水污染课程设计30万吨城市污水处理格栅和沉砂设计.doc

沈 阳 化 工 大 学 水污染控制工程 课程设计题 目：30万吨城市污水处理格栅和沉砂设计院 系：环境与生物工程学院专 业：环境工程班 级：环境0802学生姓名：冯会璎指导教师：范文玉2011年 8月 25日目录一、污水处理构筑物21.1格栅21.2污水提升泵31.3沉砂池31.3.1平流式沉砂池4二、工艺流程设计计算42.1设计流量42.2粗格栅间52.2.1设计说明52.2.2格栅计算52.3污水提升泵房72.3.1 选泵72.3.2 泵房内管路计算82.3.3 泵房尺寸92.3.4 泵房排水设备92.3.5 泵房高度92.4细格栅间92.4.1设计说明102.4.2格栅计算102.5沉砂池122.5.1平流式沉砂池的设计计算12参 考 文 献1430万吨城市污水处理格栅和沉砂设计一、污水处理构筑物1.1格栅一种截留废水中粗大污物的预处理设施。 是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。 格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式和水泵的要求来设定，人工清除格栅间隙一般为1625mm。沉砂池或沉淀池前的格栅一般采用1530mm，最大为40mm。常用的机械清渣设备有三种，即链条式、移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机。 格栅是一组(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,或进水泵站集水井的进口处,以拦截污水中较大的悬浮物及杂质,以保证后续处理构筑物或设备的正常工作. 按格栅栅条间距的大小不同,格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格栅的清渣方法，有人工格栅和机械格栅两种。格栅设备一般用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦截的栅渣量大于0.2m3/d时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于0.2m3/d时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。格栅设计的主要参数是确定栅条间隙宽度与处理规模、污水浓度的性质及后续处理设备选择有关，一般以不堵塞水泵和污水处理厂的处理设备，保证整个污水处理系统能正常运行为原则。栅条间隙根据水泵要求设计一般采用1640mm。见图1。图1 格栅1.2污水提升泵污水提升泵用潜污泵。潜污泵设计自动耦合装置并带液位控制，且采用无堵塞撕裂杂物泵。潜污泵采用无堵塞潜水泵。该泵配有粉碎、撕裂、切断机构，且机泵同轴结构紧凑，效率高，安装维护方便，运行经济，适应性强，该潜水泵因配有自动耦合装置，具有安装快捷，检修维护方便等优点。1.3沉砂池沉砂池的作用一般是出去密度较大的无机颗粒。一般设在初沉池前，或泵站、倒虹管前。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池、竖流式沉砂池、涡流式沉砂池和多尔沉砂池等。平流式沉砂池构造简单，处理效果较好，工作稳定，但沉砂中夹杂一些有机物，易于腐化散发臭味，难以处置，并且对有机物包裹的砂粒去除效果不好。曝气沉砂池在曝气的作用下颗粒之间产生摩擦，将包裹在颗粒表面的有机物除掉，产生洁净的沉砂。涡流式沉砂池依靠电动机械转盘和斜坡式叶片，利用离心力将砂粒甩向池壁除去，并将有机物脱除。后三种沉砂池在一定程度上克服了平流式沉砂池的缺点，但构造比平流式沉砂池复杂的多。竖流式沉砂池通常用于去除较粗（粒径在0.6mm以上）的砂粒，结构也较复杂。1.3.1平流式沉砂池平流式沉砂池平面呈长方形，横断面多为矩形，一般是一渠两池。沉渣的排除方式有机械排砂和重力排砂。图2为多斗式平流式沉砂池工艺图。见图2。图2 平流式沉砂池二、工艺流程设计计算2.1设计流量平均流量：表1：生活污水量总变化系数K总51540701002005001000总变化系数K总2.32.01.81.71.61.51.41.3总变化系数：所以设计流量为：2.2粗格栅间2.2.1设计说明粗格栅间主要功能是去除污水中粗大的漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。设计参数： 格栅间隙b=80mm,栅前水深h=1.0m,过栅流速v=1.3m/s,安装倾角为60度。2.2.2格栅计算（1）栅条间隙数n为 （2-1） 式中：最大设计流量，4.514m3/s； 格栅倾角，°； 栅条间隙，m； 栅前水深，m； 过栅流速，m/s； 条（2）格栅有效宽度B设计用长为20mm的矩形栅条，即S=0.02mmB=S(n-1)+bn= + =3.98m（2-2）（3）进水渠道渐宽部分长度设进水渠道宽=0.65m,渐宽部分展角为 （2-3）（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（2-4）（5）通过格栅的水头损失采用格栅条断面为矩形的格栅，取k=3,得 （2-5） 式中：设计水头损失，m； 计算水头损失，m； 重力加速度，m/s2，9.81m/s2； 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大系数，一般为k=3； 阻力系数，其值与栅条断面形状有关。（2-6）=（6）栅后槽总高度区栅前渠道超高，栅前槽高+=1.3m,而H=h+=1.0+0.086+0.3=1.386(m)（2-7）（7）栅槽总长度 () （2-8）式中：进水渠道渐宽部分的长度，m；栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度，m；进水渠宽，m；进水渠道渐宽部分的展开角度；栅前渠道深，m。L=+1.0+0.5+=4.57+2.29+1.0+0.5+=9.11(m)（8）每日栅渣量取栅渣/污水， （2-9） 式中： 栅渣量标准，m3/103m3污水， 生活污水流量总变化系数，1.3。拦截污染物量大于0.2，须机械格栅。选用粗格栅为1用1备2.3污水提升泵房泵房形式：采用半地下式泵房。2.3.1 选泵 设计流量=12500m3/h 扬程确定扬程示意图见图3。图3 扬程示意图 粗略的估算，泵房水面与泵相距2m，液面距池面2.5m3m，地面与沉砂池水面5.05.5m左右，泵站损失3.0m左右，自由水头取1m，扬程值为H=2.0+2.5+5.0+3.0+1.0=13.5m 选泵根据=12500m3/h和H=13.5m，。现选用5台20MN30B型卧式污水泵，备用1台，性能如下：见表2。表2 机械性能表流量扬程转速功率出水口径/进水2540 m/h11.0m585r/min135.05kw4.2/4.22.3.2 泵房内管路计算公式： (2-10)(1)吸水口直径d1=1500mm 则 V1=1.28m/s(2)进水口直径=900mm 则 =3.55m/s(3)出水口直径 =1000mm 则 =2.88m/s(4)压水管口直径d2=1100mm 则 V2=2.38m/s2.3.3 泵房尺寸 每台泵相距2m，每个泵长约为2m，两边相距4m。 泵房的长度为：。 每个泵宽约为1m，泵靠两边的约为3m，中间过道为6m。泵房的宽度为：3×2+1+6=13m。所以泵房尺寸为：30×13m。2.3.4 泵房排水设备泵房靠墙处设一条集水沟，底部地面的坡度为i=0.01，坡向集水沟选用一台16MN19D型立式污水泵（上海水泵厂生产），用以排泵房内积水，性能见表3。 表3 排水泵的性能流量扬程转速功率效率1415m3/h13.4m735r/min75kw83%2.3.5 泵房高度 泵房采用半地下式建筑，地下部分的高度为7.5m，考虑地上部分要房起重机，所以地上部分为5.5m。2.4细格栅间2.4.1设计说明细格栅间主要功能是去除污水中粗大的漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。设计参数： 格栅间隙b=15mm,栅前水深h=1.0m,过栅流速v=0.9m/s,安装倾角为60度。2.4.2格栅计算（1）栅条间隙数n为 （2-11） 式中：最大设计流量，4.514m3/s； 格栅倾角，°； 栅条间隙，m； 栅前水深，m； 过栅流速，m/s； 条（2）格栅有效宽度B设计用长为10mm的矩形栅条，即S=0.01mmB=b(n-1)+Sn= + =7.24m（2-12）（3）进水渠道渐宽部分长度设进水渠道宽=1.0m,渐宽部分展角为 （2-13）（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（2-14）（5）通过格栅的水头损失采用格栅条断面为矩形的格栅，取k=3,得 （2-15） 式中：设计水头损失，m； 计算水头损失，m； 重力加速度，m/s2，9.81m/s2； 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大系数，一般为k=3； 阻力系数，其值与栅条断面形状有关。=（6）栅后槽总高度区栅前渠道超高，栅前槽高+=1.3m,而H=h+=1.0+0.15+0.3=1.45(m) （2-16）（7）栅槽总长度 （2-17）式中：进水渠道渐宽部分的长度，m；栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度，m；进水渠宽，m；进水渠道渐宽部分的展开角度，一般为20°；栅前渠道深，m。L=+1.0+0.5+=8.7+4.35+1.0+0.5+=15.35(m)（8）每日栅渣量取栅渣/污水， （2-18） 式中： 栅渣量标准，m3/103m3污水， 生活污水流量总变化系数，1.3细格栅选用两用一备2.5沉砂池2.5.1平流式沉砂池的设计计算已知参数 停留时间t取30S。（1）池子长度设，t=60sL=vt=0.360=18m（2-19）（2）水流段面积（2-20）（3）池总宽度设有效水深为（m2）（2-21）设n=4格，每格宽b=5(m)（4）沉砂斗所需容积设T=2d ，X=30/（污水）（2-22）每个沉砂斗的容积设每个分格有2个沉砂斗（5）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽斗壁与水平面得倾角为沉砂斗上口宽：+ h3'=3.90m（2-23）沉砂斗容积： （2-24） ，符合要求。（6）沉砂室高度采用重力排沙，设此地坡度为0.06，坡向砂斗。 （2-25）（7）池总高度设超高(8)最小流速 ，符合要求。参 考 文 献 1 尹士君，李亚峰等. 水处理构筑物设计与计算M. 北京：化学工业出版社，2004 2 高延耀，顾国维. 水污染控制工程(下册)M. 北京：高等教育出版社，20043 杨丘平，徐新华.废水处理工程及实例分析M.化学工业出版社，2003：77-814 李海.孙瑞征.城市污水处理技术与工程实例M.化学工业出版社，2002:60-785 徐新阳,于峰污水处理工程设计北京：化学工业出版社，2003