中心进水辐流式二沉池工艺设计报告书

目 录

第一章 绪论…………………………… 2

一、设计背景…………………………………………………… 2 二、水污染处理技术发展状况………………………………… 3 三、设计意义和目的…………………………………………… 5 四、设计内容…………………………………………………… 5

第二章 工艺及参数选择……………… 6 第三章 设计计算……………………… 7

Ⅰ、主要尺寸计算……………………………………………… 7 Ⅱ、进水部分计算……………………………………………… 9 Ⅲ、出水部分计算……………………………………………… 10 Ⅳ、污泥部分计算……………………………………………… 12

第四章 结构设计图纸………………… 13 第五章 设计工艺分析及讨论………… 13 参考文献

中心进水辐流式二沉池 工艺设计报告书

第一章 绪论 一、设计背景

随着人类社会的不断发展，尤其是人口的快速增加、城市化与工业化水平的不断提高，随之而来的原始资源型和污染型水资源短缺问题也日益突出，并成为亟待解决的全球性问题。水资源短缺和水污染加剧所构成的水危机也已经成为21世纪最严峻的问题之一。为此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现，为人类健康的生存，为子孙后代留下优质的环境而努力完成自己的责任, 应全面提高废水处理技术的全面发展。

废水是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。废水处理要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高, 人们对环境质量的要求越来越高, 因此传统的废水处理技术难以满足越来越严格的污水排放标准的要求, 而且传统的废水处理人多数只有负的经济效益, 无疑这使许多企业无法承受额外的废水处理费用, 此外经济的发展也带来了水资源的日趋短缺, 客观上要求废水能够循环再利用。在这样的社会效益和经济效益最大化的要求下, 各种新型

的、改良的高效的废水处理技术应运而生。

二、水污染处理技术发展状况

自1914年英国曼彻斯特活性污泥法二级生物处理技术问世以来，一直被世界各国广泛采用，目前发达国家已经普及了二级生物处理技术。但由于活性污泥法存在着流程复杂、投资大、能耗高、运行管理繁琐等缺点，各国研究人员对该技术不断进行改造和发展，为将它与物化法匹配，先后出现了标准活性污泥法、厌氧-好氧活性污泥法（A/O、AA/O）、间歇式活性污泥法（SBR 法）、改良型SBR （MSBR ）法、一体化活性污泥法（UNITANK ）、BIOLAK 法、两段法（AB 法）、生物膜法、生物接触氧化法、氧化沟法，CASS 、ICEAS 、DA T-IA T 、IDEA 、BAF 生物处理系统，生物流化床、生物滤地、土地处理系统（慢速渗滤处理系统SR 、快速渗滤处理系统RI 、地表温流处理系统OF 、污水湿地处理系统WL 和地下渗滤土地处理系统UG ）等。

在水环境污染治理战略目标与技术路线方面，许多国家已经进行了重大调整，水污染治理的战略目标已经由传统意义上的" 污水处理、达标排放" 转变为以水质再生为核心的" 水的循环再用" ，由单纯的" 污染控制" 上升为" 水生态的修复和恢复" 。

水污染治理的战略目标调整使污水处理技术路线也发生了重大变革，关键性的转变是由单项技术转变为技术集成。以往是以达标排放为目的，针对某些污染物去除而开发的工艺技术，现在要调整到以水的综合利用为目的，进行技术的综合、集成，以满足所设定的水质水量再生与资源化目标。主要体现在以下两个方面：一是城市污水处

理厂普遍采用以除磷脱氮为重点的强化二级生物处理技术并增加三级处理流程，包括多种类型的过滤技术和现代消毒技术，二是采用当代高新技术如微滤膜过滤、反渗透、膜生物反应器等，使处理后的再生水达到市政杂用、生活杂用、园林绿化、生态景观、工业冷却、回注地下水、发电厂锅炉补给水等多种用途要求。

经济发达国家水污染防治从20世纪60年代的末端治理 到70年代的防治结合，从80年代的集中治理到90年代的清洁生产，不断更新处理工艺技术、设施以及设备。目前美国有城市污水处理厂约2万座，其中84%为二级生物处理工艺；英国的5千多座几乎全部采用二级生物处理工艺；日本有600多座，绝大部分采用生物法。对于工业废水处理，特别是重点污染行业如石油、造纸、纺织印染、化工、焦化、食品、制药、农药等废水的治理目前已大多采用生物处理工艺。因此，废水生物处理技术对控制水污染十分重要。目前废水生物处理技术的主要发展趋势是多种技术组合为一体的新技术、新工艺，如同步脱氮除磷好氧颗粒污泥技术、电-生物耦合技术、吸附-生物再生工艺、生物吸附技术以及利用光、声、电与高效生物处理技术相结合处理高浓度有毒有害难降解有机废水的新型物化-生物处理组合工艺技术，如光催化氧化-生物处理新技术、电化学高级氧化-高效生物处理技术、超声波预处理-高效生物处理技术、湿式催化氧化-高效生物处理技术以及辐射分解生物处理组合工艺等。

我国水污染防治技术历经三十多年的发展，尤其是近十年有了长足的进步。基本形成一支具有从事环境科研、设计、开发、产品制造、

工程承包能力的队伍。但就废水处理工艺的技术水平及专用设备的技术性能来讲，与工业发达国家相比还存在较大的差距，落后20-30年。如何在短期内拥有世界先进的水处理技术，单靠加大投入自主研究开发，往往速度太慢，而且也不容易达到预期目标和所期望的技术水准。单一的引进技术又存在能否适合中国国情等现实问题。因此，我认为环保技术的高起点、高投入应建立在引进技术、消化吸收，甚至合作生产经营的基础之上。

现在，水环境必须治理，污水必须经过处理才能排放已成为人们的共识，因此研究开发高效、经济的废水处理新技术成为全世界环保工作者关心的热点。 三、设计意义和目的

二次沉淀池是城市污水生物处理工艺中很重要的一个污水处理单元，其主要的作用是促进泥水、固液分离，同时提高回流污泥、剩余污泥浓度，它处于整个生化处理系统的末端，其设计和运行的效果对出水水质具有直接而重大的影响。尤其是当前对总磷的排放标准愈趋严格的情况下，其设计和运行的效果对总磷指标影响很大。因为除磷是通过排出高磷剩余污泥实现的，若二沉池设计运行不善，则出水ss 升高，而ss 实际上是高磷污泥，严重影响出水总磷指标。 四、设计内容

本次设计对象是用于活性污泥法中的中心进水辐流式二沉池及其配套设施。主体结构的设计，包括二沉池的池径、池深；池底集泥槽、泥斗的尺寸等；进水部分的设计，包括进水管管径、进水竖井直

径、稳流筒直径等；出水部分的设计，包括池边集水槽、池中集水槽、出水三角堰、出水管道的尺寸等。

第二章 工艺及参数选择

本次设计选用中心辐流式二沉池。该池是一种大型沉淀池，池径可达100m ，池周水深1.5~3.0m。经生物处理后的污水由中心进水竖井进入池中，竖井周围设置有稳流筒，可将水流速度减缓，使水流辐射状流动。污水经过沉淀处理后，从池周边和中央的集水槽中流出，进入下一道工序。沉淀于池底的污泥一般采用刮泥机刮除，刮泥机有刮泥板和支架组成，刮泥板固定在支架底部，支架绕池中心缓慢转动，将沉淀于池底的污泥推入池中心的泥斗中，污泥在泥斗中可利用静水压力排出，也可用污泥泵抽走。对辐流式二沉池而言，目前常用的刮泥机械有中心转动式和周边转动式，池径大于20 m 时要用周边转动式。为了刮泥机的排泥要求，辐流式二沉池池底坡度平缓，常取i=0.05。当池径较小时，也可用多泥斗排泥。

第三章 设计计算

已知：Q

K z =1. 2

=2750m /h ，水力表面负荷 q ' =1. 2m /(m ⋅h )

3

3

2

，变化系数

池数 N=2，污水停留时间 T=3h。 Ⅰ、主要尺寸计算 ⑴池表面积 单池面积 ⑵池径

A =

Q q ' =27501. 2

=2291. 67m

2

2

A ' =A N =

2291. 67

2

=1145. 83m

D =

4A '

π

=38. 21m

取 D=39 m

⑶沉淀部分有效水深

h 2=q ' ⨯T =1. 2⨯3=3. 6m

2

径深比

D h 2

=

393. 6

=10. 83，符合 6~12

h 1=0. 3m

⑷缓冲层高度 泥斗上口直径

h 3=0. 3m

，沉淀池超高

d 1=4m ，底部直径 d 2=2m

泥斗壁倾斜角度 60°，泥斗高 池底部圆台体高度

h 4=(

D 2-D 12

h 6=

3=1. 73m 392

42

) ⨯i =(-) ⨯0. 05=0. 875m

⑸污泥部分所需容积

Q 0=Q /K z =

27501.2

=2291.67 m /h

3

取SVI=100，r=1.2，R=50%

X r =

10

6

SVI

⋅r =

10

6

100

⨯1.2=12000 mg /L X =

R 1+R

，

=

⋅X r =

0.51+0.5

3

⨯12000=4000 m g /L

V 1=

2(1+R ) Q 0X 12

(X +X r ) N

2⨯(1+0.5) ⨯2291.67⨯4000

12

⨯(4000+12000) ⨯2

=1718.75 m

⑹池底部圆台体容积

V 2=

π

3

⋅h 4⋅[(

D 2

) +

2

d 2D d 13.14223

⋅+(1) ]=⨯0.875⨯(19.5+19.5⨯2+2) =387.63 m 2223

污泥区高度

h 5=

V 1-V 2

A '

=

1718. 75-387. 63

1145. 83

=1. 16m

⑺池周边水深

H 0=h 2+h 3+h 5=3.6+0.3+1.16=5.06 m

沉淀池总高度

H =H 0+h 1+h 4+h 6=5.06+0.3+0.875+1.73=7.965 m

取H=8 m

池体主要尺寸示意图

Ⅱ、进水部分计算 ⑴进水管计算

Q 进=Q 单⨯(1+R ) =1375⨯1. 5=2062. 5 m /h =0. 573 m /s

2

2

管径取

D 1=800mm

，进水速度

v 1=

4Q 进

π⋅D 1

2

=

4⨯0. 5733. 14⨯0. 8

2

=1. 14m /s

⑵进水竖井计算 取直径 流速 孔距

D 2=1. 5m ，配水口尺寸0. 5⨯1. 5m ，共六个，沿井壁均匀分布

2

v 1=

Q 进

0. 5⨯1. 5⨯6

=

0. 5730. 5⨯1. 5⨯6

=0. 127m /s

l =

D 2⋅π-0. 5⨯6

6

=0. 285m

进水竖井示意图

⑶稳流筒计算 流速

v 3=0. 02~0. 03m /s ，取 v 3=0. 02m /s

过流面积 直径

f =

Q 进v 3

=

0. 5730. 02

=28. 65m

2

D 3=

4f

π

+D 2=

28. 65⨯43. 14

+1. 5

2

=6. 22m

，取

D 3=6. 4m

Ⅲ、出水部分计算

采用两个环形集水槽，池周边一个，池中央一个 单池流量

Q 单=

Q 2=27502

=1375m /h =0. 382m /s

3

3

每个槽内流量

q 集=

Q 单2

=0. 191m /s

3

⑴池周边采用单侧集水槽 槽宽

b 1=0. 9⋅(k ⋅q 集)

0.4

=0.9⨯(1. 5⨯0. 191)

0. 4

=0. 546m

，取

b 1=0. 6m

，k 为

安全系数1.2~1.5

起点水深 终点水深 槽深取

h 1=0. 75b 1=0. 45m h 2=1. 25b 1=0. 75m

12

+0. 3=0. 9m

(0. 45+0. 75) ⨯

，其中超高0.3m

⑵池中央采用双侧集水槽 槽宽取

b 2=0. 8m

h 4=

，流速取

=

0. 191

v 4=0. 6m /s

=0. 398m

起点水深 终点水深

2h k h 4

3

q 集v 4⋅b 2

0. 6⨯0. 8

h k =

3

α⋅q 集g ⋅b 2

2

2

=

3

. 0⨯0. 1919. 8⨯0. 8

2

2

=0. 18m

h 3=

+h 4

2

=

2⨯0. 180. 398

3

+0. 398

2

=0. 572m

⑶水量校核 当水增加一倍时，

h 4=0. 597m

q 集=0. 382m /s ，v 4' =0. 8m /s

3

，h 3

=0. 757m

设计取环形槽内水深为0.5m ，超高0.3m ，总槽深0.8m ⑷出水堰设计

采用出水三角堰，开口90°，堰上水头 H ' =0. 05m , 堰高0.12m 单堰流量

q y =1. 343⋅H ' n =

Q 单q y

=

2. 47

=0. 0008213m /s

3

三角堰个数

0. 3820. 0008213

=465. 11

，取466个，池周边和池中央

各分一半233个

三角堰的中心距（按池周边集水槽计算）

L ' =

π⋅(D -2b 1)

233

=

3. 14⨯(39-2⨯0. 6)

233

=0. 51m

⑸集水槽直径设计

池周边集水槽外径与池径相等，内径

D 1=D -2b 1=39-2⨯0. 6=37. 8m

池中央集水槽与池周边集水槽流量相同，令单位长度上的流量为q d ，则 得

q d ⋅π⋅D 1=q d ⋅[π⋅D 2+π⋅(D 2-2b 2)]

D 2=19. 7m

，内径为

D 3=D 2-2b 2=18. 1m

⑹出水堰上负荷校核 池周边集水槽堰上负荷 池中央集水槽堰上负荷

q 1=

q 集

=

0. 191⨯10003. 14⨯37. 8

=1. 61

π⋅D 1

=1. 61

q 2=

q 集

π⋅(D 2+D 3)

=

0. 191⨯10003. 14⨯(19. 7+18. 1)

均符合出水堰负荷设计规范规定 ⑺出水管计算

池周边设置1条，管径取

D 5=400mm

D 4=800mm

，中央设置2条，管径取

v 5=

4⋅q 集

2

周边槽管内流速 中央槽管内流速

π⋅D 42⋅q 集

=

4⨯0. 1913.14⨯0.82⨯0. 1913.14⨯0.4

22

=0.38m /s

v 5' =

π⋅D 5

2

=

=0.76m /s

Ⅳ、污泥部分计算 回流污泥量

X r =r ⋅

10

6

Q R =Q ⋅R =2750⨯0. 5=1375m /h

3

SVI

=1. 2⨯

10

6

100

=12000mg /L =12kg /m

3

3

X v =f ⋅X =0. 75⨯4000=3000mg /L =3kg /m

剩余污泥量

Q S =

∆X f ⋅X

3r

=

Y ⋅(S 0-S e ) ⋅Q -K d ⋅V 1⋅X v

f ⋅X r ⋅K z

3

=

0. 5⨯0. 18⨯2750⨯24-0. 075⨯3⨯3437

12⨯0. 75⨯1. 2

=478. 4m /d =20m /h

Q 泥总=Q R +Q S =1375+20=1395m /h

3

Q 泥单=

Q 泥总

2

=697.5m /h

3

集泥槽沿整个池径为两边集泥，故其设计流量为

q n =

Q 泥单

2

=348. 75m /h =0. 096875m /s

0. 4

3

3

，取

b 3=0. 4m

槽宽

b 3=0. 9⋅q n

=0. 9⨯0. 096875

0. 4

=0. 354m

起点泥深 终点泥深 取槽深为

h 1' =0. 75b 3=0. 3m ，取 h 1' =0. 4m h 2' =1. 25b 3=0. 5m ，取 h 2' =0. 6m

(0. 4+0. 6) /2+0. 3=0. 8m

D 6=300mm

排泥管直径取 污泥流速

v 6=

4⋅Q 泥单

π⋅D 6

2

=1. 37m /s

第四章 结构设计图纸

设计采用2号图纸，内容包括辐流式二沉池的俯视图、两个不同视角的剖视图、进水竖井的尺寸示意图，以及溢流堰的尺寸示意图。

第五章 设计工艺分析及讨论

1．本次设计采用了2个二沉池，一方面，池径过大会影响到沉淀效果；另一方面，2个池子并用符合污水处理厂的设置原则，即便其中一个出现故障，工作进度也不会停滞。

2．本次设计采用了双环形集水槽出水，池周边和池中央各一个，池周边集水槽为单侧进水，池中央集水槽为两侧进水。两个集水槽的流

量相等，均为单池设计流量的一半。

3．出水管设置了3条，周边槽1条，中央槽2条，均沿池径分布。池周边集水槽的出水管口设在池壁上，管道水平延伸，与集泥槽在同一条池径上；池中央集水槽的出水管口设在槽底，管道经竖直延伸、改弯、水平延伸后从池壁上穿出，所在池径与集泥槽所在池径垂直。 4．集泥槽底部采用三角形截面，有效地避免了污泥的二次沸腾，排泥效果优于矩形截面。

5．本次设计中没有涉及到刮泥机的尺寸和构造，因为二沉池建成后，可依照池体结构现行制造适应匹配的刮泥机。

6．由于排泥速度不宜过大或过小，以防止冲刷管道或造成淤积，排泥管直径不小于200mm ，故设计中采用300mm 的管道进行排泥。

附：中心进水辐流式二沉池设计图纸（2号） 参考文献

【1】《水污染控制工程》，高等教育出版社，高廷耀、顾国维、周琪； 【2】《城市污水厂处理设施设计计算》，化学工业出版社，崔玉川、刘振江、张绍怡；

【3】《水处理工程师手册》，化学工业出版社，唐受印、戴友芝； 【4】《三废处理工程技术手册废水篇》，化学工业出版社； 【5】《实用废水处理技术》，化学工业出版社，李亚峰、佟玉衡、陈立杰；

【6】《水污染控制工程》，化学工业出版社，赵庆良、任南琪；