水处理构筑物课程设计-平流式隔油池（共壁）.docx

水处理构筑物课程设计设计计算书班级：XX姓名：X同学 学号：X设计题目：平流式隔油池（共壁）日期 2016 年 1 月 1 日一、课程设计目的 课程设计是“水处理构筑物设计”课程的一个重要实践环节。通过课程设计，使学生更深入地理解水和废水处理的基本原理和工艺要求是如何通过构筑物的工艺及构造设计得以付诸工程实施。逐步培养学生的工程概念，使之了解在工程设计中需要合理协调工艺、结构、施工和运行操作的要求。使学生初步掌握水处理构筑物的设计和工程制图能力。二、设计要求 1、本课程设计重点在训练设计和绘制构筑物工艺施工图的能力。故在确定构筑物主要工艺尺寸时，不要求作详细的工艺计算，物理处理构筑物可仅以水力停留时间、表面负荷率作为主要设计参数，涉及生物处理构筑物的设计，水质可参照城市生活污水水质确定，以容积负荷和水力停留时间作为设计参数。以下设计流量可用作设计时参考： 设计流量 Qs60、100、130、170、210、250 、290、330m3h。（竖流式沉淀池、竖流式气浮分离池水解酸化池可选取得流量为210 m3h，平流式沉淀池选取的流量100 m3h）每位同学可选取一个流量下的某个构筑物进行工艺设计。 设计中要选取上述不同构筑物的典型水力停留的时间和负荷，得出相应构筑物的有效容积，考虑合适的构筑物座数，按第二条中的要求，选择一座或一组构筑物进行设计绘图。 设计相同构筑物并采用同一型式者应选用不同的设计流量。 2、构筑物池壁厚用200-300mm，池底用300mm，渠道、隔、挡板壁厚用100-150mm；走道宽700800 mm；进、出水管道视构筑物及设计流量大小采用DN100-200，排泥管用DN100，排空管用DN100，若设置溢流管，管径应比进水管放大一挡；曝气池、接触氧化池空气管道管径，按干管 DN100-200，分管 DN80100，穿孔曝气支管 DN50考虑。 3、必须按有关规范和手册的要求，通过(水力)计算确定构筑物的细部构造尺寸，如配水、集水渠道宽度、深度、堰长、开孔的大小和个数等，或根据结构尺寸、施工要求确定。 4、设计图纸要求接近工艺施工图的深度。各构筑物设计时均按部分埋地考虑。图纸应包含以下内容： (1)应采用足够的平、剖面图全面清晰地表明构筑物的构造及位置、尺寸，可采用阶梯剖、局部剖等方式清楚地表达并节省绘图量。 (2)构筑物设计时应考虑必需的各种管道的布置，除主要的工艺管渠如进、出水管(渠)道、曝气管道、排泥管道等，还应考虑排空、溢流(必要时)、回流等辅助管道设置，及管(渠)上阀门、闸板设置。 (3)应考虑构筑物操作和检修维护方便，设楼梯、走道及栏杆等。 (4)按要求标注构筑物各部分的构造尺寸，池(渠)底、顶、水面和水平管道轴心的标高(以地面标高为0.00)。 (5)图中管件(弯头、三通、阀门等)的大小、转弯半径等宜参照标准尺寸按比例绘制，不能任意确定或示意（为使绘图清楚，在较大的比例下，较细管径(如DN50及以下)的管道可放大画，标注设计尺寸。 (6)列出构筑物设备材料表，说明图纸中绘出的设备、材料的编号名称，规格、型号、数量、材质等。 4、要求图纸为计算机CAD制图， l图纸出图。所有图纸均应符合工程制图的基本规范，并应图面整洁，布局合理。宜采用粗、中、细不同的线型区分管道，构筑物轮廓和水面线、尺寸线等，使图纸层次分明，易读、易看。具体参考课程上机任务指导书。 5、提交设计说明书 l份。设计计算书应包括主要工艺设计参数，工艺尺寸确定过程，构筑物单线草图，构筑物中主要构造(不同功能区、管、渠、集配水构造、隔板、挡板等)设计布置理由的简要说明和必要的设计计算过程等方面的内容。要求书写条理清楚，字迹工整，采用A4纸张。三、设计内容1、平流式隔油池隔油池是分离废水中的浮油及泥沙的构筑物，它是利用油于水之间的密度差异进行油水分离的。隔油池也是用上浮方法去除废水中相对密度小于1的浮油的构筑物。在隔油池中，相对密度小于1，粒径较大的油品杂质上浮于水面，与水分离；相对密度大于1的杂质则沉入池底。所以，隔油池同时又是沉淀池，但主要起隔油作用。重力型隔油池是处理含油废水的最常用的设备，其处理过程是将含油废水置于池中进行油水重力分离，然后，撇除废水表面的油脂。理论上重力分离过程可以用斯托克斯公式表示。但是由于常发生紊流和短循环，重力分离器的实际效率依赖于合理的水利设计和废水停留时间。停留时间越长，漂浮油与水的分离效果越好。停留时间小于20min时，油水的分离效率低于50%，如果延长停留时间可以改善分离情况。隔油池水面的浮油可以用集油管排出，也可采用机械撇除，小隔油池也可采用人工撇油。平流式隔油池（API）由池体，刮油刮泥机和集油管等几部分组成，普通平流隔油池的构造如图3所示。废水从一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速很小，相对密度小于1.0而粒径较大的油品杂质在浮力的作用下上浮，并且，聚集在池的表面，通过设在池表面的集油管和刮油机收集浮油。而相对密度大于1.0的杂质沉于池底。集油管设于出水口一侧的水面上。集油管一般直径为200-300mm的钢管制成。沿管的长度在管壁的一侧开有切口，其宽度一般是对应中心角为60，集油管可以绕管轴转动，由螺杆控制。平时切口向上并位于水面以上，当水面浮油达到一定厚度时(一般不大于0.25m)，转动集油管，使切口浸入水面油层一下，浮油即自行进入管内，并沿集油管流向池外。刮油机通常是由链条或钢丝绳牵引的。在用链条牵引时，隔油机在池面上起刮油作用，将浮油刮向池的末端；而在池的底部可以起刮泥机作用，将下沉的油泥刮向池出口端的泥斗中，通过排泥管适时排出，排泥管一般直径为200mm，池底向污泥斗的坡度为0.01-0.02，污泥斗深度一般为0.5m，底宽不小于0.4m，倾面倾角不小于45-60。隔油池的进水一端一般采用穿孔墙进水，出水端采用溢流堰。由于受到刮油机规格的限制，隔油池的每格间的宽度一般为6.0，4.5，3.0，2.5，2.0几种。这种隔油池的优点是构造简单，这种隔油池占地面积大，停留时间长(1.5-2h),水平流速为2-5mm/s。由于操作维护容易，运行管理方便，除油效果稳定，因此应用比较广泛；缺点是池的容积较大，排泥困难，其可能取出的粒径最小为100-150m。2、平流隔油池设计中常用的数据和措施（1） 停留时间T，一般采用1.5-2h；（2） 水平流速v，一般采用2-5mm/s；（3） 隔油池每格宽度B采用2m，2.5m，3m，4.5m，6m。当采用人工清除浮油时，每格宽3m。国内各大炼厂一般采用4.5m，且已有定型设计。（4） 隔油池超高h1，一般不小于0.4m，工作水深为h2为1.5-2.0m。人工排泥时，池深应包括污泥层厚度。（5） 隔油池尺寸比例：单格长宽比(L/B)4,深宽比(h2/B)0.4。（6） 刮板间距不小于4m，高度150-200mm，移动速度0.01m/s.（7） 在隔油池的出口处及进水间浮油聚集，对大型隔油池可设集油管收集和排除。集油管管径为200-300mm，纵缝开度为60，管轴线在水平面下0-50mm，小型池装有集油环。（8） 采用机械刮泥时，集泥坑深度一般采用0.5m，底宽不小于0.4m，侧面倾角为45-60。（9） 池底坡度i，当人工排泥时池底坡度为0.01-0.02，坡向集泥坑；机械刮泥时，采用平底，即i=0。（10） 隔油池水面以上的油层厚度不大于0.25m。（11） 隔油池的除油效率一般在60%以上，出水含油量为100-200mg/L。若后续浮选法，出水含油量小于50mg/L。（12） 为了安全，防火、防寒、防风沙，隔油池可设活动盖板。（13） 在寒冷地区，集油管内应设有直径为25mm的加热管，隔油池内也可设蒸汽加热管。3、设计计算(1)已知条件水流量为Q=250m3/h，浓度为100mg/l采用平流式隔油池。(2)计算方法及过程：按油滴的上浮速度计算污水中油珠的设计上浮速度：斯托克斯公式：u=式中v为静水中相应于直径为d的油珠的上浮流速(一般不大于3m/h)，cm/s；水中悬浮杂质碰撞引起的阻力系数，当悬浮物浓度为c时，=，一般可取=0.95；d油滴粒径(可以上浮的油滴的最小粒径)，cm；g重力加速度，g=981cm/s2；水的绝对粘度，Pas;实际油珠非球形的形状修正系数，一般可取=1.0；y，0水和油珠的密度，g/cm3；假设要去除的油滴最小粒径为d0=100m，假设温度为25，则可由图1和图2分别查出25是水的密度以及水的绝对粘度，得：y=0.998g/cm3，=0.0098g/cm3s。又知25时油的密度为0.920g/cm3；所以可以根据上式计算油珠的上浮速度为：=0.04cm/s=40m/s隔油池的表面面积：()池内水流的水平流速：一般可以去池内水平流速15u，而且不宜大于0.9m/min(15mm/s)，在本次设计中取=3mm/s,()隔油池表面修正系数按照一般公式求出的隔油池表面面积一般往往偏小，这是因为实际的隔油池容积利用率不是100%，而且又要受水流紊动的影响，因此要乘如一个大于1的系数。予以矫正。值与系数/u有关，可由表1查得。今=7.5，由下表表面积修正系数与速度比/u的关系/u201510631.741.641.441.371.28取=1.44所以，根据隔油池表面面积公式A=Q/u式中：A隔油池表面面积，m2；Q设计中的含油废水流量，m3/h。求得，隔油池的表面面积为：A=250m2隔油池水流横断面面积根据公式A0=Q/，式中：A0隔油池水流横断面面积，m2。求得隔油池水流横断面面积为：A0=23.15m2隔油池有效水深本次设计采用机械清除浮油，设隔油池每格宽为B=4m，格数为n=4个，则根据公式h2=A0/nB，式中h2隔油池有效水深，m；n隔油池分格数，个；B隔油池每格宽，m。求得隔油池有效水深为：h2=1.45m1.4m=1.45m(符合要求)隔油池有效池长根据公式L=式中：L隔油池的有效池长，m；上浮速度修正系数，一般取0.9；已知h2=1.45m，则求得隔油池的有效池长为：L=1.45=12.08m由另一种方法也可求得有效池长，即根据公式L=则求得隔油池的有效池长为：L=16.25m平流式隔油池尺寸要求h2:B=0.30.4，L:B4;今已知h2=1.45m，B=4m，则h2:B=1.51:4=0.38(符合要求)但是由上面两种方法求得的有效池长分别为12.08m和16.25m，其中按照长宽比计=3.02，=所以根据L:B4,应取有效池长L=16.25m。隔油池总高度本设计中隔油池设有机械刮油，除渣机，所以池底坡度为i=0，而且池底无积泥。根据公式H=h1+h2式中：H隔油池总高度，m；h1隔油池超高，(一般不小于0.4m)，m。今取隔油池超高h1=0.5m，所以，求得隔油池的总高度为：H=h1+h2=0.5m+1.45m=1.95m.取H=2m出水含油浓度C=(1-E)C0=(1-84%)*100=16mg/L采用链带式刮油刮泥机含油废水处理的实践表明，以前采用的钢丝绳刮油刮泥机收油速度慢、效率低，且可靠性差，设备利用率低，无法清除沉于池底的油泥。链带式刮油刮泥机在平流隔油池中应用效果良好，机械结构合理，运行稳定，操作简单，安装方便除油效果显著。图3为链带式刮油刮泥机结构图9。采用链带式刮油机刮油，并将浮油推向池末端，而在池的底部可起到刮泥的作用(将下沉的油泥刮向池的进口端