水污染課程設(shè)計--- 城市污水最大處理量為0.6m3s的平流式沉砂池設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　學生姓名： 學 號： </p><p>　　學 院： </p><p>　　專 業(yè)： 環(huán)境工程

2、 </p><p>　　題 目： 城市污水最大處理量為0.6m3/s的平流式沉砂池設(shè)計 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱: </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b&g

3、t;　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　學年第 學期</p><p>　　學 院： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　學 生 姓 名： 學 號： </p><p>　　

4、課程設(shè)計題目： 城市污水最大處理量為0.6m3/s的平流式沉設(shè)計 </p><p>　　起 迄 日 期： </p><p>　　課程設(shè)計地點：環(huán)境工程系 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　系 主 任：

5、 </p><p>　　下達任務(wù)書日期:年 月 日</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論5</b></p

6、><p>　　1.1 水處理和水工業(yè)5</p><p>　　1.2 水處理內(nèi)容6</p><p>　　1.3 城市污水的來源及分類6</p><p>　　1.4 城市污水物理處理技術(shù)6</p><p>　　2 沉砂池及其作用6</p><p>　　2.1 什么是沉砂池6</p>

7、;<p>　　2.2 沉砂池的作用7</p><p><b>　　3 平流沉砂9</b></p><p>　　4 影響平流式沉砂池效率的因素10</p><p>　　5 平流式沉砂池的相關(guān)計算11</p><p>　　5.1 平流式沉砂池的設(shè)計要求及參數(shù)11</p><p>

8、;　　5.3 平流式沉淀池各部分尺寸計算14</p><p>　　6 設(shè)計總結(jié)及體會15</p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 水處理和水工業(yè)</p><p>　　目前，水資源短缺和水

9、環(huán)境污染造成的水危機已經(jīng)成為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要制約因素，為此，必須采用保護和利用相協(xié)調(diào)的水資源開采利用模式，通過對污水的凈化和水體保護，使水資源不再受到破壞并能實現(xiàn)良性的再生循環(huán)。沒有水的可持續(xù)利用和保護，社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展就不可能實現(xiàn)。</p><p>　　水工業(yè)是從事水的可持續(xù)利用和保護，并以滿足社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展所需求的水量、水質(zhì)為生產(chǎn)目標的特殊工業(yè)。它是隨著水這種特殊產(chǎn)品的商品化和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)而逐漸形

10、成和完善的新興工業(yè)。圍繞水的開采、凈化、供給、保護和再生等環(huán)節(jié)而產(chǎn)生的各種企業(yè)和部門構(gòu)成了水工業(yè)的主體，水工業(yè)涉及眾多學科領(lǐng)域，是科技、工程、裝備及綜合管理技術(shù)的集成，具有很強的綜合性。</p><p>　　水處理是給水處理和廢水處理的簡稱，它是水工業(yè)科學技術(shù)的一個重要組成部分。50年代以前，給水處理和廢水處理涵義的劃分是很清楚的。從天然水源取水，為供生活或工業(yè)的使用(特別是生活使用)而進行的處理，稱為給水處理；

11、為了安全排放的目的，對于使用過而廢棄的水所進行的處理，稱為廢水處理。但自從水的污染日益嚴重，水源逐漸緊張以來，給水處理與廢水處理的界限也就逐漸模糊起來。現(xiàn)在，廢水也可以作為水源，經(jīng)處理后以供工業(yè)用水甚至生活用水。為了廢水的再生或再用所進行的處理，就其水質(zhì)來說是廢水處理，就其處理的目的來說則屬給水處理。在這種新形勢下，籠統(tǒng)地使用水處理或水質(zhì)控制這樣的術(shù)語，可能更為方便和貼切。</p><p><b>　　

12、1.2 水處理內(nèi)容</b></p><p>　　水處理的主要內(nèi)容可概括為以下三種：（1）去除水中影響使用的雜質(zhì)以及對污泥的處置，這是水處理的最主要內(nèi)容；（2）為了滿足用水的要求，在水中加入其他物質(zhì)以改變水的性質(zhì)，如食用水中加氟以防止齲齒病，循環(huán)冷卻水中加緩蝕劑及阻垢劑以控制腐蝕及結(jié)垢等；（3）改變水的物理性質(zhì)的處理，如水的冷卻和加熱等。</p><p>　　1.3 城市污水的來

13、源及分類</p><p>　　城市污水主要來源于城市居民生活中產(chǎn)生的污水、各工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的廢水及城市降雨和部分受污染的地表水這三個方面。</p><p>　　根據(jù)城市污水的來源不同，城市污水可以分成三大類，及生活污水、工業(yè)廢水、部分地表徑流[1]。</p><p>　　1.4 城市污水物理處理技術(shù)</p><p>　　物理處理

14、技術(shù)是指在不改變污染物質(zhì)化學性質(zhì)的條件下利用過濾、重力分離、離心分離等方法取去除污水中的污染物質(zhì)。物理處理技術(shù)使用的設(shè)備和構(gòu)筑物主要包括柵格、沉砂池、沉淀池、氣浮裝置、離心機等。</p><p><b>　　2 沉砂池及其作用</b></p><p>　　2.1 什么是沉砂池</p><p>　　污水在遷移、流動和匯集過程中不可避免會混入泥砂。

15、污水中的砂如果不預(yù)先沉降分離去除，則會影響后續(xù)處理設(shè)備的運行。最主要的是磨損機泵、堵塞管網(wǎng)，干擾甚至破壞生化處理工藝過程。沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度大于2.65噸/立方米的砂粒，以保護管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞。其工作原理是以重力分離為基礎(chǔ)，故應(yīng)將沉砂池的進水流速控制在只能使比重大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶起立[2]。</p><p>　　2.2 沉砂池的作用</p&

16、gt;<p>　　沉砂池的作用是去除水中密度比較大的無機顆粒，如泥沙、煤渣等，一般設(shè)在泵站、倒虹管、沉淀池前，來減輕水泵和管道的摩擦，防止后續(xù)處理構(gòu)筑物管道的堵塞，縮小污泥處理構(gòu)筑物的容積，提高污泥有機組分的含量，提高污泥作為肥料的價值[3]。</p><p>　　沉砂池是城市污水處理廠重要的處理設(shè)備。沉砂池可分平流式沉砂池、曝氣式沉砂池、豎流式沉砂、旋流式沉砂池等。</p><

17、p>　?、?平流式：平面為長方形，采用機械刮砂。因構(gòu)造簡單，除砂效果較好，加之除砂設(shè)備國產(chǎn)化率高，已成為我國建成城市污水廠沉砂池的主要池型；</p><p>　?、?豎流式：平面為圓形或方形，水由設(shè)在池中心的進水管自上而下進入池內(nèi)，管下設(shè)傘形擋板使廢水在池中均勻分布后沿整個過水斷面緩慢上升水流方向與沉砂方向相反。由于除砂效果差，運行管理不便，因而在國內(nèi)外城市污水廠極少采用；</p><p

18、>　?、?曝氣式：曝氣沉砂池與平流式沉砂池一樣也是平面呈長方形，只是在平流沉砂池的側(cè)墻上設(shè)置一排空氣擴散器，使污水產(chǎn)生橫向流動，形成螺旋形的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。曝氣沉砂池可以克服“平流沉砂池中沉砂夾雜15%有機物，使沉砂后續(xù)處理難度增加”的缺點。除砂效率高，有機物與砂分離效果好。大有取代平流式沉砂池之勢；</p><p>　?、?旋流式：也稱渦流沉砂池，一般設(shè)計為圓形，池中心設(shè)有1臺可調(diào)速的旋轉(zhuǎn)漿板，進水渠道在圓池的

19、切向位置，出水渠道對應(yīng)圓池中心，中心旋轉(zhuǎn)漿板下設(shè)有砂斗。它可以通過合理地調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)漿板的轉(zhuǎn)速，可以有效地去除其它形式沉砂池難于去除的細砂（0.1mm以下的砂粒）。 其具有占地小、除砂效率高等特點，并且在國外得到廣泛應(yīng)用，但是這種池型及其除砂設(shè)備均為國外專利，其關(guān)鍵設(shè)備為國外產(chǎn)品，因此，渦流式沉砂池在國內(nèi)的普及為時尚早。幾種沉砂池的特點具體如下表：</p><p>　　幾種沉砂池的特點[4]</p&g

20、t;<p><b>　　3 平流沉砂</b></p><p>　　平流沉砂池是最常用的一種沉砂池，其構(gòu)造簡單，處理效果好，易于排出沉砂。平流式沉砂池從構(gòu)造上看類似一個加深加寬的明渠，污水在沉砂池內(nèi)水平方向流動，在池的兩端，設(shè)有閘板以控制水流。沉砂池下部聚集沉砂，池底設(shè)1～2個貯砂斗。</p><p>　　平流式沉砂池實際上是一個較入流渠道和出流渠道為寬和

21、深的渠道。當廢水流過沉砂池時，由于過水斷面增大，水流速度下降，廢水中挾帶的無機顆粒將在重力作用下而下沉，而相對密度較小的有機物則仍處于懸浮狀態(tài)，并隨水流走。從而達到從水中分離無機顆粒的目的。</p><p>　　在平流式沉砂池內(nèi)，流速既不宜過高，也不宜過低。但是，沉砂池一旦建成后，由于廢水流量時有變化，因此，流速也可能變動。為使沉砂池運行正常，流速不隨流量變化而有太大的變化，一般在設(shè)計時，沉砂池的座數(shù)或分格數(shù)不得

22、少于2個，按并聯(lián)設(shè)計。運行時有可能采用不同的池（格）數(shù)，使流速不隨流量有太大地變化。此外，也可采用改變沉砂池的斷面形狀，或設(shè)置特殊的出口堰，使沉砂池的流速不隨流量而變化。但由于這些辦法或施工不方便，或水頭損失過大，很少采用。</p><p>　　平流沉砂池最主要的設(shè)備有吸砂橋、曝氣風機。曝氣風機用于向沉砂池提供曝氣，去除砂粒表面的粘性物質(zhì)，利于砂粒沉淀。吸砂橋是利用虹吸的原理將沉在砂池底部的砂粒吸出處理。<

23、/p><p>　　4 影響平流式沉砂池效率的因素</p><p><b>　　⑴初沉池</b></p><p>　　初沉池是城市污水廠的一種預(yù)處理構(gòu)筑物，通常設(shè)置在沉砂池之后。其作用是降低城市污水中的懸浮固體濃度和一部分有機物。按照城市污水二級處理工藝要求，有需要設(shè)置和不需要設(shè)置初沉池兩種情況。</p><p>　　通常，采

24、取普通活性污泥法二級生物處理的城市污水廠必須設(shè)置初沉池。因為較長停留時間(1.0h～2.0h)的初沉池彌補了按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計的平流式沉砂池內(nèi)水平流速過快、停留時間過短的不足，大量來不及在平流式沉砂池沉淀的小粒徑雜質(zhì)在初沉池得到有效的沉淀，從而保證曝氣池、二沉池等處理構(gòu)筑物的正常運行。這也是為什么設(shè)置在平流式沉砂池之后的初沉池排泥中有機物所占比例較大的原因。</p><p><b>　?、?除砂設(shè)備<

25、/b></p><p>　　平流式沉砂池國產(chǎn)機械除砂設(shè)備一般有鏈條式刮砂機和行車式砂泵除砂機。行車式砂泵除砂機采用砂泵吸砂，輔助砂水分離器的有效分離，使得該設(shè)備對細小砂粒的去除具有獨特的優(yōu)勢。而鏈條式刮砂機的刮板刮砂動作與池內(nèi)水流相反，由于刮板刮砂時的攪動與水流的裹攜作用，沉淀在沉砂池末端的細小砂粒在被刮至砂斗前極易泛起，并被水流帶入后續(xù)處理構(gòu)筑物。換而言之，同一池型的沉砂池，采用鏈條式刮砂機除砂效率遠不如

26、采用行車式砂泵除砂機除砂效率高。</p><p><b>　?、?排水體制</b></p><p>　　合流制排水系統(tǒng)接納的城市污水不同于分流制排水系統(tǒng)。前者由于暴雨對屋面、街道的沖刷，使得進入城市污水廠平流式沉砂池的合流制污水夾帶大量來自建筑工地、燃燒小煤爐的泥沙煤屑等雜質(zhì)。如果設(shè)計的平流式沉砂池內(nèi)水平流速過快、停留時間不足，則許多雜質(zhì)來不及沉淀，過快的水流將雜質(zhì)帶

27、入后續(xù)處理構(gòu)筑物，從而影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的運行，甚至危及整個污水廠的正常運行。與此相反，分流制排水系統(tǒng)接納的城市污水，水量穩(wěn)定，所含雜質(zhì)量少[5]。</p><p>　　5 平流式沉砂池的相關(guān)計算</p><p>　　5.1 平流式沉砂池的設(shè)計要求及參數(shù)</p><p>　　平流式沉砂池的設(shè)計參數(shù)按去除密度2.65㎏／m3、粒徑大于0.2mm的砂粒確定。主要參數(shù)有：

28、</p><p>　?、?沉砂池的座數(shù)或分格數(shù)不得少于2個，且按并聯(lián)系列設(shè)計。廢水量小時，單格工作，另格備用；廢水量大時，兩格同時工作。</p><p>　?、?設(shè)計流量的確定：當廢水以自流方式流入沉砂池，應(yīng)按最大設(shè)計流量計算。當廢水用泵進入池內(nèi)時，按工作水泵的最大可能組合流量計算。當用于合流制處理系統(tǒng)時，應(yīng)按降雨時的設(shè)計流量計算。</p><p>　?、?最大設(shè)計

29、流量時，廢水在池內(nèi)的最大流速為0.3m／s,最小流速為0.15 m／s。這樣的流速范圍可基本保證顆粒沉降去除，而有機物不能沉降。</p><p>　?、?最大設(shè)計流量時，廢水在池內(nèi)停留時間不少于30s，一般為30～60s。</p><p>　?、?設(shè)計有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.25～1.0m，每格池寬不宜小于0.6m，超高部分不宜小于0.3m。</p><p

30、>　?、?沉砂量的確定：生活污水的沉砂量按0.01～0.02L／人·d。</p><p>　?、?池底坡度一般為0.01～0.02，并根據(jù)除砂設(shè)備要求，考慮池底的形狀。5.2 平流式沉砂池的計算公式</p><p>　?、?沉砂池水流部分的長度L（沉砂池兩閘板間的長度即為水流部分長度）：</p><p>　　式中:—最大設(shè)計流量時的流速，m／s；&l

31、t;/p><p>　　t—最大設(shè)計流量時的停留時間，s。</p><p>　　⑵ 沉砂池水流斷面面積：</p><p>　　式中：—最大設(shè)計流量，m3／s。</p><p><b>　?、?池總寬度:</b></p><p>　　式中：h2—設(shè)計有效水深，m。</p><p>

32、　　⑷ 沉砂斗所需容積：</p><p>　　式中:T—清除沉砂的時間間隔，d；</p><p>　　X—城市廢水的沉沙量，一般取30m3沉砂／106m3廢水；</p><p>　　Q—日設(shè)計流量，m3／d。</p><p>　　⑸ 沉砂斗各部分尺寸：設(shè)沉砂斗底寬b1=0.5m，斗壁與水平面的傾角為600，則儲砂斗上口寬:</p>

33、<p>　　式中：—儲砂斗高度，m。</p><p><b>　　儲砂斗容積： </b></p><p>　　式中：S1—儲砂斗上口的面積，m2；</p><p>　　S2—儲砂斗下口的面積，m2。</p><p>　?、?儲砂室的高度h3：設(shè)采用重力排沙，池底坡度i=0.02，采用坡向砂斗，則：</

34、p><p><b>　　⑺ 池總高度：</b></p><p>　　式中：h1—超高，取0.3m。</p><p>　?、?核算最小流速vmin：看廢水流經(jīng)沉砂池的最小流速是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。</p><p>　　式中：qvmin—設(shè)計最小流量，m3／s；</p><p>　　n1—最小流量時工作的沉

35、砂池數(shù)目；</p><p>　　Amin—最小流量時沉砂池中的水流斷面面積，m2。</p><p>　　vmin≥0.15m／s，則設(shè)計符合要求。</p><p>　　5.3 平流式沉淀池各部分尺寸計算</p><p>　?、?沉淀池長度：取水平流速v=0.3m／s，最大停留時間t=30s，則</p><p>　?、?

36、沉砂池水流斷面面積：</p><p>　　⑶ 有效水深h2；設(shè)計采用兩個分格，每格寬度b3=1m,總寬度b=2×1=2m,</p><p><b>　　所以合格。</b></p><p>　?、?沉砂斗所需容積：設(shè)清除沉砂的時間間隔為T=2d，取每日沉砂量X=30m3／106m3，日設(shè)計流量Q=40000m3／d，所以沉砂斗的容積&l

37、t;/p><p>　　沉砂池每一分格設(shè)2 個沉砂斗，則共有4個沉砂斗，每格沉砂斗容積</p><p>　?、?沉砂斗各部分尺寸計算：斗底尺寸b1=0.5m,則儲砂斗上口寬</p><p>　　解得：h3′=0.69m,b2=1.4m</p><p>　　⑹ 儲砂室的高度h3: 設(shè)采用重力排沙，b′=200mm,池底坡度i=0.02，采用坡向砂斗，

38、則</p><p>　?、?池總高度h：設(shè)保護高度h1=0.3m,則</p><p>　?、毯怂阕钚×魉賤min：</p><p><b>　　設(shè)計符合要求。</b></p><p><b>　　6 設(shè)計總結(jié)及體會</b></p><p>　　課程設(shè)計這一名詞在我剛剛進入大學

39、時就有所耳聞，當時覺得能夠完成它的人真是了不起?，F(xiàn)在，身為大三的我，也迎來了自己第一次課程設(shè)計。在沒有拿到題目前，很擔心自己不會設(shè)計，覺得會很難。</p><p>　　拿到任務(wù)書后，覺得課程設(shè)計并不像想象中那么難，只要查閱相關(guān)的書籍，找到相關(guān)的公式，將老師給的數(shù)據(jù)代入即可。然而事實告訴我，這個過程并不是想象中那么簡單。</p><p>　　首先，并不是你想要什么資料，圖書館就會準備好，課程

40、設(shè)計是建立在翻閱大量圖書的基礎(chǔ)上；其次，是要有明確的目標，明確自己需要哪方面的資料，否則只會事倍功半，浪費時間，也擾亂了自己的信心和耐心；再次，是要有足夠的耐心，嚴謹?shù)膽B(tài)度，否則你會發(fā)現(xiàn)你一直奔跑與圖書館和宿舍之間，當你真正開始寫設(shè)計說明書時，你會發(fā)現(xiàn)落下了不該丟的信息；最后，由于此次課程設(shè)計是打印稿，你會發(fā)現(xiàn)有的技能你是必須要掌握的，如：熟練的使用Word,Auto CAD,</p><p>　　還要有一定的排

41、版能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計的鍛煉，使自己在面對繁雜的設(shè)計時，不再迷茫，不再不知道自己應(yīng)該怎么做，不再為了追求完美而將自己陷入混亂中；通過鍛煉，使自己熟悉了不經(jīng)常使用的Word和CAD，也發(fā)現(xiàn)了它們有好多自己不知道的功能。相信以后的課程設(shè)計會更得心應(yīng)手。</p><p><b>　　參考文獻:</b></p><p>　　[1