某辐流式二沉池工艺设计(下)

4 周进周出辐流式二沉池的工艺设计周进周出辐流式二沉池的工艺设计 4 1 配水系统的设计配水系统的设计 配水系统的设计是周边进水周边出水辐流式二沉池的关键所在 周进式辐 流式二沉池的只有沿圆周各点的进出水量一至 布水均匀 才能发挥其优点 而常用的配水系统为配水槽和布水孔 4 1 1 配水槽的设计 目前的配水槽大多采用环状和同心圆状如图 也有牛角配水槽如图 布水 孔的形状分为圆形和方形 布水孔间距有等距 也有不等距 图3 3 环状配水槽 图3 4 牛角配水槽 由于配水槽是混凝土施工 宽度曲线的施工精度不容易保证 牛角配水槽 不易实现 因此本次设计选用环形平底配水槽 布水孔孔径和孔距不变的配水 系统 孔径为800mm 孔距为1040mm 并在槽底设短管 且短管长度为 50 100mm 配水槽宽600mm 根据结构设计分析 配水槽底厚一般为内壁厚度的2倍 分别为0 3m和 0 15m 配水槽和集水槽总宽为 从沉淀池池壁内边计算 为配水槽 2 bB 内壁和集水槽堰壁厚度 4 1 2 进水区挡水裙板的设计 挡水裙板延伸至水面下1 5m处 以保证良好的澄清絮凝效果 与池壁的距 离与配水槽的宽度相等 4 2 出水装置的设计出水装置的设计 出水装置由集水槽和挡板组成 4 2 1 二沉池集水槽的设计 二沉池集水槽是污水沉淀过程中泥水 固液分离的最后一道环节和工序 在实际的工程设计中 常见有3 种布置形式 内置双侧堰式 内置单侧堰式 外置单侧堰式 见图3 5 内置单侧堰式 外置单侧堰式均为单侧堰进水 设计 堰上负荷基本一致 从构造和水力条件来看 两者没有明显的优劣之分 内置 双侧堰式的集水槽因堰上负荷小 出水水质好而应用较多 但在最近几年的工 程设计与应用中发现双侧堰进水集水槽主要存在2个现象 27 1 集水槽两侧水质检测时 内侧水质优于外侧 2 因集水槽内平衡孔开孔过大使三角堰均匀集水作用降低 内置双侧堰式 内置单侧堰式 外置单侧堰式 图3 5 二沉池集水槽布置形式 在实际运行中 可常观察到一种现象 靠近池壁的出水溢流堰一侧 挟带较 多的活性污泥絮体杂质 而内侧出水溢流堰的絮体杂质相对较少 内侧溢流堰 的出水优于外侧溢流堰 因此本设计采用内置单侧堰进水 集水槽设自由溢流堰 溢流堰严格水平 即可保证水流均匀 又可控制沉 淀池水位 为此溢流堰常采用锯齿形堰 这种出水堰易于加工及安装出水比平 堰均匀 池内水位一般控制在锯齿高度的1 2处为宜 4 2 2 挡板的设计 在出口处设置挡板 挡板高出水面0 1 0 15m 挡板淹没深度是沉淀池深度 而定 不小于0 25m 一般为0 3 0 4m 挡板位置 距出口为0 25 0 5m 4 3 辐流式二沉池的一般设计原则辐流式二沉池的一般设计原则 辐流式沉淀池一般为圆形 水流沿沉淀池半径方向流动 池直径在 6 60m 之间 28 具体设计参数如下 1 池直径与有效水深之比 6 12 2 坡向泥斗的底坡0 05 3 池径16m 4 表面负荷2 5m3 m2 h 5 沉淀时间 1 1 5h 6 池径20m 一般采用周边传 的刮泥机 7 刮泥机转速为 1 3r h 刮泥机外缘线速度3m min 8 非机械刮泥时 缓冲层高 0 5m 机械刮泥时 缓冲层高上缘宜高出刮 泥板 0 3m 9 排泥管的直径不应小于 200mm 10 当采用静水压力排泥时 初次沉淀池的静水头不应小于 1 5m 二次沉 淀池的静水头 生物膜法处理后不应小于 1 2m 活性污泥法处理池后不应小于 0 9m 11 沉淀池应设置浮渣的撇除 输送和处置设施 国内外许多专家学者 29 31 通过实验研究指出 选择合适的沉淀池几何结构 参数可以提高沉淀池的处理效率 二次沉淀池的效率受下列因素影响 包括悬 浮物固体浓度 污泥颗粒大小 污泥的密度 进水速度 流场和构筑物的几何 尺寸与挡板的特征 5 工艺设计计算工艺设计计算 5 1 主体尺寸计算主体尺寸计算 该辐流式二沉池设计规模与处理 35 万人生活污水处理厂匹配 查表 5 1 得 综合生活污水定额为 95 155 L cap d 取 127 L cap d 表 5 1 居民生活污水定额和综合生活污水定额 单位 L cap d 居民生活污水定额 平均日 综合生活污水定额 平均日 城市规模 分区特大城市大城市中 小城 市 特大城市大城市中 小城 市 1120 180100 16085 145180 290160 265145 240 295 13575 12060 100125 205110 18095 155 395 12575 11060 95120 195100 17085 145 注 cap 表示 人 的计量单位 居民区生活污水平均日流量 sL qN Q 514 86400 1035127 86400 4 1 5 1 居民区生活污水量变化系数 36 1 514 7 27 2 11 0 11 0 1 Q Kz 5 2 则最大设计流量 2520 7 0 700 86400 36 1 1035127 86400 33 4 max hmsmsL qNK Q z 5 3 本设计采用 4 座池 单池最大设计流量 175 0 630 4 2520 33max smhm n Q Q 5 4 式中 最大设计流量 max Q n 池数 不少于两个 单池表面积 350 8 1 630 2 m q Q A 5 5 池直径 取 D 25m 1 21 14 3 35044 m A D 5 6 则 实际单池表面积 491 25 4 14 3 4 2222 mmDA 5 7 实际表面负荷 28 1 491 630 23 hmm A Q q 5 8 式中 表面负荷 qhmm 23 校核堰口负荷 43 4 23 2 2514 3 6 3 630 6 3 1 msLmsL D Q q 5 9 校核固体负荷 138 491 243630 5 01 24 1 2 2 dmkg A QNR q w 5 10 固体负荷在 120 150 符合条件 2 dmkg 式中 混合液悬浮物浓度 MLSS kg m3 取 3 kg m3 w N 设沉淀时间 t 1h 澄清区 mtq A Qt h28 1 128 1 2 5 11 设污泥停留时间 1 5h t 污泥区高度 44 1 491 93 5 0 5 13630 5 01 5 0 1 2 m ACN tQNR h uw w 5 12 式中 底流浓度 kg m3 u C 3 9 5 0 5 01 3 1 mkg R RN C w u 5 13 有效水深 4 72 2 44 1 28 1 2 22 mmhhh 5 14 径深比 19 9 72 2 25 2 h D 5 15 池直径与有效水深之比 6 12 符合条件 设超高 缓冲层3 0 1 h5 0 3 h 设泥斗上口直径 下口直径 泥斗倾斜角度md4 1 md2 2 55 则泥斗高mh43 1 5 池中心与池边落差 525 0 2 425 05 0 2 1 4 m dD ih 5 16 式中 坡向泥斗的底坡0 05i 池边水深 mhhh22 3 5 072 2 32 5 17 沉淀池总高 475 5 43 1 525 0 22 3 3 0 541 mhhhhH 5 18 i 0 05 图 5 1 池体主要尺寸示意图 5 2 配水系统设计配水系统设计 配水槽采用环形平底槽 等距离设布水孔 设计流量 hmRQQQ 9456305 0630 3 5 19 设配水槽宽 水深mB6 0 mH5 0 1 配水槽流速 sm BH Q v 9 0 5 06 03600 945 3600 1 5 20 配水孔平均流速 smGtv mn 71 0 201006 1 60022 6 5 21 式中 配水孔平均流速 一般取 0 3 0 8 符合条件 n vsm sm t 导流絮凝区平均停留时间 s 池周有效水深为 2 4m 时 t 取 360 720s 污水的运动黏度 与水温有关 设水温为 则 20 sm 1006 1 26 导流絮凝区的平均速度梯度 一般可取 10 30 m G 1 s 每池配水槽内的孔数 取 74 个 5 73 08 0 4 14 3 71 0 3600 945 4 3600 2 1 Dv Q n n 5 22 式中 孔径 m 一般取 0 05 0 1m 取 0 8m 1 D 孔距 04 1 74 6 025 14 3 m n BD l 5 23 絮凝区环形面积 9696 45 4 6 0225 14 3 4 2514 3 4 2 4 2 2222 m BDD f 5 24 导流絮凝区的平均流度 107 5 9696 453600 945 3600 3 2 sm f Q v 5 25 核算值 m G 9 19 1006 16002 107 5 71 0 2 1 6 2322 2 2 1 s t vv Gm 5 26 值在 10 30之间 符合条件 m G 1 s 式中 配水孔水流收缩断面的流速 m s 为收缩系数 因设 1 v n v v 1 短管 取1 进水管的设计 进水流速 33 1 5 0 4 14 3 3600 945 4 3600 22 2 sm D Q v 5 27 符合条件 则进水管直径取 500mm 式中 进水管直径 m 2 D 进水区挡板裙板 伸至水下 1 5m 处 以保证良好的澄清絮凝效果 5 3 出水部分设计出水部分设计 采用周边出水槽 水槽宽 5 0 175 0 3 1 9 0 9 0 4 04 0 mQKb 安 5 28 式中 安全系数 一般取 1 2 1 5 安 K 出水堰的设计 采用出水三角堰 设计堰上水头 0 05m 三角堰的角度 H 90 三角堰上水头 水深 和过流堰宽之间的关系 B 2 tan 2 H B 5 29 则水流过堰宽度mB1 0 单堰过堰流量 1018 8 05 0 2 90 tan8 9262 0 15 8 2 tan2 15 8 4 2 5 2 5 2 smHgCq d 5 30 每池应该布置的出水堰总数 取 214 个 个 9 213 1018 8 175 0 4 2 q Q N 5 31 环形集水槽宽0 5m 沿集水槽壁内侧 单侧 布置出水堰 配水槽内壁和 集水槽堰壁厚度分别为0 15m 配水槽和集水槽总宽 从沉淀池池壁内边算 mbBB4 115 0 25 06 02 5 32 集水槽内直径 2 224 12252 mBDD 内 5 33 出水总周长 708 69 2 2214 3 mDL 内 5 34 设计堰宽 0 2m B 出水堰总线长 8 422142 02 0mNL 5 35 由于出水堰总线长小于出水总周长 因此 需间隔布置出水堰 两个出水 堰堰顶距离 13 0 214 8 42708 69 mB 5 35 图 5 2 三角堰水力计算图 集水槽起端水深 625 0 5 025 1 25 1 0 mbh 5 36 为了保证三角堰自由出流 集水槽起端水深 水深为处 水面距三角堰 0 h 堰口高度为 0 1m h 三角堰高 1 045tan 2 2 0 mh 5 37 集水槽高度 825 0 1 01 0625 0 02 mhhhH 5 38 出水管设计 池周边设置 1 条 管径取 mmD400 4 周边槽管内流速 sm Q v 1 39 404 13 17504 D 4 22 4 5 5 39 5 4 排泥部分的设计排泥部分的设计 采用静水压力排泥 排泥速度不宜过大或过小 以防止冲刷管道或造成淤 积 排泥管直径不小于 200mm 排泥管的设计直径为 300mm 6 结束语结束语 1 本次设计采用了 4 个直径为 25m 的周进周出辐流式二沉池 4 个池子 并用符合污水处理厂的设置原则 即便其中个别出现故障 工作进度也不会停 滞 2 本次设计采用了环形平底配水槽 等距离设布水孔 3 本次设计采用了单环形集水槽出水 池周边设一个 池周边集水槽为 内单侧进水 4 出水管设置了 1 条 均沿池径分布 池周边集水槽的出水管口设在池 壁上 管道水平延伸 5 本次设计中没有涉及到刮泥机的尺寸和构造 因为二沉池建成后 可 依照池体结构现行制造适应匹配的刮泥机 6 由于排泥速度不宜过大或过小 以防止冲刷管道或造成淤积 排泥管 直径不小于200mm 故设计中采用300mm的管道进行排泥 参考文献参考文献 1 W H Boyle Improved Secondary Clarifier Peripheral vs Center Effluent J Water Sewage Works 1976 10 90 94 2 金儒霖 刘金星 二沉池动力学研究分析法 J 武汉建材学院学报 1982 3 313 320 3 张有威 罗振海 关于周边进水沉淀池的研究 J 周边进水沉淀池鉴定会 文件 1982 11 6 13 4 章北平 向心流二次沉池的理论与试验研究 J 异重流混合型射流曝气系 统研究之五 1984 2 201 217 5 刘清江 周边进水周边出水二沉池配水研究 D 天津 天津大学 2003 6 杨文敏 水体污染与人体健康 J 陕西气象 1997 2 46 7 李圭白 张杰 水质工程学 M 北京 中国建筑工业出版社 2005 91 95 8 余英影 新型重力沉淀技术浅述 A 北京市市政工程设计研究总院建院四 十五周年论文集 C 2000 9 王华生 刘祖文 沉淀池的研究工艺及其发展趋势 J 铜业工程 2004 l 54 56 10 张自杰 排水工程 第四版 M 北京 中国建筑工业出版社 1999 61 70 11 许保玖 给水处理理论 M 北京 中国建筑工业出版社 2000 213 220 12 高廷耀 顾国维 水污染控制工程 第二版 M 北京 高等教育出版社 1999 19 40 13 晋日亚 胡双启 水污染控制技术与工程 M 北京 兵器工业出版社 2005 29 36 14 Tom Bajcar Leon Gosar Numerical simulation of secondary sedimentation tank for urban wastewater J Chemical Engineering and Processing 2010 49 425 433 15 王宝贞 水污染控制工程第一版 M 北京 高等教育出版社 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