阅览器提醒您 1物理法废水处理设备和关时产权 本复 1.1预处理设备 1.1.1格栅 1.1.1.1格柵的构造与分类 格栅是一种最简单的过滤设备,由一组或多组平行的金属栅条制成的框架,斜置于废水 流经的渠道中。格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前,或设在泵站前,用于截留废水中 粗大的悬浮物或漂浮物,防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞 按形状,可分为平面格栅和曲面格栅两种;按栅条净间隙,可分为粗格栅(50~ 100mm)、中格栅(10~40mm)、细格栅(3~10mm)三种;按清渣方式,可分为人工清除格 栅和机被清除格栅两种。 1.1.1.2格栅的设计计算 (1)格糈的选择 ①格栅的栅条间隙当格栅设于废水处理系统之前时,采用机械清除糈渣,栅条间隙为 16~25mm;采用人工清除栅渣,栅条间隙为25~40mm。当格栅设于水泵前时,栅条间隙采 用数据见表1-1。 襄11污水泵型号与条间限的关系 污水泵型号 翻条间距/mm 撕清量/CL/(人·d) 2÷Pw,2PWL 8P ②格栅栅条断面形状栅条断面形状可按表12选用。圆形断面水力条件好,水流阻力 小,但刚度差,一般多采用矩形断面。 豪1-2条斷面形状与尺寸 嚼条断面 正方形 带半园的矩形 两头半的矩形 10104 图图四型P 团团团②② ⑧清渣方式栅渣的清除方法,一般按所需清渣的量而定。每日栅渣量大于0.2m3时,应 釆用机槭格橛除渣机。目前,一些小型废水处理厂,为了改善劳动条件,也采用机械格栅除
渣机。 机械格棚除渣机的类型很多,常用几种类型除渣机的适用范围及优缺点列于表13 袭13不同类型格除渣机的比较识产8 类 型 适用范围 优点 深度不大的中小型格栅,主要1.构造简单,制造方便 1杂物进人链条和链轮之间时 链条式 清除长纤维、带状物等生活污水2.占地面积小 容易卡住 中杂物 2.套筒滚子链造价高耐腐蚀性 中等深度的宽大格衢,粑斗式1.不清渣时,设备全部在水面1.需三套电动机、减速器,构 适于废水除污 上,维护检修方便 造较复杂 移动式伸缩骨 2.可不停水检修 2.移动时耙齿与栅条间隙的对 3.钢丝绳在水面上运行,寿命位较困难 圆周回转式 深度较浅的中小型格哥 l.构造简单,刮造方便 1配置国弧型格,制造较难 2.动作可靠,容易检修 2.占地面积大 固定式适用于中小型格播,深1.适用范围广泛 1.钢丝绳干湿交普易腐蚀,需 钢丝绳豪引式|度范图广,移动式适用于宽大格2.无水下固定部件的设备,维采用不锈钢丝绳,货困难 护检修方便 2.有水下固定邵件的设备,维 护检修需停水 (2)设计参数 ①格栅截留的栅渣量栅渣量与栅条间隙、当地的废水特征、废水流量、排水体制等因 素有关。当缺乏当地运行资料时,可按下列数据采用: 格栅间隙16~25mm,栅渣量0.10~0.05m3栅渣/10m3废水; 格栅间隙30~50mm,栅渣量0.03~0.01m3栅渣/103m3废水 栅渣的含水率一般为80%,容重约960kg/m32。 栅渣的收集、装卸设备,应以其体积为考虑依据。废水处理厂内贮存榜渣的容器,不应 小于一天截留的栅渣量。 ②水流通过格栅的水头损失可通过计算确定,一般采用0.08~0.15m,栅后渠底应比 栅前相应降低008~0.15m。栅前渠道内水流速度一般采用0.4~0.9m/s,废水通过栅条间 隙的流速可采用0.6~1.0m/s ③格栅的倾角一般采用45°~75°,人工清除栅渣时取低值。格栅设有棚顶工作台,其 高度高出栅前最高设计水位0.5m,工作台设有安全装量和冲洗设备,工作台两侧过道宽度不 小于0.7m,工作台正面过道宽度 当人工清除栅渣时,不应小于12m; 当机械清除栅渣时,不应小于1.5m。 (3)计算公式(计算简图见图1-1) ①格栅的宽度B B=s(n-1)+on (1-1) (1-2) 式中B——格栅槽的宽度,m; 栅条宽度 栅条间隙数量;
3 b一栅条间隙,m; Qnx-最大设计流量,m3/s; 栅的倾角 h一-栅 水深 条 工作平台 图1-1格栅计算图 ②通过格栅的水头损失h1 h1=k·ho ho=$- sina 式中h(一-通过格栅的水头损失,m; h0—计算水头损失 8—重力加速度,9.81m/s2; k——一系数,格棚受柵渣堵塞时,水头损失增大的倍数,一般取k=3; 5——阻力系数,其值与播条的断面形状有关,可按表1-4选用。 衰1-4格间隙的局部阻力系数5 条断面形状 公式 矩形 =242 圆形 带半圆的矩形 =() 数 两头半圆的矩形 正方形 c收缩系数,一般取0.64 ④栅后槽总高度H H=h+htha (1-5) 式中H—栅后槽总高度,m; h—栅前水深,m; h2-栅前渠道超高,一般取0.3m。 ⑤栅槽总长度
L=L1+L2+1.0+0.5 (1-6 (1-7) L I H=h+h2 (1-9 式中L——栅槽总长度,m 用本复制品 尊重相关知识产权! L1——格栅前部渐宽段的长度,m L2—格栅后部渐编段的长度,m; H1—栅前渠中水深 a1—进水渠渐宽段展开角度,一般取20°; B——格柵槽宽度,m; B1一进水渠宽度,m。 ⑥每日栅渣量W Qmxw1×86400 W=K2×1000 (1-10) 式中W——每日栅渣量,m3/d; W1——栅渣量,m3栅渣/10m3废水; Kz—生活污水流量总变化系数,见表1-5。 衰1-5生活污水流量总变化系数 平均日流量/(L/s) 2004007501600 K 2.32.22.12.01.891.8011.691.591.511.401.301.20 (4)应用举例 某城市最大设计污水流量Q灬x=0.2m3/s,Kz=1.5,试设计格栅与栅槽。 解:格栅计算草图见图1-1。设栅前水深h=0.4m,过栅流速取v=0.9m/s,采用中格栅, 栅条宽度s=10mm,栅条间隙b=20mm,格栅安装倾角a=60°。 ①栅条的间隙数 n≤Sm√ina 0.2√sin60 hh 0.02×0.4×0.9 ≈26(个) ②栅棺宽度B=s(n-1)+bn=0.01(26-1)+0.02×26=0.8(m) ③进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道宽B1=0.65m,渐宽部分展开角a1=60°,此时进水渠道内的流速为0.77m/s。 L1=B-B=08-065≈0.22(m) ④栅与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L,-==922=0.11(m) ⑤通过格栅的水头损失 采用格栅栅条断面为矩形,取k=3,由式(1-3)、式(1-4)得:
5 h:=k. he=ks =3×2.42×(02)×2×.81sin60=0.09m) ⑥栅后槽总高度 取栅前渠道超高h2=0.3m,栅前槽高H1=h+h2=0.7m,则 H=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3-=8m)产权! ⑦栅槽总长度 用本 L=L1+L2+1.0+0.5+=0.22+0.11+1.0+0.5、0.7=224(m) tga ⑧每日栅渣量 取W:=0.07m3栅渣/10m3废水,由式(1-10)可得: QmW1×864000.2×0.07×86400-0.8(m3/d Kz×1000 1.5×1000 采用机械清渣。 1.1.2沉砂池 沉砂池的作用是去除废水中比重较大的无机颗粒,如泥砂、煤渣等。一般设在泵站、倒 虹管、沉淀池前,以减轻水泵和管道的磨损,防止后续处理构筑物管道的堵塞,缩小污泥处 理构筑物的容积,提高污泥有机组分的含量,提高污泥作为肥料的价值。常用的沉砂池有平 流式沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池等。 1.1.2.1平流式沉砂池 平流式沉砂池由人流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成,见图1-2。它具有截留 无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沉砂较方便等优点。 栏杆 排砂膏 面 Ⅱ一Ⅱ剖面 +Ⅱ +Ⅱ 图1-2平流式沉砂池 (1)平流式沉砂池的设计要求及参数 平流式沉砂池的设计参数按去除相对密度265,粒径大于0.2mm的砂粒确定。主要参 数有
①沉砂池的座数或分格数不得少于两个,并宜按并联系列设计。当废水量较小时,可考 虑单格工作,一格备用;当废水流量大时,则两格同时工作 2设计流量的确定当废水以自流方式流入沉砂池时,应按最大设计流量计算 当废水用水泵抽送进入池内时,应按工作水泵的最大可能组合流量计算; 当用于合流制处理系统时,应按降雨时的设计流量计算。 ③最大设计流量时废水在池内的最大流速为03m/,最小流速为015m/这样的流 速范围,可基本保证无机颗粒沉降去除,而有机物不能下沉。 ④最大设计流量时,废水在池内停留时间不少于30,一般为30~60s ⑤设计有效水深应不大于1.2m,一般采用025~1.0m,每格池宽不宜小于0.6m,超高 不宜小于0.3m。 ⑥沉砂量的确定生活污水的沉砂量按每人每天0.01~0.02L;城市废水按10m3废水 产生沉砂30m3计;沉砂含水率约为60%,容重1500kg/m3,贮砂斗的容积按2日以内的沉砂 量考虑,斗壁与水平面倾角为55°~60°。 ⑦池底坡度一般为0.01~0.02,并可根据除砂设备要求,考虑池底的形状 2)平流式沉砂池的设计计算 ①沉砂池水流部分的长度L沉砂池两闸板之间的长度即为水流部分长度 (1-11) 式中·L—沉砂池水流部分的长度,m 最大设计流量时的流速,m/s; t—最大设计流量时的停留时间 ②沉砂池过水断面面积A A (1-12) 式中A—沉砂池过水断面面积,m2; 最大设计流量,m3/s。 ③沉砂池总宽度B B (1-13) 式中B—池总宽度 h2—设计有效水深,m ④沉砂斗所需容积v EX×86400 K2×10° (1-14) 式中v一沉砂斗所需容积,m3; t清除沉砂的时间间隔,d; X—城市废水的沉砂量,一般取30m3沉砂/10m3废水; Kz—生活污水流量总变化系数 ⑤沉砂池总高度H H=h1+h2+h3 (1-15) 式中H—沉砂池总高度,m;
h1-一超高,取03m 贮砂斗的高度 识产权 ⑥核算最小流量时,废水流经沉砂池的最小流速是否在规定的范围内。 (1-16) vmn≥0.15m/s则设计符合要求。 式中Q灬—最小流量,m3/s n—最小流量时工作的沉砂池座数; a—最小流量时沉砂池中水流断面面积, 平流式沉砂池的排砂装置 平流式沉砂池常用的排砂方式与装置主要有重力排砂与机械排砂两类。 图1-2为砂斗加底闸,进行重力排砂,排砂管直径200mm。图1-3为砂斗加贮砂罐及底 闸,进行重力排砂。砂斗中的沉砂经磲阀2进入钢制贮砂繼,贮砂罐中的上清液经旁通水管 流回沉砂池,最后,沉砂经碟阀3人运砂车。这种排砂方法的优点是排砂的含水率低,排砂 量容易计算,缺点是沉砂池需要高架或挖小车通道 图1-3平流式沉砂池重力排砂法 图1-4单口泵吸式排砂机 1一贮砂蟮;2、3一手动或电动幕阀 1—桁架;2—砂泵;3-桁架行走装置; 4一旁通管;5一运砂小车 4-回转装量;5一真空泵:6-旋流分离器 7一吸砂管;8一齿轮;9一操作台 图1-4为机械排砂法的一种单口泵吸式排砂机。沉砂池为平底,砂泵2、真空泵5、吸砂 管7、旋流分离器6,均安装在行走桁架1上。桁架沿池长方向往返行走排砂。经旋流分离器 分离的水分回流到沉砂池,沉砂可用小车、皮带运送器等运至晒砂场或贮砂池。这种排砂方 法自动化程度高,排砂含水率低,工作条件好,池高较低。机械排砂法还有链板刮砂法、抓 斗排砂法等。中、大型污水处理厂应采用机械排砂。 (4)应用举例 已知设计人口数为130000最大设计流量200L/s,最小设计流量100L/s,每2日除砂 次,每人每日沉砂量为002L,超高取0.3m。试设计平流式沉砂池
解:取设计流速v=0.3m/s,最大流量时停留时间t=30s ①沉砂池长度L 使用本复 直相 L=t=0.3×30=9(m) ②沉砂池水流断面面积A Qmax 0.2 0.67(m2) ③沉砂池有效水深h2 采用两个分格,每格宽度b=0.6m,总宽度B=1.2m。 h:=B-12=0.588(m)(0.15m/s,合格) ⑦沉砂池的进水部分沉砂池一般设置细格栅,格栅向隙0.02~0.025m。沉砂池按远期 流量一次设计,施工时,为避免因近远期水量的变化,或提升水泵的剩余水头等因素,造成 池内水量小、扬程高的现象,应考虑在沉砂池进水部分采取消能和整流措施。 当沉砂池采用进水井进水时,可取进水井 冒 流速v0≥0.2m/s,则可得进水井断面面积,即 得进水井宽度b1,此即为栅前渠道的宽度 沉砂池有效宽度B即为格栅栅槽宽度。按 格栅计算公式,可求得沉砂池进水格栅尺寸 ⑧贮砂池计算与布置贮砂池直接设于 高架沉砂池的下面,池底为5%斜坡,坡向一端 设有不锈钢格栅,以利沉渣脱水。脱水后的沉渣 用车定期外运 图1-5平流式沉砂池计算草图 沉砂池计算草图见图1-5。 1.1.2.2曝气沉砂池 普通平流式沉砂池的主要缺点是沉砂中约夹杂有15%的有机物,对被有机物包覆的砂
粒、截留效果也不佳,沉砂易于腐化发臭,增加了沉砂 后续处理的难度。日益广泛使用的曝气沉砂池,则可以 在一定程度上克服这些缺点。图16为曝气沉砂池的 断面图,曝气沉砂池的水流部分是一个矩形渠道,在沿 池壁一侧的整个长度距池底0.6~0.9m处安设曝气装 置,曝气沉砂池的下部设置集砂槽,池底有t=0.1~ i=0.I-0 0.5的坡度,坡向另一侧的集砂槽,以保证砂粒滑入。 (1)曝气沉砂池的设计参数 ①废水在曝气沉砂池过水断面周边的最大旋转 图1-6曝气沉砂池剖面图 1一压缩空气管;2一空气扩散板 速度为0.25~0.30m/s,在池内的水平前进流速为 0.08~0.12m/s。如考虑预曝气的作用,可将曝气沉砂池过水断面增大3~4倍 ②最大设计流量时,废水在池内的停留时间为1~3mn。如考虑预曝气则可延长池身, 使停留时间为10~30min ③有效水深取2~3m,宽深比取10~1.5,长宽比取5。若池长比池宽大得多时,则应 考虑设置横向挡板,池的形状应尽可能不产生偏流或死角,在集砂槽附近安装纵向挡板 ④曝气装置安装在池的一侧距池底约0.6~0.9m,空气管上应设置调节空气的阀门,曝 气穿孔管孔径为2.5~60mm,曝气量为0.2m2/m3废水或3~5m3/(m2·h) ⑤曝气沉砂池的进水口应与水在沉砂池内的旋转方向一致,出水口常用淹没式,出水方 向与进水方向垂直,并宜考虑设置挡板。 (2)曝气沉砂池的设计计算 ①曝气沉砂池总有效容积v V=Qnt×60 (1-17) 式中V—曝气沉砂池总有效容积,m3 Qmx最大设计流量,m3/s; 最大设计流量时的停留时间 ②水流断面面积A (1-18) 式中A—水流断面面积,m2; 最大设计流量时的水平流速,m/s ③池子总宽度B B A (1-19) 式中B—池子总宽度,m; h2—设计有效水深,m ④沉砂池长度L A (1-20) ⑤每小时所需的空气量q dQn×3600 (1-21)
式中q每小时所需空气量,m3/h; d—每立方米废水所需空气量,m3 E用 空气量的计算,也可按单位池长所需的空气量进行计算。单位池长所需的空气量见表 1-6,供参考。 衰1-6单位池长所需空气量 曝气管水下最低空气用量达到良好除砂效果的最曝气管水下最低空气用量达到良好除砂效果的最 浸没深度/mLm/(m·b大空气量m/(m·h)]漫没深度/m/m3/(m·h)](大空气量/m3/(m·b)] 12.5~15.0 3.0 105~14.0 110~14.5 10.0~13.5 2,5 10.5~14.0 (3)应用举例 某废水处理厂最大设计流量Qa=1.2m3/s,含砂量为0.02L/m3废水,废水在池中的停 留时间t=2,0min,废水在池内的水平流速v=0.1m/s。若每2日排砂一次。试确定曝气沉砂 池的有效尺寸及砂斗尺寸。 ①曝气沉砂池的容积 V=Qnt×60=12×2.0×60=144(m3) ②沉砂池设计成两格,每格容积为 2400 V1=nV=72(m3) 每格沉砂池水流断面面积 Q A=2=2×0.1=60(m) ④设曝气沉砂池过水断面形状如图1-7所示,池宽2.4m,池底 坡度0.5,超高0.6m,全池总深3.9m ⑤曝气沉砂池实际过水断面面积 1400t1000 F=24×20+/4+1.0 ×0.7=6.0(m2) ⑥池长 图1-7曝气沉砂 池设计断面 L=v1t=0.1×2.0×60=12(m) ⑦沉砂斗容量(砂斗断面为矩形,长度同沉砂池) V"=0.6×1.0×12=7.2(m3) ⑧每格沉砂池实际沉砂量 。0.02×0.6 1000 86400×2=2.1(m3)<72(m3) ⑨设曝气管浸水深度为2.5m,查表1-6可得单位池长所需空气量为28m3/(m·h),则 所需空气量为 8×12×(1+15%)×2×60=129(m/min) 式中(1+15%)为考虑到进出口条件而增加的池长。 取供气量为13m3/min,则每格沉砂池供气量为6.5m3/min