环境管理_城市污水处理厂的设计管理

城市污水处理厂的设计 城市污水处理厂的设计 第一节概述第二节设计步骤第三节城市污水处理厂厂址的选择第四节污水处理工艺流程的选择第五节污水处理厂的平面布置和高程布置第六节污水处理厂的配水与计量第七节污水处理厂的验收 运行管理 水质监测与自动控制 第一节概述 一 城市污水的特征 生活污水 城区内工业废水 部分降水 城市污水 第一节概述 二 城市污水处理厂设计水质根据排水设计规范的规定确定 1 生活污水生活污水的BOD5和SS的设计值可取为 BOD5 20 35g 人 d SS 35 50g 人 d 第一节概述 2 工业废水工业废水的水质可参照不同类型的工业企业的实测数据或传统数据确定 其BOD5及SS值可折合成人口当量计算 第一节概述 3 水质浓度 式中S 某污染物质在污水中的浓度 mg l as 每人每日对该污染物质排出的g数 g Qs 每人每日的排水量 以L汁 水质浓度按下式计算 第一节概述 三 城市污水处理厂的设计水量 1 平均日流量 m3 d 这种流量一般用以表示污水处理厂的公称规模 用以表示处理总水量 计算污水处理厂的年抽升电耗与耗药量 产生并处理的污泥总量 2 设计最大流量 m3 h 或 L s 污水处理厂的进厂水管的设计用此流量 当污水处理厂的进水是用水泵抽升时 则用组合水泵的工作流量作为设计最大流量 但应与设计流量相吻合 污水处理厂的各处理构筑物 除另有规定外 及厂内连接各处理构筑物的管渠 都应满足设计最大流量的要求 第一节概述 3 降雨时的设计流量 m3 d 或 L s 这一流量包括旱天流量和截流n倍的初期雨水流量 用这一流量校核初沉池以前的处理构筑物和设备 4 考虑到最大流量的持续时间较短 当曝气池的设计反应时间在6h以上时 可采用时平均流量作为曝气池的设计流量 5 当污水处理厂分期建设时 以相应的各期流量作为设计流量 第一节概述 四 正确处理工业废水与城市污水处理的关系1 建设费用与运行费用 2 占地面积小 不影响环境卫生 3 便于运行管理 节省管理人员 4 能够保证污水的处理效果 第二节设计步骤 一 设计的前期工作1 预可行性研究2 可行性研究二 扩大初步设计1 设计说明书2 工程量3 材料与设备量4 工程概预算5 图纸三 施工图设计 第三节城市污水处理厂厂址的选择 污水处理厂厂址选择 应遵循下列各项原则 1 应与选定的污水处理工艺相适应 如选定稳定塘或土地处理系统为处理工艺时 必须有适当的土地面积 2 无论采用什么处理工艺 都应尽量做到少占农田不占良田 3 厂址必须位于集中给水水源下游 并应设在城镇 工厂厂区及生活区的下游和夏季风向的下风向 4 当处理后的污水或污泥用于农业 工业或市政时 厂址应考虑与用户靠近 或者便于运输 当处理水排放时 则应当与受纳水体靠近 5 厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处 靠近水体的处理厂 要考虑不受洪水威胁 厂址尽量设在地质条件较好的地方 以方便施工 降低造价 6 要充分利用地形 应选择有适当坡度的地区 以满足污水处理构筑物高程布置的需要 减少土方工程量 若有可能 宜采用污水不经水泵提升而自流入处理构筑物的方案 以节省动力费用 降低处理成本 7 根据城市总体发展规划 污水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性 有扩建的余地 第四节污水处理工艺流程的选定 一 处理工艺流程选定应考虑的因素1 污水的处理程度污水处理程度可考虑用以下几种方法进行确定 1 按水体的水质标准确定 即根据当地政府环境保护部门对该受纳水体规定的水质标准进行确定 2 按城市污水处理厂所能达到的处理程度确定 一般多以二级处理技术所能达到的处理程度作为依据 如美国环保局对二级处理水规定的所谓30 30水质标准 即BOD5及SS都应达到30mg L 3 考虑受纳水体的稀释自净能力 这样可能在一定程度上降低对处理水水质的要求 降低处理程度 但对此应采取慎审态度 取得当地环境保护部门的同意 第四节污水处理工艺流程的选定 2 工程造价与运行费用3 当地的各项条件4 原污水的水量与污水流入工况 第四节污水处理工艺流程的选定 二 城市污水处理工艺的典型流程见图2 20 第四节污水处理工艺流程的选定 下面介绍几种污水处理工艺 1 上流式厌氧污泥床 UpflowAnaerobicSludgeBlanket UASB 第四节污水处理工艺流程的选定 运行机理UASB反应器污泥床区主要有沉降性能良好的厌氧污泥组成 浓度可达到50 100g L或更高 沉淀悬浮区主要靠反应过程中产生的气体的上升搅拌作用形成 污泥浓度较低 一般在5 40g L范围内 在反应器的上部设有气 沼气 固 污泥 液 废水 三相分离器 分离器首先使生成的沼气气泡上升过程偏折 穿过水层进入气室 由导管排出 脱气后混合液在沉降区进一步固 液分离 沉降下的污泥返回反应区 使反应区内积累大量的微生物 待处理的废水由底部布水系统进入 澄清后的处理水从沉淀区溢流排除 第四节污水处理工艺流程的选定 特征在UASB反应器中能得到一种具有良好沉降性能和高比产甲烷活性的颗粒厌氧污泥 因而相对其他的反应器有一定优势 颗粒污泥的相对密度比人工载体小 靠产生的气体来实现污泥与基质的充分接触 省却搅拌和回流污泥设备和能耗 三相分离器的应用省却了辅助脱气装置 颗粒污泥沉降性能良好 避免附设沉淀分离装置和回流污泥设备 反应器内不需投加填料和载体 提高容积利用率 第四节污水处理工艺流程的选定 应用研究现状废水处理领域美国 德国 比利时等国家进行了UASB处理土豆淀粉加工废水 屠宰废水 啤酒废水 甲醇废水等各种试验和应用 目前UASB已经成功应用于城市污水处理和生活污水的处理 第四节污水处理工艺流程的选定 改进UASB反应器中 混合状况和处理效果难以达到最佳 为提高污泥和废水的混合程度 充分利用反应器体积 对传统UASB反应器进行部分改进 如图2所示 图2 a 中的隔网可用固体填料代替 防止微生物流失 图2 b 中增加了偏折 延长水力停留时间 第四节污水处理工艺流程的选定 2 厌氧膨胀颗粒污泥床 ExpandedGranularSludgeBlanket EGSB 第四节污水处理工艺流程的选定 EGSB反应器的特点有 1 上升流速大Vup 2 5 10m h UASB0 5 1 5m h CODCr有机负荷率高 5 35kg m3 d 2 高径比大 污泥床处于膨胀状态 3 出水回流 适合处理低浓度废水 4 颗粒污泥接种 活性高 沉降性能好 粒径大 5 Vup大 废水与污泥接触状态良好 6 可应用于含悬浮固体和有毒物质的废水处理 第四节污水处理工艺流程的选定 应用现状传统的厌氧反应器和UASB反应器很难处理有毒性 难降解废水 由于EGSB反应器具有很高的出水循环比率 它可以将原水中毒性物质的浓度稀释到微生物可以承受的程度 从而保证反应器中的微生物能良好生长 同时还由于反应器中液体上升流速大废水与微生物之间能够充分接触 可以促进微生物降解基质 因此 采用EGSB反应器处理毒性或难降解的废水可以获得较好的效果 HwuCS等采用EGSB反应器处理难生物降解脂类 均取得了很好的效果 荷兰的一座化工厂以EGSB处理甲醛废水 甲醇和甲醛去除率高达99 8 第四节污水处理工艺流程的选定 3 内循环式反应器 InternalCyclicReactor IC 第四节污水处理工艺流程的选定 工作原理进水由反应器底部进入第一反应室 与厌氧颗粒污泥均匀混合 大部分有机物在这里被转化成沼气 沼气被第一厌氧反应室的集气罩收集 沼气沿着提升管携带混合液提升至气液分离器 分离出的沼气从气液分离器的顶部导管排出 分离出的泥水混合液将沿着回流管返回到第一厌氧反应室的底部 并与底部的颗粒污泥和进水充分混合 实现了混合液的内循环 由于有很大的升流速度 使该室内的颗粒污泥完全达到流化 有很高的传质速率 使第一反应室去除有机物能力强 进入第二厌氧反应室的废水可继续进行处理 可去除废水中的剩余有机物 使废水得到更好的净化 提高了出水水质 第二厌氧反应室产生的沼气由集气罩收集通过集气管进入气液分离器排出 净化过的水从沉淀区沉淀后由出水管排走 第四节污水处理工艺流程的选定 IC反应器特点 1 具有高容积负荷率 内循环使得传质效果好 生物量大 污泥龄长 进水有机负荷率比普通的UASB反应器高出3倍左右 当进水CODCr为10000 15000mg L时 CODCr容积负荷率可达30 40kgPm3 d 当CODCr为2000 3000mg L时 进水CODCr容积负荷率可达20 25kg m3 d HRT仅为2 3h CODCr去除率可达80 上升流速可达10 20m h 第四节污水处理工艺流程的选定 2 IC反应器的体积为普通UASB反应器的1 4 1 3左右 有很大的高径比 占地面积小 3 抗冲击负荷能力强 处理低浓度废水时 循环流量可达进水流量的2 3倍 处理高浓度废水时 循环流量可达进水流量10 20倍 循环流量与进水在第一反应室充分混合 原废水中的有害物质得到充分稀释 降低有害程度 提高了反应器的耐冲击负荷能力 4 出水的稳定性好 沼气提升实现内循环 不必外加动力 IC反应器相当于两级UASB 一般说 两级处理比单级处理的稳定性好 出水水质较为稳定 第四节污水处理工艺流程的选定 应用研究现状IC工艺国外已经在制糖 啤酒和食品加工等行业应用 一些学者对三相 气 固 液 相互作用机制进行了探讨 1996年我国引进了第1套IC技术应用于处理啤酒废水 反应器高16m 有效容积70m3 处理量400m3 d 处理啤酒废水中CODCr4300mg L BOD52300mg L CODCr去除率稳定在80 邓良伟通过采用IC工艺实验得出猪场废水总磷 TP 的去除率可达53 8 CODCr去降率80 3 BOD5去除率达97 6 SS的去除率为78 实验室模拟和其他工业应用方面非常匮乏 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 一 污水处理厂的平面布置一般原则如下 1 各处理单元构筑物的平面布置 1 贯通 连接各处理构筑物之间的管 渠便捷 直通 避免迂回曲折 2 土方量作到基本平衡 并避开劣质土壤地段 3 在处理构筑物之间 应保持一定的间距 以保证敷设连接管 渠的要求 一般的间距可取值5 10m 某些有特殊要求的构筑物 如污泥消化池 消化气罐等 其间距应按有关规定确定 4 各处理构筑物在平面布置上 应考虑尽量紧凑 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 2 管 渠的平面布置 1 在各处理构筑物之间 设有贯通 连接的管 渠 此外 还应设有能够使各处理构筑物独立运行的管 渠 当某一处理构筑物因故停止工作时 使其后接处理构筑物 仍能够保持正常的运行 2 应设超越全部处理构筑物 直接排放水体的超越管 3 在厂区内还设有 给水管 空气管 消化气管 蒸汽管以及输配电线路 这些管线有的敷设在地下 但大部都在地上 对它们的安排 既要便于施工和维护管理 但也要紧凑 少占用地 也可以考虑采用架空的方式敷设 在污水处理厂区内 应有完善的排雨水管道系统 必要时应考虑设防洪沟渠 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 3 辅助建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有 泵房 鼓风机房 办公室 集中控制室 水质分析化验室 变电所 机修 仓库 食堂等 1 鼓风机房应设于曝气池附近 以节省管道与动力 2 变电所宜设于耗电量大的构筑物附近等 3 化验室应远离机器间和污泥干化场 以保证良好的工作条件 4 办公室 化验室等均应与处理构筑物保持适当距离 并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处 5 在污水处理厂内应合理的修筑道路 方便运输 广为植树绿化美化厂区 改善卫生条件 某市污水处理厂总平面布置图 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 二 污水处理厂的高程布置污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是 确定各处理构筑物和泵房的标高 确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高 通过计算确定各部位的水面标高 从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动 保证污水处理厂的正常运行 为了降低运行费用和便于维护管理 污水在处理构筑物之间的流动 以按重力流考虑为宜 污泥流动不在此例 为此 必须精确地计算污水流动中的水头损失 水头损失包括 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 1 污水流经各处理构筑物的水头损失 在作初步设计时 可按表所列数据估算 但应当认识到 污水流经处理构筑物的水头损失 主要产生在进口和出口和需要的跌水 多在出口处 而流经处理构筑物本体的水头损失则较小 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 2 污水流经连接前后两处理构筑物管渠 包括配水设备 的水头损失 包括沿程与局部水头损失 3 污水流经量水设备的水头损失 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时 应考虑下列事项 1 选择一条距离最长 水头损失最大的流程进行水力计算 并应适当留有余地 以保证在任何情况下 处理系统能够运行正常 2 计算水头损失时 一般应以近期最大流量 或泵的最大出水量 作为构筑物和管渠的设计流量 计算涉及远期流量的管渠和设备时 应以远期最大流量为设计流量 并酌加扩建时的备用水头 3 设置终点泵站的污水处理厂 水力计算常以接受处理后污水水体的最高水位作为起点 逆污水处理流程向上倒推计算 以使处理后污水在洪水季节也能自流排出 而水泵需要的扬程则较小 运行费用也较低 但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大 以免土建投资过大和增加施工上的困难 还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求 4 在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合 尽量减少需抽升的污泥量 污泥干化场 污泥浓缩池 湿污泥池 消化池等构筑物高程的决定 应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其他构筑物的可能性 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 格珊 沉砂池 沉淀池设计 绪论 一 预处理的去除对象二 预处理的作用三 设置地点四 预处理构筑物 设备 预处理的去除对象 天然水体及废水中含有的较大的悬浮物或漂浮物 预处理的作用 防止水泵叶轮缠绕 管路堵塞 保证后续处理设施正常运行 预处理的设置地点 取水口前 泵前 水处理工艺的始端 预处理构筑物 设备 常用的预处理构筑物 设备 有 格栅 筛网 捞毛机 调节池等 格栅 2 1 1格栅的类型2 1 2格栅的设计计算 格栅的类型 分两类 人工清理格栅 见图2 1 1 机械格栅 人工清理格栅 一般采用直钢条平行焊制而成 栅条间距25 40mm 每m3污水截污量0 001 0 003m3 安装倾角45 60 格栅间应设置操作平台 机械格栅 大型污水处理厂 污水 雨水提升泵站前设置机械格栅 栅条间距1 80mm均有 每m3污水截污量0 005 0 01m3 安装倾角60 80 有时90 格栅间应设置操作平台 常用的机械格栅有GH型链式旋转格栅除污机 HF型回转式固液分离机 背耙式格栅除污机 高链式格栅除污机 CGC型垂直格栅除污机 GC型移动式伸缩臂格栅除污机等等 格栅的设计计算 一 设计参数二 格栅的设计 格栅的设计参数 栅前渠道流速 0 4 0 9m s 过栅流速 0 6 1 0m s 过栅水头损失 0 08 0 15m 格栅倾角 45 75 渐扩部位展开角 1 20 格栅的设计 1 格栅的间隙数n2 格栅的建筑宽度B3 栅后槽的总高度H4 格栅的总建筑长度L5 每日栅渣量的计算 格栅的水力计算草图 筛网与捞毛机 2 2 1筛网2 2 2捞毛机 筛网 一 作用去除细小难沉 不易被格栅去除的纤维类杂质 二 筛网类型振动筛 利用机械振动使细小悬浮物从水中分离 见图2 2 1 水力筛 利用进水动力使筛网转动 见图2 2 2 设计计算 池面积A max Av 澄清面积 Au 浓缩面积 须同时满足澄清和浓缩要求 1 澄清面积Av 2 浓缩面积Au 沉砂池 简介一 平流式沉砂池二 曝气沉砂池 AeratedGritChamber 沉砂池简介 功能 从污水中分离比重较大的无机颗粒 分离有机颗粒和无机颗粒 便于分别处理和处置 设置位置 泵站前 倒虹管前 沉淀池前型式 竖流式 目前很少用 平流式 曝气沉砂池 多尔沉砂池等 平流式沉砂池 1 构造形式2 设计要求和工艺参数3 平流沉砂池的工艺设计 构造形式 如图4 2 1加深 加宽的明渠 入口处设整流设施 闸板 多为平顶堰溢流出水 下设贮渣斗 排渣方式 排砂管 底阀 螺旋推进器 射流器 刮板 抓斗 设计要求和工艺参数 两座以上并联水平流速v0 15 0 3m s停留时间T30 60s有效水深h0 25 1 0m 1 2m池宽 每格 B 0 6m砂斗与水平面夹角 55 超高 0 3m排砂管径 200mm 平流沉砂池的工艺设计 按水平流速与停留时间设计 a 池长 m 4 11 式中 v 设计水平流速 m st 停留时间 s b 池侧面积A m2 4 12 平流沉砂池的工艺设计 式中 Qmax 最大设计流量 m3 s c 池宽B m 4 13 式中 h2 设计有效水深 m d 贮砂斗容积V m3 4 14 平流沉砂池的工艺设计 式中 X 城市污水的沉砂量 一般为30m3 106m3 污水 T 排砂时间间隔 dKZ 生活污水量的总变化系数 e 池高H m 4 15 式中 h1 超高 mh2 贮砂斗高度 m 平流沉砂池的工艺设计 f 核算最小流速vmin m s 4 16 式中 Qmin 设计最小流量 m3 sn1 最小流量时工作的沉砂池数Wmin 最小流量时沉砂池中的水流断面面积 m2 曝气沉砂池 简介1 构造形式2 主要设计参数3 工艺设计计算 简介 功能 解决普通沉砂池截留的沉砂中夹带有机物和被有机物包裹的砂粒截留效果不好的问题 曝气的作用 使有机颗粒处于悬浮状态 产生剪切力 促使砂粒相互摩擦 去除包裹的有机物 得到较为纯净的无机颗粒 曝气沉砂池沉碴中有要物含量仅5 左右 不易腐败 具有预曝气 脱臭 防止厌氧分解 除泡等作用 水流状态 池中污水呈螺旋状前进 设计要求和工艺参数 水平流速v0 08 0 12m s 旋流速度v旋0 25 0 4m s停留时间T1 3min 最大流量时 通常4 6min有效水深H2 3m有效宽 深比1 1 5空气量0 2m3气 m3水或3 5m3气 m2池表面积 h穿孔曝气管孔径2 5 6mm 距池底0 6 0 9m 工艺设计计算 a 总容积V 4 17 b 过水断面面积A 4 18 c 池宽B 4 19 工艺设计计算 d 池长L 4 20 e 每小时需气量q 4 21 沉砂池 简介一 平流式沉砂池二 曝气沉砂池 AeratedGritChamber 沉砂池简介 功能 从污水中分离比重较大的无机颗粒 分离有机颗粒和无机颗粒 便于分别处理和处置 设置位置 泵站前 倒虹管前 沉淀池前型式 竖流式 目前很少用 平流式 曝气沉砂池 多尔沉砂池等 平流式沉砂池 1 构造形式2 设计要求和工艺参数3 平流沉砂池的工艺设计 构造形式 如图4 2 1加深 加宽的明渠 入口处设整流设施 闸板 多为平顶堰溢流出水 下设贮渣斗 排渣方式 排砂管 底阀 螺旋推进器 射流器 刮板 抓斗 设计要求和工艺参数 两座以上并联水平流速v0 15 0 3m s停留时间T30 60s有效水深h0 25 1 0m 1 2m池宽 每格 B 0 6m砂斗与水平面夹角 55 超高 0 3m排砂管径 200mm 平流沉砂池的工艺设计 按水平流速与停留时间设计 a 池长 m 4 11 式中 v 设计水平流速 m st 停留时间 s b 池侧面积A m2 4 12 平流沉砂池的工艺设计 式中 Qmax 最大设计流量 m3 s c 池宽B m 4 13 式中 h2 设计有效水深 m d 贮砂斗容积V m3 4 14 澄清面积 取决于界面沉降速度 4 26 式中 Q0 沉淀池进水流量 m3 sQu 底流流量 排泥流量 m3 sv 污泥截留速度 m s 沉淀池 概述一 平流式沉淀池 horizontalflowSedimentationTank 二 竖流式沉淀池 verticalflowST 三 辐流式沉淀池 radialflowST 四 斜板 管 沉淀池 tilted plateST 五 澄清池 clarifier clarificationtank 概述 沉淀池是一种主要的固液分离构筑物 在生物处理工艺中起预处理作用的沉淀池称为初沉池 生物处理后起澄清出水和浓缩污泥的称为二沉池 除在生物处理中作为固液分离的主要构筑物外 在别的工艺中也常作为固液分离的主要构筑物 根据水流 一般将沉淀池分为三种 平流式 矩形 竖流式 园 方 正多边形 和辐流式 多为园形 也可为方形 概述 沉淀池构造根据功能分为五个区 进水区 保证进水均匀分布在整个进水断面上 避免短流 减少死角和紊流影响 提高容积利用系数 出水区 均匀出水 目的同上 阻拦浮渣沉淀区 污水与颗粒分离 工作区污泥区 污泥贮放 浓缩 排除缓冲区 分隔沉淀区 保证沉下的颗粒不因水流搅动而再次浮起进入沉淀区 平流式沉淀池 1构造形式 见图4 2 3 2主要设计参数3设计计算 构造形式 进水区整流 布水构造 均匀布水 消能 防止短流 异重流及冲刷污泥横向潜孔 挡板 如图4 2 4所示 竖向潜孔 挡板 如图4 2 5所示 穿孔花墙 如图4 2 6所示 构造形式 出水区构造 均匀集水 拦截漂浮物 防止短流 沟流 定容薄壁 平顶 堰 锯齿堰 淹没式孔口出流 如图4 2 7所示 堰 控制池内水位 均匀出水 须保证单位堰长上溢流量相等 堰顶严格水平 且不宜过大 否则滞泥 若单宽流量不能满足 应增大堰长 增加堰长的方法举例 见图4 2 8 构造形式 集泥 贮泥 设泥斗多斗式单斗式 刮泥机 链带式 行车式刮泥机 排泥 重力 静压 排泥排泥管 见图4 2 9 吸泥车排泥井 见图4 2 10 主要设计参数 控制沉淀效率的工艺参数 表面负荷率 截留速度 沉淀时间 通过试验获得 q设 qo 1 25 1 75 t设 1 5 2 0 to有效水深H 经验 常用 见表4 2 1 主要设计参数 考虑布水均匀 减小紊流 增大稳定性 水平流速 5mm s 每格长 宽 4 5长 高 8 12 校核 出流堰上负荷率 初沉池 2 9l s m二沉池 1 7l s m 主要设计参数 超高 0 3m 有效水深宜2 4m 池数n 2 贮泥斗容积 初沉池一般 2日污泥量 二沉池一般 2小时污泥量 排泥水头 静压排泥时 初沉池静水压头 1 5m 二沉池在生物膜法后应 0 9m 曝气池后 1 2m 竖流式沉淀池 1构造形式 见图4 2 11 2沉淀效率3主要设计参数4设计计算 构造形式 平面多为圆形或正方形 D 或边取 7m时考虑设辐射式出水槽进水口以上为沉淀区 以下缓冲 浮泥区 泥斗 排泥 静水压力 排泥管 沉淀效率 竖流沉淀池的表面负荷率 上升流速vu v 去除 沉下u v带出u v悬浮对自由沉淀去除率低于基本类型絮凝沉淀情况较复杂 颗粒相互碰撞 加速絮凝作用 去除率提高 接触凝聚 截留 过滤等作用均存在 主要设计参数 工艺参数 表面负荷率停留时间堰上负荷构造要求 D H 3 中心管流速 30mm s 中心管下口应设喇叭口及反射板 底板面距泥面 0 3m其余同平流沉淀池 辐流式沉淀池 1构造形式 见图4 2 12 2辐流式沉淀池的改进3沉淀效率4主要设计参数5设计计算 构造形式 一般20 30m不宜小于16m 最大可达60 100m水流由中心处沿半径方向向池周流动 流速由大到小 有利于沉降进水构造中心管 整流板 开孔面积为断面的10 20 构造形式 出水构造锯齿堰 档板加长堰的方法环状集泥 排泥刮泥机刮泥 中心 周边驱动 泥斗排泥 见图4 2 13 吸泥机吸泥 排泥 见图4 2 14 辐流式沉淀池的改进 常规中进周出 a 中心管内流速大 不利絮凝 射流速度高 易带动沉泥b 异重流使容积利用率低 射流影响大改进措施 a 周进中出 向心辐流式 见图4 2 15 无紊流 不破坏絮体 对沉泥无冲击b 周进周出 克服异重流 提高容积利用率 见图4 2 16 沉淀效率 理想辐流式沉淀池沉淀效率的推导与平流式类同 只是水平流速是变化的 因此应采用微分式推导 结论相同 主要设计参数 工艺参数 表面负荷率停留时间堰上负荷构造要求 D H 6 12 一般采用机械排泥 排泥机械旋转速度宜为1 3r h 刮泥板外沿速度不宜大于3m min 坡向泥斗的底坡不宜小于0 05 高浓度悬浮固体沉淀构筑物 一 适用范围二 运行特点三 设计计算 适用范围 适于处理呈现拥挤沉降特征的原水 废水 例 高浊度地表水 预沉淀活性污泥法 二沉池 澄清出水 浓缩污泥 剩余污泥 浓缩池 减少污泥体积 运行特点 多为竖流式 辐流式池进水 排泥均连续运行 拥挤沉淀的四个区均存在要求 清水区Cv尽可能小 澄清作用 压缩区Cu尽可能大 浓缩作用 设计计算 池面积A max Av 澄清面积 Au 浓缩面积 须同时满足澄清和浓缩要求 1 澄清面积Av 2 浓缩面积Au 澄清面积 取决于界面沉降速度 4 26 式中 Q0 沉淀池进水流量 m3 sQu 底流流量 排泥流量 m3 sv 污泥截留速度 m s 浓缩面积 一般情况下浓缩能力控制面积 可通过沉淀过程线或固体通量法求得浓缩能力由物料衡算确定 流量 4 27 污泥 4 28 忽略Cv 故有 4 29 浓缩面积 上述衡算公式是计算浓缩面积的基础 以此为依据 介绍两种浓缩面积的计算方法 固体通量法 沉速 浓度关系的应用2 Kynch理论 沉淀过程线的应用 固体通量法 a 基本思路b Coe Clevenger法c 吉冈 Yoshioka 法 基本思路 固体通量G 单位时间通过单位沉淀池面积的固体的质量 Kg m2 h 在连续运行的沉淀池中 GT由两部分组成 底流 池底排出污泥 引起的量和沉淀作用引起的通量 4 30 式中 GT 总通量GS 沉降通量Gu 底流通量 基本思路 4 31 式中 vs 污泥沉降速度 等于初始浓度为C的悬浮固体的拥挤沉降速度 m s浓缩池中沿深度方向 固体浓度经历了由C0 Cu的各种不同浓度 稳态时 4 32 基本思路 由 4 32 可得 4 33 若能求得在C0 Cu之间的不同浓度Ci和相应的界面沉降速度vsi 代入上式 求得的最大面积Amax便是满足浓缩要求的池面积Au 问题的关键 如何确定Ci与vsi试验表明 界面沉降速度vsi f Ci 因此Ci与vsi可利用经验公式求得或通过试验求取 Coe Clevenger法 1 采用不同的初始浓度C进行多次拥挤沉淀试验 取得Ci vsi关系 做Gs C图 见图4 2 26 2 根据总固体通量关系 作GT C 将Gs和Gu叠加 见图4 2 26 3 GT C图中GT曲线的一个极小值GL称为极限固体通量 其所对应的浓度为CL 与Gu线交点对应的横坐标值为Cu 4 根据CL 在Gs C线上求得相应的沉速 5 将CL vsL代入 4 33 便可求得Amax 这样设计的浓缩池 底流浓度为Cu Coe Clevenger法 吉冈法 b中介绍的方法是已知Gu线求A与Cu 但通常情况下是根据要求达到的Cu求取A 即不知道Gu 因此无法作出GT C线 吉冈通过分析提出利用GS C线求A的方法 称为吉冈法 方法为 在GS C图中 根据要求的Cu作直线与GS线相切 切点对应的浓度为CL 切线与纵轴的交点为极限通量GL 再按照b中的4 5两步求出A 如图4 2 27 固体通量法的缺点 必须通过实验得出vi Ci图并计算出GT 很繁琐 沉淀过程线应用的优点 不需进行大量实验 只用单筒沉淀实验即可 a Kynch法b Talmage Fitch法 Kynch理论 Kynch法 1952年 Kynch提出著名的沉淀理论 如图4 2 28 即 4 34 式中 C0 悬浮固体初始浓度H0 泥水界面初始高度Cp 变浓度区任一点P对应的浓度 Hp 过P点所作沉淀过程线的切线与纵轴的交点对应的高度 可以理解为 以Cp为初始浓度的污泥在高度Hp的条件下进行试验 等速沉降至P点后 等浓度区消失 随后的变浓度及压实过程与C0 H0完全相同 表明两者含有相同质量的固体 即 Kynch法 4 35 式中 A 沉淀池横断面积 Kynch法 等速沉降的速度为 4 36 根据Kynch理论 可以从一条沉淀过程线得到不同浓度的Ci及相应的沉速vsi 由式 4 33 计算出A C关系 并求出Au Talmage Fitch法 由于Kynch法依然要求出一系列的Ci vsi且作图过程仍嫌繁琐 因此在Kynch法的基础上 Talmage Fitch认为在变浓度区存在有一点P 其对应的浓度为CP 根据Kynch理论 P点对应的CP vsP为 4 37 4 38 Talmage Fitch法 若要求的底流固体浓度为Cu 根据 4 39 作一条H Hu的水平线交切线于N N对应的时间为tu 见图4 2 29 将上述三式带入4 33 可得 4 40 Talmage Fitch法 一般认为 tu是达到要求的固体浓度Cu所需的沉淀时间 要使4 40式所求的面积A为满足浓缩要求的最小面积 P点必须是沉淀过程线上的压缩点 即压缩沉淀开始的点 Fitch提出作等速下降段与压缩段的切线 两切线交点的角平分线与过程线的交点即为P点 见图4 2 29 并由此求得tu Talmage Fitch法 我们通过充分的证明 认为tu应按下述方法确定 1 若H Hu与过程线交于过渡区 则交点对应的时间即为tu 2 若H Hu与过程线交于压缩段 则交点对应的时间为tu 此时若交点不易确定 可用下法求得 见图4 2 30 4 41 Talmage Fitch法 我们通过充分的证明 认为tu应按下述方法确定 1 若H Hu与过程线交于过渡区 则交点对应的时间即为tu 2 若H Hu与过程线交于压缩段 则交点对应的时间为tu 此时若交点不易确定 可用下法求得 见图4 2 30 4 41 Talmage Fitch法 一般认为 tu是达到要求的固体浓度Cu所需的沉淀时间 要使4 40式所求的面积A为满足浓缩要求的最小面积 P点必须是沉淀过程线上的压缩点 即压缩沉淀开始的点 Fitch提出作等速下降段与压缩段的切线 两切线交点的角平分线与过程线的交点即为P点 见图4 2 29 并由此求得tu Talmage Fitch法 我们通过充分的证明 认为tu应按下述方法确定 1 若H Hu与过程线交于过渡区 则交点对应的时间即为tu 2 若H Hu与过程线交于压缩段 则交点对应的时间为tu 此时若交点不易确定 可用下法求得 见图4 2 30 4 41 Talmage Fitch法 一般认为 tu是达到要求的固体浓度Cu所需的沉淀时间 要使4 40式所求的面积A为满足浓缩要求的最小面积 P点必须是沉淀过程线上的压缩点 即压缩沉淀开始的点 Fitch提出作等速下降段与压缩段的切线 两切线交点的角平分线与过程线的交点即为P点 见图4 2 29 并由此求得tu Talmage Fitch法 若要求的底流固体浓度为Cu 根据 4 39 作一条H Hu的水平线交切线于N N对应的时间为tu 见图4 2 29 将上述三式带入4 33 可得 4 40 Talmage Fitch法 由于Kynch法依然要求出一系列的Ci vsi且作图过程仍嫌繁琐 因此在Kynch法的基础上 Talmage Fitch认为在变浓度区存在有一点P 其对应的浓度为CP 根据Kynch理论 P点对应的CP vsP为 4 37 4 38 Kynch法 等速沉降的速度为 4 36 根据Kynch理论 可以从一条沉淀过程线得到不同浓度的Ci及相应的沉速vsi 由式 4 33 计算出A C关系 并求出Au 吉冈法 b中介绍的方法是已知Gu线求A与Cu 但通常情况下是根据要求达到的Cu求取A 即不知道Gu 因此无法作出GT C线 吉冈通过分析提出利用GS C线求A的方法 称为吉冈法 方法为 在GS C图中 根据要求的Cu作直线与GS线相切 切点对应的浓度为CL 切线与纵轴的交点为极限通量GL 再按照b中的4 5两步求出A 如图4 2 27 4 根据CL 在Gs C线上求得相应的沉速 5 将CL vsL代入 4 33 便可求得Amax 这样设计的浓缩池 底流浓度为Cu Coe Clevenger法 Coe Clevenger法 1 采用不同的初始浓度C进行多次拥挤沉淀试验 取得Ci vsi关系 做Gs C图 见图4 2 26 2 根据总固体通量关系 作GT C 将Gs和Gu叠加 见图4 2 26 3 GT C图中GT曲线的一个极小值GL称为极限固体通量 其所对应的浓度为CL 与Gu线交点对应的横坐标值为Cu 基本思路 由 4 32 可得 4 33 若能求得在C0 Cu之间的不同浓度Ci和相应的界面沉降速度vsi 代入上式 求得的最大面积Amax便是满足浓缩要求的池面积Au 问题的关键 如何确定Ci与vsi试验表明 界面沉降速度vsi f Ci 因此Ci与vsi可利用经验公式求得或通过试验求取 基本思