污泥浓缩池设计.pdf

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1、1 1 绪论绪论污泥浓缩的主要目的是降低污泥含水率、减少污泥体积。浓缩减少的是污泥所含的间隙水，同时能改变其物理状态，减少池容积和处理所需的投药量，缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸，以便进一步处置利用。污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至 97%98%，初次沉淀污泥可降至 85%90%。浓缩方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广1。重力浓缩重力浓缩重力浓缩是一种重力沉降过程，属于分层沉降，依靠污泥中的固体物质的重力作用进行沉降与压密。污泥浓缩过程中顺次存在着自由沉降、絮凝沉降、区域沉降和压缩沉降等过程。重力浓缩的构筑物称为重力浓缩池，按其运转方式可以分为连续式和

2、间歇式两种。连续式主要用于大、中型污水处理厂，间歇式主要用于小型污水处理厂或工业企业的污水处理厂，也包括湿污泥地。连续式重力浓缩池的进泥与出水都是连续的，排泥可以是连续的，也可以是间歇的。当池子较大时采用辐流式浓缩池，当池子较小时采用竖流式浓缩池。竖流式浓缩池采用重力排泥，辐流式浓缩池多采用刮泥机排泥，有时也可以采用重力排泥，但池底应做成多斗。重力浓缩池一般采用水密性钢筋混凝土建设，设有进泥管、排泥管和上清液排出管，平面形式有圆形和矩形两种，一般多采用圆形2。重力浓缩法的优点为贮泥能力强，动力消耗小，运行费用低，操作简便，但重力浓缩池占地面积较大，浓缩效果较差，浓缩后污泥含水率高，易发酵产生臭

3、气。此方法主要用于浓缩初沉污泥、初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。重力浓缩池的结构特点重力浓缩池的结构特点间歇式重力浓缩池是间歇进泥，因此，在投入污泥前必须先排除浓缩池已澄清的上清液，腾出池容，故在浓缩池不同高度上应设多个上清液排出管。间歇式操作管理麻烦，且单位处理污泥所需的池体积比连续式的大。连续式重力浓缩池可采用辐流式、竖流式沉淀池的型式，一般都是直径520m 圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。采用辐流式沉淀池的形式，可分为有刮泥机与污泥搅动装置的浓缩池、不带刮泥机的浓缩池，以及多层浓缩池等三种。有刮泥机与污泥搅动装置的浓缩池其池底面倾斜度很小，为圆锥形沉淀池。池底坡度为。进泥口设在池中心，周围

4、有溢流堰。为提高浓缩效果和减少浓缩时间，可在刮泥机上安装搅拌装置，刮泥机与搅拌装置旋转速度应很慢，不至于使污泥受到搅动，其旋转周速度一般为s。搅拌作用可使浓缩时间缩短 45 小时。有些刮泥机上设置有垂直的搅拌栅，当栅条随刮泥机缓慢移动时（其线速度一般为 220m/s），每条栅条后面可形成小涡流，有助于颗粒间的凝聚，并可造成空穴，可以破坏污泥网状结构和胶着状态，使其中的水分及气泡容易分离，促进固体沉降，可提高浓缩效率 20%。如不用刮泥机，可采用多斗连续式浓缩池，采用重力排泥，污泥斗锥角大于55，并设置可根据上清液液面位置任意调动的上清液排除管，排泥管将污泥从泥斗底部排除。中小型池多用重力排泥，

5、一般不设搅拌栅条。对于土地紧缺的地区，可考虑采用多层辐射式浓缩池。当浓缩池较小时，可采用竖流式浓缩池。污泥由中心进泥管连续进泥，浓缩污泥通过橡皮刮板刮到污泥斗中，并从池底排泥管排出。澄清水由溢流堰溢出。浓缩池沿高程可大致分为三个区域：顶部为澄清区，中部为进泥区，底部为压缩区。进泥区的污泥固体浓度与进泥浓度大致相同；压缩区的浓度则愈往下愈浓，到排泥口达到要求的浓度；澄清区与进泥区之间有一污泥面，其高度由排泥量调节，可调节压缩污泥的压缩程度。通常，重力浓缩池进泥可用离心泵，排泥则需要活塞式隔膜泵、柱塞泵等压力较高的泥浆泵3。重力浓缩池的运行管理重力浓缩池的运行管理选用重力浓缩池时要考虑污泥的种类、

6、浓度和含水率等诸多因素条件，经计算设计好浓缩池后，在运行过程中还要加以管理，以延长浓缩池的使用寿命，保持其高效运行。结合实践经验，认为以下方法有助于重力浓缩池的运行管理。（1）重力浓缩池连续运行时浓缩效果好。运行初期或污泥量少时，可以间歇运行。（2）当连续排泥不能保证出泥的含水率要求时，采用间歇排泥法，其两次排泥间隔在给水排水设计手册中规定为 8h。如果排泥间隔大于 8h，将造成已浓缩了的污泥团因集中大量排放而导致再次被分散，破坏浓缩效果。此外，污泥在池内停留时间过长，易引起厌氧发酵，造成污泥上浮，特别是夏季，温度较高，这种情况会更加明显。故重力浓缩池排泥间隔时间定为 68h。（3）刮泥机长时

7、间停转，不仅会延缓污泥的浓缩过程，而且使浓缩后的污泥得不到及时排除，导致污泥腐败。另外，环境温度低于0时，还可能因为长期停机使池内结冰，造成刮泥机不能启动，甚至冻坏池体。如池内有大块异物阻碍刮泥机的运行，或有大批人员同时上机时，易造成刮泥机的超负荷运行，将导致设备的损坏。（4）浓缩池池面及入口处的浮渣如不及时清除，不仅影响上清液的出流，而且还影响大气的复氧作用，容易产生厌氧情况。另外，池走道上的杂物影响刮泥机的正常运行，不利于操作人员巡视。（5）由于长期停机，池内水分蒸发，污泥浓度增高，刮泥机再启动时，静负荷过大，所以开机时先点动，可以降低静负荷，保护设备。（6）重力浓缩池刮泥机的搅拌栅容易粘

8、挂棉纱、塑料绳、袋等杂物，不及时清理，缠在栅条上，就起不到搅拌促进污泥浓缩的作用，使刮泥机不能继续运行，污泥中的水分不能沿着搅拌栅导向上部，所以，操作人员应经常清理栅条上的杂物4。2 2 总体设计总体设计设计的原始数据设计的原始数据由二沉池排放的剩余污泥量：1400m3/d，含水率%；污泥浓度：6g/L；初沉池排放的污泥量 350m/d，含水率 96%，污泥浓度：40g/L；浓缩后污泥浓度为40g/L，含水率：96%。重力浓缩池的设计重力浓缩池的设计本设计采用带刮泥机的辐流式重力浓缩池。设计规定设计规定（1）当进泥为初次污泥时，其含水率一般为 95%-97%，浓缩后污泥含水率为 92%-95%

9、。（2）当进泥为剩余污泥时，其含水率一般为%，浓缩后污泥含水率为97%-98%。（3）当进泥为混合污泥时，其含水率一般为98%-99%，浓缩后污泥含水率为94%-96%。（4）浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。（5）浓缩池有效水深最低不小于3m，一般宜为4m。（6）污泥室容积和排泥时间，应根据排泥方法和两次排泥间时间而定，当采用定期排泥时，两次排泥间隔一般可采用8h。（7）集泥设施：辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡度可采用；当采用刮泥机时，不宜小于。不设刮泥设备时，池底一般设有泥斗。泥斗与水平面的倾角，应不小于50度。刮泥机的回转速度为 h，吸泥机的回转速度为1r/

10、h，其外缘线速度一般宜为1-2m/min。同时在刮泥机上可安设栅条，以便提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置。（8）构造及附属设施：一般采用水密性钢肋混凝土建造。内设污泥投入管、排泥管、排上清液管，排泥管最小管径采用150mm，一般采用铸铁管。（10）上清液：浓缩池的上清液，应重新回到初沉池前进行处理。其数量和有机物含量参与全厂的物料平衡计算。（11）二次污染：污泥浓缩池一般均散发臭气，必要时应考虑防臭或脱臭措3施。臭气控制可以从以下三方面着手，即封闭、吸收和掩蔽。所谓封闭，是指用盖子或其它设备封住臭气发生源；所谓吸收，是指用化学药剂来氧化或净化臭气；所谓掩蔽，是指采用掩蔽剂使臭气暂时不向外扩散5

11、。设计参数设计参数在无试验资料时，重力浓缩池的设计参数可见表6。表表重力浓缩池设计参数重力浓缩池设计参数污泥种类进泥含水率（%）出泥含水率（%）水力负荷m/(m d)32固体通量kg/(m d)2溢流TSS(mg/L)初沉池污泥959792952433801203001000生物膜9699949835502001000剩余污泥97981035200100混合污泥989994962580300800计算公式计算公式（1）浓缩池的面积：A QC2(m)（2-1）M式中：Q为污泥量(m3/d)；C为污泥固体浓度(kg/L)；M为污泥固体通量kg/(m2d)。（2）浓缩池的直径:D 式中：A1为单池面

12、积，A14A1（2-2）(m)A；n 为池子个数。n（3）浓缩池的高度：在缺少实验数据时，把重力浓缩池的深度划分为五部分，即：浓缩池工作部分并有效水深高度 h1:h1TQ(m)（2-3）24A式中：T 为浓缩时间（12hT24h）；Q 为污泥量(m3/d)；A 为浓缩池面积 m2。浓缩池超高 h2,一般取。缓冲层高度 h3,一般取。刮泥设备所需池底坡度造成的深度 h4:h4D（2-4）i(m)2式中：i 为池底坡度，根据排泥设备取，常用；D 为池子直径 m。泥斗深度 h5:根据排泥间隔计算泥斗容积后（正圆台）确定高度：h5（2-5）式中：D 为圆台上口直径；d 为圆台下底直径；为泥斗壁与水平面

13、的倾角，不小于50。浓缩池有效深度：H h1 h2 h3(m)（2-6）浓缩池总深度：Ddtan(m)2H h1h2h3h4h5(m)（2-7）具体设计计算具体设计计算（1）计算进泥量与污泥固体浓度二沉池排放的剩余污泥量Q11400m3/d，污泥浓度C1 6g/L；初沉池排放的污泥量Q2 350m3/d，污泥浓度C2 40g/L。进泥量 Q:Q Q1Q21400350 1750m3/d进泥的污泥固体浓度 C：Q1C1Q2C21400610335040103C 12.8g/LQ1Q2(1400350)103（2）浓缩池的面积已知进泥为混合污泥，污泥固体通量根据表取M 65kg/(m2d)，则由公

14、式（2-1）得：A QC175012.8 344.6m2M65采用两个浓缩池(n 2)，有A1A344.6172.3m2n2（3）浓缩池的直径由公式（2-2）得：D 4A14172.314.8m3.14（4）浓缩池的高度取浓缩时间T 15h，则由公式（2-3）得：h1TQ151750 3.2m24A24344.6超高：h2 0.3m。缓冲层高度：h3 0.3m。取池底坡度i 0.05，则池底坡度造成的深度 h4由公式（2-4）得：h4D14.8i 0.05 0.37m22污泥混合后浓度为 L，取进泥密度为 1000kg/m3,则可以近似的认为浓缩池进泥的含水率为P1 98.72%，浓缩后污泥的

15、含水率P2 96%，计算得浓缩后污泥体积为：V V1100 P10098.7211750 560m3,100 P210096则每池产生的污泥量为：V V560 280m3n2取泥斗储泥时间t 2h，则两次排泥的间隔每池产生的污泥量为：V Vt2802 23.3m3,2424采用的泥斗为圆台形；泥斗斗底倾角采用 60；泥斗斗底直径为d 1.8m,泥斗上口直径为D 5.04m（两个尺寸均为设定）。由公式（2-5）得泥斗深度 h5:h5Dd5.041.80tantan60 2.8m22由泥斗上、下底的面积：S D23.145.04219.94m2,S d23.141.82 2.54m2，124444

16、得泥斗容积：11V斗h5(S1 S2S1S2)2.8(19.942.54 19.942.54)27.6m3 23.3m333由公式（2-6）得浓缩池有效深度：H h1h2h3 3.20.30.3 3.8m 3m符合要求由公式（2-7）得浓缩池总深度：H h1h2h3h4h5 3.80.372.8 6.97m（5）选用 XG-14 型悬挂式中心传动刮泥机。单边式刮泥，适用于池径为 14m、池深为4m 的浓缩池。它的结构简单、成本低，适用于中小型的浓缩池。刮泥机的回转速度为4r/h5。（6）进泥管管径为 300mm，出泥管管径为 200mm,出水管管径为 200mm，均为铸铁管。（7）采用正三角形

17、出水堰，三角堰的角度为 60,设计堰上水深 H 为 8cm,可得水流过堰宽度B 2H tan2 9.24cm。浓缩池简图浓缩池简图（单位：mm）=图 2-1 辐流式重力浓缩池简图结束语结束语在此次课程设计的过程中，我获益良多。对水污染控制工程这门课的认识一步步深刻起来，同时也巩固了我在课堂上学到的污水处理的知识。学以致用，虽然课程设计不及实际工程来的全面完整，但却为我们日后的实际工作奠定了基础。在不断提出问题、解决问题的过程中，自身的知识面也在不断扩展，尤其是在绘制构筑物结构图的过程中，我对 CAD 的使用也越来越灵活，使得书本上平面的知识变得立体起来。同学之间的相互请教与共同探讨加深了我对知

18、识的理解与运用，对各方面问题的思考和解决也提高了我考虑问题的全面性。此次课程设计使我自身得到了极大提高，同时也衷心感谢晋日亚老师与吕春玲老师对我的悉心指导。参考文献参考文献1 晋日亚，胡双启.水污染控制技术与工程M.北京:兵器工业出版社,2005:249-2502 尹士君,李亚峰水处理构筑物设计与计算 M北京:化学工业出版社,2004:41-423 高俊发,王社平.污水处理厂工艺设计手册M.北京:化学工业出版社,2003:112-1134 刘灿生.给水排水工程施工手册（第二版）M.北京:中国建筑工业出版社,2002:7765 孙立平.污水处理新工艺与设计计算实例M.北京:科学出版社，2001:139-1406 于尔捷，张杰.给水排水工程快速设计手册 2M.北京:中国建筑工业出版社,1996:181