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1、废水处理工程设计(四),1,预处理构筑物的设计,格栅调节池,废水处理工程设计(四),2,格栅,格栅是由一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成,倾斜安装在进水的渠道,或进水泵站集水井进口处,以拦截污水中粗大的悬浮物质及杂质,废水处理工程设计(四),3,废水处理工程设计(四),4,RAG自动机械格栅,废水处理工程设计(四),5,废水处理工程设计(四),6,废水处理工程设计(四),7,格栅外形图,废水处理工程设计(四),8,HF型回转式固液分离机安装示,废水处理工程设计(四),9,格栅的种类,根据栅条间距:粗、细;按污水的类型选定,城市污水:1625mm。(1)栅条间距为1625mm时,栅渣量0.
2、100.05m3/103m3污水;(2)栅条间距40mm左右时,栅渣量0.030.01m3/103m3污水 栅渣的含水率约80%,密度约960kg/m3按照清渣方法:人工、机械;人工格栅:栅渣量较少时,安装角度4560o 机械格栅:倾角:6070o,有时90o,废水处理工程设计(四),10,表 格栅的栅条间距与截留污物数量,2,废水处理工程设计(四),11,表 我国常用的机械格栅及其使用范围,废水处理工程设计(四),12,格栅的设计与计算,废水处理工程设计(四),13,废水处理工程设计(四),14,1.格栅的间隙数量n,qVmax最大设计流量,m3/s;d栅条间距,m;h 栅前水深,m;v污水
3、流经格栅的速度,m/s,栅条的数目为 n-1,废水处理工程设计(四),15,2.格栅的建筑宽度b,b=s(n-1)+d.n(m),b格栅的建筑宽度,m;s栅条宽度,m,3.栅后槽的总高度h总,h总=h+h1+h2 h 栅前水深,m;h2-格栅的水头损失;h1-格栅前渠道超高,一般取0.3m,废水处理工程设计(四),16,4.格栅的总建筑长度L,L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga(m);L1=(b-b1)/2tga1 L1进水渠道渐宽部位的长度,m;b1-进水渠道宽度,m;a1-进水渠道渐宽部位的展开角度,一般a1-=20o;L2-格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度,一般L2=0.
4、5 L1;H1-格栅前的渠道深度,m.,5.每日栅渣量W:W=qvmax.W1*86 400/kz*1000 W1 栅渣量,m3/103m3污水;Kz生活污水流量总变化系数。,废水处理工程设计(四),17,注意:,格栅安装倾角取45o75o,一般取60o;废水通过栅条间隙的流速一般不应小于0.61.0m/s;(防止堵塞);格栅前的水流的速度一般为0.40.9m/s;设计栅前渠道扩大段,为了防止栅前管道渠内水面出现阻流回水现象,废水处理工程设计(四),18,例题:,已知最大废水量Qmax=200l/s,格栅栅条断面采用矩形,格栅前水深h=0.4m,通过格栅流速v=1.0m/s,栅条间距d=20m
5、m,格栅放置与水平成60度角,栅条宽度s=10mm,栅槽前后进出水渠道宽b1=0.5m,展开角a1=20,试设计格栅与栅槽。,解:1.格栅的间隙数量nn=0.2*(sin60o)1/2/(0.02*0.4*1)=22(个),2.格栅的建筑宽度bb=s(n-1)+d.n=0.01*(22-1)+0.02*22=0.65(m),废水处理工程设计(四),19,3.进水渠道渐宽部位的长度L1=(b-b1)/2tga1=(0.65-0.5)/2tg20=0.21(m)4.格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度L2=0.5 L1=0.5*0.21=0.105(m)5.通过格栅水头损失计算h2=v2sina
6、*k/2g=(s/d)4/3 v2sina*k/2g=2.42(0.01/0.02)4/3*1.02*sin60*3/2*9.8=0.127(m)6.栅后槽的总高度h总h总=h+h1+h2=0.4+0.3+0.127=0.827(m)(取超高0.3m),废水处理工程设计(四),20,7.格栅的总建筑长度LL=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga=0.21+0.105+1+0.5+(0.4+0.3)/tg60=2.22(m)8.每日栅渣量WW=qvmax.W1*86 400/kz*1000=0.2*0.07*86400/1.45*1000=0.834(m3/d)0.2(m3/d),宜选用机械
7、格栅,两台,一用一备,废水处理工程设计(四),21,作业:,已知最大废水量Qmax=500l/s,格栅栅条断面采用矩形,格栅前水深h=0.5m,通过格栅流速v=0.9m/s,栅条间距d=25mm,格栅放置与水平成60度角,栅条宽度s=10mm,栅槽前后进出水渠道宽b1=0.5m,展开角a1=20,试设计格栅与栅槽。,废水处理工程设计(四),22,调节池的设计,废水处理工程设计(四),23,一、调节池的构造,形状:圆形、方形地上的、地下的砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构组成:进水口、配水槽、隔板、水池、泥斗、出水口等类型:均量池、均质池,废水处理工程设计(四),24,1.均量池,线内调节:进
8、水一般采用重力流,出水用泵提升,线外调节:调节池设在旁路,当废水量过高时,多余的废水用泵打入调节池,当流量低于设计流量时,再从调节池回流至集水井,并送去后续处理,废水处理工程设计(四),25,2.均质池,(1)利用外加动力(如叶轮搅拌、空气搅拌、水泵循环):效果好、运行费用高。(2)利用差流方式,使不同时间和不同浓度的废水进行自身水力混合:设备结构较复杂。,废水处理工程设计(四),26,二、调节池容积的设计,调节池容积计算主要考虑是什么?,1.废水浓度、水量变化规律,2.要求调节的程度,废水处理工程设计(四),27,图解法,测定水质水量、流量变化曲线、水质变化曲线,日流量累计曲线;作出调节池进
9、水累计曲线;连接0、24 小时时的累计曲线作直线,即为调节池均匀出水的累计曲线;确定调节池进、出水线的最大正偏差和最大负偏差;调节池最小容积=最大负偏差+最大正偏差调节池中任何时候存水量=最大负偏差减去此时调节池中进、出水之间的偏差;某一瞬间调节池存水量=0,废水处理工程设计(四),28,50,时间(h),废水处理工程设计(四),29,其它计算有效容积方法累积流量(m3)qi 在t时段内废水的平均流量,m3/s;ti 时段,h。,废水处理工程设计(四),30,估 算 法按设计的停留时间t乘以平均流量。流量或浓度变化大的,t一般取8小时,变化小一般取24小时。停留时间是一个经验数据,要注意积累。
10、多路废水汇流的,t一般取8小时。,废水处理工程设计(四),31,调节池的搅拌布水结构为穿孔管,简单易行,搅拌效果一般,动力消耗大。,泵循环搅拌,废水处理工程设计(四),32,空气搅拌布气结构为穿孔管,流量为23m3/hm(管长)或56 m3/m2(池面积)。搅拌效果好,兼有预曝气的作用,运行费用高。机械搅拌搅拌效果好,运行费用高,易受腐蚀。设计参数是因结构而异,可向设备商索取,也可参考化工工艺设计手册。迷宫式,废水处理工程设计(四),33,废水处理工程设计(四),34,设置事故池,调节池功能设置1.迷宫式挡墙的设置,池面利用;2.与反应池的复合,废水处理工程设计(四),35,沉砂池的设计,平流
11、式沉砂池曝气沉砂池竖流式沉砂池涡流式沉砂池,废水处理工程设计(四),36,一、沉砂池的设计应遵循的设计原则,1.沉砂池的分格数应不小于2,并联运行;2.当污水自流进入沉砂池时,应按最大流量设计;当污水为提升进入时,应按工作水泵的最大组合流量设计;在合流制处理系统中,应按降雨时的设计流量计算;3.贮砂斗的容积按 2日沉砂量计算,贮砂斗壁的倾角不应小于55o。排砂管直径不应小于200mm.4.沉砂池的超高不宜小于0.3m;5.除砂一般采用机械方法,并设置贮砂池或晒砂场。,废水处理工程设计(四),37,二、平流式沉砂池,废水处理工程设计(四),38,1.平流式沉砂池的设计参数,(1)污水在池内的最大
12、流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s;(2)最大流量时,污水在池内的停留时间不小于30s,一般为3060s;(3)有效水深应不大于1.2m,一般采用0.251.0m,池宽不小于0.6m;(4)池底坡度一般为0.010.02,当设置除砂设备时,可根据除砂设备的要求设计。,废水处理工程设计(四),39,2.平流式沉砂池的设计计算,(1)长度L:L=vt 式中:v最大设计流量时的速度,m/s t最大设计流量时的停留时间,s(2)水流断面面积A:A=qvmax/v 式中:qvmax最大设计流量,m3/s(3)池总宽度b:b=A/h2 式中:h2设计有效水深,m,废水处理工程设计(四),40,(
13、4)贮砂斗所需容积V:V=qvmax*X*T*86400/kz*106 式中:X城市污水的沉砂量,一般采用30m3/106m3(污水)T排砂时间的间隔,d;kz生活污水流量的总变化系数。(5)贮砂斗各部分尺寸 设贮砂斗底宽b1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为60o,则贮砂斗的上口宽b1:b1=2h3/tg 60o+b1 贮砂斗的容积V1:式中:h3贮砂斗高度,m;S1,S2 分别为贮砂斗上口和下口面积,m2.,废水处理工程设计(四),41,(6)贮砂室的高度h3 设采用重力排砂,池底坡度i=6%,坡向砂斗,则 h3=h3+0.06l2=h3+0.06(L-2b2-b)/2(7)池子总高度h:h
14、=h1+h2+h3 式中:h1 超高,m;h3 贮砂斗高度,m.(8)校核最小水流速度vmin:vmin=qvmin/n1Amin 式中:qvmin设计最小流量,m3/s n1 最小流量时工作的沉砂池数 Amin最小流量时沉砂池中水流断面面积,m2.,废水处理工程设计(四),42,废水处理工程设计(四),43,例题:最大流量qvmax=0.3m3/s,最小流量qvmin=0.15m3/s,污水流量总变化系数kz=1.45,试设计平流式沉砂池。1.池长:取水平流速v=0.3m/s,停留时间t=30s L=vt=0.3*30=9.0m2.过水断面面积A A=qvmax/v=0.3/0.3=1m23
15、.池总宽度b(不包括分隔墙厚度):取n=2,b=0.6m,则b=b*n=0.6*2=1.2m4.有效水深h2:h2=A/b=1.0/1.2=0.83 m,废水处理工程设计(四),44,5.贮砂斗所需容积V:间隔时间T=2d,X=30m3/106m3(污水)V=qvmax*X*T*86400/kz*106=0.3*30*2*86400/1.45*106=1.07m36.每个沉砂斗的容积V0:一个分隔两个沉砂斗 V0=V/2*2=1.07/4=0.27m37.沉砂斗尺寸设斗底宽度b1=0.5m,倾角60o,上口宽b2=0.6m,则斗高h3=(0.6-0.5)tg60o/2=0.087mV0=0.0
16、87*(0.62+0.6*0.5+0.52)/3=0.026m30.27,不合格(?),15-30,废水处理工程设计(四),45,8.贮砂室的高度h3:重力排砂,池底坡度i=6%,坡向砂斗,则 h3=h3+0.06l2=h3+0.06(L-2b2-b)/2=0.6+0.06(9-2*1.2-0.2)/2=0.62m9.池子总高度h:h=h1+h2+h3=0.3+0.83+0.62=1.25m10.校核最小水流速度vmin:vmin=qvmin/n1Amin=0.15/0.6*0.83=0.3m/s最大设计流量时的停留时间t:t=LA/qvmax=1*9/0.3=30s,废水处理工程设计(四),
17、46,11.进水渠至沉砂池渐宽部分的l1:=20o,进水渠宽 B1=0.65m,隔墙宽0.2m l1=(B-B1)/2tg=(2*0.6+0.2-0.65)/2tg20o=1.02m,作业:最大流量qvmax=0.2m3/s,最小流量qvmin=0.1m3/s,污水流量总变化系数kz=1.5,试设计平流式沉砂池。,废水处理工程设计(四),47,三.曝气沉砂池,废水处理工程设计(四),48,沉砂池中水流流速达0.250.30m/s,而水平流速可降低到0.010.1m/s,而不致使有机物下沉;能去除粒径小于0.6mm的细砂,且沉砂中有机物含量很小(低于5%)具有预曝气、脱臭、消泡、防止污水厌氧分解
18、以及加速油类分离的作用。,废水处理工程设计(四),49,1.曝气沉砂池的构造与工作原理,是一个长型渠道,沿渠道壁一侧的整个长度上,距池底约0.60.9m处设置曝气装置,一般用穿孔曝气管;在池底设置沉砂斗,池底坡度0.10.5,通常在曝气管的一侧设挡板,使曝气起到池内回流的作用;污水在曝气沉砂池中存在两种运动形式:水平流动、横断面上的旋转运动。,废水处理工程设计(四),50,2.曝气沉砂池的设计参数,水平流速一般取0.080.12m/s,旋转流速应保持0.250.3m/s污水在池内的停留时间为46min,最大流量时为13min,如作为预曝气,停留时间为1030min;池的有效水深为23m,宽深比
19、为11.5,长宽比可达5,当池长比池宽大的多时,应设横向挡板;空气扩散装置设在尺子的一侧,曝气沉砂池多采用穿孔管 曝气,孔径为2.56.0mm,距池底0.60.9m,并应设调节阀,以便根据水量水质调节曝气量;,废水处理工程设计(四),51,(5)每立方米污水供气量为0.10.2m3;(6)池子的出口和进口布置,应防止发生短路,进水方向应与池中旋转方向一致,出水方向应与进水方向垂直,最好设置挡板;(7)池内应设消泡装置。,废水处理工程设计(四),52,3.曝气沉砂池的设计计算,(1)池子总有效容积V:V=60qvmax.t 式中:qvmax最大设计流量,m3/s;t最大设计流量时的停留时间,mi
20、n(2)水流断面积A:A=qvmax/v 式中:v最大设计流量时的水平流速,m/s(3)池子总宽度B:B=A/h2 h2设计有效水深,m(4)池长L:L=V/A(5)每小时所需空气量q:q=3600dqvmax 式中:d每立方米污水所需空气量,m3.(0.10.2),废水处理工程设计(四),53,四、竖流式沉砂池,废水处理工程设计(四),54,1.竖流式沉砂池的设计参数,污水在池内的最大流速为0.1m/s,最小流速为0.02m/s;最大流量时,污水在池内的停留时间不小于20s,一般为3060s;进水中心管最大流速为0.3m/s.,废水处理工程设计(四),55,1.竖流式沉砂池的设计计算,(1)
21、中心管直径d,Qmax最大设计流量,m3/s;V1污水在中心管内流速m/s,(2)池子直径D,v2池内水流上升流速,m/s,废水处理工程设计(四),56,(3)水流部分高度h2 h2=v2t t 最大流量时的停留时间,s(4)沉砂部分所需容积V,X污水的沉砂量,对城市污水一般采用15-30m3/106m3,T排砂时间间隔,d;Kz生活污水流量总变化系数,废水处理工程设计(四),57,(5)沉砂部分高度h4 h4=(R-r)tagaR池子半径,m;r圆截锥部分下底半径,m;a截锥部分倾角,度(o)(6)圆截锥部分实际容积V1,废水处理工程设计(四),58,(7)池子总高度HH=h1+h2+h3+
22、h4,h1超高,m;h3缓冲层高度,一般取0.25m.,废水处理工程设计(四),59,五、涡流式沉砂池,涡流沉砂利用水力涡流使泥砂和污水分开,从而达到除砂的目的;污水从切线方向进入圆形沉砂池,进水渠道末端设一跌水槛,使可能沉积在渠道底部的砂子向下滑入沉砂池。,废水处理工程设计(四),60,废水处理工程设计(四),61,1.涡流式沉砂池的设计参数,(1)沉砂池表面水力负荷约200m3/(m2.h),水力停留时间约为2030s;(2)进水渠道直段长度应为渠宽的7倍,并且不小于4.5m,以创造平稳的进水条件;(3)进水渠道流速,在最大流量的40%80%情况下为0.60.9m/s,在最小流量时大于0.15m/s,但最大流量时不大于1.2m/s;,废水处理工程设计(四),62,(4)渠道应设在沉砂池上部以防扰动砂子,出水渠道与进水渠道的夹角大于270度,以最大限度地延长水流在沉砂池内的停留时间,达到有效除砂的目的;(5)出水渠道宽度为进水渠道的2倍,出水渠道的直线长度要相当于出水渠的宽度;(6)沉砂池前应设格栅,下游应设堰板,以保持沉砂池内所需的水位。,