竖流式沉淀池的设计

竖流式沉淀池设计一、前言竖流式沉淀池又称立式沉淀池，是池中废水竖向流动的沉淀池。池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升（对于生活污水一般为0.5-0.7mm/s，沉淀时间采用1-1.5h），悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。池的一边靠池壁设排泥管（直径大于200mm）靠静水压将泥定期排出。竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，缺点是深度大，施工困难，造价高。常用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂。理论依据：竖流式沉淀池中，水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层，对上升的颗2粒进行拦截和过滤。因而竖流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高。二、设计内容：某小区的生活污水量为7000m3/d，变化系数为1.65，CODCr450mg/l，BOD5220mg/l，SS370mg/l，采用二级处理，处理后污水排入三类水体。通过上述参数设计该污水处理厂的生物处理工艺的初次沉淀池。三、竖流式沉淀池的工作原理在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v作竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：①当颗粒沉速uv时，则颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除；②当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉亦不上升；③当uv时，颗粒将不能沉淀下来，而会随上升水流带走。由此可知，当可沉颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果(在相同的表面水力负荷条件下)竖流式沉淀池的去除效率要比平流式沉淀池低。但当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时，则发生的情况就比较复杂。一方面，由于在池中的流动存在着各自相反的状态，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，同时3还存在着上升颗粒与上升颗粒之间、下降颗粒与下降颗粒之间的相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀。四、竖流式沉淀池的设计准则1、竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形。池的直径或池的边长一般不大于8m，通常为4～7m，也有超过10m的。为了降低池的总高度，污泥区可采用多只污泥斗的方式。2、竖流式沉淀池的深、宽(径)比一般不大于3，通常取2。污水在中心管内的流速对悬浮颗粒的去除有一定的影响。当中心管底部不设反射板时，其流速不应大于30mm/s，如设置反射板，流速可取100mm/s)/s。在反射板的阻挡下，水流由垂直向下变成向反射板四周分布。水从中心管嗽叭口与反射板间流出的速度一般不大于20mm/s，水流自反射板四周流出后均匀地分布于整个池中，并以上升流速v缓慢地由下而上流动，可沉颗粒向下沉至污泥区，经过澄清后的上清液从设置在池壁顶端的堰口溢出，通过出水槽流出池外。3、沉淀池的几何尺寸：沉淀池超高不少于0.3m；缓冲层高采用0.3—0.5m；贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜小于60º，4圆斗不宜小于55º；排泥管直径不小于200mm。4、沉淀池最大出水负荷，初沉池不宜大于2．9L／(s·m)5、出水堰不仅可控制沉淀池内的水面高度，而且对沉淀池内水流的均匀分布有直接影响。沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等，对于初沉池一般为250m3／m·d，据齿形三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的1/2处。为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽可能水平。堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和排除装置。挡板应当高出水面0.1～0.15m，浸没在水面下0.3～0.4m，距出水口处0.25～0.5m。6、当池直径或正方形边长7m时，澄清水沿周边流出。个别当直径≥7m时，应设辐射式集水支渠；7、中心管下口的喇叭口和反射板要求：反射板板底距泥面≥0.3mm；反射板直径及高度为中心管直径的1.35倍；反射板直径为喇叭口直径的1.3倍；反射板表面对水平面的倾角为17°；中心管下端至反射板表面之间的缝隙高为0.25-0.5m，缝隙中心污水流速，在初5次沉淀池中≤30mm/s，在二次沉淀池中≤20mm/s；如下图所示8、排泥管下端距池底≤0.2m，管上端超出水面≥0.4m；9、浮渣挡板距集水槽0.25-0.5m，高出水面0.1-0.15m，淹没深度0.3-0.4m。五、各建筑物参数计算（1）中心管面积：设svO03m/.0，采用4个竖流式沉淀池，每池最大设计流量：smQ/80.036000247000360024qmaxmax2max7.203.080.0mvqfo（2）中心管直径：mfdo85.114.37.244取mdo2（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：设间隙流出速度smv/02.01，md7.2235.1.35d1o1。mdvqh47.07.214.302.008.011max3（在0.25~0.5m范围之内，符合要求）取mh5.03。6（4）沉淀池部分有效断面积：设表面负荷)/(0.323'hmmq，则污水在沉淀池中流速smmv/.80100036000.3。2max00.1008000.080.0mvqF（5）沉淀池直径：mmfFD1044.1114.32.7)(1004)4（（不符合要求）采用mD12。（6）沉淀部分有效水深：设ht1mqth3132取mh32则343122hD（不符合要求）（7）校核集水槽出水堰负荷：集水槽每米出水堰负荷为)/(9.2)/(12.21214.3100008.0maxmsLmsLDq（符合要求）（8）沉淀部分所需总容积：设两次排泥时间间隔,2dT每人每日产泥量)/(5.0dLS人，人数人用水指标600000.130.970009.0maxQN。36010002600005.01000mSNTV（9）圆截锥部分容积：设圆截锥体下底直径为0.4m，则污泥斗高度为：mrRh28.855tan)2.0-6(55tan)-(5332222516074.322)2.02.066(328.814.3)(3mmrRrRhV7（10）沉淀池总高：设1h超高及4h缓冲层为0.3m，则mhhhhhH12.388.283.05.033.054321（11）出水堰总数：设堰上水头为WH5cm，三角堰角度为o60。由堰上水头（水深）与过堰宽度B之间的关系mBHBW77.52tan2设计堰宽为10cm，流量系数62.0Cd，则单堰过眼流量为smHgCdqoW/00047.005.030tan8.9262.01582tan215832525出水堰总数个）(21.17000047.008.0maxqqN（12）集水槽宽度：集水以圆管计算，管内流速取为1m/s管径mvqd16.0414max,采用内径200mm，加厚度6.2mm外径为206.2mm。（13）集水槽高度（高位差）：设计集水槽起始高度mho2.0，则集水槽宽度mvqB14.03.114.3212108.0221212max'出（出v出水流速）集水槽高度：雷诺数53-1082.11001.13.114.01000Redu出水阻力系数016.0Re500.00056.032.08mmgudBDgudLh40.0439.08.93.114.02)14.012(14.3016.02)(222'，取水头损失即集水槽高位差为0.4m.。（14）进水管直径：取管内流速为1m/smqd319.0114.308.044max，采用内径350mm管，加厚度10mm，外径为360mm。（15）排泥管直径：取管内流速为1m/s，设排空污泥时间为1hmhvVd15.01360014.36044,采用内径200mm，管加厚度6.2mm，外径为206.2mm（16）泵的选择：当池体内的构筑物出现故障不能正常工作时，需打开超越管的阀门，同时打开污泥管的阀门，将池内所有污泥全部排出，另外会将污泥管上部的水排出，剩下的污泥若要求在2h内全部排出。32226.162860-3.0-38.1241214.374.322-3.0-4mVHDVV）（）（污泥污泥区剩余污水取smtVQmV/23.036002162916293排空剩余污泥泵剩余污水，9由于沉淀池总高为12.38m所以应选扬程为7~15mHLB型泵，该泵的流量为0.2~3.0m/s。（17）人行扶梯：由于池体比较深为12.38m，为了检修方便，另需在池体内设置人行扶梯，将其固定在池壁上。（18）各建筑物材料选用及尺寸：沉淀池墙体、集水槽：钢筋混凝土，厚度300mm中心管：钢管（可采用卷筒的方法按照所需尺寸制作），厚度100mm三角堰：钢板浮渣挡板：非金属材料人行过桥：金属材料（带栏杆）反射板：钢板，用钢筋焊接固定悬挂在中心管上人行扶梯：钢性材料六、设计讨论根据水量7000m3/d进行初沉池的设计，设计过程中有以下发现：1、平流式沉淀池各方面都比较适合，处理水量和处理效果都能达到要求，且结构简单，运行方便；2、竖流式沉淀池的优缺点，结构简单，只适合小流量的进水。由于设计数据进水流量过大，使得计算出的沉淀池直径过大，尤其是相比两日污泥量储泥斗过大，造成空间10浪费，成本过高，运行效果不好，不适合对此进水流量的废水进行初沉池污泥的处理，池深过高，需安装人行扶梯才能对池底的设备进行维修，维修不方便。另外设计图相当奇怪，特别是储泥斗显得很庞大，影响美观；3、辐流式沉淀池结构复杂，操作方便，但是由于设计流量过小，辐流式沉淀池的池子直径比较小，浪费材料，成本过高，不适合此流量的沉淀。综合考虑以上设计中的各种因素，针对此进水流量，比较适合采用平流式沉淀池进行初次污泥处理。