水污染課程設(shè)計(jì)---平流式沉砂池設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 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(jì) </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(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)年第 學(xué)期</p><p>　　學(xué) 院： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　

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

5、 </p><p>　　下達(dá)任務(wù)書日期:年 月 日</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論2</b></p

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

7、;<p>　　2.2 沉砂池的作用2</p><p><b>　　3 平流沉砂2</b></p><p>　　4 影響平流式沉砂池效率的因素2</p><p>　　5 平流式沉砂池的相關(guān)計(jì)算2</p><p>　　5.1 平流式沉砂池的設(shè)計(jì)要求及參數(shù)2</p><p>　　

8、5.3 平流式沉淀池各部分尺寸計(jì)算2</p><p>　　6 設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)2</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)2</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 水處理和水工業(yè)</p><p>　　目前，水資源短缺和水環(huán)境污染造成

9、的水危機(jī)已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素，為此，必須采用保護(hù)和利用相協(xié)調(diào)的水資源開采利用模式，通過對(duì)污水的凈化和水體保護(hù)，使水資源不再受到破壞并能實(shí)現(xiàn)良性的再生循環(huán)。沒有水的可持續(xù)利用和保護(hù)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展就不可能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　水工業(yè)是從事水的可持續(xù)利用和保護(hù)，并以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展所需求的水量、水質(zhì)為生產(chǎn)目標(biāo)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)而逐漸形成和完善的新

10、興工業(yè)。圍繞水的開采、凈化、供給、保護(hù)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(xué)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(qiáng)的綜合性。</p><p>　　水處理是給水處理和廢水處理的簡(jiǎn)稱，它是水工業(yè)科學(xué)技術(shù)的一個(gè)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(jìn)行的處理，稱為給水處理；為了安全排放

11、的目的，對(duì)于使用過而廢棄的水所進(jìn)行的處理，稱為廢水處理。但自從水的污染日益嚴(yán)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?，F(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(jìn)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(shì)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>　　1.2 水處

12、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(duì)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 城市污水的來源及分類&l

13、t;/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(gè)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>　　物理處理技術(shù)是指在不

14、改變污染物質(zhì)化學(xué)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(jī)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(dòng)和匯集過程中不可避免會(huì)混入泥砂。污水中的砂如

15、果不預(yù)先沉降分離去除，則會(huì)影響后續(xù)處理設(shè)備的運(yùn)行。最主要的是磨損機(jī)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(hù)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(jìn)水流速控制在只能使比重大的無機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶起立[2]。</p><p>　　2.2 沉砂池的作用</p>&

16、lt;p>　　沉砂池的作用是去除水中密度比較大的無機(jī)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(jī)組分的含量，提高污泥作為肥料的價(jià)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><p>　

17、　⑴ 平流式：平面為長(zhǎng)方形，采用機(jī)械刮砂。因構(gòu)造簡(jiǎn)單，除砂效果較好，加之除砂設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高，已成為我國(guó)建成城市污水廠沉砂池的主要池型；</p><p>　　⑵ 豎流式：平面為圓形或方形，水由設(shè)在池中心的進(jìn)水管自上而下進(jìn)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(gè)過水?dāng)嗝婢徛仙鞣较蚺c沉砂方向相反。由于除砂效果差，運(yùn)行管理不便，因而在國(guó)內(nèi)外城市污水廠極少采用；</p><p>　　

18、⑶ 曝氣式：曝氣沉砂池與平流式沉砂池一樣也是平面呈長(zhǎng)方形，只是在平流沉砂池的側(cè)墻上設(shè)置一排空氣擴(kuò)散器，使污水產(chǎn)生橫向流動(dòng)，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(jī)物，使沉砂后續(xù)處理難度增加”的缺點(diǎn)。除砂效率高，有機(jī)物與砂分離效果好。大有取代平流式沉砂池之勢(shì)；</p><p>　　⑷ 旋流式：也稱渦流沉砂池，一般設(shè)計(jì)為圓形，池中心設(shè)有1臺(tái)可調(diào)速的旋轉(zhuǎn)漿板，進(jìn)水渠道在圓池的切向位置，出

19、水渠道對(duì)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(xì)砂（0.1mm以下的砂粒）。 其具有占地小、除砂效率高等特點(diǎn)，并且在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用，但是這種池型及其除砂設(shè)備均為國(guó)外專利，其關(guān)鍵設(shè)備為國(guó)外產(chǎn)品，因此，渦流式沉砂池在國(guó)內(nèi)的普及為時(shí)尚早。幾種沉砂池的特點(diǎn)具體如下表：</p><p>　　幾種沉砂池的特點(diǎn)[4]</p>&l

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(jiǎn)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(gè)加深加寬的明渠，污水在沉砂池內(nèi)水平方向流動(dòng)，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(gè)貯砂斗。</p><p>　　平流式沉砂池實(shí)際上是一個(gè)較入流渠道和出流渠道為寬和深的渠道。當(dāng)

21、廢水流過沉砂池時(shí)，由于過水?dāng)嗝嬖龃?，水流速度下降，廢水中挾帶的無機(jī)顆粒將在重力作用下而下沉，而相對(duì)密度較小的有機(jī)物則仍處于懸浮狀態(tài)，并隨水流走。從而達(dá)到從水中分離無機(jī)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(shí)有變化，因此，流速也可能變動(dòng)。為使沉砂池運(yùn)行正常，流速不隨流量變化而有太大的變化，一般在設(shè)計(jì)時(shí)，沉砂池的座數(shù)或分格數(shù)不得少于2個(gè)，按

22、并聯(lián)設(shè)計(jì)。運(yùn)行時(shí)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(fēng)機(jī)。曝氣風(fēng)機(jī)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。</p>

23、<p>　　4 影響平流式沉砂池效率的因素</p><p><b>　?、懦醭脸?lt;/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(jī)物。按照城市污水二級(jí)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，采取普通活性污

24、泥法二級(jí)生物處理的城市污水廠必須設(shè)置初沉池。因?yàn)檩^長(zhǎng)停留時(shí)間(1.0h～2.0h)的初沉池彌補(bǔ)了按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的平流式沉砂池內(nèi)水平流速過快、停留時(shí)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(yùn)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(jī)物所占比例較大的原因。</p><p><b>　?、?除砂設(shè)備</b>

25、</p><p>　　平流式沉砂池國(guó)產(chǎn)機(jī)械除砂設(shè)備一般有鏈條式刮砂機(jī)和行車式砂泵除砂機(jī)。行車式砂泵除砂機(jī)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(duì)細(xì)小砂粒的去除具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。而鏈條式刮砂機(jī)的刮板刮砂動(dòng)作與池內(nèi)水流相反，由于刮板刮砂時(shí)的攪動(dòng)與水流的裹攜作用，沉淀在沉砂池末端的細(xì)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(jī)除砂效率遠(yuǎn)不如采用行車式砂

26、泵除砂機(jī)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(duì)屋面、街道的沖刷，使得進(jìn)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(jì)的平流式沉砂池內(nèi)水平流速過快、停留時(shí)間不足，則許多雜質(zhì)來不及沉淀，過快的水流將雜質(zhì)帶入后續(xù)處理構(gòu)

27、筑物，從而影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的運(yùn)行，甚至危及整個(gè)污水廠的正常運(yùn)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(jì)算</p><p>　　5.1 平流式沉砂池的設(shè)計(jì)要求及參數(shù)</p><p>　　平流式沉砂池的設(shè)計(jì)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：</p

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

29、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(jī)物不能沉降。</p><p>　?、?最大設(shè)計(jì)流量時(shí)，廢水在池內(nèi)停留時(shí)間不少于30s，一般為30～60s。</p><p>　?、?設(shè)計(jì)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、⑹ 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(jì)算公式</p><p>　?、?沉砂池水流部分的長(zhǎng)度L（沉砂池兩閘板間的長(zhǎng)度即為水流部分長(zhǎng)度）：</p><p>　　式中:—最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的流速，m／s；</p&g

31、t;<p>　　t—最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的停留時(shí)間，s。</p><p>　　⑵ 沉砂池水流斷面面積：</p><p>　　式中： —最大設(shè)計(jì)流量，m3／s。</p><p><b>　　⑶ 池總寬度:</b></p><p>　　式中：h2—設(shè)計(jì)有效水深，m。</p><p>　?、?沉

32、砂斗所需容積：</p><p>　　式中:T—清除沉砂的時(shí)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(jì)流量，m3／d。</p><p>　?、?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(chǔ)砂斗上口寬:</p><

33、;p>　　式中： —儲(chǔ)砂斗高度，m。</p><p><b>　　儲(chǔ)砂斗容積： </b></p><p>　　式中：S1—儲(chǔ)砂斗上口的面積，m2；</p><p>　　S2—儲(chǔ)砂斗下口的面積，m2。</p><p>　?、?儲(chǔ)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：</p>

34、;<p><b>　?、?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(jì)最小流量，m3／s；</p><p>　　n1—最小流量時(shí)工作的沉砂池?cái)?shù)目

35、；</p><p>　　Amin—最小流量時(shí)沉砂池中的水流斷面面積，m2。</p><p>　　vmin≥0.15m／s，則設(shè)計(jì)符合要求。</p><p>　　5.3 平流式沉淀池各部分尺寸計(jì)算</p><p>　?、?沉淀池長(zhǎng)度：取水平流速v=0.3m／s，最大停留時(shí)間t=30s，則</p><p>　　⑵ 沉砂池水

36、流斷面面積：</p><p>　　⑶ 有效水深h2；設(shè)計(jì)采用兩個(gè)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>　　⑷ 沉砂斗所需容積：設(shè)清除沉砂的時(shí)間間隔為T=2d，取每日沉砂量X=30m3／106m3，日設(shè)計(jì)流量Q=40000m3／d，所以沉砂斗的容積</p

37、><p>　　沉砂池每一分格設(shè)2 個(gè)沉砂斗，則共有4個(gè)沉砂斗，每格沉砂斗容積</p><p>　　⑸ 沉砂斗各部分尺寸計(jì)算：斗底尺寸b1=0.5m,則儲(chǔ)砂斗上口寬</p><p>　　解得：h3′=0.69m,b2=1.4m</p><p>　?、?儲(chǔ)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，則<

38、;/p><p>　?、?池總高度h：設(shè)保護(hù)高度h1=0.3m,則</p><p>　　⑻核算最小流速vmin：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)符合要求。</b></p><p><b>　　6 設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)這一名詞在我剛剛進(jìn)入大學(xué)時(shí)就有所

39、耳聞，當(dāng)時(shí)覺得能夠完成它的人真是了不起。現(xiàn)在，身為大三的我，也迎來了自己第一次課程設(shè)計(jì)。在沒有拿到題目前，很擔(dān)心自己不會(huì)設(shè)計(jì)，覺得會(huì)很難。</p><p>　　拿到任務(wù)書后，覺得課程設(shè)計(jì)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(shí)告訴我，這個(gè)過程并不是想象中那么簡(jiǎn)單。</p><p>　　首先，并不是你想要什么資料，圖書館就會(huì)準(zhǔn)備好，課程設(shè)計(jì)是建

40、立在翻閱大量圖書的基礎(chǔ)上；其次，是要有明確的目標(biāo)，明確自己需要哪方面的資料，否則只會(huì)事倍功半，浪費(fèi)時(shí)間，也擾亂了自己的信心和耐心；再次，是要有足夠的耐心，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，否則你會(huì)發(fā)現(xiàn)你一直奔跑與圖書館和宿舍之間，當(dāng)你真正開始寫設(shè)計(jì)說明書時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)落下了不該丟的信息；最后，由于此次課程設(shè)計(jì)是打印稿，你會(huì)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>　　還要有一定的排版能力。

41、</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)的鍛煉，使自己在面對(duì)繁雜的設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)會(huì)更得心應(yīng)手。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　[1] 陶俊