第二篇-Chap5-沉淀和气浮

第五章沉淀或气浮处理沉淀池形式按水流方向竖流式平流式辐流式按截除颗粒沉淀距离不同一般沉淀浅层沉淀：斜管、斜板沉淀池(30~200mm)影响沉淀池选用的因素水量规模以平流沉淀池为例沉淀池长度=流速×停留时间，与处理规模无关进水水质条件原水水质中的浊度、含砂量、颗粒组成、水质变化都影响沉淀效果，及沉淀池的选型。气候条件影响沉淀池选用的因素经常运行费用混凝剂消耗厂用水率(排泥)设施的维护更新占地面积地形地质条件场地平整、地质条件均匀地形复杂，高差悬殊运行经验影响沉淀池选用的因素经常运行费用混凝剂消耗厂用水率(排泥)设施的维护更新占地面积地形地质条件场地平整、地质条件均匀地形复杂，高差悬殊运行经验沉淀池形式5.1平流式沉淀池计算5.2斜板与斜管沉淀池计算5.3气浮池计算5.1平流式沉淀池计算一般平流沉淀池的布置形式：1与絮凝池直接相连2进水：穿孔墙配水3出水：指形集水槽集水4排泥：机械虹吸5.1平流式沉淀池计算优点造价较低操作管理方便，施工较简单对原水水质、水量适应性强，处理效果稳定带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点占地面积较大不采用机械排泥装置时，排泥较困难需维护机械排泥设备使用条件大、中型净水厂，单池处理水量20000m3/d以上5.1平流式沉淀池计算设计要点生活饮用水处理：沉淀出水浊度应控制在5NTU以下池深或分格数不少于2座沉淀时间一般1.0~3.0h，可适当增长(低温低浊、高浊)平均水流速度10~25mm/s有效水深一般3.0~3.5m，超高一般为0.3~0.5m池的长宽比不小于4:1；长深比不小于10:1池的进出口形式，对出水效果有较大影响应使进、出水均匀，池内水流稳定，提高水池的有效容积，减少紊动影响，以提高沉淀效率5.1平流式沉淀池计算主要设计内容一、设计流量二、平面尺寸三、进出水系统5.1平流式沉淀池计算一、设计流量331105000Q=2187.5m/0.608/24242QhmsnQ1：单池处理水量(m3/d)n：沉淀池个数Q：水厂处理水量(m3/d)5.1平流式沉淀池计算二、平面尺寸沉淀时间1～3h水平流速0.01～0.025m/s有效水深3.0～3.5m1VQTL3600vTBVLh沉淀池有效容积1VQTV：沉淀池有效容积(m3)Q1：单池处理水量(m3/h)T：停留时间(h,1~3h)取T=2h：32187.52=4375mV5.1平流式沉淀池计算沉淀池长度L3600vTL：沉淀池长度mv：水平流速(m/h)T：絮凝时间(min)取v=0.02m/sL36000.022=144m沉淀池宽度VBLhB：沉淀池宽度(m)h：有效水深m，3.0~3.5m取h=3m：4375=10.13m10m1443B5.1平流式沉淀池计算沉淀池长宽比L/B=144/10=14.44沉淀池长深比L/h=144/3=4810校核2rvFRgFr：弗劳德数R：水力半径(m),其值为：R=w/ρw:水流断面积ρ：湿周(m)取w=Bh=10×3=30m2;ρ=B+2h=10+2×3=16m5.1平流式沉淀池计算弗劳德数沉淀池中水流的稳定性254160.020.00002(10~10)309.8rF三、进出水系统沉淀池的进水部分设计5.1平流式沉淀池计算11QAv进水方式：穿孔花墙孔口总面积：A：孔口总面积(m2)v1：孔口流速(m/s)取值不大于0.15~0.2m/s设计中v1=0.2m/s，20.6083.040.2Am每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，孔口数为：3.042540.150.08个三、进出水系统沉淀池的进水部分设计5.1平流式沉淀池计算进口水头损失：v1：孔口流速(m/s)ξ：局部阻力系数设计中取ξ=2，211h2vg10.2h2=0.004m0.05m29.8三、进出水系统沉淀池的出水部分设计5.1平流式沉淀池计算溢流堰总堰长：q:溢流堰的堰上负荷(m3/(m·d))一般不大于500(m3/(m·d))Qlq沉淀池出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形：溢流堰的堰上负荷q=250(m3/(m·d))2187.524=210m250l三、进出水系统沉淀池的出水部分设计5.1平流式沉淀池计算三、进出水系统沉淀池的出水部分设计5.1平流式沉淀池计算出水渠起端水深：3221.73Qhgb沉淀池出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形：b:渠道宽度(m)设计中取b=0.8m，3220.6081.730.799.80.8hm出水渠道总深设为1.0m，跌水高度0.21m三、进出水系统沉淀池的出水部分设计5.1平流式沉淀池计算220.6080.96/0.80.79Qvmsbh渠道内水流速度：h2:出水渠起端水深(m)b:渠道宽度(m)沉淀池的出水管管径初定为DN900mm，则管道内流速为：324QvDD:出水管管径(m)322440.6080.96/3.140.9QvmsD三、进出水系统沉淀池放空管5.1平流式沉淀池计算0.50.7BLhdtd:放空管管径(m)t:放空时间(s)设计中取t=2h0.50.71014430.4950023600dmmm三、进出水系统沉淀池总高度5.1平流式沉淀池计算34HhhhH：沉淀池总高度h3:沉淀池超高(m),0.3~0.5mh4:沉淀池污泥斗高度(m)设计中取h3=0.5m,h4=0.4m0.50.43.03.9Hm5.2斜板与斜管沉淀池计算斜板或斜管沉淀池一种在沉淀池内装置许多间隔较小的平行倾斜板或直径较小的平行倾斜管的沉淀池。5.2斜板与斜管沉淀池计算优点沉淀效率高池体小、占地小缺点斜管耗用较多材料，老化后需更换，费用较高对原水浊度适应性较平流池差不设排泥装置时，排泥较困难；设机械排泥时，维护管理较平流池麻烦使用条件可用于各种规模水厂适用于需保温的低温地区单池处理水量不宜过大5.2斜板与斜管沉淀池计算设计要点斜管断面一般采用蜂窝六角形，其内径d:25~35mm斜管长度一般为800~1000mm左右，可根据水力计算结合斜管材料决定。斜管的水平倾角θ常采用60°斜管上部的清水区高度，不宜小于1.0m(清水区高出水均匀、减少日照影响及藻类繁殖)积泥区高度应根据沉泥量、沉泥浓缩浓度和排泥方式等确定。5.2斜板与斜管沉淀池计算设计要点聚氯乙烯塑料片：厚度为0.4~0.5mm聚丙烯塑料片:气温较高易发软变形玻璃钢斜管：质地较硬，目前应用较少不锈钢：适用于较大孔径斜管材料一、设计流量331105000Q=2187.5m/0.608/24242QhmsnQ1：单池处理水量(m3/d)n：沉淀池个数Q：水厂处理水量(m3/d)5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池清水区面积1QAqA：斜管沉淀池的表面积(m2)q：表面负荷(m3/(m2·h))一般9.0~11.0m3/(m2·h)设计中取q=9m3/(m2·h)22187.5=243m9A沉淀池长度及宽度24310.11024ABmL取沉淀池长度L=24m，则沉淀池宽度B：5.2斜板与斜管沉淀池计算二、平面尺寸11(0.5)BLAkA1：净出口面积(m2)k1：斜管结构系数设计中取k1=1.03沉淀池长度及宽度沉淀池宽度扣除无效长度0.5m：5.2斜板与斜管沉淀池计算21(100.5)242211.03Am二、平面尺寸12345HhhhhhH：沉淀池总高度h1：保护高度(m),0.3~0.5mh2：清水区高度(m),1.0~1.5mh3：斜管区高度(m),斜管长度1.0m,安装倾角60°则h3=sin60°=0.87mh4：配水区高度(m),不小于1.0~1.5mh5：排泥槽高度取h1=0.3m,h2=1.2m,h4=1.5m,h5=0.83m沉淀池总高度沉淀池宽度扣除无效长度0.5m：5.2斜板与斜管沉淀池计算0.31.20.871.50.834.7mH三、进出水系统2QAvA2：孔口总面积(m2)v：孔口流速(m/s),0.15~0.20m/s5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池进水设计进水采用穿孔花墙，孔口总面积：设计中取v=0.2m/s：220.6083.040.2Am每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，进水孔位置应在斜管以下，沉淀区以上部位3.042540.150.08个31QAvA3：出水孔口总面积(m2)v1：出水孔口流速(m/s)5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池出水设计进水采用穿孔集水槽,穿孔总面积：设计中取v1=0.6m/s：230.6081.010.6Am设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数：321.018040.044ANF个集水槽：10条，80个/条出水总渠宽度0.8m,深度1m2112vhgξ：进口阻力系数5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池出水设计出水的水头损失=孔口损失+集水槽内损失设计中取ξ=2：210.620.03729.8hm孔口水头损失：集水槽内水深=0.4m,槽内水流速度=0.38m/s,槽内水力坡度=0.012hil槽内水头损失：20.01100.1hilm120.0370.10.1370.15hhhm5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池出水设计出水总水头损失设计中取ξ=2：集水槽内水深=0.4m,槽内水流速度=0.38m/s,槽内水力坡度=0.01槽内水头损失：120.0370.10.1370.15hhhm5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池出水设计出水总水头损失5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池斜管选择斜管长度一般为0.8~1.0m，设计中取为1.0m；斜管管径一般为25~35m，设计中取为30mm;采用聚丙烯材料，厚度0.4~0.5mm;5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次；穿孔管管径为200mm，管上开孔孔径为5mm，孔间距15mm；沉淀池底部为排泥槽，共12条；排泥槽顶宽2.0m，低宽0.5m，斜面与水平夹角约为45°，排泥槽斗高0.83m。5.2斜板与斜管沉淀池计算斜管沉淀池计算草图根据上面计算结果，绘制斜管沉淀池示意图，如图5-2所示。5.2斜板与斜管沉淀池计算核算(1)雷诺数Re:21sinQvA斜管内的水流速度为：v2:斜管内的水流速度θ:斜管安装倾角，60~75°设计中取θ=60°：20.6080.0032/0.32/221sin60vmscms雷诺数Re：2eRvRvR:水力半径(cm)R=d/4=30/4=7.5cm=0.75cmv:水的运动黏度(cm2/s)水温t=20°，v=0.01cm2/s0.750.32245000.01eR5.2斜板与斜管沉淀池计算核算(2)弗劳德数Fr:2242r0.321.3910(0.001~0.001)0.75981vFRgl1:斜管长度(m)(3)斜管中的沉淀时间:12lTvv2:斜管内的水流速度设计中取l1=1.0m：1.0312.55.2min(2~5min)0.0032Ts5.3气浮池计算定义将空气以某种方式分散到废水中，形成大量微小气泡，使废水中的污染物粘附在气泡上，并随气泡一起上浮到水形成浮渣，然后分离泡沫与水而实现去除污染物的过程。5.3气浮池计算适用条件低浊度原水(常年浊度100NTU)含藻类及有机杂志较多的原水低温度水，包括因冬季水温较低而用沉淀、澄清处理效果不好的原水水源受到污染，色度高、溶解氧低的原水5.3气浮池计算5.3气浮池计算设计要点充分研究原水水质条件，分析采用气浮工艺的合理性为避免打碎絮粒