辐流式初淀池计算中的关键参数有哪些？

辐流式初沉池计算

背景与目的

辐流式沉淀池是污水处理过程中常用的一种构筑物，主要用于分离悬浮固体颗粒，本文将详细介绍其设计计算方法，并结合具体例子进行说明，通过本文，读者将了解如何进行辐流式初沉池的设计计算，包括确定中心管面积、池边溢出速率、有效水深等关键参数。

设计计算步骤

一、基本参数

1、最大设计流量 ( Q_{text{max}} ) ：2450 m³/h

2、表面负荷 ( q_0 ) ：2.5 m³/(m²·h)

3、沉淀时间 ( t ) ：1-1.5 h

4、每人每日污泥量 ( S ) ：0.3-0.8 L/p·d

5、设计人口 ( N ) ：34万人

6、排泥间隔时间 ( T ) ：4小时

7、每人每日污泥量 ( S ) ：0.5 L/p·d

8、池子数量 ( n ) ：2个

9、设计表面负荷 ( q’ ) ：2 m³/(m²·h)

10、池子直径与有效水深比值 ( D/h_2 ) ：6~12

11、池底坡度 ：≥0.05

12、刮泥机旋转速度 ：1-3r/h

13、外周刮泥板线速度 ：≤3m/min（一般采用1.5m/min）

14、进水口周围整流板的开孔面积 ：过水断面面积的6%~20%

二、具体计算步骤

1、计算每座池子表面积 ( A_1 )

[ A_1 = frac{Q_{text{max}}}{n cdot q_0} = frac{2450}{2 times 2.5} = 490 , text{m}^2 ]

2、计算池子直径 ( D )

[ D = sqrt{frac{4A_1}{pi}} = sqrt{frac{4 times 490}{pi}} approx 27.8 , text{m} ]

取整数，选择直径为28米。

3、计算有效水深 ( h_2 )

[ h_2 = q’ times t = 2 times 1.5 = 3 , text{m} ]

4、计算沉淀区有效容积 ( V’ )

[ V’ = A_1 times h_2 = 490 times 3 = 1470 , text{m}^3 ]

5、计算污泥量 ( W )

[ W = SNT / (1000 times 24) = 0.5 times 340000 times 4 / (1000 times 24) = 28.33 , text{m}^3 ]

6、计算污泥斗以上圆锥体部分体积

[ h_5 = R r = (D/2 0.8) (D/2 1.8) = 1.0 , text{m} ]

[ V_5 = (pi h_5(3R^2 + r^2) + pi h_4(R^2 + Rr + r^2)) / 3 = (pi times 1 times (3 times 14^2 + 1.8^2) + pi times 0.5 times (14^2 + 14 times 1.8 + 1.8^2)) / 3 = 96 , text{m}^3 ]

( h_4 = (D/2 r) = 0.5 , text{m} )

7、计算污泥斗以下圆锥体部分体积

[ h_6 = (1.8 0.8) tan(alpha) = 1.0 , text{m} ]

[ V_6 = (pi h_6(3r^2 + R^2) + pi h_7(R^2 + Rr + r^2)) / 3 = (pi times 1 times (3 times 0.8^2 + 1.8^2) + pi times 0.5 times (0.8^2 + 0.8 times 1.8 + 1.8^2)) / 3 = 9.6 , text{m}^3 ]

( h_7 = (r 0.8) = 0.5 , text{m} )

8、计算池总高度 ( H )

[ H = h_1 + h_2 + h_3 + h_4 + h_5 + h_6 + h_7 + h_8 + h_9 + h_10 = 0.3 + 3 + 0.5 + 0.5 + 1 + 1 + 0.5 + 0.5 + 0.5 + 0.1 = 7.0 , text{m} ]

9、计算周边处的高度

[ h_1 + h_2 + h_3 = 0.3 + 3 + 0.5 = 3.8 , text{m} ]

10、计算径深比校核

[ D/h_2 = 28/3 = 9.33 ]

符合6~12的要求。

示例

假设某城市污水处理厂的最大设计流量为43200m³/d，设计人口为25万人，每人每日污泥量为0.5L/p·d，采用机械刮泥，沉淀时间为1.5h，表面负荷q’=2m³/(m²·h)，试计算该厂辐流式初沉池的主要尺寸。

解答：

1、计算每座池子表面积 ( A_1 )

[ A_1 = frac{Q_{text{max}}}{n cdot q_0} = frac{43200}{2 times 2} = 10800 , text{m}^2 ]

2、计算池子直径 ( D )

[ D = sqrt{frac{4A_1}{pi}} = sqrt{frac{4 times 10800}{pi}} approx 120 , text{m} ]

取整数，选择直径为120米。

3、计算有效水深 ( h_2 )

[ h_2 = q’ times t = 2 times 1.5 = 3 , text{m} ]

4、计算沉淀区有效容积 ( V’ )

[ V’ = A_1 times h_2 = 10800 times 3 = 32400 , text{m}^3 ]

5、计算污泥量 ( W )

[ W = SNT / (1000 times 24) = 0.5 times 250000 times 4 / (1000 times 24) = 20.83 , text{m}^3 ]

6、计算污泥斗以上圆锥体部分体积

[ h_5 = R r = (D/2 0.8) (D/2 1.8) = 1.0 , text{m} ]

[ V_5 = (pi h_5(3R^2 + r^2) + pi h_4(R^2 + Rr + r^2)) / 3 = (pi times 1 times (3 times 60^2 + 1.8^2) + pi times 0.5 times (60^2 + 60 times 1.8 + 1.8^2)) / 3 = 709.6 , text{m}^3 ]

( h_4 = (D/2 r) = 0.5 , text{m} )

7、计算污泥斗以下圆锥体部分体积

[ h_6 = (1.8 0.8) tan(alpha) = 1.0 , text{m} ]

[ V_6 = (pi h_6(3r^2 + R^2) + pi h_7(R^2 + Rr + r^2)) / 3 = (pi times 1 times (3 times 0.8^2 + 60^2) + pi times 0.5 times (0.8^2 + 0.8 times 60 + 60^2)) / 3 = 72.96 , text{m}^3 ]

( h_7 = (r 0.8) = 0.5 , text{m} )

8、计算池总高度 ( H )

[ H = h_1 + h_2 + h_3 + h_4 + h_5 + h_6 + h_7 + h_8 + h_9 + h_10 = 0.3 + 3 + 0.5 + 0.5 + 1 + 1 + 0.5 + 0.5 + 0.5 + 0.1 = 7.5 , text{m} ]

9、计算周边处的高度

[ h_1 + h_2 + h_3 = 0.3 + 3 + 0.5 = 3.8 , text{m} ]

10、计算径深比校核

[ D/h_2 = 120/3 = 40 ]

符合6~12的要求。

本文详细介绍了辐流式初沉池的设计计算方法，并通过具体例子说明了如何应用这些公式来确定池子的主要尺寸和相关参数，通过合理的设计计算，可以确保辐流式初沉池的高效运行，满足污水处理的需求。

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