污泥浓缩池设计.doc

1 绪论
污泥浓缩重要目是减少污泥含水率、减少污泥体积。浓缩减少是污泥所含间隙水，同步能变化其物理状态，减少池容积和处理所需投药量，缩小用于输送污泥管道和泵类尺寸，以便深入处置运用。污泥浓缩技术界线大体为：活性污泥含水率可降至97%~98%，初次沉淀污泥可降至85%~90%。浓缩措施分为重力浓缩、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
重力浓缩是一种重力沉降过程，属于分层沉降，依托污泥中固体物质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。
重力浓缩构筑物称为重力浓缩池，按其运转方式可以分为持续式和间歇式两种。持续式重要用于大、中型污水处理厂，间歇式重要用于小型污水处理厂或工业企业污水处理厂，也包括湿污泥地。持续式重力浓缩池进泥与出水都是持续，排泥可以是持续，也可以是间歇。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]。
重力浓缩法长处为贮泥能力强，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。此措施重要用于浓缩初沉污泥、初沉污泥和剩余活性污泥混合污泥。
1.2 重力浓缩池构造特点
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上清液，腾出池容，故在浓缩池不一样高度上应设多种上清液排出管。间歇式操作管理麻烦，且单位处理污泥所需池体积比持续式大。
持续式重力浓缩池可采用辐流式、竖流式沉淀池型式，一般都是直径5~20m圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。采用辐流式沉淀池形式，可分为有刮泥机与污泥搅动装置浓缩池、不带刮泥机浓缩池，以及多层浓缩池等三种。
有刮泥机与污泥搅动装置浓缩池其池底面倾斜度很小，为圆锥形沉淀池。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），每条栅条背面可形成小涡流，有助于颗粒间凝聚，并可导致空穴，可以破坏污泥网状构造和胶着状态，使其中水分及气泡轻易分离，增进固体沉降，可提高浓缩效率20%。
如不用刮泥机，可采用多斗持续式浓缩池，采用重力排泥，污泥斗锥角不小于55°，并设置可根据上清液液面位置任意调动上清液排除管，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。污泥由中心进泥管持续进泥，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。浓缩池沿高程可大体分为三个区域：顶部为澄清区，中部为进泥区，底部为压缩区。进泥区污泥固体浓度与进泥浓度大体相似；压缩区浓度则愈往下愈浓，到排泥口到达规定浓度；澄清区与进泥区之间有一污泥面，其高度由排泥量调整，可调整压缩污泥压缩程度。
一般，重力浓缩池进泥可用离心泵，排泥则需要活塞式隔阂泵、柱塞泵等压力较高泥浆泵[3]。
1.3 重力浓缩池运行管理
选用重力浓缩池时要考虑污泥种类、浓度和含水率等诸多原因条件，经计算设计好浓缩池后，在运行过程中还要加以管理，以延长浓缩池使用寿命，保持其高效运行。结合实践经验，认为如下措施有助于重力浓缩池运行管理。
（1） 重力浓缩池持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） 当持续排泥不能保证出泥含水率规定期，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。假如排泥间隔不小于8h，将导致已浓缩了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，导致污泥上浮，尤其是夏季，温度较高，这种状况会愈加明显。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，不仅会延缓污泥浓缩过程，并且使浓缩后污泥得不到及时排除，导致污泥腐败。此外，环境温度低于0℃时，还也许由于长期停机使池内结冰，导致刮泥机不能启动，甚至冻坏池体。如池内有大块异物阻碍刮泥机运行，或有大批人员同步上机时，易导致刮泥机超负荷运行，将导致设备损坏。
（4） 浓缩池池面及入口处浮渣如不及时清除，不仅影响上清液出流，并且还影响大气复氧作用，轻易产生厌氧状况。此外，池走道上杂物影响刮泥机正常运行，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，因此开机时先点动，可以减少静负荷，保护设备。
（6） 重力浓缩池刮泥机搅拌栅轻易粘挂棉纱、塑料绳、袋等杂物，不及时清理，缠在栅条上，就起不到搅拌增进污泥浓缩作用，使刮泥机不能继续运行，污泥中水分不能沿着搅拌栅导向上部，因此，操作人员应常常清理栅条上杂物[4]。
2总体设计
2.1 设计原始数据
由二沉池排放剩余污泥量：1400m3/d，含水率99.4%；污泥浓度：6g/L；初沉池排放污泥量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重力浓缩池设计
本设计采用带刮泥机辐流式重力浓缩池。
2.2.1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）浓缩时间不适宜不不小于12h，但也不要超过24h。
（5）浓缩池有效水深最低不不不小于3m，一般宜为4m。
（6）污泥室容积和排泥时间，应根据排泥措施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，不适宜不不小于0.01。不设刮泥设备时，池底一般设有泥斗。泥斗与水平面倾角，应不不不小于50度。刮泥机回转速度为0.75-4r/h，吸泥机回转速度为1r/h，其外缘线速度一般宜为1-2m/min。同步在刮泥机上可安设栅条，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。臭气控制可以从如下三方面着手，即封闭、吸取和掩蔽。所谓封闭，是指用盖子或其他设备封住臭气发生源；所谓吸取，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临时不向外扩散[5]。
2.2.2 设计参数
在无试验资料时，重力浓缩池设计参数可见表2.1[6]。
表2.1 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
95~97
92~95
24~33
80~120
300~1000
生物膜
96~99
94~98
2.0~6.0
35~50
200~1000
剩余污泥
99.2~99.6
97~98
2.0~4.0
10~35
200~100
混合污泥
98~99
94~96
4.0~10.0
25~80
300~800
2.2.3 计算公式
（1） 浓缩池面积：
（2-1）
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） 浓缩池直径:
（2-2）
式中：A1 为单池面积，；n为池子个数。
（3） 浓缩池高度：
在缺乏试验数据时，把重力浓缩池深度划分为五部分，即：
浓缩池工作部分并有效水深高度h1:
（2-3）
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导致深度h4:
（2-4）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：
（2-5）
式中：D为圆台上口直径；d为圆台下底直径；为泥斗壁与水平面倾角，不不不小于50º。
浓缩池有效深度：
（2-6）
浓缩池总深度：
（2-7）
2.3 详细设计计算
（1） 计算进泥量与污泥固体浓度
二沉池排放剩余污泥量，污泥浓度；初沉池排放污泥量，污泥浓度。
进泥量Q:

进泥污泥固体浓度C：

（2） 浓缩池面积
已知进泥为混合污泥，污泥固体通量根据表2.1取，则由公式（2-1）得：

采用两个浓缩池，有

（3） 浓缩池直径
由公式（2-2）得：

（4） 浓缩池高度
取浓缩时间，则由公式（2-3）得：

超高：。
缓冲层高度：。
取池底坡度，则池底坡度导致深度h4由公式（2-4）得：

污泥混合后浓度为12.8g/L，取进泥密度为1000kg/m3,则可以近似认为浓缩池进泥含水率为，浓缩后污泥含水率，计算得浓缩后污泥体积为：
,
则每池产生污泥量为：

取泥斗储泥时间，则两次排泥间隔每池产生污泥量为：
,
采用泥斗为圆台形；泥斗斗底倾角采用60º；泥斗斗底直径为,泥斗上口直径为（两个尺寸均为设定）。
由公式（2-5）得泥斗深度h5:

由泥斗上、下底面积：
，
得泥斗容积：
由公式（2-6）得浓缩池有效深度：
符合规定
由公式（2-7）得浓缩池总深度：

（5） 选用XG-14型悬挂式中心传动刮泥机。单边式刮泥，合用于池径为14m、池深为3.5~4m浓缩池。它构造简朴、成本低，合用于中小型浓缩池。刮泥机回转速度为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，三角堰角度为60°,设计堰上水深H为8cm,可得水流过堰宽度 。
2.4 浓缩池简图（单位：mm）

图2-1辐流式重力浓缩池简图

结束语
在本次课程设计过程中，我获益良多。对水污染控制工程这门课认识一步步深刻起来，同步也巩固了我在课堂上学到污水处理知识。学以致用，虽然课程设计不及实际工程来全面完整，但却为我们后来实际工作奠定了基础。在不停提出问题、处理问题过程中，自身知识面也在不停扩展，尤其是在绘制构筑物构造图过程中，我对CAD使用也越来越灵活，使得书本上平面知识变得立体起来。同学之间互相请教与共同探讨加深了我对知识理解与运用，对各方面问题思索和处理也提高了我考虑问题全面性。本次课程设计使我自身得到了极大提高，同步也衷心感谢晋日亚老师与吕春玲老师对我悉心指导。

参照文献
[1] 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,:249-250
[2] 尹士君,李亚峰．《水处理构筑物设计与计算》[M]．北京:化学工业出版社,:41-42
[3] 高俊发,王社平.《污水处理厂工艺设计手册》[M].北京:化学工业出版社,:112-113
[4] 刘灿生.《给水排水工程施工手册（第二版）》[M].北京:中国建筑工业出版社,:776
[5] 孙立平.《污水处理新工艺与设计计算实例》[M].北京:科学出版社，:139-140
[6] 于尔捷，张杰.《给水排水工程迅速设计手册2》[M].北京:中国建筑工业出版社,1996:181