环保设备课程作业环境与测绘学院作业1：斜板沉淀池设计计算采用异向流斜板沉淀池1.设计所采用的数据①由于斜板沉淀池在絮凝池之后，经过加药处理，故负荷较高，取q=3.0mm/s②斜板有效系数η取0.8，η=0.6~0.8③斜板水平倾角θ=60°④斜板斜长 L=1.2m⑤斜板净板距 P=0.05m P一般取50~150mm⑥颗粒沉降速度μ=0.4mm/s=0.0004m/s2.沉淀池面积A=Qq=2000024×60×60×0.003≈77m2式中 Q——进水流量，m3/d q——容积负荷，mm/s 3.斜板面积A f=Qημ=2000024×3600×0.8×0.0004=723m2需要斜板实际总面积为A f′=A fcosθ=7230.5=1447m24.斜板高度h=l×sinθ=1.2×sin60°=1.0m5.沉淀池长宽设斜板间隔数为N=130个则斜板部分长度为l1=130×0.05÷sin60°=7.5m斜板部分位于沉淀池中间，斜板底部左边距池边距离l2=0.1m，斜板底部右边距池边距离l3=0.8m，则池长L=7.5+0.1+0.8=8.4m池宽B=AL =778.4=9.2m校核：B′=A f′(N+1)×l=9.2m，符合故沉淀池长为8.4m，宽为9.2m，从宽边进水。

6.污泥体积计算排泥周期T=1d()()()()61232410020000200201010090100110096Q C C TV m nγρ--⨯⨯⨯-⨯⨯===-⨯-污泥斗计算设计4个污泥斗，污泥斗倾斜角度为67°，污泥斗下底面长a=0.4m ，上底面长b=2.1m 。

5 2.10.4tan tan 6722222b a h m θ⎛⎫⎛⎫=-=-︒= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭污泥斗总容积: 3150.4 2.1249.29222a b V h n L m ++=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=>V=90m 3，符合要求。

7.沉淀池总高度123450.3 1.0 1.0 1.0 2.0 5.3H h h h h h m =++++=++++=式中 h 1——保护高度（m ），一般采用0.3-0.5m ，本设计取0.3m ； h 2——清水区高度（m ），一般采用0.5-1.0m ，本设计取1.0m ； h 3——斜管区高度（m ）；h 4——配水区高度（m ），一般取0.5-1.0m ，本设计取1.0m ； h 5——排泥槽高度（m ）。

8.进出水系统8.1. 沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：A =Q v =0.230.18=1.3m 2 式中 v ——孔口速度（m/s ），一般取值不大于0.15-0.20m/s 。

本设计取0.18m/s 。

每个孔口的尺寸定为15cm ×8cm ，则孔口数N =A15×8= 1.30.012=108 个。

进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。

8.2.沉淀池出水设计沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s ，则穿孔总面积：A =Q v1=0.230.6=0.38m 2 设每个孔口的直径为4cm ，则孔口的个数： 30.383030.001256A N F === 式中 F ——每个孔口的面积(m2)设沿池长方向布置8条穿孔集水槽，右边为1条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L'=9.2/8=1.1m 。

每条集水槽长L=8 m ， 每条集水量为：30.230.014/28q m s ==⨯，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：31.2 1.20.0140.017/q q m s '==⨯=槽宽：b =0.90.4q '=0.9×0.0170.4=0.9×0.20=0.18 m 。

起点槽中水深 H1=0.75b=0.75×0.18=0.14m ，终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.18=0.23m为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.25m 计。

集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m ，跌落高度取0.07m ，槽的超高取0.15m 。

则集水槽总高度: 20.050.070.150.250.050.070.150.52H H m =+++=+++=集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm ，每侧孔数为50个，孔间距为15cm 。

8条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按0.23m3/s ，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为b =0.90.4Q=0.40.90.230.50⨯=m ，起端水深0.52m ，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.05m ，即集水槽应高于集水渠起端水面0.05，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：H '=0.05+0.5+0.52=1.07m9. 沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置于污泥斗底端，沿与水流垂直方向共设4根，双侧排泥至集泥渠。

孔眼采用等距布置，穿孔管长8m ，首末端集泥比为0.5，查得 k ω=0.72。

取孔径d=25mm ，孔口面积f =0.00049m ²，取孔距s =0.4m ，孔眼个数为：811190.4l m s =-=-=孔眼总面积为：190.000490.0093w =⨯=∑m 2穿孔管断面积为： w=wwk ∑=0.00930.72=0.0129 m 2穿孔管直径为：=0.128m取直径为150mm ，孔眼向下，与中垂线成45角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。

作业2： UASB反应器的设计计算1．设计参数(1) 污泥参数设计温度T=25℃容积负荷N V=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥为颗粒状污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD产气率0.5m3/kgCOD(2) 设计水量Q=1000m3/d=41.67m3/h=0.0116m3/s=11.6L/s。

(3) 水质指标进水COD 10000mg/L，去除率为80~85%，取去除率为85%，则出水COD为1500mg/L。

2. UASB反应器容积及主要工艺尺寸的确定(1) UASB反应器容积的确定本设计采用容积负荷法确立其容积V V=QS0/N VV—反应器的有效容积(m3)S0—进水有机物浓度(kgCOD/L)V=1000×10×0.85/8.5=1000m3取有效容积系数为0.8，则实际体积为1250m3(2) 主要构造尺寸的确定UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。

取水力负荷q1=0.3m3/（m2·h）反应器表面积 A=Q/q1=41.67/0.5=138.9m2反应器高度 H=V/A=1250/138.9=8.99m 取H=9m采用2座相同的UASB反应器，则每个单池面积A1为：A1=A/2=138.9/2=69.45m2取D=9m则实际横截面积 A2=3.14D2/4=63.6 m2实际表面水力负荷 q1=Q/2A2=41.67/127.2=0.33 m3/（m2•h）q1＜1.0 m3/（m2•h），符合设计要求。

3. UASB 进水配水系统设计(1) 设计原则① 进水必须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基本相等，防止短路和表面负荷不均；② 应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌； ③ 易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除。

本设计采用圆形布水器，每个UASB 反应器设30个布水点。

(2) 设计参数 每个池子的流量 Q1=41.67/2=20.64m 3/h (3) 设计计算查有关数据，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m 3/(m 2.h)时，每个进水口的负荷须大于2m 2，则布水孔个数n 必须满足 пD 2/4/n>2 即n<пD 2/8=3.14×81/8=32 取n=30个 则每个进水口负荷 a=пD 2/4/n=3.14×9 2/4/30=2.12m 2可设3个圆环，最里面的圆环设5个孔口，中间设10个，最外围设15个，其草图见图1 ① 内圈5个孔口设计服务面积： S 1=5×2.12=10.6m 2折合为服务圆的直径为：m S 67.314.36.10441=⨯=π用此直径用一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布5个孔口 则圆环的直径计算如下： 3.14 d 12/4=S 1/2 m S d 6.214.36.102211=⨯==π② 中圈10个孔口设计服务面积： S 2=10×2.12=21.2m 2折合为服务圆的直径为：m S S 36.614.3)2.216.10(4)(421=+⨯=+π则中间圆环的直径计算如下：3.14 (6.362－d 22)/4=S 2/2 则 d 2=5.2m ③ 外圈15个孔口设计服务面积： S3=15×2.12=31.8m 2折合为服务圆的直径为 1241.67/21.06m /5.0/4V h π==⨯ 则中间圆环的直径计算如下：3.14 (92－d 32)/4=S 3/2 则 d 3=7.8m布水点距反应器池底120mm ；孔口径15cm图1 UASB 布水系统示意图4. 三相分离器的设计(1) 设计说明 UASB 的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。

对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验， 三相分离器应满足以下几点要求：沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h ；三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5～1.0m ；沉淀区四壁倾斜角度应在45º～60º之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内；沉淀区斜面高度约为0.5～1.0m ；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h ； 总沉淀水深应≥1.5m ； 水力停留时间介于1.5～2h ；分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm 以上； 以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。

（2） 设计计算本设计采用无导流板的三相分离器①沉淀区的设计沉淀器（集气罩）斜壁倾角 θ=50° 沉淀区面积： A=3.14 D 2/4=63.6m 2表面水力负荷q=Q/A=41.67/(2×63.6)=0.33m 3/(m 2.h)<1.0 m 3/(m 2.h) 符合要求 ② 回流缝设计h 2的取值范围为0.5~1.0m, h 1一般取0.5m 取h 1=0.5m ，h2=0.7m ，h3=2.4m 依据图8中几何关系，则 b1=h3/tan θ b1—下三角集气罩底水平宽度， θ—下三角集气罩斜面的水平夹角 h3—下三角集气罩的垂直高度，mb1=2.4/tan50°=2.0m b2=b －2b1=9－2×2.0=5.0m下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1，可用下式计算：1241.67/21.06m /5.0/4V h π==⨯Q1—反应器中废水流量（m3/s ） S1—下三角形集气罩回流缝面积（m2） V 1<2m/s ，符合要求。