沉淀池的设计

沉淀池的设计(竖流沉淀池及辐流沉淀池）本节提示课程主要内容掌握沉淀池的构造、分类竖流、辐流式沉淀池的特点难点竖流式沉淀池设计中，泥斗的正确设计与计算沉淀池设计时需考虑的问题:沉淀池类型表面负荷率/固体负荷率沉淀高度进水形式与布(配)水出水堰的设置与负荷率浮渣的清除按水流方向分平流式辐流式竖流式池型：长方形一端进水,另一端出水贮泥斗在池进口池内水流由下向上池内水流向四周辐流池型:多为圆形,有方形或多角形池中央进水，池四周出水贮泥斗在池中央沉淀池的分类沉淀池的运行方式连续式污水中可沉颗粒的沉淀在流过水池时完成，这时可沉颗粒受到重力所造成的沉速与水流流动的速度两方面的作用污水连续不断地流入与排出污水中可沉淀的悬浮物在静止时完成沉淀过程，由设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出工作过程：进水、静止、沉淀、排水间歇式沉淀池三种流态平流式竖流式辐流式斜板式表1城市污水沉淀池设计数据沉淀池类型沉淀时间(h)表面水力负荷[m3/(m2·h)]每人每日污泥量(g/人·d)污泥含水率(%)固体负荷[kg/(m2·d)]初次沉淀池0.5~2.01.5~4.516~3295~97－二次沉淀池生物膜法后1.5~4.01.0~2.011~2696~98≤150活性污泥法后1.5~4.00.6~1.514~3299.2~99.6≤150对不同的处理水质，不同池型（功能）参数选择范围差别较大，设计时应进行沉淀实验确定参数范围，城市污水厂沉淀池的水力负荷、停留时间以及处理泥量可参考下表数据：一、竖流式池型可用圆形及正方形。水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升，悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。池的一边靠池壁设排泥管。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用4-7m，不大于10m。优点：排泥方便，管理简单，占地面积小缺点：池子埋深大，施工困难，对冲击负荷和温度变化的适用能力较差，造价较高，池径不易过大，否则布水不均。适用条件：适用于处理水量不大的小型污水处理厂主要设计（1）中心管面积与直径f1=qmax/v0d0=√4f1/π式中f1——中心管截面积，㎡；d0——中心管直径，m；qmax——每一个池的最大设计流量，m3/s;v0——中心管内流速，m/s;一般0.03m/s（2）沉淀池的有效沉淀高度，即中心管的高度h2=3600vt式中h2——有效沉淀高度，m；v——污水在沉淀区的上升流速，mm/s，如有沉淀实验资料，v等于拟去除的最小颗粒沉速u，如无则v用0.5-1.0mm/s，即0.0005-0.001m/st——沉淀时间，一般采用1.0-2.0h（初沉淀池）；1.5-2.5h（二次沉淀池）。11（3）中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3=qmax/v1πd1式中h3——间隙高度，m；v1——间隙流出速度，一般不大于40mm/s；d1——喇叭口直径，m;（4）沉淀池总面积和池径f2=qmax/vA=f1+f2D=√4A/π式中f2——沉淀区面积，㎡；A——沉淀区面积（含中心管面积），㎡；D——沉淀池直径，m。（5）缓冲层高度h4采用0.3m（6）污泥斗及污泥斗高度设计中，污泥斗的倾角用55°~60°。污泥斗的高度与污泥量有关，根据公式：W=SNt/1000式中W——每日污泥量，m3/d；S——每人每日产生的污泥量，L/(p.d）；N——设计人口数；t——两次排泥的时间间隔，初次沉淀池按2d考虑，二次沉淀池按2h考虑。沉淀池类型沉淀时间(h)表面水力负荷[m3/(m2·h)]每人每日污泥量(g/人·d)初次沉淀池1.0~2.01.5~3.014~270.36~0.8395~97二次沉淀池生物膜法后1.5~2.51.0~2.07~19_96~98活性污泥法后1.5~2.51.0~1.510~2199.2~99.6每人每日污泥量(L/人·d)污泥含水率(%)污泥斗的高度用截头圆锥公式计算h5=（D/2-d’/2)tanα(7)沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中H——池总高度，m；h1——超高，一般采用0.3m。中心流速：无反射板：30mm/s有反射板：100mm/s流出速度：20mm/s中心导流筒设计中心管尺寸设计数据1）池直径或正方形边长与有效水深的比值不大于3，池直径一般采用4-7m；2）当池直径或正方形边长小于7m时，澄清水沿周边流出。当直径不小于7m时，应设辐射式集水支渠；3）水在中心筒内的流速不大于30mm/s；4）中心管下口的喇叭口和反射板要求：a：反射板板底距泥面不小于0.3mm；b：反射板直径及高度为中心管直径的1.35倍；c：反射板直径为喇叭口直径的1.3倍；d：反射板表面对水平面的倾角为17；e：中心管下端至反射板表面之间的缝隙高为0.25-0.5m，缝隙中心污水流速在初次沉淀池中不大于30mm/s，在二沉池中不大于20mm/s；f：排泥管下端距池底不大于0.2m；g：浮渣挡板距集水槽0.25-0.5m，高出水面0.1-0.15m，淹没深度0.3-0.4m；h：水力停留时间t=1.5-2h。二、辐流式沉淀池辐流式沉淀池是活性污泥法处理污水工艺过程中的理想沉淀设施，根据进出水的布置方式，可分为：中心进水周边出水、周边进水中心出水、周边进水周边出水。辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径6-60m，最大可达100m,池周水深1.5~3.0m，径∶深不小于6。机械排泥，池底坡度不宜小于0.05。沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除，对辐流式沉淀池而言，目前常用的刮泥机械有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。优点：多为机械排泥，运行较好，管理较为简单；缺点：机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。适用条件：适用于地下水位较高地区及大中型污水处理。中心进水周边出水的中心传动排泥的辐流式沉淀池，为了使布水均匀，进水管设穿孔挡板，穿孔率为10%-20%。出水堰亦采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣。刮泥机由桁架及传动装置组成。当池径小于20m时，用中心传动；当池径大于20m时，用周边传动，周边线速不宜大于3m/min,一般采用1.5m/min，1-3r/h,将污泥推入污泥斗，然后用污泥泵排除。中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图辐流式沉淀池剖面中心进水周边进水主要设计：（1）每座沉淀池表面积和池径A1=Qmax/nq0D=√4A1/π式中A1——每池表面积，㎡；D——每池直径，m；Qmax——每一个池的最大设计流量，m3/h;q0——表面水力负荷，m³/㎡*h（2）沉淀池的有效沉淀高度h2=q0t式中h2——有效水深，m；t——沉淀时间池径与水深比宜用6-12.（3）沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中：H——总高度，mh1——保护高，取0.3m；h2——有效水深，mh3——缓冲层高，m，非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；h4——沉淀池底坡落差，m；h5——污泥斗高度，m。