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1、黄岛泥布湾污水处理厂工艺设计说明书 课程名称： 水污染控制工程污水厂设计 题 目： cass处理工艺设计 专业班级： 环境工程2011级1班4组 组内成员: 邵宁 代孝强 林童 邱迪修 张雪宁 宋丙春 袁居龙 张熙 许云朋 2013年12月4日 目录1设计概述11.1设计前言11.2设计任务11.3 设计资料2 1.3.1设计水质21.3.2 设 水量 21.3.3气象及水文资料21.4设计依据22 污水处理工艺流程及简介33 污水处理工艺设计43.1 中格栅43.1.1 设计要求43.1.2 尺寸设计计算43.2 污水提升泵房73.2.1 设计说明73.2.2 设计参数73.2.3 设计计算
2、8 3.3 细格栅113.3.1 设计说明123.3.2 设计参数123.3.3 设计计算123.4 平流式沉砂池153.4.1 沉砂池概况153.4.2设计参数153.4.3设计计算163.5 cass生物反应池273.5.1 容积计算及校核213.5.2 反应周期253.5.3 曝气量计算253.5.4 鼓风机房26 3.5.4.1 鼓风机房的布置26 3.5.4.2鼓风机型号选择26 3.5.5滗水器 27 3.5.6污泥计算、回流、排放273.5.7污泥处理构筑物29 3.5.7.1设计参数29 3.5.7.2设计计算29 3.5.7.3污泥脱水间31 4滤布滤池31 4.1 应用概况
3、31 4.2工作原理31 4.3设计计算31 5紫外线消毒32 5.1设计参数32 5.2设计计算32 6.污水处理厂总体布置33 6.1 平面布置34 6.1.1平面布置原则34 6.1.2平面布置区位34 6.2高程布置346.2.1高程布置原则35 7. 工程经济分析36 7.1土建费用造价列表36 7.2 直接投资费用37 7.3 运行费用计算37 7.3.1成本估算37 7.3.2动力费用37 7.3.3其他开支378.工艺处理效果校核389设计总结391设计概述1.1设计前言我国水资源概况：我国大小河川总长42万公里，湖泊7.56万平方公里，占国土总面积的0.8%，水资源总量280
4、00亿m3，人均2300立方米，只占世界人均拥有量的1/4，居121位，为13个贫水国之一。目前中国640个城市有300多个缺水，2.32亿人年均用水量严重不足。我国污水、废水排放量每天约为1108m3之多。水污染现状更是触目惊心，一项调查表明，全国目前已有82%的江河湖泊受到不同程度的污染，每年由于水污染造成的经济损失高达377亿元。我国污水处理产业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国污水处理的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。改革开放后，国民经济的快速发展，人民生活水平的显著提高，拉动了污水处理的需求。进入二十世纪九十年代后，我国污水处理产业进入快速发展期，污水处理需求的增速远高于全
5、球水平。在我国经济高速发展的今天，污水处理事业取得了较大的发展，已有一批城市兴建了污水处理厂，一大批工业企业建设了工业废水处理厂，更多的城市和工业企业在规划、筹划和设计污水处理厂。水污染防治、保护水环境的思想已经深入人心。近几十年来，污水处理技术无论在理论研究方面还是在应用方面，都取得了一定的进步，新工艺、新技术大量涌现，cass系统和高效低耗的污水处理技术，如各种类型的稳定塘、土地处理系统、湿地系统都取得了长足的进步和应用。这些新工艺、新技术已成为水污染防治领域的热门研究课题，这些课题的科学研究工作，也正取得令人瞩目的研究成果。可见水污染控制技术在我国社会主义建设中有着十分重要的作用。从环境
6、保护方面讲，水污染控制技术有保护和改善环境、消除污水危害的作用，是保障人民健康和造福子孙后代的大事；从卫生上讲，水污染控制技术的兴起对保障人民健康具有深远的意义；对预防和控制各种疾病、癌症或是“公害病”有着重要的作用；从经济上讲，城市污水资源化，可重复利用于城市或工业，这是节约用水和解决淡水资源短缺的重要途径，它将产生巨大的经济效益。1.2设计任务随着国家对污水排放标准的进一步提高，本组设计了日处理量为50000m3/d的cass系统的污水处理厂，处理后可达到一级A标准，直接排入黄海。通过本次设计计算各构筑物的尺寸，生物反应池曝气量，污泥浓缩池，活性污泥的浓度，鼓风机，抽水泵，水下搅拌器，曝气
7、头管道管径选择和水头损失，深入理解cass工艺关于连续进水间歇出水的流程，促进水污染控制工程专业知识的掌握。同时学会平面布置和高程计算。可在不同程度上提高调查研究，查阅文献，收集资料和正确熟练使用工具书的能力，提高理论分析、制定设计方案的能力以及设计、计算、绘图的能力；技术经济分析和组织工作的能力；提高总结，撰写设计说明书的能力等。1.3设计资料1.3.1设计水质根据常用市政污水数据及污水综合排放标准（GB18918-2002），计划使污水处理厂出水达到水污染物排放一级A 标准。设计水质如下表1所示。表1.3.1 设计水质情况 项 目CODcrBODSSTNTP入水（mg/L）40021012
8、0388.6出水（mg/L）20152060.5去除率（%）90%9383.3%84.295%1.3.2 设计水量 污水的平均处理量为=5104m3/d=2083m3/h=0.58m3/s；污水的最大处理量为Qmax=7104m3/d =2950 m3/h =0.81 m3/s。日变化系数取为1.4，时变化系数取K为1.4。1.3.3气象及水文资料黄岛区位于青岛市胶州湾西海岸，东经1200212018，北纬35523602。年平均气温12.5（冬季0.3，夏季23），年平均降雨量750毫米。地处北温带季风区域内，暖温带半湿润大陆性气候，空气湿润，雨量充沛，温度适中，四季分明，有明显的海洋气候特
9、点，具有春寒、夏凉、秋爽、冬暖的气候特征，是天然的避暑胜地。年平均气温12.5C；夏季平均气温23；最热的7月份平均气温25C；最冷的1月份平均气温1.3C；平均降雨量696.6mm；年无霜期平均为200天。境内多为棕壤土和潮土两类，分布规律为由高处到低处，依次为棕壤性土、棕壤、潮棕壤，土体随地形的起伏由高处到低处逐渐增厚。黄岛区属东南沿海水系，均为季节性河流。因境内山水相连，形成了源短流急，单独直接入海的特点。较大的河流有辛安前河、辛安后河、南辛安河、镰湾河、独垛子西河、陡崖子水库，还有明嘉靖年间建造的马濠运河等11条河流。河流总长34公里，流域面积83.2平方公里。1.4设计依据（1）污水
10、综合排放标准（GB18918-2002）有关规定；（2）地表水环境标准（GBHZB1-1999）有关规定；（3）室外排水设计规范（GBJ14-87）相关设计参数；（4）城市污水处理厂污水污泥排放标准(GJ3025-93） 有关规定；（5） 污水处理构筑物设计与计算；（6） 环境保护设备选用手册水处理设备。2.污水处理工艺流程及简介 进水泵提升系统调节池中格栅污泥回流Cass生物反应池滤布滤池平流式沉砂池细格栅剩余污泥鼓风机房砂外运消毒车间污泥外运脱水机房污泥浓缩池 出水 CASS法是在间歇式活性污泥法（SBR法）的基础上演变而来的，它是在CASS反应池前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自
11、动滗水装置。其工作过程可分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。根据进水水质可对运行参数进行调整。CASS工艺分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺
12、氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。经过模拟试验研究，CASS工艺已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，并取得了良好的处理效果。CASS工艺与传统活性污泥法的比较建设费用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省2030。工艺流程简单，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CAS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35。（以10万吨的城市污水处理厂为例：传统活性污泥法的总投资约1.5亿，CASS法总投资约1.1亿；传统活性污泥法占地面积约为180亩，CASS法占地面积约120亩。）运行费用省。由于曝气是周期性的，池内溶
13、解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运行费用可节省1025。有机物去除率高，出水水质好，不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮除磷功能。（对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。）管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀，污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。 CASS工艺与间隙进水的SBR或CAST的比较 CASS反应池由预反应区和主反应区组成，预反应区控制在缺氧状态，因此，提高了对难降解有机物的去除效果；CASS进水
14、是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控件元件，单个池子可独立运行，而SBR或CAST进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上交替使用，增加了控制系统的复杂程度。CASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为1/23/4；CASS抗冲击能力较好。CASS比CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。3污水处理工艺设计3.1中格栅 中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。 （1）格栅的设计要求 1）水泵前格栅栅条间隙应符合下列要求： 人工清除 2540mm 机
15、械清除 1625mm 最大间隙 40mm 2）过栅流速一般采用 0.61.0m/s. 3）格栅倾角一般用 450750。机械格栅倾角一般为 600700。 4）格栅前渠道内的水流速度一般采用 0.40.9m/s. 5）栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。 在无当地运行资料时，可采用：格栅间隙 1625mm 适用于 0.100.05m 栅渣/10 m 污水；格栅间隙 3050mm 适用于 0.030.01m 栅渣/10 m 污水. 6）通过格栅的水头损失一般采用 0.080.15m。 （2）格栅尺寸计算 设计参数确定：（设计中的各参数均按照规范规定的数取的）
16、设计流量 Q1=0.81 m3/s（设计 2 组格栅）； 栅前流速：v1=0.7m/s， 过栅流速：v2=0.9m/s， 渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.02m，格栅倾角：=60， 单位栅渣量：w1=0.06m 栅渣/10 m 污水。 中格栅计算草图如图 。栅槽宽度栅条间隙数取n=106根设2座中格栅，n1=53根。栅槽宽度：B=S(n-1)+en=0.01(53-1)+0.0253=1.58m,取1.6m.式中:B栅槽宽度，m； S栅条宽度，m； e栅条净间隙，粗格栅 e=50-100mm；中格栅 e=10-40mm；细格栅 e=3-10mm。n栅条间隙数；Qmax 最大设计流
17、量，m /s； 栅条倾角，度； h栅前水深，m；v过栅流速，m/s； sin经验系数。 （3）栅槽总长度 取进水渠宽度 B1 = 1.125m，则进水渠的水流速度为：V1=Qmax/(2B1h)=0.8102/(21.1250.4)=0.9m/s取渐宽部分展开角 1 = 20，则进水渠道渐宽部分长度为： L1=(B-B1)/(2tan)=(2.4-1.125)/(2tan20)=1.751m,取1.76栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度： L2=L1/2=1.76/2=0.88m取栅前渠道超高 h2 = 0.3m，则栅前槽高为：H1 = h + h2= 0.7m 则栅槽总长度为：L = h1
18、+h2+0.5+1.0+H1/tan=1.76+0.88+0.5+1.0+o.7/tan20=6.0636.1m式中:L栅槽总长度，m； H1栅前槽高，m； l1进水渠道渐宽部分长度，m；l2栅槽与出水渠道连接的渐缩长度，m； 1进水渠展开角，一般用20。 （4）过栅水头损失 栅条为矩形断面，取 = 2.42。 计算水头损失为3式中：h1过栅水头损失，m；g重力加速度，9.81m/s ; k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般 k=3; （5）栅槽总高度 H = h + h1 + h2 = 0.4 + 0.12+ 0.3 = 0.82m 式中：H栅槽总高度，m；h栅前水深，m； h
19、2栅前渠道超高，m，一般取 0.3m。 （6）每日栅渣量 取 W1 = 0.06m 栅渣/103m3污水 采用机械清查式中：W-每日清渣量m3/dW1栅渣量（m3 /10 m 3污水）取 0.1-0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值。 （7）格栅选型 由给排水设计手册第九册查得：该污水厂中格栅选用链条回转式格栅 GH1600 型两台，格栅槽有效格栅宽度 1600mm，整机（每台）功率 1.3Kw，格栅倾角 60。 （8）格栅工作平台 由给排水设计手册第五册得：机械格栅工作平台应高出栅前最高水位设计0.5m。工作台上应有安全和冲洗设施。工作平台正面过道宽度不应小于 1.5m，两侧过
20、道宽度不宜小于 0.7m。 污水提升泵房计算 为了节省水厂的生产费用，污水经粗格栅清渣后，进入提升泵房集水井。水泵将污水提升到一定的高度使后续的处理工艺在重力流下进行。水厂的进水流量810L/s，采用大流量低扬程式水泵。表8-1提升泵型号型号排出口径mm排入口径mm功率m3/h扬程m转速r/min功率/kw效率300QW950-20-903004009502014509076（4用2备）每台泵的流量Q=0.81/4=0.21m3/s调节池容积（按照每台水泵不少于五分钟的水量确定）W=0.21560=63m3调节池有效水深取H=1.5m,则调节池的面积 S=w/H=63/1.5=42m3调节池采
21、用钢筋混凝土结构,地下尺寸为67m,进水渠的底面标高为6.98m,水面标高为-7.38m。格栅的水头损失为 0.22m，因此格栅后出水渠的水面标高为-7.6m。调节池的水面与出水渠的水面平齐，则调节池的底面标高为-8m。水泵为自灌式。 图8-1 粗格栅及泵提升系统 细格栅计算 污水经提升泵房提升后，进入细格栅间，除去较为细小的杂质颗粒便于后续处理工艺的进行。细格栅的计算草图与粗格栅相同，此处省略。 （1）栅槽宽度 污水设计水量为：Qmax =0.8102m /s 设栅前水深 h=0.4m，过栅流速 v=0.9m/s，栅条间隙 e=0.008m，格栅安装倾角 =60。 栅条的间隙数： 取n=26
22、2根设两座细格栅：n1=131根栅槽宽度：（取栅条宽度s=0.01m)B=S(n-1)+en=0.01(131-1)+0.008131=2.348=2.4m式中:B栅槽宽度，m；S栅条宽度，m； e栅条净间隙，粗格栅 e=50-100mm；中格栅 e=10-40mm；细格栅 e=3-10mm。n栅条间隙数；Qmax 最大设计流量，m /s； 栅条倾角，度； h栅前水深，m；v过栅流速，m/s； sin经验系数。 ）栅槽总长度 取进水渠宽度 B1 = 1.125m，则进水渠的水流速度为：V1=Qmax/(2B1h)=0.8102/(21.1250.4)=0.9m/s取渐宽部分展开角 1 = 20
23、，则进水渠道渐宽部分长度为： h=(B-B1)/(2tan)=(2.4-1.125)/(2tan20)=1.751m,取1.76 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度： h2=h/2=1.76/2=0.88m 取栅前渠道超高 h2 = 0.3m，则栅前槽高为： H1 = h + h2= 0.7m 则栅槽总长度为：L = h1 +h2+0.5+1.0+H1/tan=1.76+0.88+0.5+1.0+o.7/tan20=6.0636.1m式中:L栅槽总长度，m； H1栅前槽高，m； l1进水渠道渐宽部分长度，m；l2栅槽与出水渠道连接的渐缩长度，m； 1进水渠展开角，一般用20。 （4）过栅水头损
24、失 栅条为矩形断面，取 = 2.42。 计算水头损失为式中：h1过栅水头损失，m；g重力加速度，9.81m/s ; k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般 k=3; （5）栅槽总高度 H = h + h1 + h2 = 0.4 + 0.36+ 0.3 = 1.06m （6）每日栅渣量 取 W1 = 0.09m 栅渣/103m3污水 采用机械清渣。式中：W-每日清渣量m3/d W1栅渣量（m3 /10 m 3污水）取 0.1-0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值。 （7）格栅选型 由给排水设计手册第九册查得：该污水厂中格栅选用链条回转式格栅 GH1600 型两台，格栅槽
25、有效格栅宽度 1600mm，整机（每台）功率 1.3Kw，格栅倾角 60。 （8）格栅工作平台 由给排水设计手册第五册得：机械格栅工作平台应高出栅前最高水位设计0.5m。工作台上应有安全和冲洗设施。工作平台正面过道宽度不应小于 1.5m，两侧过道宽度不宜小于 0.7m。 3.4 平流式沉砂池 3.4.1 沉砂池概况 为了减少城市污水处理系统中水泵与其它机械设备的磨损，保证沉淀池、曝气池等处理构筑物功能的正常发挥，沉砂池是城市污水处理厂必不可少的预处理构筑物。按污水在沉砂池中的流态，沉砂池分为4种：竖流式沉砂池，涡流式沉砂池，平流式沉砂池和曝气式沉砂池。竖流式沉砂池除砂效率差，运行管理不便，因而
26、在国内外城市污水处理厂很少采用。涡流式沉砂池尽管有占地小，除砂效率高等优点，在发达国家得到较广泛的应用，然而，与这种池型配套的除砂设备均为国外专利，因此，涡流式沉砂池在国内的普及为时尚早。平流式沉砂池因构造简单，除砂效果好，加之除砂设备国产化率高，已成为我国城市污水处理厂沉砂池的主要池型。曝气沉砂池具有除砂效率高，尤其是有机物与砂分离效果好等优点大有取代平流式沉砂池之势，但在南方城市污水厂水质浓度较低的条件下，曝气沉砂池并不能充分发挥其优势。况且，曝气沉砂池的基本池型仍是平流式沉砂池。毫无疑义，平流式沉砂池在今后城市污水厂的建设中，仍将有一席之地。因此，应充分重视平流式沉砂池的设计。 1）影响
27、平流式沉砂池效率的因素排水体制合流制排水系统接纳的城市污水不同于分流制排水系统。前者由于暴雨对屋面、街道的冲刷，使得进入城市污水厂平流式沉砂池的合流制污水夹带大量来自建筑工地、燃烧小煤炉的泥沙煤屑等杂质。如果设计的平流式沉砂池内水平流速过快、停留时间不足，则许多杂质来不及沉淀，过快的水流将杂质带入后续处理构筑物，从而影响后续处理构筑物的运行，甚至危及整个污水厂的正常运行。与此相反，分流制排水系统接纳的城市污水，水量稳定，所含杂质质量少，所以，采取较大的水平流速和较短的停留时间，往往能获得理想的除砂效果。初沉池 初沉池是城市污水厂一种预处理构筑物，通常设在沉砂池之后。其作用是降低城市污水中的悬浮
28、固体浓度。按照城市污水二级处理工艺要求，有需要设置和不需要设置初沉池两种情况。通常，采取普通活性污泥法二级生物处理的城市污水厂必须设置初沉池。因为较长时间停留（1.02.0）h）的初沉池弥补了现行规范设计的平流式沉砂池内水平流速过快、停留时间过短的不足，大量来不及在平流式沉砂池沉淀的小粒径杂质在初沉池得到有效地沉淀，从而保证曝气池、二沉池等处理构筑物的正常运行。这也是为什么设置在平流式沉砂池之后的沉淀池拍你中有机物所占比例较大的原因。在不需要设置初沉池的城市污水厂，如果按现行规范设计平流式沉砂池，运行中出现排沙管堵塞的问题。平流式沉砂池（在设计水平流速0.3ms，停留时间30s的情况下）尽管对
29、0.2mm以上的杂质去除率达到了90%，但对0.1mm粒径的杂质，去除率仅为35%左右。 除砂设备 除砂设备用于沉砂池，取出池底截留下来的密度大于水的砂、石等无机颗粒。随着处理工艺的发展，除砂设备的型式构造多种多样。其集砂方式有两种：即刮砂型和吸砂型。刮砂型是将沉积在池底的砂粒刮集至池心（边）坑（沟）内，再清洗提升，砂水分离后输送至池外盛砂容器内，待外运处置。吸砂型则用砂泵将池底层的砂水混合液抽至池外，经砂水分离后的砂粒输送至盛砂容器内待外运处置。排砂设备按排砂方式又分为重力排砂和机械排砂两类。重力排砂方式通过在砂斗上加排砂管和双向密封无凹槽刀闸阀进行排砂，配套使用贮砂池进行砂水分离。机械除砂
30、设备一般有链条式刮砂机和行车式砂泵除沙机。平流式沉砂池（链条式刮砂机）设计参数：池内水平流速0.3ms,停留时间30s.曝气沉砂池（行车式砂泵除砂机）设计参数：池内水平流速0.1ms,停留时间150s.砂粒粒径mm除砂效率%砂粒粒径mm除砂效率%（停止曝气）0.1310.1790.15700.15880.20890.20950.25930.2598 表3.4.1 链条式刮砂机与行车式砂泵除砂机除砂效率在表2中，设置的沉砂池型及其设计参数不一样，采用的除砂设备也不一样，根本无法比较两种不同除砂设备的优劣。有一点是肯定的，即停止曝气状态下的曝气沉砂池由于停留时间比平流式沉砂池长，池内水平流速比平流
31、式沉砂池慢，虽然对0.20mm以上的砂粒去除率相差不大，但对细小砂粒去除率比平流式沉砂池高得多。在缺乏可比资料情况下，仍然可以从行车式砂泵除砂机和链条式刮砂机的结构和除砂原理两方面进行分析。行车式砂泵除砂机采用砂泵吸砂，辅助砂水分离器的有效分离，使得该设备对细小砂粒的去除率具有独特的优势。而链条式刮砂机的刮板刮砂动作与池内水流相反，由于刮板刮砂时的搅动与水流的裹携作用，沉淀在沉砂池末端的细小砂粒在被刮至砂斗前极易泛起，并被水流带入后续处理构筑物。换言之，同一池型的沉砂池，采用链条式刮砂机除砂效率远不如采用行车式砂泵除砂机除砂效率高。尽管上述因素会影响平流式沉砂池的除砂效率，但决定平流式沉砂池的
32、尘沙效率的应该首推水力停留时间和池内水平流速。1. 沉砂池的改进平流式沉砂池的功能是除去城市污水中的砂粒、煤渣、果核等以提高后续沉淀池中污泥的利用和输送减轻沉淀池负荷和改善污泥处理构筑物的处理条件。平流式沉砂池在设计时要考虑的关键性问题就是如何通过合理的水力设计，使尽可能多的砂粒得以沉降并以可靠便捷的方式排出池外，以及如何使溢出的水含砂量尽可能的少。平流式沉砂池采用分散性颗粒的沉淀理论设计，只有当污水在沉砂池中的运行时间等于或大于涉及的砂粒沉降时间时，才能够实现砂粒的截留，因此池长按照水平流速和污水的停留时间来确定。按污水的水平流速和停留时间设计平流式沉砂池池长见（1）式 L=VT （1） 式
33、中：L沉砂池长度，m;T污水在沉砂池中的停留时间，s;V沉砂池内水流的平均水平流速，ms.由式（1）可知，沉砂池内水流的平均流速V越大，则沉砂池的长度L就越长；污水在沉砂池中的停留时间T越长，即所要沉降的泥砂颗粒粒径越小，沉砂池的长度就越长。水平流速越小，流速分布越均匀，就越有利于泥砂的沉降，相应沉砂池的长度也就越小。而平流式沉砂池污水的停留时间比较短（一般为30 60s）,在这么短的停留时间内大部分细颗粒泥砂都会越过溢流堰进入下级处理系统，所以细颗粒泥砂的沉淀效率一般都很低，若想要加大细颗粒泥砂的沉淀效率就势必要增大沉砂池的长度，而仅靠加大沉砂池的长度来增大细颗粒泥砂的沉淀效率是不经济的。实
34、际运行中，由于进水的水量及含砂量的情况是不断变化的，甚至变化幅度很大，因此当进水波动较大时，即使沉砂池各种尺寸都满足设计要求，平流式沉砂池的去除效果也还是很难保证。为此，对传统的平流式沉砂池进行了改进，设计提出了一种新型的平流式沉砂池。该沉砂池可以减少沉砂池内水流的波动，使得沉砂池内的流速分布比较均匀，使之在不加大沉砂池长度的前提下提高细颗粒泥砂的沉淀效率。 增设调流墙 沉砂池的进水装置要求水流均匀地分布在整个池子的横断面上，以免造成股流，减少紊流对沉淀产生的影响，减少死水区，提高沉砂池的容积利用系数。沉砂池的进水装置较多采用的是在沉砂池进口处设一穿孔墙，靠增大阻力的办法使进水均匀。但实际观测
35、显示，穿孔墙虽然对水流的调节具有一定的作用，但效果并不是很明显，对较小粒径的泥沙颗粒还是不能使其沉降在沉砂池内，根据国外所做的现场测定，当砂粒D0.6mm时，砂粒很容易被水流带走。为此，对穿孔墙进行了改进，即在沉砂池进水处，原来穿孔墙位置设置了调流墙。调流墙的目的是在来水流后，在很短的时间内调整沉砂池内的水流结构，使水流流速分布均匀，在沉砂池总体长度不增加的情况下最大限度地增加有效沉砂长度，提高沉砂池的沉砂效率。同时由于流速分布变得比较均匀，紊动影响较弱，这样污水的停留时间就会相应加长，从而细颗粒泥砂的沉淀效率就会加大。从水力学角度看，调流墙的主要作用就是消能，把由入流渠流入的具有较大动能和紊
36、动强度的污水调节成具有较小动能和紊动强度，同时使水流流速减小，并且要均匀分布。因此调流墙的设计原则就是使沉砂池内的水流流速分布均匀，水流流速小。在沉砂池进水处设置调流墙后，主要将直接顶冲在调流墙上，然后对称地向两侧扩散。通过试验和水利分析，决定在调流墙上布设不同孔径的孔洞作为出水口，来调节水量沿横向和垂向的分配，是水流经过调流墙后在整个沉砂池内形成均匀的流态。调流墙孔径沿垂向分布设成几排，并且每排的孔径大小应不同，一般流速大的位置孔径应当小，流速小的位置应当大；沿横向同一排孔的孔径也应当不同，中间流速大相应孔径应当小一些，两侧流速小相应孔径应当大一些，并且两侧要对成分布，最下一排孔应高于积泥区
37、0.5m，以免冲起积泥。此外设计调流墙孔洞是还要考虑过水能力的问题，即要满足来水流量的要求，不能使调流墙上下游的水位差过大，也就是要考虑强度问题这就要求调流墙孔洞的种类数量不宜过多。 增设溢流槽 含砂水经过沉砂池沉淀处理后，一般由溢流堰流出进入后续沉淀处理系统，由溢流堰流出的水虽然含砂量明显减少，但仍然还是含有一定数量的泥砂。我们可以在溢流堰上沿水流方向增设几道溢流槽来解决这一问题，通过增设溢流槽可以有效地增加溢流长度，进而可以充分降低溢流堰的堰上水头，这样就可以只让表层含砂量很低的水溢出，从而大大提高沉砂池的沉淀质量，特别是对细颗粒泥砂的沉淀具有很好的效果。由于沉砂池的进水处水流紊动较大，若
38、在进水处也布设溢流堰，就会在溢流槽内形成回流，使进水处含沙量较大的水进入溢流槽，这对取得表层含沙量小的水反而不利；同时再考虑到施工和强度等方面的原因，可只在沉砂池末端一定距离内布设溢流槽，这样既有利于取得表层含沙量小的水，也容易满足施工和强度等方面的要求。溢流槽的截面形状可根据需要和施工方便设计成矩形或半圆形。 排砂装置改进以及设置辅助冲砂设施 平流式沉砂池常用重力排砂与机械排砂两类。重力排砂的有点事排砂的含水率低，排沙量容易计算，但沉砂池需要高架或挖小车通道，造价比较高；机械排砂的有点事机械化程度高，工作条件好，但同时也需要许多其他配套设施，造价较高。为此，设计了一种简便经济的排砂方法，既可
39、以进行重力排砂又可以进行机械排砂。在沉砂池底部设置了排砂装置，由一层带冲砂孔的平板把上下两层隔开，上部为明流，流速很低；下部为压力流，水由上部水池通过冲砂孔口注入下部廊道，廊道内流速很高，能够冲走进入廊道内的泥砂。当沉砂池不进行排沙时，泥砂就会沉降在冲砂孔的周围，并由冲砂孔流入排砂廊道，这样随着泥砂的不断沉降，排砂廊道就会被泥砂填满，当泥砂淤积到一定高度时就可以用机械装置进行排砂。但这样会很容易造成排砂廊道的堵塞，从而使整个排砂装置不能正常工作，可以通过下面的方法来改进。 a.设置冲砂孔。在沉砂池底部平板的一侧间隔设一些冲砂孔，这样沉降的泥砂就会由排砂装置一侧的冲砂孔进入，冲砂孔的最大间距可根
40、据泥砂的水下休止角和泥砂淤积的形状通过试验确定。 b.设竖向挡板。中间设一竖向挡板，挡板在底部留一开口，当不进行冲砂时泥砂就会沉降在沉砂池的底部，并把冲砂孔覆盖，一部分泥砂也会由冲砂孔进入排砂廊道，但是由于挡板的开口在下部，挡板一侧上方有一部分气体的压强作用，沉降的泥砂就不会把排砂廊道的整个截面填满，于是整个排砂装置也就不会被堵塞。设置辅助冲砂设施。当不进行冲砂时，淤积在排砂廊道内的泥砂可能会比较密实，冲洗时 仅靠由冲砂孔流入的水就不能将廊道内的泥砂冲走，于是在排砂廊道侧面设置了辅助冲砂设施，其进口放置在沉砂池的上游水表面，这样冲砂时就可由辅助冲砂设施流进的水对排砂装置内淤积的泥砂进行冲洗，这
41、样就不会淤积在廊道内；当沉砂池连续冲砂 或不进行冲砂时，可以由设置的闸门将辅助冲砂设施关闭，以节约冲砂用水。3.4.2平流式沉砂池的设计参数 （1）一般按去除相对密度2.65，粒径大于0.2mm的沙粒确定。 （2）沉砂池得座数或分格数不得少于两个，宜按并联系列设计。污水量较小时，一备一用;较大时，同时工作。 （3）设计流量的确定 一般按最大设计流量计算。 （4）最大设计流量时，污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流 速为0.15m/s。 （5）最大设计流量时，污水在池内停留时间不少于30s，一般为3060s。 （6）设计有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格池宽不宜小于0
42、.6m，超高不宜小于0.3m。 （7）沉砂量的确定 生活污水得沉砂量一般按每人每天0.010.02L。 （8）池底坡度一般为0.010.02，并可根据除砂设备要求，考虑池 底得外形。3.4.3设计计算Q=50000m/d=0.58m/s Qmax=70000m/d=0.81m3/s（1）沉砂部分的长度 L L=vt式中：L沉砂池沉砂部分长度，m;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;V取0.3m/s则t为30s L=vt=0.330=9m(2)水流断面面积A A=Qmaxv 式中：A水流断面面积，m;Qmax最大设计流量，0.81ms。v水平流速，这里取0.3m/sA
43、=2.7（3）池总宽度BB=Ah2 式中：B池总宽度,m; h2设计有效水深，m。设计有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251.0m这里采用1.0m.B=2.7m 设n=2格 每格宽b=1.35m（4）贮砂斗所需容积VV=86400QmaxTX(1000Kz)式中：V沉砂斗容积，m；X城镇污水的沉砂量，一般采用0.03Lm；T排砂时间的间隔，为2d.Kz污水流量总变化系数取1.4。V=3.0mV0=3/4=0.75m（5）贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗底部宽b1=0.5m;斗壁与水平面的倾角为60；则贮砂斗的上口宽a为：b2=2h4tg60+b1=1.077m贮砂斗的容积V1：V1=h4S1+S2+(S1S2) 3 =0.83m（0.75m）式中：V1贮砂斗容积，m; h4贮砂斗高度，取0.5m; S1,S2分别为贮砂斗下口和上口的面积，。按这种设计方法可能导致计算得到的贮砂斗上宽大于或小于沉砂池宽的情况，这与工程实际不符。实际工程中，贮砂斗上口宽与沉砂池的吃款是相同的，故设计计算时应先确定贮砂斗的上口宽就是沉砂池的池宽，再去设计计算贮砂斗的高度、上口长度，同时根据所需容积进行校