针织印染厂综合污水处理站工艺设计

针织印染厂综合污水处理站工艺设计
目录
1 设计说明书...................................... 错误!未定义书签。

1.1设计题目 ................................... 错误!未定义书签。

1.2设计目的与任务 ............................. 错误!未定义书签。

1.2.1目的.................................. 错误!未定义书签。

1.2.2任务.................................. 错误!未定义书签。

1.3设计原始资料 ............................... 错误!未定义书签。

1.4设计依据 ................................... 错误!未定义书签。

1.5工艺流程的选择确定.......................... 错误!未定义书签。

1.5.1确定处理程度.......................... 错误!未定义书签。

1.5.2工艺流程确定.......................... 错误!未定义书签。

1.6污水处理构筑物各单项处理构筑物的设计说明.... 错误!未定义书签。

1.7平面布置及高程布置.......................... 错误!未定义书签。

1.7.1平面布置.............................. 错误!未定义书签。

1.7.2高程布置.............................. 错误!未定义书签。

2 设计计算书...................................... 错误!未定义书签。

2.1污水处理站规模计算.......................... 错误!未定义书签。

2.2污水处理程度计算 ........................... 错误!未定义书签。

2.3各单项构筑物工艺设计计算及草图.............. 错误!未定义书签。

2.3.1格栅.................................. 错误!未定义书签。

2.3.2均化池................................ 错误!未定义书签。

2.3.3配水井................................ 错误!未定义书签。

2.3.4混合池................................ 错误!未定义书签。

2.3.5反应池................................ 错误!未定义书签。

2.3.6沉淀池................................ 错误!未定义书签。

2.3.7集泥井................................ 错误!未定义书签。

2.3.8浓缩池................................ 错误!未定义书签。

2.3.9计量设备.............................. 错误!未定义书签。

2.3.10其它................................. 错误!未定义书签。

2.4高程设计计算 ............................... 错误!未定义书签。

2.5其它相关说明 ............................... 错误!未定义书签。

3 总结........................................... 错误!未定义书签。

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,K d=1.2,K h=1.3;
表1 生产污水流量日变化数据表
(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90%5
=BOD E ;COD 的处理程度88.37%=COD E ;ss 的处理程度65%=ss E 。

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)。

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:Q max=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
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/s 0.0556m /d m 480033==d Q ,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/d m 57602.148003max ,=⨯===d d d K Q Q Q 规,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/h m 260/d m 62403.1480033max ,==⨯==h d h K Q Q ,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/s m 0.0867/d m 74883.12.1480033max ==⨯⨯===h d d Z d K K Q K Q Q ,格栅设计流量采用最大流量。

(5) 最小流量Q min =1/2Q max =3744 m 3
/d =0.0433 m 3
/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BOD 5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= /s m 0867.03max =Q ,河水流量Q=10 m 3
/s 。

河水中原有溶解氧DO R =7.0mg/L,河水中原有BOD 5=L 5R =3mg/L;污水溶解氧DO SW =2.5mg/L,污水BOD 5 =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
mg/L 957.60867
.0100.95
.20867.07100.9··=+⨯⨯+⨯⨯=++=
q Q DO q DO Q DO sw R m αα
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DO S =9.74mg/L,可得出起始点的氧亏量D 0=9.74－6.957=2.783mg/L,临界点的氧亏量D c =9.74－5=4.74mg/L 。

T=17℃时,1K =0.0877,2K =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L 0和临界时间t c
c c t t K c L L K K D ⨯--⨯⨯=⨯=
0877.0002110191
.00877
.0101 (1) ⎪⎭
⎪
⎬
⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯-⨯⨯-=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=0877.0)0877.0191.0(783.210877.0191.1lg 0877.0191.01)(1lg 10101201
2
12L K L K K D K K
K K t c (2)
设临界时间初始值t`c =2.5d,代入式(1),得L 0=17.10 mg/L,代入式(2),得t c =2.378d;
t`c =2.378d,代入式(1),得L 0=16.69 mg/L,代入式(2),得
t c =2.353d;
t`c =2.353d,代入式(1),得L 0=16.60 mg/L,代入式(2),得
t c =2.347d;
t`c =2.347d,代入式(1),得L 0=16.58 mg/L,代入式(2),得
t c =2.346d;
t`c =2.346d,代入式(1),得L 0=16.58 mg/L,代入式(2),得t c =2.346d= t`c ,符合要求,
(一般︱(t c - t`c )︱≤0.001即符合要求)。

因此,得
L 0=16.58mg/l,t c =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BOD 5
mg/L 54.10)101(58.1)101(50877.0051=-⨯=-=⨯--t k m L L
污水站允许排放的BOD 5(17℃)
m g/L 24.79330867
.010
9.0)10867.0109.0(
54.10)1(
555=⨯⨯-+⨯⨯=-
+=R m e L q
Q
q
Q
L L αα
因为原污水BOD 5 =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BOD 5 =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):BOD 5=250mg/L,COD=860mg/L,ss=2.5mg/L 。

污水处理程度%100⨯-=
i
e
i C C C E 式中 C i ——未处理污水中某种污染质的平均浓度(mg/L);
C e ——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)。

BOD 5的处理程度90%%100250
25
2505
=⨯-=
BOD E COD 的处理程度88.37%%100860
100
860=⨯-=COD E ss 的处理程度65%%100200
70
200=⨯-=
ss E 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
90%
5==BOD E E 。

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Q max =7488 m 3/d=0.0867m 3
/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, 则栅条间隙数个178
.03.002.060sin 0867.0sin max ≈⨯⨯︒
==
bhv Q n α。

(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B 1=0.35m,其渐宽部分展开角度α1=20°, 进水渠道内的流速s m h B Q v /826.03
.035.00867
.01max =⨯==
,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s
m nbh Q V /736.060sin /02.0173.00867
.0sin /max =︒
⨯⨯==α过,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 m tg tg B B l 2.020235
.05.0·α2111=︒
⨯-=-=
(6) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 m l l 1.02
2
.0212=== (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42.23
4=⎪⎭
⎫
⎝⎛b S β,经过格栅的水头损失
m m K g v b S h 1.00814.0360sin 81.928.002.001.042.2sin 223
42
3
4
1≈=⨯︒⨯⨯⨯
⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=αβ。

(8) 栅后槽总高度
设保护高2h =0.3m,则栅后槽总高度H=h+12h +h =0.3+0.1+0.3=0.7m
(9) 栅槽总长度 m tg tg H l l l 15.2603.03.00.15.01.02.0·α0.15.01211=︒
+++++=+
+++= (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d m W Q W /336.01000
07.04800100031=⨯==﹥0.2 m 3
/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
(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 -=900m 3
,最大正偏差V +=150m 3
, 则均量池的容积3m 1638)150(9003.12.1)(=+⨯⨯=+=+-V V K V Z 均量。

(4) 在图3中读出最大负偏差V -=900m 3
,最大正偏差V +=150m 3
, 则均量池的容积3m 1638)150(9003.12.1)(=+⨯⨯=+=+-V V K V Z 均量。

(5) 均质池的容积按T=3h 进行计算,3m 6.4284
.13
24/48004.1q =⨯==
T V v 均质。

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=2066.6m 3
(7) 污水站设置两个均化池。

由于水深要求h≤4m,取H=3m,H D V 4
212
π=
均化,因
此m H
V D 9.203
6
.206622=⨯⨯=
=
ππ均化。

取D=21m,校核m m D V H 498.221
6
.2066222
2
<=⨯⨯=
=
ππ均化
,符合条件。

(8) 均量水深h 1=3×1638/2066.6=2.4m,均质水深h 2=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s Q d /0.067m /d m 576033max ,===进行计算。

设有效水深h=1.5m,保护高h 1=0.3m,则配水井总高
H=h+h 1=1.5+0.3=1.8m 。

取停留时间T=20s,则进水体积V=Q d,max ·T =0.067×20=1.34m 3。

m
h
V
D 07.15
.134
.144=⨯⨯==
ππ内,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=5760m 3
/d=240 m 3
/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3m 22
601
24060=⨯⨯==
n QT W (2) 混合池尺寸
设混合池直径D=1.2m,则混合池水深m D W H 77.12
.12
442
2≈⨯⨯==
ππ。

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D 0=(1/3~2/3)D=0.4~0.8m,取D 0=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) D 0=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)D 0=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min /5.956
.03
606000r D v n ≈⨯⨯==ππ, 搅拌器旋转角速度min /106
.03220rad D v =⨯==ω。

(6) 轴功率
20℃
水的动
力黏度μ=1.0050×10-3Pa·s =1.0245×10
-
4
kg ·s /m 2
,γ=1000kg/m 3。

设计速度梯度G 取600s -1
,阻力系数取C=0.45。

需要轴功率kW WG N 723.0102
600100245.1102
242
1=⨯⨯==
-μ
计算轴功率kW g ZeBR C N o 729.081
.940826.02.022********.04084
2
422=⨯⎪
⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯==γω 21N N ≈,满足要求。

(7) 电动机功率 kW N N i
858.085
.0729
.02
3==
=
∑η
(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 ＝2
245760
⨯＝120 m 3
/h (1) 反应池尺寸
反应时间取20min,则反应池有效容积34060
20
12060m QT V =⨯==。

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=
13.25
.25.2340
=⨯⨯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)=15.23m 。

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:v 1=0.44m/s,v 2=0.35m/s,v 3=0.2m/s 。

桨板长度l=1.1m(桨板长度与叶轮直径之比
%75%552
1.1<==D l )。

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
%25%8.19%10043
.25.21
.112.08≤=⨯⨯⨯⨯且>10%,符合要求。

②
叶轮浆板中心点旋转直径D 0=[(1000-440)/2+440] ×2=1440mm =1.44m 叶轮转速分别为:
min /836.544.144
.06060011r D v n =⨯⨯==
ππ,s rad n /611.060836
.5260211=⨯⨯==
ππω min /642.444
.135
.06060022r D v n =⨯⨯==
ππ,s rad n /486.060
642
.4260222=⨯⨯==
ππω
图7 垂直轴式机械反应池草图
图8 桨板计算草图
min /653.244.12.06060033r D v n =⨯⨯==
ππ,s rad n /218.060
653
.2260233=⨯⨯==ππω
桨板宽长比111.01
.112
.0<==
l b ,查阻力系数表,得C D =1.10。

按公式)(8414
21
3r r l nC P n
D -=∑ωρ,(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:P 01`=0.055 kW,第一格内侧桨板:P 01``=0.008 kW 第一格搅拌轴功率:P 01= P 01`+ P 01``=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∑0P =0.063+0.032+0.006=0.101 kW 。

电动机功率(取1η=0.75,2η=0.7)kW P
P 19.07
.075.0101
.02
1=⨯=
=
ηη电动机
(3) 核算平均速度梯度G 值及GT 值(按水温20℃计,μ=1.0050×10-3
Pa·s )
第一格1
3
310117.683.13100050.110063.0--=⨯⨯⨯==
s V P G μ 第二格13
3
20229.483.13100050.110032.0--=⨯⨯⨯==
s V P G μ 第三格1
3
330332.213
.13100050.110006.0--=⨯⨯⨯==
s V P G μ 反应池平均速度梯度13
3
1.5040
100050.110101.0--=⨯⨯⨯==∑s V P
G μ,满足在10-701
s -之间。

GT=50.1×20×60＝6.01×410,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 ＝2
245760⨯＝
1203m /h,设沉淀时间t=2.5h,表面负荷率0q =1.53m /(2m ⋅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20805
.1120m q Q A ===
沉淀部分有效水深2h =0q t=1.5×2.5=3.75m 沉淀部分有效容积V`=Ah 2=80×3.75=3003m
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m L A B 4.418
80=='=。

为与反应池尺寸匹配,取池宽B=4m,则池长m B A L 204
80===', 水平速度s mm s mm t L v /5/2.25
.26.320
6.3<=⨯='=,符合要求。

校核长宽比
454
20>=='b L ,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d m W /979.01000
5760
17.031=⨯
=,换算成沉淀池产生的污泥(含水率为
99%)体积d m P P W W /7.1499
100)
85100(979.0100)100(31112=--⨯=--=。

取两次清除污泥间隔时间T=1d,V=W 1T=14.7×1=14.73m ,则每个沉淀池的污泥部分所需的总容积为14.7/2=7.353m 。

(3) 泥斗设计
采用棱台形状的污泥斗,取θ=60°
,设棱台的尺寸分别为:上边长L 1=4m,下边长L 2=0.5m,则泥斗高度m tg h 031.3602
5
.044=︒⨯-=
", 污泥斗的体积3222221214
1439.18)5.045.04(3
031
.3)(3
m f f f f h V =+++⨯=
+
+"= 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L 1=20+0.5+0.3=20.8m,下底长L 2=4m,梯形部分高度h 4′
=(20+0.3－4)×0.01=0.163m,
则污泥斗以上梯形部分污泥容积34212824.74163.02
4
202m b h L L V =⨯⨯+='+=
因此污泥斗和梯形部分污泥容积V= V 1+
V 2=18.439+0.163=26.2633m >7.353m ,满足要求。

(4) 池子总高度
有效水深2h =3.75m,取保护高1h =0.3m,缓冲层高度3h =0.5m, 污泥部分高度m h h h 194.3031.3163.0444=+="+'=,
池子总高H=1h +2h +3h +4h =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=4.93m ,取有效水深h=1m,m h V D 5.29.444=⨯==ππ,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中心Q =W 2=14.7m 3/d=0.00017 m 3/s,取中心管
内流速
v 0=0.02m/s ﹤0.03m/s,中心管有效过水断面积200085.002
.000017.0m v Q f ===中心
, 中心管直径m m f d 2.01.00085.0440<=⨯==ππ,取中心管直径d 0=0.2m, 则中心管有效过水断面积22200314.02.044m d f =⨯==π
π, 中心管内流速s m s m f Q v /03.0/0054.00314
.000017.00<===中心
,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v 1=1 mm/s;喇叭口直径及高度为中心管直径的 1.35倍,即d 1=h 1=1.35d 0=1.35×0.2=0.27m;反射板直径为喇叭口直径的 1.30倍,即d 2=1.30d 1=1.30×0.27=0.351m 。

中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度m d v Q h 20.027
.0001.000017.0113=⨯⨯==
ππ。

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2h =vT ×3600=0.07×12×3600×310-=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
d m W W Q /025.114
17.147.1496100991003222=⨯-=---=, 沉淀区工作部分的有效断面积2328229.11007.0360024025.11m v Q F =⨯⨯⨯==
-, 则沉淀池总面积A= f+ F =0.0314+1.8229=1.85432m , 沉淀池的直径254.18543.144m A D =⨯==ππ,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/2h =1.6/3<3符合要求。

(4) 污泥区设计计算 浓缩区污泥量d m W Q /675.34
17.149610099100321=⨯=--=,设计一天清泥3次,两次排泥间隔时间t=8h,则V=Q 1t=3.675×8/24=1.225m 3。

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h 5=(R-r)tg60°=(0.8-0.2)
×tg60°=1.039m,因此圆锥部分容积322225
1914.0)2.08.02.08.0(3039.1)(3m Rr r R h V =⨯++⨯=++=ππ。

设缓冲层高度
h 4=0.5m,则缓冲区部分容积32
42005.15.036.14m h D V =⨯⨯==ππ缓。

因此污泥区容积V=V 1+V
缓=0.914+1.005=1.919>1.225 m 3,因此计算合理。

(5) 沉淀池总高度
设保护高度h 1=0.3m,则沉淀池总高
H=h 1+h 2+h 3+h 4+h 5=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,Q max =0.0867m 3/s,2
0867.021
max min ==Q Q =0.04335m 3/s 。