斜板沉淀池设计

环保设备课程作业 环境与测绘学院 作业作业 1 1 斜板沉淀池设计计算 采用异向流斜板沉淀池 1 设计所采用的数据 由于斜板沉淀池在絮凝池之后 经过加药处理 故负荷较高 取 q 3 0mm s 斜板有效系数 取 0 8 0 6 0 8 斜板水平倾角 60 斜板斜长 L 1 2m 斜板净板距 P 0 05m P 一般取 50 150mm 颗粒沉降速度 0 4mm s 0 0004m s 2 沉淀池面积 20000 24 60 60 0 003 77 2 式中 Q 进水流量 m3 d q 容积负荷 mm s 3 斜板面积 20000 24 3600 0 8 0 0004 723 2 需要斜板实际总面积为 cos 723 0 5 1447 2 4 斜板高度 sin 1 2 sin60 1 0 5 沉淀池长宽 设斜板间隔数为 N 130 个 则斜板部分长度为 1 130 0 05 sin60 7 5 斜板部分位于沉淀池中间 斜板底部左边距池边距离 l2 0 1m 斜板底部右边距池边 距离 l3 0 8m 则池长 L 7 5 0 1 0 8 8 4m 池宽 B 77 8 4 9 2 校核 符合 1 9 2 故沉淀池长为 8 4m 宽为 9 2m 从宽边进水 6 污泥体积计算 排泥周期 T 1d 0 6 12 3 24 100200002002010100 90 100110096 Q CCT Vm n 污泥斗计算 设计 4 个污泥斗 污泥斗倾斜角度为 67 污泥斗下底面长 a 0 4m 上底面长 b 2 1m 5 2 10 4 tantan672 2222 ba hm 污泥斗总容积 V 90m3 符合要求 3 15 0 42 1 249 292 22 ab VhnLm 7 沉淀池总高度 12345 0 31 01 01 02 05 3Hhhhhhm 式中 h1 保护高度 m 一般采用 0 3 0 5m 本设计取 0 3m h2 清水区高度 m 一般采用 0 5 1 0m 本设计取 1 0m h3 斜管区高度 m h4 配水区高度 m 一般取 0 5 1 0m 本设计取 1 0m h5 排泥槽高度 m 8 进出水系统 8 1 沉淀池进水设计 沉淀池进水采用穿孔花墙 孔口总面积 A Q v 0 23 0 18 1 3 2 式中 v 孔口速度 m s 一般取值不大于 0 15 0 20m s 本设计取 0 18m s 每个孔口的尺寸定为 15cm 8cm 则孔口数 个 进水孔位置应 15 8 1 3 0 012 108 在斜管以下 沉泥区以上部位 8 2 沉淀池出水设计 沉淀池的出水采用穿孔集水槽 出水孔口流速 v1 0 6m s 则穿孔总面积 A Q v1 0 23 0 6 0 38 2 设每个孔口的直径为 4cm 则孔口的个数 3 0 38 303 0 001256 A N F 式中 F 每个孔口的面积 m2 设沿池长方向布置 8 条穿孔集水槽 右边为 1 条集水渠 为施工方便槽底平坡 集水 槽中心距为 L 9 2 8 1 1m 每条集水槽长 L 8 m 每条集水量为 考虑池子的超载系数为 20 故槽中流量为 3 0 23 0 014 2 8 qms 3 1 21 20 0140 017 qqms 槽宽 0 9 0 9 0 017 0 9 0 20 0 18m b 0 4 q 0 4 起点槽中水深 H1 0 75b 0 75 0 18 0 14m 终点槽中水深 H2 1 25b 1 25 0 18 0 23m 为了便于施工 槽中水深统一按 H2 0 25m 计 集水方法采用淹没式自由跌落 淹没深度取 0 05m 跌落高度取 0 07m 槽的超高取 0 15m 则集水槽总高度 2 0 050 070 150 250 050 070 150 52HHm 集水槽双侧开孔 孔径为 DN 25mm 每侧孔数为 50 个 孔间距为 15cm 8 条集水槽汇水至出水渠 集水渠的流量按 0 23m3 s 假定集水渠起端的水流截面为 正方形 则出水渠宽度为 0 9 m 起端水深 0 52m 考虑到集水b 0 4 Q 0 4 0 90 230 50 槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取 0 05m 即集水槽应高于集水渠起端水面 0 05 同 时考虑到集水槽顶相平 则集水渠总高度为 0 05 0 5 0 52 1 07m H 9 沉淀池排泥系统设计 采用穿孔管进行重力排泥 穿孔管横向布置于污泥斗底端 沿与水流垂直方向共设 4 根 双侧排泥至集泥渠 孔眼采用等距布置 穿孔管长 8m 首末端集泥比为 0 5 查得 0 72 取孔径 d 25mm 孔口面积 0 00049m 取孔距 0 4m 孔眼个数为 k fs 8 1119 0 4 l m s 孔眼总面积为 m2 0 19 0 000490 0093w 穿孔管断面积为 w 0 0129 m2 0 w w k 0 0093 0 72 穿孔管直径为 D 0 128m 4 0 0129 取直径为 150mm 孔眼向下 与中垂线成角 并排排列 采用气动快开式排泥阀 45 1000100010002000 清水区 斜板区 布水区 污泥区 9200 8400 中国矿业大学环境与测绘学院 姓 名范秋香 处理矿井水量20000吨 天斜板沉淀池 班 级环境工程08 3班 学 号共1张编号第1张 指导老师李燕日期2011 10 24 60 45 45 150 570400700 530 850 4002100 500 67 07083254 作业作业 2 2 UASB 反应器的设计计算 1 设计参数 1 污泥参数 设计温度 T 25 容积负荷 NV 8 5kgCOD m3 d 污泥为颗粒状 污泥产率 0 1kgMLSS kgCOD 产气率 0 5m3 kgCOD 2 设计水量 Q 1000m3 d 41 67m3 h 0 0116m3 s 11 6L s 3 水质指标 进水 COD 10000mg L 去除率为 80 85 取去除率为 85 则出水 COD 为 1500mg L 2 UASB 反应器容积及主要工艺尺寸的确定 1 UASB 反应器容积的确定 本设计采用容积负荷法确立其容积 V V QS0 NV V 反应器的有效容积 m3 S0 进水有机物浓度 kgCOD L V 1000 10 0 85 8 5 1000m3 取有效容积系数为 0 8 则实际体积为 1250m3 2 主要构造尺寸的确定 UASB 反应器采用圆形池子 布水均匀 处理效果好 取水力负荷 q1 0 3m3 m2 h 反应器表面积 A Q q1 41 67 0 5 138 9m2 反应器高度 H V A 1250 138 9 8 99m 取 H 9m 采用 2 座相同的 UASB 反应器 则每个单池面积 A1为 A1 A 2 138 9 2 69 45m2 取 D 9m 则实际横截面积 A2 3 14D2 4 63 6 m2 实际表面水力负荷 q1 Q 2A2 41 67 127 2 0 33 m3 m2 h q1 1 0 m3 m2 h 符合设计要求 3 UASB 进水配水系统设计 1 设计原则 进水必须要反应器底部均匀分布 确保各单位面积进水量基本相等 防止短路和表面负 荷不均 应满足污泥床水力搅拌需要 要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌 易于观察进水管的堵塞现象 如果发生堵塞易于清除 本设计采用圆形布水器 每个 UASB 反应器设 30 个布水点 2 设计参数 每个池子的流量 Q1 41 67 2 20 64m3 h 3 设计计算 查有关数据 对颗粒污泥来说 容积负荷大于 4m3 m2 h 时 每个进水口的负荷须大于 2m2 则布水孔个数 n 必须满足 D2 4 n 2 即 n D2 8 3 14 81 8 32 取 n 30 个 则每个进水口负荷 a D2 4 n 3 14 9 2 4 30 2 12m2 可设 3 个圆环 最里面的圆环设 5 个孔口 中间设 10 个 最外围设 15 个 其草图见图 1 内圈 5 个孔口设计 服务面积 S1 5 2 12 10 6m2 折合为服务圆的直径为 m S 67 3 14 3 6 1044 1 用此直径用一个虚圆 在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环 其上布 5 个孔口 则圆环的直径计算如下 3 14 d12 4 S1 2 m S d6 2 14 3 6 1022 1 1 中圈 10 个孔口设计 服务面积 S2 10 2 12 21 2m2 折合为服务圆的直径为 m SS 36 6 14 3 2 21 6 10 4 4 21 则中间圆环的直径计算如下 3 14 6 362 d22 4 S2 2 则 d2 5 2m 外圈 15 个孔口设计 服务面积 S3 15 2 12 31 8m2 折合为服务圆的直径为 1 2 41 67 2 1 06m 5 0 4 Vh 则中间圆环的直径计算如下 3 14 92 d32 4 S3 2 则 d3 7 8m 布水点距反应器池底 120mm 孔口径 15cm 7800 5200 2600 图 1 UASB 布水系统示意图 4 三相分离器的设计 1 设计说明 UASB 的重要构造是指反应器内三相分离器的构造 三相分离器的设计直接 影响气 液 固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果 对污泥床的正常运行和 获得良好的出水水质起十分重要的作用 根据已有的研究和工程经验 三相分离器应满足 以下几点要求 沉淀区的表面水力负荷 1 0m h 三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用 0 5 1 0m 沉淀区四壁倾斜角度应在 45 60 之间 使污泥不积聚 尽快落入反应区内 沉淀区斜面高度约为 0 5 1 0m 进入沉淀区前 沉淀槽底缝隙的流速 2m h 总沉淀水深应 1 5m 水力停留时间介于 1 5 2h 分离气体的挡板与分离器壁重叠在 20mm 以上 以上条件如能满足 则可达到良好的分离效果 2 设计计算 本设计采用无导流板的三相分离器 沉淀区的设计 沉淀器 集气罩 斜壁倾角 50 沉淀区面积 A 3 14 D2 4 63 6m2 表面水力负荷 q Q A 41 67 2 63 6 0 33m3 m2 h 1 0 m3 m2 h 符合要求 回流缝设计 h2的取值范围为 0 5 1 0m h1一般取 0 5m 取 h1 0 5m h2 0 7m h3 2 4m 依据图 8 中几何关系 则 b1 h3 tan b1 下三角集气罩底水平宽度 下三角集气罩斜面的水平夹角 h3 下三角集气罩的垂直高度 m b1 2 4 tan50 2 0m b2 b 2b1 9 2 2 0 5 0m 下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速 v1 可用下式计算 1 2 41 67 2 1 06m 5 0 4 Vh Q1 反应器中废水流量 m3 s S1 下三角形集气罩回流缝面积 m2 V10 2m 取 CE 1 0m CF 上三角形集气罩底宽 取 CF 6 0m EH CE sin50 1 0 sin50 0 766m EQ CF 2EH 6 0 2 0 766 7 53m S2 3 14 CF EQ CE 2 3 14 6 0 7 53 1 0 2 21 24m2 v2 41 67 2 21 24 0 98m h v2 v1 2 0m h 符合要求 确定上下集气罩相对位置及尺寸 BC CE cos50 1 0 cos50 1 556m HG CF b2 2 0 5m EG EH HG 1 266m AE EG sin40 1 266 sin40 1 97m BE CE tan50 1 19m AB AE BE 0 78m DI CD sin50 AB sin50 0 78 sin50 0 597m h4 AD DI BC DI 2 15m h5 1 0m 3 气液分离设计 由图 5 可知 欲达到气液分离的目的 上 下两组三角形集气罩的斜边必须重叠 重 叠的水平距离 AB 的水平投影 越大 气体分离效果越好 去除气泡的直径越小 对沉淀 区固液分离效果的影响越小 所以 重叠量的大小是决定气液分离效果好坏的关键 由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区 其水流状态比较复杂 当混合液上升到 A 点后将沿着 AB 方向斜面流动 并设流速为 va 同时假定 A 点的气泡以速度 Vb 垂直上升 所以气泡的运动轨迹将沿着 va 和 vb 合成速度的 方向运动 根据速度合成的平行四边形法则 则有 AB BC AB AD v v a b 要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是 AB BC AB AD v v a b 在消化温度为 25 沼气密度 1 12g L 水的密度 997 0449kg m3 g 1 水的运动粘滞系数 v 0 0089 10 4m2 s 取气泡直径 d 0 01cm 根据斯托克斯 Stokes 公式可得气体上升速度 vb 为 18 2 1 dg v g b vb 气泡上升速度 cm s g 重力加速度 cm s2 碰撞系数 取 0 95 废水的动力粘度系数 g cm s v hmscmvb96 21 616 0 95 0 0089 0 18 01 0 1012 1 0449 997108 995 0 232 水流速度 hmvva67 1 2 校核 15 13 67 1 96 21 a b v v 99 1 78 0 556 1 AB BC 故设计满足要求 AB BC v v a b B A C EH D I G F Q 图 5 三相分离器设计计算草图 5 出水系统计算 采用矩形槽圆周出水 槽宽 0 2m 槽深 0 3m 6 排泥系统设计 每日产泥量为 10000 0 85 0 1 1000 10