1、排水池、排泥池工艺计算案例1 .设计参数设计规模，近期供水规模为50000m3d,远期供水规模为75000m3d,自用水系数为1.10o设计个数：排水池和排泥池近期均各建设1座，包含2格，按照远期同时工作设计，且能够单独运行及泄空。原水设计浊度：按照30NTU进行设计。2 .相关设计规范根据室外给水设计标准50013-2018(1)水厂排泥水处理系统的设计应分别计算分析水量的平衡和干泥量的平衡；(2)排泥水处理系统应具有一定的安全余量，并应设置应急超越系统和排放口；(3)排泥水处理系统的平面位置宜靠近沉淀池。当水厂有地形高差可利用时，宜尽可能位于净水厂地势较低处。3 .设计水平衡及容积计算3.
2、1. 排水池水平衡计算3.1.1. 滤池反冲洗排水量计算(1)单格滤池反冲洗排水量第一阶段，单独气冲，均质石英砂滤料，微膨胀，历时5min；单格滤池过滤面积为78m2o第二阶段，气水联合冲洗，其中：水洗强度2.71.m2.s,历时5min；排水量Q气水=2.71.m2.s56078m2=63.2m3;第三阶段，单独水冲洗，强度5.41.m2.s,历时5min；排水量Q水=5.41.m2.s56078m2=126.4m3；表面扫洗强度：按1.41.m2.s计，历时5min；单格滤池过滤面积为78m2o扫洗排水量Q扫=1.4m2.sX156078m2=98.28m3;单格滤池反冲洗排水总量Q=Q气
3、水+Q水+Q扫=63.2m3+126.4m3+98.28m3=287.9m3滤池冲洗历时：从关闸停止进水开始，到初滤水排放完毕，出水气动蝶阀打开为止。(2)初滤水排水量初滤水按照过滤初期IOmin的过滤水量；Q=0.12731060=76.4m3。(3)反冲前排水水量单格滤池总面积为92.3m2,过滤水位为3.50m,冲洗排水槽高度为2.80m,冲洗排水槽深度1.101.60m,冲洗排水槽内宽0.7m,反冲洗前排水量为：Q=92.3(3.50-2.80)+(1.10+1.60)/20.7013=76.9m3(4)滤池反冲洗总排水量(按照远期6格计算)远期包含6格，Q=(287.9+76.4+7
4、6.9)6=441.16=2646.6m3占水厂设计规模4.41%o3.1.2. 活性炭滤池反冲洗排水量计算(1)单格滤池反冲洗排水量第一阶段，单独气冲，均质石英砂滤料，微膨胀，历时5min；单格滤池过滤面积为78m2o第二阶段，气水联合冲洗，其中：水洗强度2.71.m2.s,历时5min；排水量Q气水=2.71.m2.s56078m2=63.2m3;第三阶段，单独水冲洗，强度5.41.m2.s,历时5min；排水量Q水=5.41.m2.s56078m2=126.4m3；表面扫洗强度：按1.41.m2.s计，历时5min；单格滤池过滤面积为78m2o扫洗排水量Q=1.4m2.s156078m2
5、98.28m3;单格滤池反冲洗排水总量Q=Q气水+Q水+Q扫=63.2m3+126.4m3+98.28m3=287.9m3滤池冲洗历时：从关闸停止进水开始，到初滤水排放完毕，出水气动蝶阀打开为止。(2)初滤水排水量初滤水按照过滤初期IOmin的过滤水量；Q=0.12731060=76.4m3。(3)反冲前排水水量单格滤池总面积为92.3m2,过滤水位为3.50m,冲洗排水槽高度为2.80m,冲洗排水槽深度1.101.60m,冲洗排水槽内宽0.7m,反冲洗前排水量为：Q=92.3(3.50-2.80)+(1.10+1.60)/20.7013=76.9m3(4)滤池反冲洗总排水量(按照远期6格计
6、算)远期包含6格，Q=(287.9+76.4+76.9)6=441.16=2646.6m3占水厂设计规模4.41%o3.1.3. 排水池水量平衡计算按照远期6格使用计算，按照日均24h排水进行设计；平衡分析如下：水量平衡计算表时间（三）池内原有水量(nr?)滤池排入(n)出水(m3)10.00441.10110.282330.830.00110.283220.550.00110.284110.280.00110.2850.00441.10110.286330.830.00110.287220.550.00110.288110.280.00110.2890.00441.10110.2810330
7、830.00110.2811220.550.00110.2812110.280.00110.28130.00441.10110.2814330.830.00110.2815220.550.00110.2816110.280.00110.28170.00441.10110.2818330.830.00110.2819220.550.00110.2820110.280.00110.28210.00441.10110.2822330.830.00110.2823220.550.00110.2824110.280.00110.28总合计2646.62646.6根据以上表格中排水量平衡，排水池有效调节
8、容积V：二池内原有水量MAX一池内原有水量MiN=330.83-0=330.83m3由于排水池容积不能小于滤池反冲洗一次排水量，且根据规范考虑一定的余量，根据实际用地范围，考虑到实际远期多格滤池部分时间重叠排水的可能性，根据实际可用地面积及平面布置，确定排水池的尺寸为8.7X10m,平面面积为87X2=174n有效水深为4.0m,共设置2格，总有效体积为696m3o滤池反冲洗间隔时间核算：滤池远期分2班冲洗，每班冲洗3格，每格滤池排水入池时间为30-45min,本次取0.7ho在考虑周边用地有限的条件下，单格尽量能排水池轮流接收2格滤池来水。每格滤池的冲洗间隔可以根据实际情况调整。根据本设计中
9、排水池的实际可用调节容积，696/441=1.57次排水，考虑实际运行排水池容积的安全性，单格滤池反冲洗的最小间隔时间为0.4h。3.2. 排泥池平衡分析计算排泥池的平衡计算与沉淀池的排泥以及浓缩池的进泥有关。 1）排泥量进泥量计算排泥池的污泥主要从絮凝池和沉淀池排入，污泥的含水率为99.5%o根据脱水车间污泥量计算，近期污泥干泥量为2.72td,远期污泥干泥量为4.08td因此近期排泥池的进泥量为544m3d,远期排泥池的进泥量为816m3do 2）污泥浓缩池进泥量计算浓缩池按照24h均匀进泥进行计算。近期污泥浓缩池的进泥量为22.67m3h,远期的进泥量34m3ho 3）排泥池容积计算按照
10、远期工况设计，近期进行复核 远期沉淀池同时排泥；远期沉淀池共配置12个潜水泥浆泵，每个泵的配置流量为30m3h,每次排泥2个来回，每个来回的运行时间约为25min,每次排泥，桁车来回两趟，桁车运行速度Irnmin,沉淀池长56m,每趟时间56min,两座沉淀池每周期排泥量为44811（粗略估算）； 需处理污泥（99.5%）总容积为448X4+27.5=1819.5m3d; 按照远期工况设计，近期复核。 设备运行模式：浓缩机为连续运行，板框机为间隙运行，单台最大运行规模为0.48td,运行周期为1.5h。板框机的绝干污泥处理量0.48td,脱水前的污泥量(95%含水率)为0.480.05=9.6
11、m3,浓缩前的污泥量为0.480.005=96m3污泥。考虑污泥脱水前0.3h的污泥调理时间差，根据厂家提供数据，本次单台浓缩机进泥量为80m3ho远期排泥池计算a.远期单台处理，1用1备；污泥平衡计算(远期)序号原有污泥量沉淀池排入气浮池排入浓缩机(m3)浓缩机2(m3)(m3)(m3)(m3)1024027.52267.5208803395.5804315.5805235.5806155.580775.5240808235.5208809363.58010283.58011203.58012123.5801343.52408014203.52088015331.58016251.58017
12、171.5801891.5801911.52408020171.52088021299.58022219.58023139.5802459.559.5179227.51819.50根据以上表格，排泥池有效调节容积V：二池内原有污泥量MAX.池内原有水量MN=395.5-0=395.5m3ob.远期两台同时处理；污泥平衡计算(远期)序号原有污泥量沉淀池排入气浮池排入浓缩机(m3)浓缩机2(m3)(m3)(m3)(m3)1024027.52267.52083475.54475.55475.56475.57475.52408715.52089923.510923.511923.512923.5139
13、23.52408080141003.52088080151051.5808016891.5808017731.5808018571.5808019411.5240808020491.5208808021539.5808022379.5808023219.580802459.559.5179227.5939.5880根据以上表格，排泥池有效调节容积V：=池内原有污泥量max.池内原有水量MiN=1051.5-0=1051.5m3近期排泥池计算，近期考虑1台脱水机进行运行，单台浓缩机进泥量与远期相同。沉淀池为1座，按照4周期排泥。a.近期单台处理；污泥平衡计算(近期)序号原有污泥量沉淀池排入气浮池
14、排入浓缩机(m3)浓缩机2(m3)(m3)(m3)(m3)1O12013.752133.751043237.754237.755237.756237.757237.751208357.75I(M9461.7510461.7511461.7512461.7513461.751208014501.751048015525.758016445.758017365.758018285.758019205.751208020245.751048021269.758022189.758023109.75802429.7529.7589613.75909.75O根据以上表格，排泥池有效调节容积V：=池内原有
15、污泥量MAX池内原有水量min=461.75-0=461.75m3规范中关于排泥池有效容积的考虑规范中要求排泥池体积不得小于最大一次排泥量的体积，絮凝沉淀池一次排水的体积为(240+208)=448m3o排泥池容积的确定根据以上远期和近期的计算结果，综合经济、操作便捷性以及排泥安全性，同时兼顾气浮池排泥流量变化，考虑建设排泥池体积为480n可以满足以上近期工况以及远期的2种工况，同时满足规范要求448n?。因此确定排泥池的容积为480m3.3. 排泥池特殊工况复核最不利浊度，85NTU进行复核，PAC按25mg1.考虑。So=(kCo+k2D)k0Q0106=7.56td按照含水率为99.5%
16、近期污泥排量为7.56/(1-0.99)=1512td=1512m3,远期污泥排泥量为3024m30共有6个排泥周期，每个排泥周期2小时，则脱水机可采用运行工况如下：污泥平衡计算(85NTU复核远期)序号原有污泥量沉淀池排入气浮池排入浓缩机1(m3)浓缩机2(m3)(m3)(m3)(m3)1O24027.5802187.5208803315.5804235.5805155.5240806315.5208807443.5808363.5809283.5240808010363.5208808011411.5808012251.580801391.5240808014171.5208808015
17、219.58016139.5801759.52408018219.52088019347.58020267.5808021107.5240808022187.5208808023235.580802475.575.5268827.51840800根据以上表格，排泥池有效调节容积V：=池内原有污泥量MAX池内原有水量MIN=429.75-O=429.75m3污泥平衡计算(85NTU复核近期)序号原有污泥量沉淀池排入气浮池排入浓缩机1(n)浓缩机2(m3)(m3)(m3)(m3)1O12013.752133.751043237.754237.755237.751206357.751047461.7
18、5808381.75809301.751208010341.751048011365.758012285.758013205.751208014245.751048015269.758016189.758017109.751208018149.751048019173.75802093.75802113.75120802253.75104802377.7577.7524OO134413.751357.75O根据以上表格，排泥池有效调节容积V：=池内原有污泥量MAX.池内原有水量min=461.75-0=461.75m3480m3(5)沉淀池排泥池水头损失：按照0.3m暂估；(6)排泥池中排泥水
19、由沉淀池排出，沉淀池排泥渠的出泥标高为-1.60m,即绝对标高为29.80-1.60=28.20m；排泥池的进水水位标高为28.20-0.30=27.90mo4.2. 选泵计算(1)水泵流量排泥池共建成2格，每格中设置2台水泵，每台泵的流量为40m,直接排入一体化浓缩机。(2)水泵扬程a.沿程损失DN150v=0.71s1.=IOm100Oi=IO(Q=40m3h)DN200v=0.79s1.=80m1000i=6.25(Q=80m3h)沿程损失：Hr=IOX10/1000+806.25/1000=0.6mb.静扬程静扬程：地面标高为29.8m,浓缩机进泥管相对地面标高约为5.0m,绝对标高为
20、34.80m,排泥池最低水位为23.90m,净扬程为34.80-23.90=10.90moc.局部损失DN150v=0.71m/sv22g=0.0257DNlOOv=0.79msv22g=0.0318DNlOO90。弯头=0.65DNlOO止回阀+闸阀=7.5+0.2=7.7DN150三通（转弯流）=l,5局损损失：H=0.0257（0.65+7.7）+0.0318（1.5+1.5+1.5）=0.36md.安全水头富裕，取1.5me.总扬程计算H=0.6+10.90+0.36+1.5=13.36mo（厂家推荐使用扬程H=2030m）f.选泵每格水池配两台潜污泵，型号为50WQ40-15-4,1
21、用1备，两个排水池共4台潜污泵。流量为40m3h,扬程为15m,效率为片67%,电机功率4kw,转速为2900radmin,最低有效水位是0.420m,吸水口径为6325,（设计手册11册，P639页）。4.3. 搅拌设备每格池选用2台双曲面搅拌器，有效服务范围为36m,每台规格为D=l.5mo4.4. 溢流水位计算为避免流水溢出地面，设置溢流口。溢流水位=最高运行水位以上0.2m,为防止雨水倒灌，设溢流井及拍门。溢流堰总长：1.=2X0.6+1.2m=2.4m。5 .排水池尺寸等计算5.1. 尺寸和水位(1)排水池容积，450m3；(2)排水池平面尺寸为B1.=8.7102m=174m2;(
22、3)有效水深：H=4.0m;5.2. 选泵计算(1)水泵流量排水池单次反冲洗排水量为441m3d,排水池的有效容积为696m3do排水池共建成2格，每格中设置2台水泵。每台泵的流量为225m3h,按照l.Oh内将排水池内的废水排除。废水排除总共有2个去处，一般排入给水厂工艺流程中的配水井，另直接排入厂区雨水管道系统。(2)水泵扬程计算过程如排泥池，水泵扬程取15.0m,流量为225m3h5.3. 搅拌设备每格池选用1台双曲面搅拌器，服务范围为36m,每台规格为D=l.5m。54溢流水位计算为避免流水溢出地面，设置溢流口。溢流水位=最高运行水位以上0.2m,为防止雨水倒灌，设溢流井及拍门。溢流堰
23、总长：1.=20.6+1.2m=2.4m6 .污泥浓缩池计算6.1. 规范及设计手册设计要求(1)浓缩后含水率不宜高于98%,且满足脱水机械进机浓度要求；(2)重力浓缩池应按照固体通量计算，并应按照液面负荷校核；(3)固体通量、液面负荷宜通过沉降浓缩试验，或按相似排泥水浓缩数据确定。当无试验数据和资料时，辐流时浓缩池的固体通量可取0.5kg干固体/(m2.h)1.0kg干固体/(m2.h),液面负荷不宜大于1.0m3/(m2.h)o(4)浓缩池设计要求：(5)浓缩池池边水深宜为3.54.5m;机械排泥或者多斗排泥；刮泥机上宜设置浓缩栅条，外缘线速度不宜大于2mmim池底坡度宜为8%10%,超高宜大于0.3m；浓缩池泥水排出管不应小于150mm；污泥引出管管径不小于DN200。当重力浓缩池为间歇进水和间歇出泥时，可采用浮动槽收集上清液提高浓缩效果。浓缩池的泥量需考虑、絮凝沉淀池排泥、排水池、排泥池所排出的水量以及脱水机的分离液量等。浓缩池上清液溢流堰负荷率控制在150m3(m.d)以下。6.2. 浓缩池设计计算(1)污泥浓缩池进泥量污泥浓缩池进泥量为818.4m3d(含水率为99.5%),污泥浓缩池出泥量为136.411)3d(含水率为97%),每日形成的干污泥为20.96m3d(2)固体通量计算辐流式浓缩池的固体负荷为0.51.0kg/(m2.h)o
