周进周出辐流式二沉池工艺设计

周进周出辐流式二沉池的工艺设计4.1配水系统的设计配水系统的设计是周边进水周边出水辐流式二沉池的关键所在。周进式辐流式二沉池的只有沿圆周各点的进出水量一至，布水均匀，才能发挥其优点。而常用的配水系统为配水槽和布水孔。4.1.1配水槽的设计目前的配水槽大多采用环状和同心圆状如图，也有牛角配水槽如图。布水孔的形状分为圆形和方形。布水孔间距有等距，也有不等距。图3.3环状配水槽图3.4牛角配水槽由于配水槽是混凝土施工，宽度曲线的施工精度不容易保证，牛角配水槽不易实现，因此本次设计选用环形平底配水槽，布水孔孔径和孔距不变的配水系统。孔径为800mm，孔距为1040mm，并在槽底设短管，且短管长度为50~100mm。配水槽宽600mm。根据结构设计分析，配水槽底厚一般为内壁厚度的2倍,分别为0.3m和0.15m。配水槽和集水槽总宽为(从沉淀池池壁内边计算)2bB(为配水槽内壁和集水槽堰壁厚度)。4.1.2进水区挡水裙板的设计挡水裙板延伸至水面下1.5m处，以保证良好的澄清絮凝效果。与池壁的距离与配水槽的宽度相等。4.2出水装置的设计出水装置由集水槽和挡板组成。4.2.1二沉池集水槽的设计二沉池集水槽是污水沉淀过程中泥水、固液分离的最后一道环节和工序,在实际的工程设计中,常见有3种布置形式:内置双侧堰式、内置单侧堰式、外置单侧堰式,见图3.5。内置单侧堰式、外置单侧堰式均为单侧堰进水,设计堰上负荷基本一致,从构造和水力条件来看,两者没有明显的优劣之分。内置双侧堰式的集水槽因堰上负荷小、出水水质好而应用较多。但在最近几年的工程设计与应用中发现双侧堰进水集水槽主要存在2个现象[27]：(1)集水槽两侧水质检测时,内侧水质优于外侧。(2)因集水槽内平衡孔开孔过大使三角堰均匀集水作用降低。内置双侧堰式内置单侧堰式外置单侧堰式图3.5二沉池集水槽布置形式在实际运行中,可常观察到一种现象:靠近池壁的出水溢流堰一侧,挟带较多的活性污泥絮体杂质,而内侧出水溢流堰的絮体杂质相对较少。内侧溢流堰的出水优于外侧溢流堰，因此本设计采用内置单侧堰进水。集水槽设自由溢流堰，溢流堰严格水平，即可保证水流均匀，又可控制沉淀池水位。为此溢流堰常采用锯齿形堰，这种出水堰易于加工及安装出水比平堰均匀，池内水位一般控制在锯齿高度的1/2处为宜。4.2.2挡板的设计在出口处设置挡板，挡板高出水面0.1~0.15m，挡板淹没深度是沉淀池深度而定，不小于0.25m，一般为0.3~0.4m，挡板位置，距出口为0.25~0.5m。4.3辐流式二沉池的一般设计原则辐流式沉淀池一般为圆形，水流沿沉淀池半径方向流动。池直径在6~60m之间[28]。具体设计参数如下:(1)池直径与有效水深之比6~12；(2)坡向泥斗的底坡0.05；(3)池径16m；(4)表面负荷2.5m3/(m2·h)；(5)沉淀时间1~1.5h；(6)池径20m，一般采用中心传动的刮泥板。池径20m，一般采用周边传的刮泥机；(7)刮泥机转速为1~3r/h，刮泥机外缘线速度3m/min；(8)非机械刮泥时，缓冲层高0.5m。机械刮泥时，缓冲层高上缘宜高出刮泥板0.3m；(9)排泥管的直径不应小于200mm；(10)当采用静水压力排泥时，初次沉淀池的静水头不应小于1.5m；二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m，活性污泥法处理池后不应小于0.9m；(11)沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。国内外许多专家学者[29~31]通过实验研究指出:选择合适的沉淀池几何结构参数可以提高沉淀池的处理效率。二次沉淀池的效率受下列因素影响，包括悬浮物固体浓度(污泥颗粒大小、污泥的密度、进水速度)，流场和构筑物的几何尺寸与挡板的特征。5工艺设计计算5.1主体尺寸计算该辐流式二沉池设计规模与处理35万人生活污水处理厂匹配。查表5.1得：综合生活污水定额为95~155L/（cap·d），取127L/（cap·d）表5.1居民生活污水定额和综合生活污水定额[单位：L/（cap·d）]城市规模分区居民生活污水定额（平均日）综合生活污水定额（平均日）特大城市大城市中、小城市特大城市大城市中、小城市1120~180100~16085~145180~290160~265145~240295~13575~12060~100125~205110~18095~155395~12575~11060~95120~195100~17085~145注：cap表示“人”的计量单位居民区生活污水平均日流量sLqNQ/5148640010351278640041（5.1）居民区生活污水量变化系数36.15147.27.211.011.01QKz（5.2）则最大设计流量)/(2520)/(7.0)/(7008640036.1103512786400334maxhmsmsLqNKQz（5.3）本设计采用4座池单池最大设计流量)/(175.0)/(6304252033maxsmhmnQQ（5.4）式中：maxQ——最大设计流量n——池数（不少于两个）单池表面积)(3508.16302mqQA（5.5）池直径)(1.2114.335044mAD，取D=25m（5.6）则，实际单池表面积)(491)(25414.342222'mmDA（5.7）实际表面负荷)/(28.149163023''hmmAQq（5.8）式中：q——表面负荷，hmm23/校核堰口负荷：)/(43.4)/(23.22514.36.36306.3'1msLmsLDQq（5.9）校核固体负荷：)/(138491243630)5.01(24)1(2''2dmkgAQNRqw（5.10）固体负荷在120~150)/(2dmkg，符合条件式中：wN——混合液悬浮物浓度（MLSS），kg/m3，取3kg/m3设沉淀时间t=1h澄清区：mtqAQth28.1128.1'''2（5.11）设污泥停留时间't=1.5h污泥区高度：)(44.1491)93(5.05.13630)5.01()(5.0)1(''''2mACNtQNRhuww（5.12）式中：uC——底流浓度，kg/m33/95.0)5.01(3)1(mkgRRNCwu（5.13）有效水深：)(4)(72.244.128.1''2'22mmhhh（5.14）径深比19.972.2252hD（5.15）池直径与有效水深之比6~12，符合条件设超高3.01h，缓冲层5.03h设泥斗上口直径md41，下口直径md22，泥斗倾斜角度55则泥斗高mh43.15池中心与池边落差：)(525.0)2425(05.0)2(14mdDih（5.16）式中：i——坡向泥斗的底坡0.05池边水深mhhh22.35.072.232（5.17）沉淀池总高)(475.543.1525.022.33.0541mhhhhH（5.18）i=0.05图5.1池体主要尺寸示意图5.2配水系统设计配水槽采用环形平底槽，等距离设布水孔设计流量hmRQQQ/9456305.06303'(5.19)设配水槽宽mB6.0，水深mH5.01配水槽流速smBHQv/9.05.06.0360094536001'(5.20)配水孔平均流速smGtvmn/71.0201006.1600226(5.21)式中：nv——配水孔平均流速，sm/，一般取0.3~0.8sm/，符合条件t——导流絮凝区平均停留时间，s，池周有效水深为2~4m时，t取360~720s——污水的运动黏度，与水温有关，设水温为20，则sm/1006.126mG——导流絮凝区的平均速度梯度，一般可取10~301s每池配水槽内的孔数5.7308.0414.371.036009454360021'DvQnn，取74个(5.22)式中：1D——孔径，m，一般取0.05~0.1m，取0.8m孔距)(04.174)6.025(14.3)(mnBDl(5.23)絮凝区环形面积)(9696.454)6.0225(14.342514.34)2(422222mBDDf(5.24)导流絮凝区的平均流度)/(107.59696.45360094536003'2smfQv(5.25)核算mG值)(9.191006.16002)107.5(71.02162322221stvvGm(5.26)mG值在10~301s之间，符合条件式中：1v——配水孔水流收缩断面的流速，m/s，nvv1，为收缩系数，因设短管，取1进水管的设计进水流速)/(33.15.0414.3360094543600222''smDQv(5.27)符合条件则进水管直径取500mm式中：2D——进水管直径，m进水区挡板裙板伸至水下1.5m处，以保证良好的澄清絮凝效果。5.3出水部分设计采用周边出水槽水槽宽)(5.0)175.03.1(9.0)(9.04.04.0mQKb安（5.28）式中：安K——安全系数，一般取1.2~1.5出水堰的设计采用出水三角堰，设计堰上水头H=0.05m，三角堰的角度90三角堰上水头（水深）和过流堰宽'B之间的关系2tan2HB（5.29）则水流过堰宽度mB1.0单堰过堰流量)/(1018.805.0290tan8.9262.01582tan2158425252smHgCqd（5.30）每池应该布置的出水堰总数（个）9.2131018.8175.042qQN，取214个（5.31）环形集水槽宽0.5m，沿集水槽壁内侧（单侧）布置出水堰。配水槽内壁和集水槽堰壁厚度分别为0.15m，配水槽和集水槽总宽(从沉淀池池壁内边算)mbBB4.115.025.06.02'（5.32）集水槽内直径)(2.224.12252'mBDD内（5.33）出水总周长)(708.692.2214.3mDL内（5.34）设计堰宽B=0.2m出水堰总线长)(8.422142.02.0mNL（5.35）由于出水堰总线长小于出水总周长，因此，需间隔布置出水堰，两个出水堰堰顶距离)(13.02148.42708.69mB（5.35）图5.2三角堰水力计算图集水槽起端水深)(625.05.025.125.10mbh（5.36）为了保证三角堰自由出流，集水槽起端水深（水深为0h处）水面距三角堰堰口高度h为0.1m。三角堰高)(1.045tan22.0mh（5.37）集水槽高度)(825.01.01.0625.002mhhhH（5.38）出水管设计池周边设置1条，管径取mmD4004周边槽管内流速smQv/1.39.404.13.17504D42245（5.39）5.4排泥部分的设计采用静水压力排泥，排泥速度不宜过大或过小，以防止冲刷管道或造成淤积，排泥管直径不小于200mm。排泥管的设计直径为300mm。6结束语(1)本次设计采用了4个直径为25m的周进周出辐流式二沉池，4个池子并用符合污水处理厂的设置原则，即便其中个别出现故障，工作进度也不会停滞。(2)本次设计采用了环形平底配水槽，等距离设布水孔。(3)本次设计采用了单环形集水槽出水，池周边设一个，池周边集水槽为内单侧进水。(4)出水管设置了1条，均沿池径分布。池周边集水槽的出水管口设在池壁上，管道水平延伸。(5)本次设计中没有涉及到刮泥机的尺寸和构造，因为二沉池建成后，可依照池体结构现行制造适应匹配的刮泥机。(6)由于排泥速度不宜过大或过小，以防止冲刷管道