辐流式沉淀池设计

1课程设计2水污染控制工程课程设计任务书一、设计题目：污水处理厂沉淀池设计二、设计内容：某小区的生活污水量为7000m3/d，变化系数为，CODCr450mg/l，BOD5220mg/l，SS370mg/l，采用二级处理，处理后污水排入三类水体。通过上述参数设计该污水处理厂的初次沉淀池。未提供的参数按照设计规范自行选取。根据上述参数完成污水处理厂沉淀池的设计计算书及相关图纸绘制。三、设计要求：1．设计计算书主要内容：（1）设计依据：设计任务和基础资料。（2）各主要构筑物的设计参数、计算公式、计算过程与结果，主要设备的设计选型计算、规格等。（3）设计完成后，针对所设计内容与同组同学比较各类沉淀池的特点。2．绘制图纸：绘制能够清楚表达沉淀池结构的图纸，至少包括主视图、俯视图、剖面图。3．设计时间：贵州大学2011～2012年度第二学期四．设计计算说明书和图纸均鼓励采用计算机制作。五．参考文献水污染控制工程（下），高廷耀，高等教育出版社排水工程（下），张自杰，中国建筑工业出版社给水排水设计手册（第五分册），第二版，中国建筑工业出版社目录前言……………………………………………………………………………43一、设计内容…………………………………………………………………5二、设计要点及有关参数……………………………………………………51、辐流式沉淀池的设计要点…………………………………………………52、有关参数计算………………………………………………………………6(1)沉淀池的表面积、直径等基本参数计算…………………………………6(2)中心进水管的计算…………………………………………………………7(3)出水堰的计算………………………………………………………………7(4)配水花墙的计算……………………………………………………………7(5)穿孔挡板的计算……………………………………………………………8(6)出水管管径的计算…………………………………………………………8(7)集水槽的计算………………………………………………………………83、部分建筑物材料及其尺寸……………………………………………………94、与同组的比较………………………………………………………………9三、设计图纸…………………………………………………………………10前言：沉淀即利用水中悬浮颗粒的沉降性能，在重力场的作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。沉淀池是废水处理工程中分离悬浮物的一种主要处理构筑物，在大、中型污水处理厂应用普遍。初沉池有四个作用：去除50～60％的SS；使污水BOD5降低25～435％；去除漂浮物质；均和水质。初次沉淀池就其流态及结构形式可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。平流沉淀池结构为矩形，竖流和辐流沉淀池为圆形。平流和辐流沉淀池广泛地应用于大中小型各种规模的污水处理厂，而竖流式沉淀池一般只用于小型处理厂。建在狭窄地带的处理厂，有的还采用斜板沉淀池。这种沉淀池系在方形池子内设置若干挡板，使悬浮固体实现浅层沉降。在同样处理效果和相同的入流量时，斜板沉淀池占地面积只是普通沉淀池的一半，但运行维护量却较普通沉淀池大得多，因此，这种沉淀池实际采用并不多。沉淀池作为城市污水处理厂的常规水处理构筑物，在水处理厂中发挥重要的作用。而作为水处理中最基本方法的沉淀法，在水处理的不同阶段都发挥着重要的作用。因此对沉淀池及其排泥机构的研究日益受到给排水工作者的重视。本文对辐流式沉淀池的各部分的结构和尺寸进行了设计。辐流式沉淀池，池体平面圆形为多，也有方形的。废水自池中心进水管进入池，沿半径方向向池周缓缓流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流出水渠。辐流式沉淀池多采用回转式刮泥机收集污泥，刮泥机刮板将沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗，再借重力或污泥泵排走。为了刮泥机的排泥要求，辐流式沉淀池的池底坡度平缓。辐流式沉淀池直径一般大于16m，有的大型处理厂达到60m，池深一般在2～3m之间。进出水形式有三种：中心进水周边出水，周边进水周边出水，周边进水中心出水。现在广泛采用的是中心进水周边出水形式。虽然周边进水从理论上看更合理，但实际运行中问题较多，尚待进一步实践。进水的的整流措施是在池中心进水筒上设整流窗或整流栅，并外设导流筒，使入流速度低于1m/s，同时保证最佳的入流深度。出水整流措施采用三角堰板溢流形式。为防止浮渣随水流走，在出水堰内侧设置浮渣挡板，淹没深度为0.3～0.4m。辐流初沉池基本上都采用回转式刮泥机手机污泥。刮泥机旋转速度一般为1～3r/h，外周刮板速度不超过3m/min，一般采用1.5m/min。刮泥机的驱动方式有多种，一般采用中心传动或周边驱动。另外，还有全桥与半桥之分。回转桥上一般都装有浮渣刮板，在刮泥的同时可把浮渣刮至出水堰处的浮渣斗，并撞开入流阀的流入污水，将浮渣冲走。辐流式沉淀池半桥式周边传动刮泥活性污泥法处理污水工艺过程中沉淀池的理想配套设备适用于一沉池或二沉池，主要功能是为去除沉淀池中沉淀的污泥以及水面表层的漂浮物。一般适用于大中池径沉淀池。周边传动，传动力矩大，而且相对节能；中心支座与旋转桁架以铰接的形式连接，5刮泥时产生的扭矩作用于中心支座时即转化为中心旋转轴承的圆周摩擦力，因而受力条件较好；中心进水、排泥，周边出水，对水体的搅动力小，有利于污泥的去除。优点：采用机械排泥，运行较好，设备较简单，排泥设备已有定型产品，沉淀性效果好，日处理量大，对水体搅动小，有利于悬浮物的去除缺点：池水水流速度不稳定，受进水影响较大；底部刮泥、排泥设备复杂，对施工单位的要求高，占地面积较其他沉淀池大，一般适用于大、中型污水处理厂。一、设计内容辐流式沉淀池的设计某小区的生活污水量为7000m3/d，变化系数为，CODCr450mg/l，BOD5220mg/l，SS370mg/l，采用二级处理，处理后污水排入三类水体。通过上述参数设计该污水处理厂的初次沉淀池。未提供的参数按照设计规范自行选取。二、设计要点及有关参数1、辐流式沉淀池的设计要点(1)池子直径（或正方形一边）与有效水深的比值，一般采用6～12。(2)池径不宜小于16m。(3)池底坡度一般采用0.05～0.10。(4)一般均采用机械刮泥，也可附有空气提升或静水头排泥设施。(5)当池径（或正方形一边）较小（小于20m）时，也可采用多斗排泥。(6)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。(7)池径小于20m，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子走道板上；池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。(8)刮泥机的旋转速度一般为1～3r/h，外周刮泥板的线速不超过3m/min，一般采用1.5m/min。(9)在进水口的周围应设置整流板，整流板的开口面积为过水断面积的6％～20％。(10)浮渣用浮渣刮板收集，刮渣板装在刮泥机桁架的一侧，在出水堰前应设置浮渣挡板。2、有关参数计算(1)沉淀池的表面积、直径等基本参数计算淀池表面积：设表面水力负荷q=2m3/㎡，n=1667.291247000maxQm3/h84.1452167.291max1qnQA㎡池子直径：D=63.1314.384.14544Am,取D=16m有效水深：设沉淀时间t=1hmtqh2122部分有效容积：67.2911167.291max1tnQVm3污泥部分所需容积：设S=0.5dL人，N=60000人，T=4h524100004600005.01000nSNTVm3污泥斗容积：设r1=2m，r2=1m，=60°污泥斗高度tgrrh)(215=(2-1)tg60°=1.73m68.12)1124(373.114.3)(322212152rrrrhVm3污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：设池体径向坡度为0.05mrRh25.005.0)27(05.0)(4RrRhV1243(353.17)27(314.325.0)272221rm3污泥总容积：VV3212.68+17.53=30.21m3污泥池池边高：取h1=0.3m，h3=0.5mH1=h1+h2+h3=0.3+2+0.5=2.8m污泥池总高：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2+0.5+0.26+1.73=4.79m径深比：D/h2=16/2=8(符合要求)设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为s)(m06.86114.312360067.291234-max010qmQDn(2)中心进水管的计算管内流速取1.0m/s，出管流速取0.8m/s7mvQD23.0114.32360067.291421max1,D1取300mm出流面积051.08.02360067.29122max2vQA㎡(3)出水堰的计算采用正三角形出水堰。设计堰上水头Hw为5cm，三角堰的角度θ为60º,由三角堰堰上水头(水深)和过流堰宽B之间的关系2tan2HwB→B=tan30°×2×5=5.77cm设计堰宽为10cm，流量系数Cd取0.62，则单堰过堰流量：00047.02tan21585.21HCqwdgm³/s每个初沉池应该布置的出水堰总数N38.1721maxqQN出水总线长：L=πD=3.14×16=50.24m出水堰总长：L′=N×10cm=173×0.1=17.3m∵出水总线长＞出水堰总长∴采用出水堰间隔布置，则相邻两个出水堰堰顶间距为：mb19.01733.17-24.50(4)配水花墙的计算出墙流速取值0.6m/s，则14.06.0360067.291max3uQAm²墙高：孔面积为墙面积的10%mA74.06.014.310%14.0d10%3h墙设有6个孔，则单孔面积为：023.0634AAm²设孔宽为0.1m，孔高位0.3m，孔的最高端距水面0.2m则每两个孔相邻边间距为：mdb264.06605.0-1(5)配水挡板的计算8配水挡板高出液面0.1-0.15m，挡板淹没深度为0.5-1.0m，取0.8m，距离进水口0.5-1.0m，取值0.8m。则挡板半径为0.8+0.3=1.11m，取1.2m孔面积:出孔流速一般取值0.3-0.5m/s，取0.4m/s2.04.0360067.291max5uQAm²设60个孔，3行20列，则单孔孔径为：mA065.014.3602.0460452d行距：mb14.030.0653-0.2)-(0.82列距：mb28.020065.020-11.123(6)出水管管径的计算mvQD32.014.31360067.291441max2，取400mm(7)集水槽的计算集水槽起始高度：m2.0h0集水槽宽度：mvQ16.014.33600192.7224121max3d，取0.2m雷诺数：Re=ρdu/μ=(1000×1×0.16×10³)/1.01=1.58×105出水阻力系数：037.05.00056.0e32.0R水头损失：63m.08.916.016037.03.122gdLhv3、部分建筑物及其尺寸沉淀池墙体、集水槽：钢筋混凝土，厚度300mm中心管：钢管（可采用卷筒的方法按照所需尺寸制作），厚度300mm9三角堰：钢板浮渣挡板：非金属材料人行过桥：金属材料（带栏杆）4、与同组的比较根据水量7000m3/d进行初沉池的设计，设计过程中有以下发现：平流式沉淀池各方面都比较适合，处理水量和处理效果都能达到要求，且结构简单，运行方便；竖流式沉淀池的优缺点，结构简单，只适合小流量的进水。由于设计数据进水流量过大，使得计算出的沉淀池直径过大，尤其是相比两日污泥量储泥斗过大，造成空间浪费，成本过高，运行效果不好，不适合对此进水