3工艺设计计算

　　3.1集水调节池设计计算

　　因为工艺流程采用的是弱酸性阳离子树脂，其交换基团的离解与PH值关系很大。如羧酸型（—COOH）阳树脂，只有在PH大于4时才显示其交换性，且PH值越大，交换能力越强（当PH=5时，交换容量为0.5mg 当量/g树脂，而PH=8～9时，其交换容量可达9mg 当量/g树脂）所以首先要进行PH调节，才能发挥其离子交换作用。

　　针对废水PH=2.5，且含有多种重金属离子，故采用投药中和法进行PH调节。考虑到所处理的水量小，且不产生大量沉渣，故将中和剂（NaOH）投加在集水调节池中。即可不设混合反应池，但须满足混合反应时间。

　　在均化池内通常要进行混合，其目的是要保证调节作用，通过混合与曝气，防止可沉降的固体物质在池中沉降下来和出现厌氧情况。还有预曝气的作用。废水中的还原性物质可以被氧化，吹脱去除可挥发性物质。

　　 计算公式

　　 W_T=∑^tQiTi

　　Q_i—在T时段内废水的平均流量 m³/h

　　T_i—时段 h

　　取T_i==4h W_t=29×4=116m³

　　调节池尺寸有效水深取2m 池面积为58m²

　　池宽取4m 池长为15m

　　集水调节池简图如右：

　　3.2过滤池设计计算

　　在水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺流程，过滤的作用主要是去除水中的悬浮或者胶态杂质，特别是能有效的去除沉淀技术不能去除的微小粒子和细菌等，而且对BOD₅和COD_cr等也有某种程度的去除效果

　　考虑到进水中SS高达200mg/L,要想取得好的过滤效果，需要采用连续流滤池，连续流滤池是普通快滤池在不延长过滤周期，使滤池适应频繁清洗的要求下改进而成的。

　　普通快滤池工艺流程 滤池本身包括滤料层，承托层，配水系统，集水渠和洗砂排水槽五个部分，快滤池管廊内有原水进水，清水出水，冲洗排水等主要管道和与其相配的控制闸阀。

　　快滤池的运行过程只要是过滤和冲洗两个过程的交替循环，过滤是生产清水过程，待过滤进水经来水干管和洗砂排水槽流入滤池，经滤料层过滤截留水中悬浮物质，清水则经配水系统收集由清水平管流出滤池。在过滤中，由于滤层不断截污，滤层孔隙逐渐减小，水流阻力不断增大，当绿曾的水头损失达到最大允许值时，或当过滤出水水质接近超标时。应停止滤池运行，进行反冲洗。

　　滤池反冲洗时，水流逆向通过滤料层，使滤层膨胀，悬浮，借小流剪切力和颗粒摩擦力清洗滤料层并将滤层内污物排出。反冲洗水一般由冲洗水箱或冲洗水泵供给，经滤池配水系数进入滤池底部反冲洗，冲洗废水由洗砂排水槽，废水渠和排污管排出。

　　普通快滤池用于给水和清净废水的滤速可采用5-12m/h,粗砂快滤池用于处理废水流速采用3.7-37m/h, 双层滤料滤池的滤速采用4.8-24m/h,三层滤料滤池的滤速一般与双层滤料滤池相同，因双层滤料池属于反粒度过滤，截留杂质能力强，杂质穿透深，产水能力大，适于在给水和废水过滤处理中使用，故采用双层滤料滤池。

　　过滤池计算公式

　　滤池面积公式 F=Q/VT

　　F=滤池总面积 m²

　　Q=设计日废水量 m³/d

　　V=滤速 m/h

　　T=滤池的实际工作时间 T=T₀-t₁-t₂

　　T₀=滤池工作周期时间 h

　　T₁=滤池运行后的停留时间 h

　　T₂=滤池反冲洗时间 h

　　设计数据 Q=1.05×700m³/d=735m³/d 其中考虑了水厂自用水量（包括反冲洗用水）

　　V取流速5m/h 冲洗强度q=12～16L/(s·m²) 冲洗时间6min

　　滤池面积及尺寸 滤池的工作时间为24h，每次冲洗6min，停留时间40min,

　　滤池实际工作时间为

　　T=T₀-t₁-t₂=24—40/（60×2）—6/（60×2）=23.62h

　　F=Q/VT=735/（5×23.62）=6.22m²

　　采用滤池两个 每个滤池面积为

　　f=F/N=6.22/2=3.11m²

　　设计滤池长宽比L/B=1 则滤池尺寸L=B=√3.11=1.76m

　　较核强制滤速 v=NV/（N—1）=10m/h

　　滤池总高 承托层H₁采用0.45m，滤料层高度无烟煤层为400m，石英砂层为250mm，总高H₂=650mm，滤料上水深H₃为1.2m，超高H₄为0.3m，滤板H₅为0.12m。则滤池总高度为

　　H= H₁+ H₂+ H₃+ H₄=2.72m

　　滤池反冲洗水头损失

　　⑴管式大阻力配水系水头损失

　　 h₂=(q/(10aμ))²·(1/2g)

　　设计支管直径d=70mm,b(壁厚)=5mm,孔眼d=9mm,孔口流量系数μ=0.68，配水系统开a=0.25%,q=14L/(s·m²),得h₂=3.5m

　　⑵经支承层水头损失计算

　　 h₃=0.022H₁q=0.022×0.45×14=0.14(m)

　　⑶滤料层水头损失及富余水头为

　　 h₄=2m

　　⑷反冲洗水泵扬程Ｈ＝滤池高度＋清水池深度＋管道、滤层水头损失

　　　　　　　H=2.72＋3＋(3.5＋0.14＋2)=11.36m

　　根据冲洗流量和扬程选择反冲洗水泵

　　各类过滤池的滤料必须定期进行反冲洗，这主要是因为在过滤过程中，原水中的悬浮物被滤料表面吸附并不断地在滤料层中积累，由于滤层孔隙逐渐被污物堵塞，过滤水头损失不断增加，当达到某一限度时，滤料需要进行清洗，使滤池恢复工作性能，继续工作。

　　过滤时由于水头损失增加，水洗对吸附在滤料表面的污物的剪切力变大，其中有些颗粒在水洗的冲击下移到下层滤料中去，最终会使水中的悬浮物含量不断上升。水质变差到一定程度使需要清洗滤料，从使恢复滤料层的纳污能力。污水中的悬浮物中含有大量有机物，长期滞留在滤层中会发生厌氧腐败现象，需定期清洗滤料。

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