平流式沉淀池

1、第一章 總論本次課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)是對(duì)某城市50000m3/d污水處理廠三級(jí)處理工藝及部分構(gòu)筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)所處理的原水，屬于市政污水經(jīng)過(guò)二級(jí)生物處理后的出水（中水），水的濁度、CODcr、SS等，均符合國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。但是作為景觀用水和部分工業(yè)補(bǔ)充用水，其濁度和衛(wèi)生指標(biāo)偏高，需要進(jìn)行進(jìn)一步的深度處理，本次課程設(shè)計(jì)的目的就是以活性污泥法處理后的出水作為原水，采用混凝沉淀工藝進(jìn)一步處理，達(dá)到景觀和部分工業(yè)用水的要求。第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容一、設(shè)計(jì)任務(wù)1、本次課程設(shè)計(jì)為初步工藝設(shè)計(jì)及部分構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)要求如下：(1)工藝設(shè)計(jì)：給出污水混凝沉淀處理工藝流程圖，并說(shuō)明理由；給出設(shè)計(jì)高程圖，要

2、求為一次提升，自然流動(dòng)。(2)給出所要求單個(gè)構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)計(jì)算，給出設(shè)計(jì)圖。包括平面圖、AA、BB、高程圖以及工藝流程圖。2、處理工藝流程來(lái)自于二級(jí)生物處理的污水，經(jīng)格柵截留大顆粒有機(jī)物和漂浮物后，通過(guò)劑量槽后，經(jīng)過(guò)泵提升后進(jìn)入三級(jí)污水處理廠，經(jīng)三級(jí)污水處理后符合要求的出水進(jìn)入城市工業(yè)用水管道。第二節(jié) 基本資料一、污水處理水量與水質(zhì)進(jìn)入水處理廠的城市中水的水量與水質(zhì)為：設(shè)計(jì)流量：日處理廢水50000m3中水水質(zhì)：PH值 7.0水溫4.525 CODCr 50 mg/LBOD5 20 mg/LSS 250 mg/LTN 5 mg/LTP 0.05 mg/L二、處理要求中水經(jīng)深度處理后應(yīng)符

3、合以下要求：PH值 7.0CODcr 20 mg/L BOD5 15 mg/LSS 10 mg/L TN 5 mg/LTP 0.05 mg/L三、氣象及水文資料：風(fēng)向：冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)。風(fēng)速：平均風(fēng)速 < 2m/s, 最大風(fēng)速 20m/s。氣溫： 年平均溫度為6 最冷月平均為13.5 (1月) 最熱月平均為22 （7月）水文：年平均降水量：417.5mm 年平均蒸發(fā)量：1824.2mm 地下水初見(jiàn)水位： 68m地形地貌：廠區(qū)地勢(shì)由西向東呈下降趨勢(shì)。第二章 混凝沉淀工藝流程設(shè)計(jì)第一節(jié) 工藝流程設(shè)計(jì)及說(shuō)明廠的設(shè)計(jì)水量為5萬(wàn)立方米每天，廠自用水為5%。原水為經(jīng)過(guò)二級(jí)生

4、物處理的污水，首先進(jìn)入泵房進(jìn)行提升，提升揚(yáng)程為7.4米，然后經(jīng)過(guò)細(xì)格柵進(jìn)一步去除大顆粒有機(jī)物，在整個(gè)過(guò)程中形成自然水流。在提升后進(jìn)入混合反應(yīng)池，通過(guò)配水井的閘門(mén)控制各絮凝池的水量。水流在混合反應(yīng)池內(nèi)形成大的礬花后進(jìn)入平流式沉淀池，沉淀池出水通過(guò)配水井后進(jìn)入快濾池，過(guò)濾后進(jìn)入消毒接觸室進(jìn)行消毒，最后進(jìn)入用水管網(wǎng)。其中沉淀池及快濾池產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥濃縮池，然后經(jīng)消化脫水形成泥餅，運(yùn)出廠外。該廠的工藝流程圖如下：圖2.1.1 工藝流程圖主要設(shè)備：1、集水井：匯集原水以利于后續(xù)工藝流程的進(jìn)行。3、水泵：泵房進(jìn)口處設(shè)閘門(mén)一座，手電兩用操作。采用螺旋提升泵，將水位一次提升為7.4米，使后面流程中形成自然

5、水流。4、計(jì)量槽：計(jì)量進(jìn)入后續(xù)流程的水量，以利于調(diào)整后續(xù)流程的加藥量。5、混合反應(yīng)池：進(jìn)水在此與藥劑反應(yīng)生成大的礬花。6、平流式沉淀池：通過(guò)已知數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算（具體計(jì)算見(jiàn)第三章），通過(guò)靜水壓力排泥。6、快濾池：通過(guò)計(jì)算可知（見(jiàn)第四章主要設(shè)備說(shuō)明）采用5個(gè)單層濾料的濾池，濾料為石英砂。用于去除殘存的膠體及部分溶解性雜質(zhì)。7、消毒接觸室：用于出水消毒。8、污泥濃縮池：污泥濃縮處理主要作用是降低污泥中的含水率，減少污泥體積。9、污泥消化池：采用污泥厭氧消化的方法對(duì)污泥進(jìn)行處理，厭氧消化池一般由集氣罩、池蓋、池體與下錐體等四部分組成，并附有攪拌和加溫設(shè)備。10、脫水間 ：沉淀池及快濾池的污泥通過(guò)排泥管進(jìn)

6、入濃縮池，再進(jìn)入消化池，最后由污泥泵打入污泥脫水間，由脫水間中的離心脫水機(jī)將污泥中的部分含水脫去，泥餅運(yùn)往廠外。第二節(jié) 流程圖及高程圖一、該廠的流程圖（見(jiàn)附圖）二、該廠的高程圖（見(jiàn)附圖）污水處理工程的污水處理流程高程布置的主要任務(wù)是確定各處理構(gòu)筑物和泵房的標(biāo)高，確定處理構(gòu)筑物之間連接管渠的尺寸及其標(biāo)高。確定各部位的水面標(biāo)高，從而使污水能夠在處理構(gòu)筑物之間通暢地流動(dòng)，保證污水處理流程的正常運(yùn)行。本次課程設(shè)計(jì)只確定構(gòu)筑物的水頭損失，而不計(jì)管渠的水頭損失。1、布置原則：a.一級(jí)泵房提升水位應(yīng)一次提升到足夠高度，以使后面流程為自然流動(dòng)。水泵安裝高度不宜過(guò)低，以減少調(diào)節(jié)池流出水的水頭的損失。b.流程各個(gè)

7、設(shè)備之間的水頭損失高度差不宜過(guò)大，以減少不必要的水頭損失。c.泵的提升高度為各設(shè)備水頭損失、管路損失和各過(guò)程損失的安全余量之和。2、高程圖的特點(diǎn)簡(jiǎn)要的反應(yīng)了整個(gè)水廠的各建筑物的高低比例，可以讓人一目了然的了解水的流動(dòng)過(guò)程及能頭的損失的來(lái)源，高程圖與平面圖結(jié)合，就可全面反映整個(gè)水廠的大小及比例，工程施工上容易進(jìn)行。要想一次提升自然流動(dòng)，則計(jì)算時(shí)是用總水頭減去經(jīng)過(guò)下一個(gè)池的損失水頭，所得差值為下一能頭，依次計(jì)算到最后即可。高程圖部分介紹如下： 1、泵房：水泵將原水水位一次提升到7.4m，形成自然水流，以供后面流程中的水頭損失。2、混合反應(yīng)池：混合反應(yīng)池由混合池和反應(yīng)池組成，反應(yīng)時(shí)間為25min，池

8、內(nèi)水位為+5.24m。3、平流沉淀池：沉淀池采用的是五個(gè)平流式沉淀池，有效水深為3.0m，底部坡度0.01，污泥斗高度3.46m，具體計(jì)算見(jiàn)第三章。4、快濾池：快濾池流速10m/h，停留時(shí)間40min。具體計(jì)算見(jiàn)第三章。5、污泥脫水間：污泥脫水間高3.96m，通過(guò)離心脫水機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理。第三章 平流式沉淀池的計(jì)算第一節(jié) 概述用于沉淀的構(gòu)筑物稱(chēng)為沉淀池，沉淀池按池內(nèi)水流方向的不同，可分為平流式沉淀池，輻流式沉淀池、豎流式沉淀池和斜板斜管沉淀池。本次課程設(shè)計(jì)采用的平流式沉淀池。圖3.1.1 平流式沉淀池平流式沉淀池具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、 可就地取材，造價(jià)低。2、 操作管理方便，施工較簡(jiǎn)單。3、

9、適應(yīng)性強(qiáng)，潛力大，處理效果穩(wěn)定。4、 帶有機(jī)械排泥設(shè)備時(shí)，排泥效果好。平流式沉淀池是使用最早的一種沉淀設(shè)備，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，故目前仍在采用。通過(guò)對(duì)平流式沉淀池的研究，可以幫助理解各種沉淀設(shè)備的原理、水力學(xué)條件及工藝參數(shù)。平流式沉淀池一般是一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)的池子，常稱(chēng)為矩形沉淀池。整個(gè)池子可分為進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、出水區(qū)和排泥區(qū)。1、進(jìn)水區(qū)通過(guò)混凝處理后的水先進(jìn)入沉淀池的進(jìn)水區(qū)，進(jìn)水區(qū)內(nèi)設(shè)有配水渠和穿孔墻，配水渠墻上配水孔的作用是使進(jìn)水均勻分布在整個(gè)池子的寬度上，穿孔墻的作用是讓水均勻分布在整個(gè)池子的斷面上。2、沉淀區(qū)沉淀區(qū)是沉淀池的核心，其作用是完成固體顆粒與水的分離。3、出

10、水區(qū)出水區(qū)的作用是均勻收集經(jīng)沉淀區(qū)沉降后的出水，使其進(jìn)入出水渠后流出池外。為保證在整個(gè)沉淀池寬度上均勻集水和不讓水流將已沉到池底的懸浮固體帶出池外，必須合理設(shè)計(jì)出水渠的進(jìn)水結(jié)構(gòu)。4、污泥區(qū)和排泥措施污泥區(qū)的作用是收集從沉淀區(qū)沉下來(lái)的懸浮固體顆粒，在此我們采用的是靜水壓力排泥。靜水壓力法是利用池內(nèi)的靜水位，將污泥排出池外。第二節(jié) 平流式沉淀池的計(jì)算已知條件：水廠的設(shè)計(jì)水量Q = 50000m/d；水廠自用水按5%考慮，平均流速4.5/s；沉淀時(shí)間1.5h，其余數(shù)據(jù)可根據(jù)情況自行而定。設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算過(guò)程：(1) 設(shè)計(jì)流量：Q=50000×（1+5）=52500/d=2187.5/h(2)

11、 池體尺寸：池子總面積A，設(shè)表面負(fù)荷q=2.0/（*h）沉淀部分有效水深，沉淀時(shí)間取 t=1.5h=qt=2×1.5=3.0m沉淀部分有效容積=A=1093.8×3.0=3281.4池長(zhǎng)，水平流速取4.5/s(<5/s)=4.5×1.5×3.6=24.3m池子總寬度45m池子個(gè)數(shù)n，設(shè)每個(gè)池子寬4.5m=10（個(gè)）校核長(zhǎng)寬比和長(zhǎng)深比長(zhǎng)寬比：=5.4>4.0(符合要求)長(zhǎng)深比：=8.1（符合要求范圍812）(3) 污泥部分(采用靜水壓力排泥)污泥部分所需容積注：T兩次清泥時(shí)間間隔（1d）P96,K=1.2,=1.0t/262.5每個(gè)池子污泥部分

12、所需容積為：26.25污泥斗容積：污泥斗上口采用4500×4500污泥斗下口寬采用500×500污泥斗斜壁面與水面夾角為上口面積4.5×4.5=20.25，下口面積0.5×0.5=0.25排泥管直徑：污泥斗高度：tg=3.46m污泥斗容積： 泥斗以上梯形部分容積（設(shè)池底坡度為0.01）:梯形部分高度：污泥斗以上梯形部分容積： 污泥都和梯形部分污泥容積>26.25(4) 池子總高度緩沖層高（0.30.5），超高（取7.4m）(5) 進(jìn)水穿孔墻：墻長(zhǎng)4.5m,墻高3.5m，超高0.5m 孔洞處流速（0.20.3）單池穿孔墻空洞總面積孔洞的個(gè)數(shù)N，采用圓

13、形孔徑為0.125m,則孔面積為（）（個(gè)）孔眼實(shí)際流速孔眼布置a.孔眼布置4排，每排孔眼數(shù)為（個(gè)），水平方向孔眼凈距取375（即1.5塊磚長(zhǎng)），則每排6個(gè)孔眼時(shí)其所占寬度為b.剩余寬度c.垂直方向孔眼凈距取252（即4塊磚厚），最上一排的淹沒(méi)水深取120（120150），則孔眼的分布高度為：(6) 出水渠：采用薄壁堰出水，堰應(yīng)保證水平出水渠截面寬度采用1.0，則渠內(nèi)水深：為了保證堰頂自由落水，出水堰的高度采取0.2，則出水渠水深為0.5。(7) 出水三角堰：使用鋸齒形三角堰堰上水頭取每個(gè)三角堰的流量：?jiǎn)纬厝茄叩膫€(gè)數(shù)：（個(gè)），取14個(gè)堰口下端與出水槽之距為:5070三角堰中距：(8) 沉淀池水

14、力條件復(fù)核水力半徑：佛羅德數(shù)：雷諾數(shù)：第四章 主要設(shè)備說(shuō)明來(lái)自于二級(jí)生物處理的污水，經(jīng)格柵間截留大顆粒有機(jī)物和漂浮物后，進(jìn)入池，經(jīng)過(guò)一次污水提升泵進(jìn)入三級(jí)污水處理廠，經(jīng)污水處理廠處理后符合要求的出水進(jìn)入城市工業(yè)用水管道。三級(jí)處理的具體工藝流程由進(jìn)出水水質(zhì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。1、泵房泵房進(jìn)口處設(shè)閘門(mén)一座，手電兩用操作。設(shè)置兩臺(tái)泵，一備矣用。一次性提升水位到7.4米。2、格柵格柵是一種對(duì)后續(xù)處理構(gòu)筑物或水泵機(jī)組具有保護(hù)作用的粗濾設(shè)備。按柵條凈間距，可分為粗格柵、中格柵、細(xì)格柵三種。設(shè)計(jì)采用細(xì)格柵，具體計(jì)算如下：(1) 柵條間隙數(shù) n，設(shè)柵前水深h=0.8m， 過(guò)柵流速1.0 m/s，柵條間隙寬度b=0.

15、01m格柵傾角=60，=2187.5 m/sn=70.971個(gè)(2) 柵槽寬度B 設(shè)柵條寬度S=0.01mB=s(n-1)+bn=0.01×(71-1)+0.01×71=1.41m(3) 進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度 設(shè)進(jìn)水渠寬=1.2m角度=20°（進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為0.8 ms） (4)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度（）(5)通過(guò)格柵的水頭損失（）設(shè)柵條斷面銳邊矩形斷面k=3 (6) 柵后槽的高度（H）設(shè)柵前渠道超高H=h+h+=0.8+0.32+0.3=1.42m(7) 柵槽總長(zhǎng)度L , (8)每日柵渣量（W） 格柵間隙為10，柵渣量按1000污水產(chǎn)渣0.1（

16、機(jī)械清扎）柵渣量 m/d3、混合反應(yīng)池混合反應(yīng)池由混合池和反應(yīng)池兩部分，藥劑和水在這里進(jìn)行充分的混合，形成大的礬花，水質(zhì)得到大的改善。(1) 混凝劑的選用根據(jù)所要求的出水水質(zhì)和掌握的氣象水文信息選用混凝劑。本地年平均氣溫為6，其中1月份最冷為-13.5，而7月份最熱為22。水的pH值在處理前后保持不變。綜上所述，采用硫酸鋁做混凝劑，以活化硅膠做助凝劑。硫酸鋁屬于鋁鹽混凝劑，在pH=48之間的不同范圍可以起到不同的作用。當(dāng)pH=47時(shí)，主要去除水中的有機(jī)物；當(dāng)pH=5.77.8時(shí)，主要去除水中的懸浮物；當(dāng)pH=6.47.8時(shí)，可處理濁度高、色度低的污水。本次課程設(shè)計(jì)的原水pH值為7,剛好處在處理

17、懸浮物要求的范圍內(nèi)。但鋁鹽混凝劑在溫度低于10時(shí)效果不好，需配合助凝劑使用。各種通過(guò)硅酸鈉溶液制備的聚合硅膠中間產(chǎn)物成為活化硅膠，也稱(chēng)為活化硅或聚硅膠?；罨枘z為陰離子型無(wú)機(jī)高分子物質(zhì)，在溶液中帶負(fù)電荷，是最早使用的助凝劑?？刹捎霉枘z聚合法處理污水，用硫酸中和經(jīng)稀釋的硅酸鈉溶液，熟化反應(yīng)一段時(shí)間后，加在硫酸鋁處理的原水中，可以顯著提高水的混凝效果。(2) 反應(yīng)池藥劑和水混合后進(jìn)入反應(yīng)池，反應(yīng)池的主要作用是促進(jìn)顆粒的碰撞，形成礬花，隨著礬花顆粒的逐漸增大，它所受的水力剪切作用力也逐漸增大。為避免礬花破碎，反應(yīng)器內(nèi)的水流速度和速度梯度G值應(yīng)逐漸減小。工業(yè)上常用的反應(yīng)池有水力反應(yīng)池（如渦流式、隔板式

18、、旋流式）和機(jī)械攪拌反應(yīng)池。反應(yīng)池的具體計(jì)算如下：設(shè)計(jì)使用5個(gè)反應(yīng)池 反應(yīng)時(shí)間：T=25min 池?cái)?shù)n=5總?cè)芊e：每池凈平面面積：，已知：池寬與沉淀池等寬池子長(zhǎng)度 4、沉淀池、見(jiàn)第三章平流式沉淀池的計(jì)算。5、快濾池 快濾池是污水深度處理中最普遍應(yīng)用的一種技術(shù)。快濾池一般建成矩形的鋼筋混凝土池子。個(gè)數(shù)比較少時(shí)，可以采用單行排列，一般情況下以采用雙排對(duì)稱(chēng)布置?？鞛V池本身包括集水渠、洗砂排水槽、濾料層、承托層(也稱(chēng)墊層) 及配水系統(tǒng)五個(gè)部分?？鞛V池的管廊內(nèi)主要是渾水進(jìn)水，清水出水、初濾水、沖洗來(lái)水、沖洗排水(或稱(chēng)廢水渠)等五種管道以及與其相應(yīng)的控制閘門(mén)。在快濾池的運(yùn)行過(guò)程中，主要是過(guò)濾沖洗兩個(gè)過(guò)程的重復(fù)循環(huán)。設(shè)計(jì)