针织印染厂综合污水处理站工艺设计.doc

针织印染厂综合污水处理站工艺设计

41
2020年5月29日
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目 录
1 设计说明书 1
1.1设计题目 1
1.2设计目的与任务 1
1.2.1目的 1
1.2.2任务 1
1.3设计原始资料 1
1.4设计依据 2
1.5工艺流程的选择确定 3
1.5.1确定处理程度 3
1.5.2工艺流程确定 3
1.6污水处理构筑物各单项处理构筑物的设计说明 4
1.7平面布置及高程布置 5
1.7.1平面布置 5
1.7.2高程布置 6
2 设计计算书 7
2.1污水处理站规模计算 7
2.2污水处理程度计算 7
2.3各单项构筑物工艺设计计算及草图 9
2.3.1格栅 9
2.3.2均化池 10
2.3.3配水井 13
2.3.4混合池 14
2.3.5反应池 15
2.3.6沉淀池 18
2.3.7集泥井 21
2.3.8浓缩池 21
2.3.9计量设备 23
2.3.10其它 23
2.4高程设计计算 24
2.5其它相关说明 26
3 总 结 27

1 设计说明书
1.1设计题目
某针织印染厂综合污水处理工程工艺设计
1.2设计目的与任务
1.2.1目的
根据设计任务书中给予的原始资料,对某针织印染厂的污水处理站进行工艺设计。灵活运用所学水污染控制工程(1)有关污水处理物化方法的设计计算的专业知识、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能,根据所给予的设计原始资料,进行综合分析,确定污水处理方案,完成污水处理站的工艺设计。本设计属初步设计(方案)性质的设计工作。
1.2.2任务
(1) 根据所提供的原始资料,确定污水所需的处理程度,并选择处理方案;
(2) 根据污水处理程度结合污水站的地形条件,确定污水处理流程和处理构筑物;
(3) 对所选定的处理构筑物进行工艺设计计算,确定其形式和主要尺寸;
(4) 进行污水处理站的高程计算;
(5) 绘制污水站的总体布置图(包括平面布置和高程布置);
(6) 编写说明书、计算书。
1.3设计原始资料
(1) 某厂污水站及排放口附近地形图一张。
(2) 工厂排水水量资料:
工厂生产污水流量日变化数据见表1;污水流量按生产污水流量日变化曲线计算,Kd=1.2,Kh=1.3;
表1 生产污水流量日变化数据表
时 间(t)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
流量(m3/h)
80
85
90
100
95
70
80
120
130
180
200
230
时 间(t)
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
流量(m3/h)
280
230
280
330
380
380
330
330
280
240
140
140
(3) 工厂排水水质资料:
该厂是一个综合性针织印染厂,所排出的生产污水用化学混凝法处理,采用碱式氯化铝作混凝剂,原水水质(取均和3小时后的水样,经24小时逐时取样混合)试验资料如下:色度:380倍(稀释倍数法);PH=6.0;COD=860mg/l;BOD5=250mg/l;DO=2.5mg/l。
其它资料如下:混凝剂投量:400 mg/l(污水),碱式氯化铝中含Al2O36～8%;产生的化学污泥量(脱水后):0.17kg/d﹒m3污水(含水率85%);处理出水受纳水体为污水站附近某河流。
(4) 水文地质资料:
污水站附近河流最高洪水位为266m,该河流95%保证率的枯水流量为10m3/s,河水流速为0.5m/s,夏季河水水温为17℃,河水中原有DO=7.0mg/L,河水中原有BOD5=3mg/L。废水处理厂(站)址的地质钻孔柱状图,地基的承载能力,地下水位(包括流沙)与地震等资料齐全;污水站地下水位距地表20m左右;土壤为沙质粘土,抗震强度在1.5kg/cm2以上。
(5) 气象特征资料:
包括气温(年平均、最高、最低)、降雨量、蒸发量、土壤冰冻和风向资料等。当地气象条件为:夏季主导风向为西南风,气压为730.2mmHg,每年平均气温为15.1℃,冬季最冷月平均气温为8℃。
(6) 其它资料:
厂区附近无大片农田;拟由省建筑公司施工,各种建筑材料均能供应;电力供应充分。
1.4设计依据
(一)主要规范
1、<城市排水工程规划规范>(GB50318- ),国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部
2、<室外排水设计规范>(GB50014- ),中华人民共和国建设部
(二)主要标准
1、<污水综合排放标准>(GB8978-1996)
2、<地表水环境质量标准>(GB3838- )
3、<纺织染整工业水污染物排放标准>(GB4287—92)
4、<给水排水制图标准>(GBJ106-87)
5、<城市污水处理厂污水污泥排放标准>(CJ3025-1993)
6、<城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准>(CJJ31-1989)
7、<城市污水处理工程项目建设标准>(建标[ ]77号)
(三)设计手册:
1、<给水排水快速设计手册>(2——排水工程),中国建筑工业出版社,1996年
2、<给水排水设计手册>(5册 城镇排水),中国建筑工业出版社,
3、<环境工程手册>(水污染防治卷),高等教育出版社,1996年
4、水工业设计手册-废水处理及再用[M]. 许泽美编. 北京:中国建筑工业出版社,
5、<三废处理工程技术手册>(废水卷),化学工业出版社,
(四)其它:
1、课程设计指导书提供的相关原始资料和设计基本参数
2、<水污染物化控制原理与技术>,罗固源主编,化工出版社,
3、<水污染控制工程>,罗固源主编,高等教育出版社,
4、<排水工程(第四版)>上册,孙慧修主编,中国建筑工业出版社,1999年
1.5工艺流程的选择确定
1.5.1确定处理程度
污水设计处理程度:BOD5的处理程度;COD的处理程度;ss的处理程度。
1.5.2工艺流程确定
污水处理工艺流程的选择,应首先保证处理水达到所要求的处理程度,其次应对其工程造价与运行费用,方案的技术先进性,建设实施的条件进行定性定量的比较,以优选经济合理的设计方案,其应遵循以下原则:
(1) 应考虑处理规模、进水水质特性、出水水质要求、各种污染物的去除率;考虑气候等自然条件,北方地区应考虑低温条件下稳定运行。
(2) 工艺流程选择应考虑的技术经济因素:节省电耗;减小占地面积,考虑批准的占地面积,征地价格;降低基建投资和运行成本。
(3) 在保证出水水质达到要求的前提下,选用处理效果稳定,技术成熟可靠、先进适用的技术,使运行管理方便,运转灵活,自动化水平高,操作容易。;适应当地运行管理能力的具体情况;可积极稳妥地选用污水处理新技术。
因此,根据所要求的处理程度,按技术先进、经济合理的原则确定处理方法和处理流程,并决定处理所需的处理构筑物。本污水处理站工艺设计采用的处理工艺流程见图1(化学混凝处理法)。
原水
格栅
均化
混合
加药
反应
沉淀
出水排放
浓缩
脱水
污泥外运
上清液回流

图1 污水处理站处理工艺流程图
1.6污水处理构筑物各单项处理构筑物的设计说明
(1) 污水处理站处理规模:Q=5760 m3/d,污水处理站最大设计流量:Qmax=7488 m3/d。
(2) 各单项构筑物设计计算结果汇总见表2。
表2 各单项构筑物设计计算结果汇总表
序号
构筑物
外形设计尺寸(mm)
单位
数量
备注
1
格栅
L×B×H＝2150×500×700
座
1
格栅井
2
均化池
D×H＝21000×3300
座
2
均量、均质合建式
3
配水井
D×H＝1430×1800
座
2

4
混合池
D×H＝1200×2070
座
2
机械混合
5
反应池
L×B×H＝7500×2500×2430
座
2
垂直轴机械式
6
平流式沉淀池
L×B×H＝20800×4000×7744
座
2
泥斗高:3031mm
7
集泥井
D×H＝2500×1300
座
1

8
浓缩池(竖流式)
D×H＝1600×5039
座
1
泥斗高:1039mm
9
污泥脱水间
L×B＝1 ×6000
座
1

10
上清液集水池
L×B×H＝ × ×1500
座
1

11
计量堰

套
1
三角堰
1.7平面布置及高程布置
1.7.1平面布置
(1) 污水站的平面布置须按<室外排水设计规范>所规定的各项条款进行设计。
(2) 平面布置应考虑近期和远期相结合,有条件时,可按远景规划水量布置,将处理构筑物分为若干系列,作出分期建设的安排。
(3) 应以节约用地为原则,根据污水处理站各建筑物、构筑物的功能和工艺流程要求,结合厂址地形、气象和地质条件等因素,使总平面布置合理、经济、节约能源,并应便于施工、运行、维护和管理。
(4) 生产行政管理和生活设施宜集中布置,其位置和朝向应力求适用、合理,并应与处理构筑物保持一定的防护距离。经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主导风向的上风向,在北方地区并应考虑朝阳。
(5) 污水和污泥的处理构筑物宜分别集中布置。各构筑物间的布置应尽量紧凑,节约用地并便于管理。同时应考虑管线敷设、构筑物施工开槽相互影响,以及今后运行、操作、检修距离,构筑物应符合留有一定的施工间距(5~8m)的要求。
(6) 废水与污泥处理的流向应充分利用原有地形,尽可能考虑重力流。各构筑物之间的连接管渠应尽量简单而便捷,避免迂回曲折,减少水力损失,降低能耗。
(7) 各单元处理构筑物的座(池)数根据污水处理站规模、处理站的平面尺寸、各处理设施的相对位置与关系、池型等因素来确定,同时考虑到运行、管理机动灵活,在维修检修时不影响正常运行。各处理构筑物的连接管渠应使尽可能采用盖板明渠;除正常工作管渠和闸阀外,平面布置图考虑了超越管、事故排放管、放空管、半放空管,当某一处理构筑物因故停止运行时,不致影响其它单元构筑物的正常运行,以及发生事故或停运检修时,能使废水跨越后续处理构筑物而进入其它池子或直接排入水体;还要考虑给水管、投药管、站内污水管、站区内雨水管等。
(8) 平面布置时,除考虑主体构筑物外,还考虑了主要附属构、建筑物。各处理构筑物与附属建筑物的位置关系,应根据安全、运行管理方便与节能的原则来确定。由于本设计是某工厂的污水站,因此如机修车间、食堂等均不考虑,但考虑了污水站办公室及化验室等。
(9) 污水处理站内应设置联通各构筑物和建筑物的道路,站内道路车行道宽5m,人行道宽2m。站内应有一定得绿化面积,其比例应不小于全站总面积的30% 。
(10) 平面布置图可根据污水站的规模,采用1:200～1:500比例尺的地形图绘制,常见的比例尺为1:200。本污水处理站平面布置采用比例为1:200。
1.7.2高程布置
(1) 应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行。各处理构筑物之间采用重力流,选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算,并适当留有一定的富余水头,以防止淤积时水头不够而造成涌水现象,影响处理系统的正常运行。各构筑物的水头损失查表估算,但各连接管渠的水头损失经过计算确定。污水处理流程高程布置的主要任务是:确定各处理构筑物和泵房的标高,确定处理构筑物之间连接管、渠的尺寸及其标高,经过计算确定各部位的水面标高,从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动,保证污水处理厂的正常运行。
(2) 计算水头损失时,原则上一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量;计算涉及远期流量的管渠和设备时,应以远期最大流量作为设计流量,并酌加扩建时的备用水头。
(3) 为了降低运行费用,便于维护管理,污水在处理构筑物之间的流动,以按重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。各处理构筑物的水头损失可直接查表,但各构筑物间的连接管、渠的水头损失则需计算确定,计算详见教材和相关设计手册。高程布置时还应考虑管内淤积,阻力增大的可能,因此需留有充分余地。
(4) 在作高程布置时,还应注意污水流程与污泥流程的配合,尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥处理构筑物的高程时,应注意使污泥水(包括上清液、滤后液等)能自动排入厂内污水干管。
(5) 站区的竖向高程设计,应尽量做到填挖方量少,土石方基本平衡,并考虑有利排水。出水管渠高程,须不受水体洪水顶托。
(6) 绘制纵断面图时采用的比例,横向可与总平面图相同,纵向为1:50～1:100,按最远的流程绘制。本污水处理站高程布置横向比例为1:100,纵向比例为1:50。

2 设计计算书
2.1污水处理站规模计算
根据给定的原始资料,确定污水处理站的规模、构筑物设计水量和水质。污水设计流量应考虑最大流量、平均流量、最小流量,另外还要考虑近期流量和远期流量。
(1) 日平均流量,均化池设计流量采用平均流量;
(2) 污水站处理规模按最大日流量计算,
规模流量,均化池后的构筑物设计流量采用最大日流量;
(3) 最大时流量,各构筑物连接管渠按最大时流量计算水头损失;
(4) 最大流量,格栅设计流量采用最大流量。
(5) 最小流量Qmin=1/2Qmax =3744 m3/d =0.0433 m3/s,连接管渠用最小流量核算悬浮物沉积,计量设备用最小流量做量测范围低限计算。
2.2污水处理程度计算
(一)按地表水环境质量标准
由地表水环境质量标准(GB3838— )中的规定,污水处理站出水受纳河流对应地表水Ⅲ类水域功能类别。按Ⅲ类水域中DO容许最低浓度(DO=5 mg/L,本设计不考虑有毒物质),计算对污水中BOD5的处理程度。排入水体的污水流量按污水最大流量进行计算,即q=,河水流量Q=10 m3/s。河水中原有溶解氧DOR=7.0mg/L,河水中原有BOD5=L5R=3mg/L;污水溶解氧DOSW=2.5mg/L,污水BOD5 =250mg/L。河水流速为0.5m/s,取混合系数α=0.9。
排放口处溶解氧的混合浓度
查氧在蒸馏水中的饱和溶解度表,得出T=17℃时的饱和溶解氧DOS=9.74mg/L,可得出起始点的氧亏量D0=9.74－6.957=2.783mg/L,临界点的氧亏量Dc=9.74－5=4.74mg/L。T=17℃时,=0.0877,=0.191。
根据氧垂曲线用高斯—赛德尔迭代法求起始点有机物浓度L0和临界时间tc
(1)
(2)
设临界时间初始值t`c=2.5d,代入式(1),得L0=17.10 mg/L,代入式(2),得tc=2.378d;
t`c=2.378d,代入式(1),得L0=16.69 mg/L,代入式(2),得tc=2.353d;
t`c=2.353d,代入式(1),得L0=16.60 mg/L,代入式(2),得tc=2.347d;
t`c=2.347d,代入式(1),得L0=16.58 mg/L,代入式(2),得tc=2.346d;
t`c=2.346d,代入式(1),得L0=16.58 mg/L,代入式(2),得tc=2.346d= t`c,符合要求,
(一般︱(tc- t`c)︱≤0.001即符合要求)。因此,得L0=16.58mg/l,tc=2.346d。
注:也可利用MATLAB或C++编程求解。
污水排放起点容许的污水与河水混合后17℃的BOD5

污水站允许排放的BOD5(17℃)

因为原污水BOD5 =250mg/L＜793.24 mg/L,因此应舍去。直接参照行业排放标准或综合排放标准。
(二)按行业排放标准和综合排放标准
按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则,纺织染整工业执行<纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287—92)>。根据行业排放标准,排入GB3838中Ⅲ类水域的废水执行一级标准,最高允许排放浓度BOD5 =25mg/L,COD=100 mg/L,悬浮物ss=70 mg/L。原水水质(均合3小时后取样):BOD5=250mg/L,COD=860mg/L,ss=2.5mg/L。
污水处理程度
式中 Ci——未处理污水中某种污染质的平均浓度(mg/L);
Ce——允许排入水体的已处理污水中该种污染质的平均浓度(mg/L)。
BOD5的处理程度
COD的处理程度
ss的处理程度
选择处理程度高的作为本设计的处理程度,确定本污水站的处理程度。
2.3各单项构筑物工艺设计计算及草图
2.3.1格栅
(1) 栅条间隙数
格栅的设计按最大流量Qmax=7488 m3/d=0.0867m3/s进行计算。设栅前水深h=0.3m,过栅流速v=0.8 m/s,格栅倾角α=60°,选用中格栅,栅条间隙b=0.02m,
则栅条间隙数。
(2) 栅槽宽度
采用锐边矩形断面(10×50mm),槽条宽度S=0.01m,
栅槽宽度B=S(n-1)+bn=0.01×(17-1)+0.02×17=0.5m。
(3) 校核栅前流速
设进水渠道宽B1=0.35m,其渐宽部分展开角度α1=20°,
进水渠道内的流速,满足格栅前渠道内的水流速度0.4~0.9m/s的要求。
(4) 校核过栅流速
过栅流速,满足过栅流速0.6~1m/s的要求。
(5) 进水渠道渐宽部分的长度
(6) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
(7) 经过格栅的水头损失
格栅为锐边矩形断面,查表得阻力系数,经过格栅的水头损失 。
(8) 栅后槽总高度
设保护高=0.3m,则栅后槽总高度H=h+=0.3+0.1+0.3=0.7m
(9) 栅槽总长度
(10) 每日栅渣量
在格栅间隙21mm的情况下,每1000污水产生0.07栅渣,设栅渣量为W=0.07/1000m污水,每日栅渣量﹥0.2 m3/d,宜采用机械清渣。
(11) 格栅外形及具体尺寸见图2。
2.3.2均化池
(1) 该污水处理站采用将均量和均质合为一池的合建式均化池,在池中设置机械搅拌装置。池上半部为均量(变水位),下半部为均质(常水位)。出水口设在池体的中部,出水口以上为均量的容积。均化池的尺寸和容积,主要根据废水流量的变化范围,及要求的均和程度决定。该厂产生的污水流量在一天内无周期性变化,要按最不利情况即流量在高峰时的区间计算。
(2) 由表1的污水流量日变化数据(流量为瞬时流量),换算为每小时的平均流量,再由小时平均流量计算出一日内不同时刻的进水和出水的累计水量,计算表格见表3。

图2 格栅草图
表3 一日内不同时刻进水和出水的累计水量计算表格
时 间(t)
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
瞬时流量(m3/h)
80.0
85.0
90.0
100.0
95.0
70.0
80.0
120.0
130.0
平均流量(m3/h)
0.0
82.5
87.5
95.0
97.5
82.5
75.0
100.0
125.0
进水累计量(m3)
0.0
82.5
170.0
265.0
362.5
445.0
520.0
620.0
745.0
出水累计量(m3)
0.0
200.0
400.0
600.0
800.0
1000.0
1200.0
1400.0
1600.0
时 间(t)
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
瞬时流量(m3/hr)
180.0
200.0
230.0
280.0
230.0
280.0
330.0
380.0
380.0
平均流量(m3/h)
155.0
190.0
215.0
255.0
255.0
255.0
305.0
355.0
380.0
进水累计量(m3)
900.0
1090.0
1305.0
1560.0
1815.0
2070.0
2375.0
2730.0
3110.0
出水累计量(m3)
1800.0
.0
2200.0
2400.0
2600.0
2800.0
3000.0
3200.0
3400.0
时 间(t)
18.0
19.0
20.0
21.0
22.0
23.0
24.0

瞬时流量(m3/h)
330.0
330.0
280.0
240.0
140.0
140.0
80.0
平均流量(m3/h)
355.0
330.0
305.0
260.0
190.0
140.0
110.0
进水累计量(m3)
3465.0
3795.0
4100.0
4360.0
4550.0
4690.0
4800.0
出水累计量(m3)
3600.0
3800.0
4000.0
4200.0
4400.0
4600.0
4800.0
(3) 根据表3计算结果作出污水进水、出水累积水量曲线图,见图3。
(4) 在图3中读出最大负偏差V-=900m3,最大正偏差V+=150m3,
则均量池的容积。
(4) 在图3中读出最大负偏差V-=900m3,最大正偏差V+=150m3,
则均量池的容积。
(5) 均质池的容积按T=3h进行计算,。

图3 进水、出水累积水量曲线图
(6) 均化池的容积 V均化=V均量+V均质=1638+428.6=2066.6m3
(7) 污水站设置两个均化池。由于水深要求h≤4m,取H=3m,,因此。
取D=21m,校核,符合条件。
(8) 均量水深h1=3×1638/2066.6=2.4m,均质水深h2=3-2.4=0.6m。
设保护高为0.3m,则均化池总深H总=3+0.3=3.3m。
(9) 均化池外形及具体尺寸见图4。

图4 均化池草图
2.3.3配水井
设配水井共2个,在2个均化池前和2个混合池前分别设1个。配水井的设计按照规模流量进行计算。
设有效水深h=1.5m,保护高h1=0.3m,则配水井总高H=h+h1=1.5+0.3=1.8m。
取停留时间T=20s,则进水体积V=Qd,max·T=0.067×20=1.34m3。
,D外=0.18×2=0.36m,则D总= D内+D外=1.07+0.36=1.43m。
配水井外形及具体尺寸见图5。

图5 配水井草图
2.3.4混合池
采用机械搅拌混合,用碱式氯化铝作混凝剂。
(1) 混合池容积
经过均化池后,混合池的处理水量按规模流量进行设计计算,即Q=5760m3/d=240 m3/h。设置两个混合池,即池数n=2,混合时间T=1min。混合池有效容积
(2) 混合池尺寸
设混合池直径D=1.2m,则混合池水深。
混合池保护高设为0.3m,混合池总高为1.77＋0.3=2.07m。
(3) 搅拌器尺寸
混合池H/D=1.77/1.2=1.475>1.3,因此池内设两层带有两叶的平桨板搅拌器(e=2,Z=2);
搅拌器直径D0=(1/3~2/3)D=0.4~0.8m,取D0=0.6m;
搅拌器宽度B=(0.1~0.25)D=0.12~0.30m,取B=0.2m;
搅拌器每层间距(1.0~1.5) D0=0.6~0.9m,取为0.6m,相邻两桨板采用90°交叉安装;
搅拌器距池底(0.5~0.75)D0=0.3~0.45m,取为0.4m。
(4) 固定挡板尺寸
为加强混合效果,防止水流随桨板回转,除池内设有快速旋转桨板外,在混合池周壁设四块固定挡板。每块宽度b=(1/10~1/12)D=0.12~0.10m,取b=0.11m;其上下缘离静止液面和池底皆为1/4D=0.3m。挡板长为1.77－0.3×2=1.17m。
(5) 搅拌器转速
搅拌器外缘线速度v=3m/s,搅拌器转速,
搅拌器旋转角速度。
(6) 轴功率
20℃水的动力黏度=1.0050×10-3Pa·s=1.0245×10-4kg·s/m2,γ=1000kg/m3。设计速度梯度G取600s-1,阻力系数取C=0.45。
需要轴功率
计算轴功率
,满足要求。
(7) 电动机功率
(8) 机械混合池外形及具体尺寸见图6。
2.3.5反应池
设置2个竖直轴式机械反应池,则每个反应池的设计流量为:Q＝＝120 m3/h
(1) 反应池尺寸
反应时间取20min,则反应池有效容积。
为配合沉淀池尺寸,反应池分3格,每格尺寸2.5m×2.5m,
则反应池水深h=V/A=m,反应池超高取0.3m,总高度为2.43m。

图6 机械混合池草图
每格反应池体积为2.5×2.5×(2.13+0.3)=15.2。
反应池分格隔墙上过水孔道上、下交错布置,每格设一台搅拌设备,见图7。为加强搅拌效果,于池子周壁设四块固定挡板。
(2) 搅拌设备
① 叶轮直径取池宽的80%,采用2.5×80%=2m。叶轮桨板中心点线速度采用:v1=0.44m/s,v2=0.35m/s,v3=0.2m/s。桨板长度l=1.1m(桨板长度与叶轮直径之比)。桨板宽度b=0.12m。每根轴上桨板数8块,内、外侧各4块。装置尺寸如图8所示。旋转桨板面积与反应池过水断面面积之比为且>10%,符合要求。
② 叶轮浆板中心点旋转直径D0=[(1000-440)/2+440] ×2=1440mm=1.44m
叶轮转速分别为:
,
,

图7 垂直轴式机械反应池草图

图8 桨板计算草图
,
桨板宽长比,查阻力系数表,得CD=1.10。
按公式,(式中n——同一旋转半径上桨板数)计算桨板旋转时克服水的阻力所耗功率:
第一格外侧桨板:P01`=0.055 kW,第一格内侧桨板:P01``=0.008 kW
第一格搅拌轴功率:P01= P01`+ P01``=0.63kW
以同样方法,可求得第二格搅拌轴功率分别为0.032kW,第三格搅拌轴功率分别为0.006kW。
③ 设三台搅拌器合用一台电动机,
则反应池所消耗总功率=0.063+0.032+0.006=0.101 kW。
电动机功率(取=0.75,=0.7)
(3) 核算平均速度梯度G值及GT值(按水温20℃计,=1.0050×10-3Pa·s)
第一格
第二格
第三格
反应池平均速度梯度,满足在10-70之间。
GT=50.1×20×60＝6.01×,满足在104~105之间。经核算,G值和GT值均较适合。
2.3.6沉淀池
设置2个平流式沉淀池,则每个反应池的设计流量为:Q＝＝120/h,设沉淀时间t=2.5h,表面负荷率=1.5/(h)。
(1) 尺寸确定
池子总表面积按表面负荷率计算,按水平流速校核。
池子总表面积
沉淀部分有效水深=t=1.5×2.5=3.75m
沉淀部分有效容积V`=Ah2=80×3.75=300
因为初沉池的最大水平流速为7mm/s,取水平流速v=2mm/s,
池长L`=3.6vt=3.6×2×2.5=18m,池子总宽度。
为与反应池尺寸匹配,取池宽B=4m,则池长,
水平速度,符合要求。
校核长宽比,符合要求。
(2) 污泥部分所需的总容积
产生的化学污泥量(脱水后):0.17kg/d·m3(含水率为85%),
污泥总体积,换算成沉淀池产生的污泥(含水率为99%)体积。
取两次清除污泥间隔时间T=1d,V=W1T=14.7×1=14.7,则每个沉淀池的污泥部分所需的总容积为14.7/2=7.35。
(3) 泥斗设计
采用棱台形状的污泥斗,取=60°,设棱台的尺寸分别为:上边长L1=4m,下边长L2=0.5m,则泥斗高度,
污泥斗的体积
设计进水口处离挡板距离为0.5m,出水口离挡板的距离为0.3m。采用机械刮泥,设定池底纵坡水力坡度i=0.01,污泥斗以上梯形部分上底长L1=20+0.5+0.3=20.8m,下底长L2=4m,梯形部分高度h4′=(20+0.3－4)×0.01=0.163m,
则污泥斗以上梯形部分污泥容积
因此污泥斗和梯形部分污泥容积V= V1+ V2=18.439+0.163=26.263>7.35,满足要求。
(4) 池子总高度
有效水深=3.75m,取保护高=0.3m,缓冲层高度=0.5m,
污泥部分高度,
池子总高H=+++=0.3+3.75+0.4+3.194=7.744m。
(5) 沉淀池外形及具体尺寸见图9。

图9 沉淀池草图
(6) 入口的整流措施采用溢流式入流装置,并设置与挡流板的组合,见图10所示。

图10 平流式沉淀池入口的整流措施
(7) 出口的整流措施采用溢流式集水槽,集水槽是沿沉淀池宽度设置的,见图11。溢流式出水堰的形式为锯齿形三角堰,水面宜位于齿高的1/2处,见图12。为适应水流的变化或构筑物的不同沉降,在堰口处需设置使堰板能上下移动的调整装置。
(8) 进出口处设置的挡板,高出水面0.1~0.5m。进口处挡板淹没深度为0.5~1.0m,出口处挡板淹没深度0.3~0.4m。

图11 平流式沉淀池集水槽的形式

图12 平流式沉淀池出水堰的形式
2.3.7集泥井
取停留时间T=8h,则所需容积V=QT=14.7×8/24=4.9,取有效水深h=1m,,设保护高0.3m,则总高H=1.3m。
2.3.8浓缩池
采用竖流式连续重力浓缩池,采用上部中心管进水方式,污泥从中心管流入,由下部流出,经过反射板的阻拦向四周分布,然后沿沉淀区的整个断面上升。进泥含水率99%,出泥含水率96%,设定浓缩时间T=12h。
(1) 中心管计算
中心管流量为浓缩前污泥流量=W2=14.7m3/d=0.00017 m3/s,取中心管内流速v0=0.02m/s﹤0.03m/s,中心管有效过水断面积,
中心管直径,取中心管直径d0=0.2m,
则中心管有效过水断面积,
中心管内流速,符合要求。
(2) 喇叭口、反射板等结构的设计和计算
中心管下口设有喇叭口和反射板,反射板板底距泥面至少0.3m。中心管和反射板外形及见图10。尺寸设污水由中心管与反射板之间缝隙的出流速度v1=1 mm/s;喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍,即d1=h1=1.35d0=1.35×0.2=0.27m;反射板直径为喇叭口直径的1.30倍,即d2=1.30d1=1.30×0.27=0.351m。
中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度。中心管、喇叭口和反射板的尺寸构造见图13。

图13 中心管、喇叭口和反射板的尺寸构造
排泥管下端距池底不大于0.2m,管上端超出水面不小于0.4m。
浮渣挡板距集水槽0.25m~0.5m,高出水面0.1~0.15m,淹没深度0.3~0.4m。
(3) 沉淀区设计计算
浓缩时间T=12h,取污水在沉淀区的上升速度v=0.07 mm/s,
沉淀区的有效水深=vT×3600=0.07×12×3600×=3.024m≈3m>2.75m,符合要求。
沉淀区污泥量为浓缩分离出的污水流量,
沉淀区工作部分的有效断面积,
则沉淀池总面积A= f+ F =0.0314+1.8229=1.8543,
沉淀池的直径,取1.6m。
为了使水流在沉淀区内分布均匀,且水流自下而上垂直流动,池子直径与有效水深之比D/=1.6/3<3符合要求。
(4) 污泥区设计计算
浓缩区污泥量,设计一天清泥3次,两次排泥间隔时间t=8h,则V=Q1t=3.675×8/24=1.225m3。
取污泥斗侧壁倾角为α=60°,圆锥上部直径D=1.6m,设圆锥底部直径d=0.4m,则上部R=0.5D=0.8m,底部r=0.2m,则泥斗高h5=(R-r)tg60°=(0.8-0.2) ×tg60°=1.039m,因此圆锥部分容积。
设缓冲层高度h4=0.5m,则缓冲区部分容积。
因此污泥区容积V=V1+V缓=0.914+1.005=1.919>1.225 m3,因此计算合理。
(5) 沉淀池总高度
设保护高度h1=0.3m,则沉淀池总高H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3+0.2+0.5+1.039=5.039m。
(6) 浓缩池外形及相关尺寸见图14。
2.3.9计量设备
计量设备选用三角堰,Qmax=0.0867m3/s,=0.04335m3/s。
由,得,因此,。
按设计规范要求可取h=0.30m,即三角堰齿形高H=2h=0.60m,如图15所示。
2.3.10其它
(1) 脱水的设计计算略,在平面布置时应留有位置;经脱水后的化学污泥经试验可作制砖垫

图14 浓缩池草图

图15 三角堰草图
路的材料。
(2) 混凝剂的耗量以每立方米污水用量400g碱式氯化铝计,M=0.4×5760=2304kg/d。碱式氯化铝中含Al2O3(6~8%)。
2.4高程设计计算
污水排出口地面标高为277.30 m,采用钢筋混凝土管非满流,粗糙度n=0.014,。根据设计流量Qmax=86.7L/s,查<排水工程>上册附表2-2水利计算图:选取D=400mm,查得坡度i=0.0037,h/D=0.65,v=1.02m/s,因此有效水深h=0.65×0.4=0.26m,则污水排出口水面标高为277.30+0.26=277.56 m。
污水排出口到格栅前的距离l=35m,沿程损失il=0.0037×35=0.13m,富余水头取0.10m,则栅前水面标高为:277.56-0.13-0.10=277.33 m。
各处理构筑物之间尽量采用重力流。计算高程时,各构筑物的水头损失可直接查表,单各连接管渠的水头损失则须进行计算决定;高程布置时,为安全性考虑,应留有一定的富余水头,在本设计中富余水头取0.10m。
根据以下两个公式计算水面标高:
后一构筑物的水面标高=前一构筑物的水面标高-水头损失 (1)
水头损失=沿程阻力损失+局部水头损失+富裕水头+构筑物本身水头损失 (2)
其中,沿程阻力损失为il,局部水头损失=,可根据手册查出;
本设计中构筑物本身水头损失如下:
格栅:0.8~0.12 m;均化池:0.3 m;配水井:0.1~0.15m;混合池:0.2 m;反应池:0.3 m;沉淀池:0.3 m;集泥井:0.3 m;浓缩池:0.3 m。
格栅前:栅前水面标高277.33m,栅前水深为0.30m(参见2.3.1格栅的设计计算),则栅前底部标高为277.33-0.30=277.03m,栅前顶部标高为277.03+0.60=277.63m
格栅后:格栅后的有效水深为0.30m,经计算和查表,过栅时的局部水头损失=0.30,沿程损失极小,能够忽略不计,格栅本身水头损失为0.1m。
则栅后水面标高为277.33-0.1=277.23,栅后底部标高为277.03-0.1=276.93m,栅后顶部标高为277.63m。
同理,进行其它各构筑物的高程计算,计算结果见表4。水头损失计算满足:尽可能在利用水流重力作用,设计时尽量使下一构筑物的水面高度低于上一构筑物液面高度。
表4 高程计