柵前水深怎么確定？

【專家解說(shuō)】：① 確定柵前水深
根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式 計(jì)算得：
（1-1）

所以柵前槽寬約0.283m。柵前水深h≈0.142m
說(shuō)明：由于水量小的緣故，計(jì)算數(shù)據(jù)偏小，這里為了設(shè)計(jì)的需要、施工的方便以及設(shè)備選型的準(zhǔn)確，取柵槽寬度0.60m，柵前水深0.30m。
② 格柵計(jì)算
（1-2）
n—格柵間隙數(shù)
代入數(shù)據(jù)得： =36（條）
柵槽有效寬度（B）， 設(shè)計(jì)采用ø10圓鋼為柵條，即S=0.01m。
=0.494m
取格柵寬度B=0.8m
通過(guò)格柵的水頭損失h1
（1-3）
（1-4）
h0—計(jì)算水頭損失；
g—重力加速度，取9.81m/s2；
K—系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大的倍數(shù)，一般K=3.0；
ξ—阻力系數(shù)，其數(shù)值與格柵柵條的斷面幾何形狀有關(guān)， ，當(dāng)為矩形斷面時(shí)， =2.42。
= =0.098m
所以：柵后槽總高度H
=0.3+0.098+0.3=0.698m
——柵前渠超高，取0.3m
柵槽總長(zhǎng)度L
=0.275m （1-5）
（1-6）
=0.3+0.3=0.6m
2.26m
L1—進(jìn)水渠長(zhǎng)，m； L2—柵槽與出水渠連接處漸窄部分長(zhǎng)度，m；
B1—進(jìn)水渠寬，； α1—進(jìn)水漸寬部分的展開(kāi)角，一般取20°。
(3) 柵渣量計(jì)算
對(duì)于柵條間距b=4mm的細(xì)格柵，對(duì)于屬于精細(xì)化工范疇的化學(xué)制藥廠廢水，每單位體積污水?dāng)r截污物為W1=0.03 m3/103m3，每日柵渣量為：
=0.04 m3/d （1-7）
攔截污物量小于0.3m3/d,應(yīng)采用人工清渣。
3.3.2 調(diào)節(jié)池
(1) 設(shè)計(jì)說(shuō)明
根據(jù)生產(chǎn)廢水排放規(guī)律，以及后續(xù)處理構(gòu)筑物對(duì)水質(zhì)水量穩(wěn)定性的要求，設(shè)調(diào)節(jié)池3座，分別是：高濃度調(diào)節(jié)池、儲(chǔ)液池和低濃度調(diào)節(jié)池。
(2)設(shè)計(jì)計(jì)算
① 高濃度調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)和計(jì)算
高濃度調(diào)節(jié)池主要調(diào)節(jié)各主要生產(chǎn)工段的生產(chǎn)廢水，對(duì)其進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，采用底下式，加蓋（為了防止揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)，污染環(huán)境）。
設(shè)調(diào)節(jié)池水力停留時(shí)間為T=3d，則調(diào)節(jié)池的有效容積為：
=513 m3 （2-1）
——為高濃度有機(jī)廢水水量
取平面尺寸為（12 12）m2，設(shè)一座
則有效水深 =3.56m （2-2）
取超高0.3m
所以H=h+0.3=3.9m
說(shuō)明：采用地下式，不設(shè)污泥斗，設(shè)攪拌器一套。因?yàn)楦邼舛扔袡C(jī)廢水中含有大量的有機(jī)物，其中包括難降解的、大分子的和有毒的，如果設(shè)有污泥斗，在它的污泥中，BOD和COD負(fù)荷都會(huì)很高，而且難以處理。
設(shè)備：100WL30-20-5.5型污水泵兩臺(tái)，一備一用。性能：流量30m3/h，揚(yáng)程20m，出口直徑100mm，效率42%，電動(dòng)機(jī)功率5.5kw。
② 儲(chǔ)液池的設(shè)計(jì)及計(jì)算
儲(chǔ)液池的作用是儲(chǔ)存經(jīng)過(guò)高濃度調(diào)節(jié)池的有機(jī)廢水。
設(shè)水力停留時(shí)間為1.5d
有效容積為： =256.5m3
取平面尺寸為（ ）m2
有效水深為： =3.56m
取超高0.3m
所以H=h+0.3=3.9m
說(shuō)明：采用地下式，不設(shè)污泥斗，設(shè)攪拌器一套。
③ 低濃度調(diào)節(jié)池（總調(diào)節(jié)池）的設(shè)計(jì)及計(jì)算
低濃度有機(jī)廢水包括生產(chǎn)工藝中的沖洗廢水、污冷凝水、生活污水等。
在儲(chǔ)液池經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化的高濃度有機(jī)廢水也進(jìn)入總調(diào)節(jié)池。
設(shè)水力停留時(shí)間為1.6d
有效容積為： =1920m3
取平面尺寸為（ ）m2
則有效水深為： =3.56m
取超高0.3m，所以H=h+0.3=3.9m。
說(shuō)明：不設(shè)污泥斗，設(shè)攪拌器一套。
3.3.3 UASB反應(yīng)器
(1) 設(shè)計(jì)說(shuō)明
UASB反應(yīng)器由反應(yīng)區(qū)、進(jìn)水管道和位于上部的三相分離器組成。反應(yīng)器下部由具有良好的沉淀和絮凝性能的高質(zhì)量分?jǐn)?shù)厭氧污泥形成污泥床，污水從進(jìn)水口自下而上通過(guò)污泥床，與厭氧污泥充分接觸反應(yīng)。厭氧分解過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣形成微小氣泡不斷釋放、上升，逐漸形成較大氣泡。反應(yīng)器中，上部污泥在沼氣的擾動(dòng)下形成污泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的懸浮層，頂部的分離器進(jìn)行污泥、沼氣和廢水的三相分離。處理后的水從沉淀區(qū)上部溢流排出，氣室的沼氣可用管道導(dǎo)出，沉淀在泥斗壁上的污泥在重力作用下沿泥斗壁斜面下滑回到反應(yīng)區(qū)，使得反應(yīng)區(qū)有足夠的污泥濃度。
本設(shè)計(jì)中UASB采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面取正方形。
本工程所處理工業(yè)廢水屬高濃度有機(jī)廢水，生物降解性好，UASB反器作為處理工藝的主體，擬按下列參數(shù)設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)流量 1200 m³/d =50m³/h
進(jìn)水濃度 CODcr=5000mg/L COD去除率為87.5%
容積負(fù)荷 Nv=6.5kgCOD/(m³•d)
產(chǎn)氣率 r=0.4m³/kgCOD
污泥產(chǎn)率 X=0.15kg/kgCOD
(2) UASB反應(yīng)器工藝構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算
① UASB總?cè)莘e計(jì)算
UASB總?cè)莘e：
V = QSr/Nv = 1200×5×87.5%/6.5 = 807.7 m³ （3-1）
選用兩座反應(yīng)器，則每座反應(yīng)器的容積 Viˊ= V/2 = 404 m³
設(shè)UASB的體積有效系數(shù)為87%，則每座反應(yīng)器的實(shí)需容積
Vi = 404/87%= 464m³
若選用截面為8m×8m 的反應(yīng)器兩座，則水力負(fù)荷約為
0.3m³/(m²•h)<1.0m³/(m²•h) 符合要求
求得反應(yīng)器高為8m，其中有效高度7.5m，保護(hù)高0.5m.
② 三相分離器的設(shè)計(jì)
UASB的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離器的設(shè)計(jì)直接影響氣、液、固三相在反應(yīng)器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。對(duì)污泥床的正常運(yùn)行和獲得良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)驗(yàn)，三相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：
a.液進(jìn)入沉淀區(qū)之前，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)影響
沉淀效果。
b. 沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在0.7m³/(m²•h)以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過(guò)沉淀槽底縫隙的流速不大于2.0m/h。
c. 沉淀斜板傾角不小于50°，使沉泥不在斜板積累，盡快回落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)。
d.出水堰前設(shè)置擋板以防止上浮污泥流失，某些情況下應(yīng)設(shè)置浮渣清除裝置。
三相分離器設(shè)計(jì)需確定三相分離器數(shù)量，大小斜板尺寸、傾角和相互關(guān)系。
三相分離器由上下兩組重疊的高度不同的三角形集氣罩組成。本設(shè)計(jì)采用上集氣罩為大集氣罩，下集氣罩為小集氣罩。大集氣罩由鋼板制成，起集氣作用，小集氣罩為實(shí)心鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，實(shí)起支撐作用。

取上下三角形集氣罩斜面的水平傾角為θ=55°，h2=0.5m
根據(jù)圖b所示幾何關(guān)系可得：
b1=h2/tgθ=0.5/tg55°=0.35m （3-2）
b2=b-2 b1=2.67-2×0.35=1.97m （3-3）
下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液上升流速v1可用下式計(jì)算：
v1 = Q/S1 （3-4）
S1 = b2×l×n = 1.97×8×3 = 47.28 m² （3-5）
= 25/47.28 = 0.53m/h < 2m/h
取CD為0.3m，上三角形集氣罩與下三角形集氣罩斜面之間回流縫流速v2可用下式計(jì)算：
v2 = Q/S2
S2 = CD×l×2n = 0.3×8×2×3 = 14.4 m²
= 25/14.4 = 1.74m/h < 2m/h
滿足v1 < v2 < 2.0m/h 的要求
取CE=0.3m，則上三角形集氣罩的位置即可確定，且
BC = CE/sin35°= 0.3/sin35°= 0.52m
AB = ( b1-CD)/cos55°= 0.09m
h3 \ = [Abcos55°+(b2-0.5)/2]tg55°
=[0.26cos55°+(1.97-0.5)/2] •tg55°= 1.26m
取水深h1 = 0.8m.
集氣罩及各部分的尺寸標(biāo)注見(jiàn)下圖：
氣分離效果的校核:
設(shè)沼氣氣泡的直徑d=0.008cm, 20℃時(shí)，凈水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)υ=0.0101cm2/s，取廢水密度ρ1=1.01g/cm³,沼氣密度ρ=1.2×10-3g/cm³，碰撞系數(shù)β=0.95,動(dòng)力粘滯系數(shù)
µ=υ•ρ=0.0101×1.01=0.0102g/(cm•s)
由于廢水的µ一般大于凈水，可取廢水的µ=0.02g/(cm•s)
則氣泡的上升速度vb= βg•(ρ1-ρ) •d²/18µ （3-6）
= 0.95×981×(1.01-1.2×10-3) ×0.008²/(18×0.02)
= 0.167cm/s =6.01m/h
va= Q/S3=25/(0.3×8×6)=1.74m/h
根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果有
BC/AB=0 .52/0.56=2
vb/va =6.01/1.74=3.45
滿足 vb/va > BC/AB 的要求,則直徑大于0.008的氣泡均可進(jìn)入氣室.
③ 布水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
兩池共用一根DN150的進(jìn)水干管， 采用穿孔管配水。每座反應(yīng)器設(shè)4根DN150長(zhǎng)6.7m的穿孔管，每?jī)筛苤g的中心距為2m，配水孔徑采用 7φ14mm,孔距為2m,即每根管上設(shè)4個(gè)配水孔,每個(gè)孔的服務(wù)面積2m×2m=4m2,孔口向下,穿孔管距反應(yīng)器底0.20m.
每座反應(yīng)器共有16個(gè)配水孔,若采用連續(xù)進(jìn)水,則每個(gè)孔的孔口流
2.11m/s > 2m/s ,符合要求.
估算布水系統(tǒng)的水頭損失為0.7m,UASB的水頭損失為0.8m,則廢水在UASB反應(yīng)器中的總水頭損失為1.5m.
管道布置見(jiàn)圖10：
水面低0.6m.
④出水渠的設(shè)計(jì)計(jì)算
每座UASB反應(yīng)器設(shè)四條出水渠,出水渠保持水平,四條出水渠的出水匯入集水渠,再經(jīng)出水管排出.
a.出水渠: 采用鋸齒形出水渠,鋼結(jié)構(gòu).渠寬取0.2m,渠深取0.3m.

b.三角堰設(shè)計(jì)計(jì)算
每座UASB反應(yīng)器處理水量7L/s,溢流負(fù)荷為1～2L/(m•s)
設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷取f=2L/(m•s),則堰上水面總長(zhǎng)
L= q/f= 7/2= 3.5m （3-7）
設(shè)計(jì)90°三角堰,堰高 H=50mm,堰口寬 B=100mm,堰上水頭 h=25mm,則堰口水面寬 b=50mm,三角堰數(shù)量 n=L/b=3.5/0.05=70個(gè).
設(shè)計(jì)堰板長(zhǎng)為8-0.3=7.7m,共6塊,每塊堰10個(gè)100mm堰口,10個(gè)670mm間隙.
堰上水頭校核:
則每個(gè)堰出流率 q=0.007/70=1×10-4m³/s
按90°三角堰計(jì)算公式 q=1.43h5/2 （3-8）
則堰上水頭為 h=(q/1.43)0.4=(1×10-4/1.43) 0.4=0.022m
c. 集水渠: 集水渠寬取0.3m, 集水渠底比反應(yīng)器內(nèi)
d. 出水管: 取DN150的鑄鐵管,出水管在集水渠中心底部.出水管中的水再匯入位于走道下的DN200的排水總管.
e.浮渣擋板:為防止浮渣進(jìn)入曝氣池,在出水渠外側(cè)0.3m處設(shè)浮渣擋板.擋板深入水面下0.2m,水面上0.025m.

⑤ 排泥管的設(shè)計(jì)計(jì)算
a.排泥量的設(shè)計(jì)計(jì)算
每座UASB的設(shè)計(jì)流量Q=600m³/d,進(jìn)水COD濃度為5000mg/L,COD去除率為87.5%,產(chǎn)泥系數(shù)為R=0.15kg干泥/kgCOD,則產(chǎn)泥量
Q=600×5000÷1000×0.875×0.15=394kg干泥/d
設(shè)UASB排泥含水率為98%,濕污泥密度為1000kg/m³,則每日產(chǎn)生的濕污泥量 Q=394/(1000×2%)=19.7m³/d
則兩座UASB的總產(chǎn)泥量
Q0=2×19.7=39.4m³/d
⑥ 沼氣管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
a.產(chǎn)氣量計(jì)算
每座UASB設(shè)計(jì)流量 Q＝25m ³/h
進(jìn)水CODcr S0=5000mg/L=5kg/m³
COD去除率 E=87.5%
產(chǎn)氣率 r=0.4 m³/kgCOD
則產(chǎn)氣量 Gi=Q•S0•Er （3-9）
=25×5×0.875×0.4=43.75 m ³/h
兩座UASB產(chǎn)氣量共為 G=87.5 m ³/h
b.沼氣管道的設(shè)計(jì)
出氣管: 根據(jù)三相分離器的特點(diǎn),每一個(gè)集氣罩分別引一根出氣管,管徑為DN100.
水封罐: 本設(shè)計(jì)選用D=500mm的水封罐.
水封高度 H=H1-HM
H1—大集氣罩內(nèi)的壓力水頭,取為1mH2O
HM—沼氣柜的壓力水頭,取為0.4mH2O
則H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2O
取水封罐高度Hˊ=1.0m ,其中超高為0.4m