在水处理工程中,辐流式沉淀池是一种常见的固液分离设备,广泛应用于污水处理和饮用水净化领域,其设计计算涉及多个参数,包括池体尺寸、水力负荷、污泥量等,确保沉淀池能够高效运行并满足处理要求,以下将详细阐述辐流式沉淀池出水堰的设计计算过程:
一、设计参数
1、最大设计流量(Qmax):2450 m³/h。
2、表面负荷(q0):2 m³/(m²·h)。
3、沉淀时间(t):1.5 h。
4、每人每日污泥量(S):0.5 L/p·d。
5、设计人口数(N):25万人。
6、两次排泥的时间间隔(T):4 h。
7、坡向泥斗的坡度(α):≥0.05。
8、刮泥机旋转速度:1-3r/h,外缘线速度≤3m/min。
9、整流板开孔面积:过水断面面积的6%~20%。
二、计算过程
1、池子表面积(A1)
公式:A1 = Qmax / (n × q0)
计算:A1 = 2450 / (2 × 2) = 612.5 m²
取整:A1 = 615 m²
2、池径(D)
公式:π × (D/2)² = A1
计算:D = SQRT(4A1 / π) = SQRT(4 × 615 / π) ≈ 28 m
取整:D = 28 m
3、有效水深(h2)
公式:h2 = q0 × t
计算:h2 = 2 × 1.5 = 3 m
4、沉淀区有效容积(V’)
公式:V’ = A1 × h2
计算:V’ = 615 × 3 = 1837.5 m³
取整:V’ = 1838 m³
5、污泥量(W)
公式:W = S × N × T / (1000 × 24)
计算:W = 0.5 × 250000 × 4 / (1000 × 24) = 14.29 m³
取整:W = 14 m³
6、污泥斗体积(Vh)
公式:Vh = (π × h² × r² + π × h × r² + r² × (R r)) × (h2 r)
计算:假设污泥斗上部半径r1=1.8 m,下部半径r2=0.8 m,高度h5=1.73 m,则Vh=π×(1.8²+1.8×0.8+0.8²)×1.73≈29.5 m³
7、污泥斗以上圆锥体部分污泥体积(Vr)
公式:Vr = π × h × (R² + Rr + r²) / 3
计算:假设底坡落差h5=0.51 m,R=12 m,r=0.8 m,则Vr=π×0.51×(12²+12×0.8+0.8²)/3≈76.5 m³
8、沉淀池总高度(H)
公式:H = h2 + h3 + h4 + h5 + 缓冲层高度
计算:假设缓冲层高度为0.3 m,h3=0.5 m,h4=0.51 m,则H=3+0.3+0.5+0.51=4.31 m
取整:H = 4.3 m
三、设计结果
通过上述计算,我们可以得到以下设计结果:
1、池子表面积(A1):615 m²
2、池径(D):28 m
3、有效水深(h2):3 m
4、沉淀区有效容积(V’):1838 m³
5、污泥量(W):14 m³
6、污泥斗体积(Vh):29.5 m³
7、污泥斗以上圆锥体部分污泥体积(Vr):76.5 m³
8、沉淀池总高度(H):4.3 m
四、校核与优化
在完成初步设计后,需要对设计结果进行校核和优化,检查池径与有效水深之比是否在6~12范围内,如果不满足,则需要调整池径或有效水深,还需要考虑刮泥机的选型和布置,确保其能够满足排泥要求,还需要对进水方式、出水方式、排泥方式等进行详细设计,以确保沉淀池的正常运行和高效处理。
五、FAQs常见问题解答
问:为什么池径与有效水深之比要在6~12之间?
答:这个比例范围是为了保证沉淀池内水流的稳定性和沉淀效果,如果比例过大,水流速度会过快,不利于悬浮颗粒的沉降;如果比例过小,则会增加建设成本和占地面积。
问:如何选择合适的表面负荷和沉淀时间?
答:表面负荷和沉淀时间的选择需要根据原水的水质、处理要求以及经济条件综合考虑,表面负荷越小,沉淀效果越好,但建设成本也会相应增加;沉淀时间越长,去除率越高,但处理效率会降低,需要根据实际情况进行权衡和选择。
问:刮泥机的选型和布置有哪些注意事项?
答:刮泥机的选型需要考虑池子的尺寸、形状、水深以及污泥的性质等因素,布置时需要确保刮泥板能够全面覆盖池底,并且刮泥速度要适中,以避免对污泥产生过大的扰动,还需要考虑刮泥机的维护和检修方便性。
通过以上的设计和计算,可以得出一个初步的设计方案,但在实际工程应用中,还需要根据具体情况进行调整和优化。
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