废水处理的工艺设计.ppt

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0.100.05m3/103m3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=0.5 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=20mm，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*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。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,(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=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.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=0.087*(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）,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，min(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）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+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。,