污泥浓缩池设计..

0 1 绪论绪论 污泥浓缩的主要目的是降低污泥含水率 减少污泥体积 浓缩减少的是污 泥所含的间隙水 同时能改变其物理状态 减少池容积和处理所需的投药量 缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸 以便进一步处置利用 污泥浓缩的技 术界限大致为 活性污泥含水率可降至 97 98 初次沉淀污泥可降至 85 90 浓缩方法分为重力浓缩 气浮浓缩和离心浓缩 其中重力浓缩应用 最广 1 1 1 重力浓缩重力浓缩 重力浓缩是一种重力沉降过程 属于分层沉降 依靠污泥中的固体物质的 重力作用进行沉降与压密 污泥浓缩过程中顺次存在着自由沉降 絮凝沉降 区域沉降和压缩沉降等过程 重力浓缩的构筑物称为重力浓缩池 按其运转方式可以分为连续式和间歇 式两种 连续式主要用于大 中型污水处理厂 间歇式主要用于小型污水处理 厂或工业企业的污水处理厂 也包括湿污泥地 连续式重力浓缩池的进泥与出 水都是连续的 排泥可以是连续的 也可以是间歇的 当池子较大时采用辐流 式浓缩池 当池子较小时采用竖流式浓缩池 竖流式浓缩池采用重力排泥 辐 流式浓缩池多采用刮泥机排泥 有时也可以采用重力排泥 但池底应做成多斗 重力浓缩池一般采用水密性钢筋混凝土建设 设有进泥管 排泥管和上清液排 出管 平面形式有圆形和矩形两种 一般多采用圆形 2 重力浓缩法的优点为贮泥能力强 动力消耗小 运行费用低 操作简便 但重力浓缩池占地面积较大 浓缩效果较差 浓缩后污泥含水率高 易发酵产 生臭气 此方法主要用于浓缩初沉污泥 初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥 1 2 重力浓缩池的结构特点重力浓缩池的结构特点 间歇式重力浓缩池是间歇进泥 因此 在投入污泥前必须先排除浓缩池已 澄清的上清液 腾出池容 故在浓缩池不同高度上应设多个上清液排出管 间 歇式操作管理麻烦 且单位处理污泥所需的池体积比连续式的大 连续式重力浓缩池可采用辐流式 竖流式沉淀池的型式 一般都是直径 5 20m 圆形或矩形钢筋混凝土构筑物 采用辐流式沉淀池的形式 可分为有刮 泥机与污泥搅动装置的浓缩池 不带刮泥机的浓缩池 以及多层浓缩池等三种 有刮泥机与污泥搅动装置的浓缩池其池底面倾斜度很小 为圆锥形沉淀池 1 池底坡度为 0 01 0 1 进泥口设在池中心 周围有溢流堰 为提高浓缩效果和 减少浓缩时间 可在刮泥机上安装搅拌装置 刮泥机与搅拌装置旋转速度应很 慢 不至于使污泥受到搅动 其旋转周速度一般为 0 02 0 20m s 搅拌作用可 使浓缩时间缩短 4 5 小时 有些刮泥机上设置有垂直的搅拌栅 当栅条随刮泥 机缓慢移动时 其线速度一般为 2 20m s 每条栅条后面可形成小涡流 有助 于颗粒间的凝聚 并可造成空穴 可以破坏污泥网状结构和胶着状态 使其中 的水分及气泡容易分离 促进固体沉降 可提高浓缩效率 20 如不用刮泥机 可采用多斗连续式浓缩池 采用重力排泥 污泥斗锥角大 于 55 并设置可根据上清液液面位置任意调动的上清液排除管 排泥管将污 泥从泥斗底部排除 中小型池多用重力排泥 一般不设搅拌栅条 对于土地紧缺的地区 可考虑采用多层辐射式浓缩池 当浓缩池较小时 可采用竖流式浓缩池 污泥由中心进泥管连续进泥 浓 缩污泥通过橡皮刮板刮到污泥斗中 并从池底排泥管排出 澄清水由溢流堰溢 出 浓缩池沿高程可大致分为三个区域 顶部为澄清区 中部为进泥区 底部 为压缩区 进泥区的污泥固体浓度与进泥浓度大致相同 压缩区的浓度则愈往 下愈浓 到排泥口达到要求的浓度 澄清区与进泥区之间有一污泥面 其高度 由排泥量调节 可调节压缩污泥的压缩程度 通常 重力浓缩池进泥可用离心泵 排泥则需要活塞式隔膜泵 柱塞泵等 压力较高的泥浆泵 3 1 3 重力浓缩池的运行管理重力浓缩池的运行管理 选用重力浓缩池时要考虑污泥的种类 浓度和含水率等诸多因素条件 经 计算设计好浓缩池后 在运行过程中还要加以管理 以延长浓缩池的使用寿命 保持其高效运行 结合实践经验 认为以下方法有助于重力浓缩池的运行管理 1 重力浓缩池连续运行时浓缩效果好 运行初期或污泥量少时 可以间 歇运行 2 当连续排泥不能保证出泥的含水率要求时 采用间歇排泥法 其两次 排泥间隔在 给水排水设计手册 中规定为 8h 如果排泥间隔大于 8h 将造成 已浓缩了的污泥团因集中大量排放而导致再次被分散 破坏浓缩效果 此外 污泥在池内停留时间过长 易引起厌氧发酵 造成污泥上浮 特别是夏季 温 度较高 这种情况会更加明显 故重力浓缩池排泥间隔时间定为 6 8h 3 刮泥机长时间停转 不仅会延缓污泥的浓缩过程 而且使浓缩后的污 泥得不到及时排除 导致污泥腐败 另外 环境温度低于 0 时 还可能因为 长期停机使池内结冰 造成刮泥机不能启动 甚至冻坏池体 如池内有大块异 物阻碍刮泥机的运行 或有大批人员同时上机时 易造成刮泥机的超负荷运行 2 将导致设备的损坏 4 浓缩池池面及入口处的浮渣如不及时清除 不仅影响上清液的出流 而且还影响大气的复氧作用 容易产生厌氧情况 另外 池走道上的杂物影响 刮泥机的正常运行 不利于操作人员巡视 5 由于长期停机 池内水分蒸发 污泥浓度增高 刮泥机再启动时 静 负荷过大 所以开机时先点动 可以降低静负荷 保护设备 6 重力浓缩池刮泥机的搅拌栅容易粘挂棉纱 塑料绳 袋等杂物 不及 时清理 缠在栅条上 就起不到搅拌促进污泥浓缩的作用 使刮泥机不能继续 运行 污泥中的水分不能沿着搅拌栅导向上部 所以 操作人员应经常清理栅 条上的杂物 4 2 总体设计总体设计 2 1 设计的原始数据设计的原始数据 由二沉池排放的剩余污泥量 1400m3 d 含水率 99 4 污泥浓度 6g L 初沉池排放的污泥量 350m3 d 含水率 96 污泥浓度 40g L 浓缩后 污泥浓度为 40g L 含水率 96 2 2 重力浓缩池的设计重力浓缩池的设计 本设计采用带刮泥机的辐流式重力浓缩池 2 2 1 设计规定设计规定 1 当进泥为初次污泥时 其含水率一般为 95 97 浓缩后污泥含水 率为 92 95 2 当进泥为剩余污泥时 其含水率一般为99 2 99 6 浓缩后污泥含 水率为97 98 3 当进泥为混合污泥时 其含水率一般为98 99 浓缩后污泥含水率 为94 96 4 浓缩时间不宜小于12h 但也不要超过24h 5 浓缩池有效水深最低不小于3m 一般宜为4m 6 污泥室容积和排泥时间 应根据排泥方法和两次排泥间时间而定 当 采用定期排泥时 两次排泥间隔一般可采用8h 7 集泥设施 辐流式污泥浓缩池的集泥装置 当采用吸泥机时 池底坡 度可采用0 003 当采用刮泥机时 不宜小于0 01 不设刮泥设备时 池底一般 设有泥斗 泥斗与水平面的倾角 应不小于50度 刮泥机的回转速度为0 75 4r h 吸泥机的回转速度为1r h 其外缘线速度一般宜为1 2m min 同时在刮泥 3 机上可安设栅条 以便提高浓缩效果 在水面设除浮渣装置 8 构造及附属设施 一般采用水密性钢肋混凝土建造 内设污泥投入管 排泥管 排上清液管 排泥管最小管径采用150mm 一般采用铸铁管 10 上清液 浓缩池的上清液 应重新回到初沉池前进行处理 其数量 和有机物含量参与全厂的物料平衡计算 11 二次污染 污泥浓缩池一般均散发臭气 必要时应考虑防臭或脱臭 措施 臭气控制可以从以下三方面着手 即封闭 吸收和掩蔽 所谓封闭 是 指用盖子或其它设备封住臭气发生源 所谓吸收 是指用化学药剂来氧化或净 化臭气 所谓掩蔽 是指采用掩蔽剂使臭气暂时不向外扩散 5 2 2 2 设计参数设计参数 在无试验资料时 重力浓缩池的设计参数可见表2 1 6 表表2 1 重力浓缩池设计参数重力浓缩池设计参数 污泥种类进泥含水率 出泥含水率 水力负荷 m3 m2 d 固体通量 kg m2 d 溢流 TSS mg L 初沉池污泥95 9792 9524 3380 120300 1000 生物膜96 9994 982 0 6 035 50200 1000 剩余污泥99 2 99 697 982 0 4 010 35200 100 混合污泥98 9994 964 0 10 025 80300 800 2 2 3 计算公式计算公式 1 浓缩池的面积 2 2 m M QC A 1 式中 Q 为污泥量 m3 d C 为污泥固体浓度 kg L M 为污泥固体通量 kg m2 d 2 浓缩池的直径 2 4 1 m A D 2 4 式中 A1 为单池面积 n 为池子个数 n A A 1 3 浓缩池的高度 在缺少实验数据时 把重力浓缩池的深度划分为五部分 即 浓缩池工作部分并有效水深高度 h1 2 3 1 24 TQ hm A 式中 T 为浓缩时间 12h T 24h Q 为污泥量 m3 d A 为浓缩池面积 m2 浓缩池超高 h2 一般取0 3m 缓冲层高度 h3 一般取0 3m 刮泥设备所需池底坡度造成的深度 h4 2 4 2 D hi m 4 式中 i 为池底坡度 根据排泥设备取0 003 0 01 常用0 05 D 为池子直径 m 泥斗深度 h5 根据排泥间隔计算泥斗容积后 正圆台 确定高度 2 tan 2 5 m dD h 5 式中 D 为圆台上口直径 d 为圆台下底直径 为泥斗壁与水平面的倾角 不小于50 浓缩池有效深度 2 321 mhhhH 6 浓缩池总深度 2 54321 mhhhhhH 7 2 3 具体设计计算具体设计计算 1 计算进泥量与污泥固体浓度 二沉池排放的剩余污泥量 污泥浓度 初沉池排dmQ 1400 3 1 LgC 6 1 放的污泥量 污泥浓度 dmQ 350 3 2 LgC 40 2 进泥量 Q 5 dmQQQ3 21 进泥的污泥固体浓度 C Lg QQ CQCQ C 8 12 10 3501400 10403501061400 3 33 21 2211 2 浓缩池的面积 已知进泥为混合污泥 污泥固体通量根据表 2 1 取 则 65 2 dmkgM 由公式 2 1 得 2 6 344 65 8 121750 m M QC A 采用两个浓缩池 有 2 n 2 1 3 172 2 6 344 m n A A 3 浓缩池的直径 由公式 2 2 得 m A D8 14 14 3 3 17244 1 4 浓缩池的高度 取浓缩时间 则由公式 2 3 得 hT15 m A TQ h2 3 6 34424 175015 24 1 超高 mh3 0 2 缓冲层高度 mh3 0 3 取池底坡度 则池底坡度造成的深度 h4由公式 2 4 得 05 0 i mi D h37 005 0 2 8 14 2 4 污泥混合后浓度为 12 8g L 取进泥密度为 1000kg m3 则可以近似的认为浓 缩池进泥的含水率为 浓缩后污泥的含水率 计算得浓缩 72 98 1 P 96 2 P 后污泥体积为 3 2 1 1 560 96100 72 98100 1750 100 100 m P P VV 则每池产生的污泥量为 6 3 280 2 560 m n V V 取泥斗储泥时间 则两次排泥的间隔每池产生的污泥量为 ht2 3 3 23 24 2280 24 m tV V 采用的泥斗为圆台形 泥斗斗底倾角采用 60 泥斗斗底直径为 泥斗md8 1 上口直径为 两个尺寸均为设定 mD04 5 由公式 2 5 得泥斗深度 h5 m dD h8 260tan 2 80 1 04 5 tan 2 5 由泥斗上 下底的面积 222222 12 3 143 14 5 0419 94 1 82 54 4444 SDmSdm 得泥斗容积 33 21215 3 236 27 54 2 94 1954 2 94 19 8 2 3 1 3 1 mmSSSShV 斗 由公式 2 6 得浓缩池有效深度 符合要求mmhhhH38 33 03 02 3 321 由公式 2 7 得浓缩池总深度 mhhhhhH97 6 8 237 0 8 3 54321 5 选用 XG 14 型悬挂式中心传动刮泥机 单边式刮泥 适用于池径为 14m 池深为 3 5 4m 的浓缩池 它的结构简单 成本低 适用于中小型的浓缩 池 刮泥机的回转速度为 0 75 4r h 5 6 进泥管管径为 300mm 出泥管管径为 200mm 出水管管径为 200mm 均 为铸铁管 7 采用正三角形出水堰 三角堰的角度为 60 设计堰上水深 H 为 8cm 可 得水流过堰宽度 cmHB24 9 2 tan2 2 4 浓缩池简图浓缩池简图 单位 mm 7 i 0 05 图 2 1 辐流式重力浓缩池简图 结束语结束语 在此次课程设计的过程中 我获益良多 对水污染控制工程这门课的认识 一步步深刻起来 同时也巩固了我在课堂上学到的污水处理的知识 学以致用 虽然课程设计不及实际工程来的全面完整 但却为我们日后的实际工作奠定了 基础 在不断提出问题 解决问题的过程中 自身的知识面也在不断扩展 尤 其是在绘制构筑物结构图的过程中 我对 CAD 的使用也越来越灵活 使得书本 上平面的知识变得立体起来 同学之间的相互请教与共同探讨加深了我对知识 的理解与运用 对各方面问题的思考和解决也提高了我考虑问题的全面性 此 次课程设计使我自身得到了极大提高 同时也衷心感谢晋日亚老师与吕春玲老 师对我的悉心指导 8