集氣罩回流縫再進入沉淀區(qū)，其水流狀態(tài)比較復(fù)雜。當(dāng)混合液上升到A點后將沿著AB方向斜面流動，并設(shè)流速為va，同時假定A點的氣泡以速度Vb垂直上升，所以氣泡的運動軌跡將沿著va和vb合成速度的方向運動，根據(jù)速度合成的平行四邊形法則，則有： 要使氣泡分離后進入沉淀區(qū)的必要條件是： 在消化溫度為25，沼氣密度 =1.12g/L；水的密度

17、=997.0449kg/m3；水的運動粘滯系數(shù)v=0.0089×10-4m2/s；取氣泡直徑d=0.01cm根據(jù)斯托克斯（Stokes）公式可得氣體上升速度vb為 vb氣泡上升速度（cm/s）g重力加速度（cm/s2）碰撞系數(shù)，取0.95廢水的動力粘度系數(shù)，g/(cm.s) =v 水流速度 校核： ， 故設(shè)計滿足要求。圖5 三相分離器設(shè)計計算草圖5.出水系統(tǒng)計算采用矩形槽圓周出水，槽寬0.2m，槽深0.3m。6.排泥系統(tǒng)設(shè)計每日產(chǎn)泥量為 =10000×0.85×0.1×1000×103=850kgMLSS/d則 每個UASB每日產(chǎn)泥量為W=850/2=425kgMLSS/d可用200mm的排泥管，每天排泥一次。7.產(chǎn)氣量計算每日產(chǎn)氣量 G=10000×0.85×0.5×1000×103 =4250m3/d=177.1m3/h 儲氣柜容積一般按照日產(chǎn)氣量的25%40%設(shè)計，大型的消化系統(tǒng)取高值，小型的取低值，本設(shè)計取38%。儲氣柜的壓力一般為23KPa，不宜太大。8.加熱系統(tǒng)設(shè)進水溫度為15°C，反應(yīng)器的設(shè)計溫度為25°C。那么所需要的熱量：QH= dF×F&