污水处理厂中沉淀池的设计

污水处理厂中沉淀池的设计马昌王立军侯铁摘要介绍了污水处理厂中沉淀池的类型及设计内容,并对三种沉淀池的优缺点进行了比较。关键词污水处理厂沉淀池设计0概述污水处理厂中设置沉淀池的目的在于去除悬浮于污水中的可以沉淀的悬浮固体,按在污水处理流程中的位置分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池主要是针对污水中以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。初次沉淀池一般设计去除率SS大于40%,BOD5大于25%。二次沉淀池主要是针对污水中以微生物为主体的,比重小的,易随水流作用发生上浮的固体悬浮物进行沉淀分离。二次沉淀池一般设计去除率SS大于80%,BOD5大于85%。1沉淀池的类型近几十年来,在生产实践和科学实验中,出现了各种不同类型的沉淀池,主要分为三种形式:平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。设计中主要是根据污水处理厂的规模、场地条件、工程造价等因素确定沉淀池的形式。2优缺点比较三种形式的沉淀池各有其优缺点,比较如下:平流式沉淀池虽然沉淀效果好,但采用链带式刮泥机排泥时,各种机件都浸在水下,易于腐蚀,采用多斗排泥时,每个泥斗需单独设排泥管各自排泥,操作量大。竖流式沉淀池有占地面积小,排泥方便的优点,但池子深度大,施工困难,造价较高,池子直径不易过大,对冲击负荷变化的适应能力较差,适用于处理水量不大的小型污水处理厂。辐流式沉淀池虽然有机械排泥设备复杂,对施工质量要求高等缺点,但其运行管理简单、排泥设备已趋于定型化,适用于大水量的城市污水处理厂。3设计内容沉淀池的设计应为污水中的悬浮固体提供足够的时间和相对平稳的水力条件以便获得最好的沉淀效果。影响沉淀池沉淀效果的因素归纳起来有以下几点:①由于进水惯性而产生的旋涡流;②由风等产生的表面流;③出水产生的竖向流;④进水和池内温度不同产生的上下对流;⑤吸刮泥设备对水的搅动。因此,很多因素诸如表面负荷、停留时间、堰上负荷、池体的形状及尺寸、进出水结构、污泥排放系统等都是设计计算时需确定的主要内容,下面将对这些内容逐一简要的加以分析。3·1表面负荷率表面负荷率(m3/m2·d)是以通过沉淀池每日、每平米的水量来表示的。表面负荷率对悬浮固体去除率的影响与许多因素有关,如水质、可沉降物质的比例及悬浮物的凝聚性等。对于市政污水而言,一个设计运行良好的沉淀池,其TSS和BOD5的去除率与表面负荷率有如下关系,见图1。选择适当的表面负荷率才能保证沉淀池在流量变化时仍保持良好的沉淀效果,进一步保证出水水质。不同条件下的沉淀池的设计表面负荷率见表1。3·2停留时间对于给定表面积的沉淀池,停留时间取决于沉淀池的深度,表2给出了不同池深和表面负荷率的停留时间。初沉池的停留时间一般取1-2h,而二沉池则一般取2-4h,BOD5和TSS去除率随停留时间的变化范围较大,图2给出了一个设计和运行良好的沉淀池,其去除率与停留时间的关系。3·3外形尺寸及数量的选择沉淀池的外形尺寸及数量应在满足设计参数的前提下,同时参考排泥设备的标准尺寸、安装、现场条件以及保证整个系统运行的经济合理而确定。表3总结了平流式沉淀池和辐流式沉淀池的基本尺寸。见表3。3·4固体负荷固体负荷在沉淀池设计中并不是一个非常主要的参数,它通常在1·5-34kg/m2d的范围内,由于二沉池固体负荷受混合液悬浮物浓度和回流污泥量的影响很大,通常二沉池的固体负荷在49-98kg/m2d范围内。3·5进水装置沉淀池进水部分构造的好坏,对沉淀池处理效果的影响很大。进水装置的设计主要有以下内容:①消能;②均匀分布进水流量;③防止短流和异向流;④减少水头损失。进水装置的设计同时应考虑流态的控制、浮渣的去除,以及运行管理的方便。进口流速一般控制在0·3m/s左右。图3给出了多种矩形池进水装置的形式。辐流沉淀池的进水形式不同于平流矩形沉淀池,根据进水结构的不同,辐流沉淀池可以分为周边进水和中心进水沉淀池。中心进水的辐流沉淀池的进水口在池中心,周边进水的沉淀池进水沿池周边设置。并设置挡板,以使配水均匀,中心进水辐流沉淀池的优点是能耗低,便于设计施工。缺点是容易发生短流,不易控制浮渣,出水容易跑泥。矩形的辐流沉淀池是圆形池的改进形式,其进水和出水结构与圆形池相似。其优点是可以共用部分池壁,以降低工程造价。周边进水的辐流沉淀池其处理效率比中心进水高,而且不易发生短流。缺点是进出水部分结构复杂,不易施工。3·6出水装置沉淀池的出水装置同进水装置一样,其构造的好坏,对沉淀池处理效果有较大的影响。出水系统的设计主要是为了均匀收集出水,减少底部沉泥流入出水装置,同时避免浮渣进入出水装置。绝大多数沉淀池(无论是平流沉淀池,还是辐流沉淀池),出水结构都采用调节堰,这些堰都足够长以降低集水负荷,从而避免上向流和带动池底沉泥。堰上负荷对沉淀池的去除率有一定的影响,沉淀池的设计堰上负荷通常小于370m3/d·m,美国十洲标准推荐堰上负荷如下:平均流量小于等于44L/s的沉淀池,其堰上负荷为124m3/d·m。平均流量大于44L/s的沉淀池其堰上负荷为186m3/d·m。根据堰上负荷和出水量可以确定堰长。当堰长不够时,辐流沉淀池可以采用集水槽双向集水,平流沉淀池可以采用复合堰,堰前设置挡板防止浮渣进入集水系统。图4给出了由于堰长不够时而采用的改进措施。圆形池的出水装置可以沿池周边设置,也可靠近池中心设置,中心出水由于速度较大,容易使出水带动沉泥,采用时应慎重。3·7排泥系统●池底坡度:矩形池或圆形池的池底都坡向集泥斗,这主要是为便于污泥向集泥斗滑动,矩形池的池底坡度通常取1-2%,圆形池的池低坡度通常取4-10%。●设备:初级沉降在初沉池中相对静止地完成,沉淀下来的污泥用机械设备刮集到集泥斗,然后用泵或采用静压排到污泥处理区。沉淀池表面的浮渣也用机械收集然后排到厂区下水或污泥处理区。二次沉淀池的污泥其含水率很高,泥质轻,无法刮集,通常采用吸刮泥机排泥。参考文献1哈尔滨建筑工程学院主编.排水工程.2水处理工程理论与应用中国建筑工业出版社.3于尔捷,张杰等主编.给水排水工程快速设计手册第二册.△作者通讯处:马昌518081深圳市盐田区沙深路112号建工大厦10楼深圳市盐田区建筑工程事务局电话:[phone]王立军130021吉林省长春市工农大路618号中国市政工程东北设计研究院电话:[phone]侯铁518035深圳市笋岗西路3007号深圳市市政工程设计院·16·SOUTHWESTWATER&WASTEWATER西南给排水Vol.28No.42006