污泥浓缩池设计.docx

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污泥浓缩池设计

1 绪论

污泥浓缩的主要目的是降低污泥含水率、减少污泥体积。

浓缩减少的是污

泥所含的间隙水，同时能改变其物理状态，减少池容积和处理所需的投药量，

缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸，以便进一步处置利用。

污泥浓缩的技

术界限大致为：

活性污泥含水率可降至 97%~98%，初次沉淀污泥可降至

85%~90%。

浓缩方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用

最广[1]。

1.1 重力浓缩

重力浓缩是一种重力沉降过程，属于分层沉降，依靠污泥中的固体物质的

重力作用进行沉降与压密。

污泥浓缩过程中顺次存在着自由沉降、絮凝沉降、

区域沉降和压缩沉降等过程。

重力浓缩的构筑物称为重力浓缩池，按其运转方式可以分为连续式和间歇

式两种。

连续式主要用于大、中型污水处理厂，间歇式主要用于小型污水处理

厂或工业企业的污水处理厂，也包括湿污泥地。

连续式重力浓缩池的进泥与出

水都是连续的，排泥可以是连续的，也可以是间歇的。

当池子较大时采用辐流

式浓缩池，当池子较小时采用竖流式浓缩池。

竖流式浓缩池采用重力排泥，辐

流式浓缩池多采用刮泥机排泥，有时也可以采用重力排泥，但池底应做成多斗。

重力浓缩池一般采用水密性钢筋混凝土建设，设有进泥管、排泥管和上清液排

出管，平面形式有圆形和矩形两种，一般多采用圆形[2]。

重力浓缩法的优点为贮泥能力强，动力消耗小，运行费用低，操作简便，

但重力浓缩池占地面积较大，浓缩效果较差，浓缩后污泥含水率高，易发酵产

生臭气。

此方法主要用于浓缩初沉污泥、初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。

1.2 重力浓缩池的结构特点

间歇式重力浓缩池是间歇进泥，因此，在投入污泥前必须先排除浓缩池已

澄清的上清液，腾出池容，故在浓缩池不同高度上应设多个上清液排出管。

间

歇式操作管理麻烦，且单位处理污泥所需的池体积比连续式的大。

连续式重力浓缩池可采用辐流式、竖流式沉淀池的型式，一般都是直径

5~20m 圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。

采用辐流式沉淀池的形式，可分为有刮

泥机与污泥搅动装置的浓缩池、不带刮泥机的浓缩池，以及多层浓缩池等三种。

有刮泥机与污泥搅动装置的浓缩池其池底面倾斜度很小，为圆锥形沉淀池。

0

池底坡度为 0.01~0.1。

进泥口设在池中心，周围有溢流堰。

为提高浓缩效果和

减少浓缩时间，可在刮泥机上安装搅拌装置，刮泥机与搅拌装置旋转速度应很

慢，不至于使污泥受到搅动，其旋转周速度一般为 0.02~0.20m/s。

搅拌作用可

使浓缩时间缩短 4~5 小时。

有些刮泥机上设置有垂直的搅拌栅，当栅条随刮泥

机缓慢移动时（其线速度一般为 2~20m/s），每条栅条后面可形成小涡流，有助

于颗粒间的凝聚，并可造成空穴，可以破坏污泥网状结构和胶着状态，使其中

的水分及气泡容易分离，促进固体沉降，可提高浓缩效率 20%。

如不用刮泥机，可采用多斗连续式浓缩池，采用重力排泥，污泥斗锥角大

于 55°，并设置可根据上清液液面位置任意调动的上清液排除管，排泥管将污

泥从泥斗底部排除。

中小型池多用重力排泥，一般不设搅拌栅条。

对于土地紧缺的地区，可考虑采用多层辐射式浓缩池。

当浓缩池较小时，可采用竖流式浓缩池。

污泥由中心进泥管连续进泥，浓

缩污泥通过橡皮刮板刮到污泥斗中，并从池底排泥管排出。

澄清水由溢流堰溢

出。

浓缩池沿高程可大致分为三个区域：

顶部为澄清区，中部为进泥区，底部

为压缩区。

进泥区的污泥固体浓度与进泥浓度大致相同；压缩区的浓度则愈往

下愈浓，到排泥口达到要求的浓度；澄清区与进泥区之间有一污泥面，其高度

由排泥量调节，可调节压缩污泥的压缩程度。

通常，重力浓缩池进泥可用离心泵，排泥则需要活塞式隔膜泵、柱塞泵等

压力较高的泥浆泵[3]。

1.3 重力浓缩池的运行管理

选用重力浓缩池时要考虑污泥的种类、浓度和含水率等诸多因素条件，经

计算设计好浓缩池后，在运行过程中还要加以管理，以延长浓缩池的使用寿命，

保持其高效运行。

结合实践经验，认为以下方法有助于重力浓缩池的运行管理。

（1）重力浓缩池连续运行时浓缩效果好。

运行初期或污泥量少时，可以间

歇运行。

（2）当连续排泥不能保证出泥的含水率要求时，采用间歇排泥法，其两次

排泥间隔在《给水排水设计手册》中规定为 8h。

如果排泥间隔大于 8h，将造成

已浓缩了的污泥团因集中大量排放而导致再次被分散，破坏浓缩效果。

此外，

污泥在池内停留时间过长，易引起厌氧发酵，造成污泥上浮，特别是夏季，温

度较高，这种情况会更加明显。

故重力浓缩池排泥间隔时间定为 6~8h。

（3）刮泥机长时间停转，不仅会延缓污泥的浓缩过程，而且使浓缩后的污

泥得不到及时排除，导致污泥腐败。

另外，环境温度低于 0℃时，还可能因为

长期停机使池内结冰，造成刮泥机不能启动，甚至冻坏池体。

如池内有大块异

物阻碍刮泥机的运行，或有大批人员同时上机时，易造成刮泥机的超负荷运行，

1

将导致设备的损坏。

（4）浓缩池池面及入口处的浮渣如不及时清除，不仅影响上清液的出流，

而且还影响大气的复氧作用，容易产生厌氧情况。

另外，池走道上的杂物影响

刮泥机的正常运行，不利于操作人员巡视。

（5）由于长期停机，池内水分蒸发，污泥浓度增高，刮泥机再启动时，静

负荷过大，所以开机时先点动，可以降低静负荷，保护设备。

（6）重力浓缩池刮泥机的搅拌栅容易粘挂棉纱、塑料绳、袋等杂物，不及

时清理，缠在栅条上，就起不到搅拌促进污泥浓缩的作用，使刮泥机不能继续

运行，污泥中的水分不能沿着搅拌栅导向上部，所以，操作人员应经常清理栅

条上的杂物[4]。

2 总体设计

2.1 设计的原始数据

由二沉池排放的剩余污泥量：

1400m3/d，含水率 99.4%；污泥浓度：

6g/L；初沉池排放的污泥量 350m3/d，含水率 96%，污泥浓度：

40g/L；浓缩后

污泥浓度为 40g/L，含水率：

96%。

2.2 重力浓缩池的设计

本设计采用带刮泥机的辐流式重力浓缩池。

2.2.1 设计规定

（1）当进泥为初次污泥时，其含水率一般为 95%-97%，浓缩后污泥含水

率为 92%-95%。

（2）当进泥为剩余污泥时，其含水率一般为99.2%-99.6%，浓缩后污泥含

水率为97%-98%。

（3）当进泥为混合污泥时，其含水率一般为98%-99%，浓缩后污泥含水率

为94%-96%。

（4）浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。

（5）浓缩池有效水深最低不小于3m，一般宜为4m。

（6）污泥室容积和排泥时间，应根据排泥方法和两次排泥间时间而定，当

采用定期排泥时，两次排泥间隔一般可采用8h。

（7）集泥设施：

辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡

度可采用0.003；当采用刮泥机时，不宜小于0.01。

不设刮泥设备时，池底一般

设有泥斗。

泥斗与水平面的倾角，应不小于50度。

刮泥机的回转速度为0.75-

4r/h，吸泥机的回转速度为1r/h，其外缘线速度一般宜为1-2m/min。

同时在刮泥

2

机上可安设栅条，以便提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置。

（8）构造及附属设施：

一般采用水密性钢肋混凝土建造。

内设污泥投入管、

排泥管、排上清液管，排泥管最小管径采用150mm，一般采用铸铁管。

（10）上清液：

浓缩池的上清液，应重新回到初沉池前进行处理。

其数量

和有机物含量参与全厂的物料平衡计算。

（11）二次污染：

污泥浓缩池一般均散发臭气，必要时应考虑防臭或脱臭

措施。

臭气控制可以从以下三方面着手，即封闭、吸收和掩蔽。

所谓封闭，是

指用盖子或其它设备封住臭气发生源；所谓吸收，是指用化学药剂来氧化或净

化臭气；所谓掩蔽，是指采用掩蔽剂使臭气暂时不向外扩散[5]。

2.2.2 设计参数

在无试验资料时，重力浓缩池的设计参数可见表2.1[6]。

表2.1 重力浓缩池设计参数

污泥种类进泥含水率

（%）

出泥含水率

（%）

水力负荷

[m3/（m2·d）]

固体通量

[kg/（m2·d）]

溢流

TSS（mg/L）

初沉池污泥95~9792~9524~3380~120300~1000

生物膜96~9994~982.0~6.035~50200~1000

剩余污泥99.2~99.697~982.0~4.010~35200~100

混合污泥98~9994~964.0~10.025~80300~800

2.2.3 计算公式

（1）浓缩池的面积：

A =

QC

M

（m2 ）

（2-

1）

式中：

Q 为污泥量（m3/d）；C 为污泥固体浓度（kg/L）；M 为污泥固体通量

kg/（m2·d）。

（2）浓缩池的直径:

D =

4 A1

π

（m）

（2-

2）

3

式中：

A1 为单池面积， A1 =

A

n

；n 为池子个数。

（3）浓缩池的高度：

在缺少实验数据时，把重力浓缩池的深度划分为五部分，即：

浓缩池工作部分并有效水深高度 h1:

h1 =

TQ

24 A

（m）

（2-3

）

式中：

T 为浓缩时间（12h

浓缩池超高 h2,一般取0.3m。

缓冲层高度 h3,一般取0.3m。

刮泥设备所需池底坡度造成的深度 h4:

D

2

（2-

4）式中：

i 为池底坡度，根据排泥设备取0.003~0.01，常用0.05；D 为池子直径

m。

泥斗深度 h5:

根据排泥间隔计算泥斗容积后（正圆台）确定高度：

h5 =

D - d

2

tanθ （m）

（2-

5）

式中：

D 为圆台上口直径；d 为圆台下底直径；θ 为泥斗壁与水平面的倾角，

θ 不小于50º。

浓缩池有效深度：

H ' = h1 + h2 + h3（m）

（2-

6）

浓缩池总深度：

H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 （m）

（2-

7）

2.3 具体设计计算

（1）计算进泥量与污泥固体浓度

二沉池排放的剩余污泥量 Q1 = 1400m3 / d ，污泥浓度 C1 = 6g / L ；初沉池排

放的污泥量 Q2 = 350m3 / d ，污泥浓度 C2 = 40g / L 。

进泥量 Q:

4

Q = Q1 + Q2 = 1400 + 350 = 1750m3 / d

进泥的污泥固体浓度 C：

C =

Q1C1 + Q2C2

Q1 + Q2

=

1400 ⨯ 6 ⨯103 + 350 ⨯ 40 ⨯103

（1400 + 350） ⨯103

= 12.8g / L

（2）浓缩池的面积

已知进泥为混合污泥，污泥固体通量根据表 2.1 取 M = 65[kg /（m2 ⋅ d ）] ，则

由公式（2-1）得：

A =

QC

M

=

1750 ⨯12.8

65

= 344.6m2

采用两个浓缩池 （n = 2） ，有

A1 =

A

n

=

344.6

2

= 172.3m2

（3）浓缩池的直径

由公式（2-2）得：

D =

4 A1

π

=

4 ⨯172.3

3.14

= 14.8m

（4）浓缩池的高度

取浓缩时间 T = 15h ，则由公式（2-3）得：

h1 =

TQ

24 A

=

15⨯1750

24 ⨯ 344.6

= 3.2m

超高：

 h2 = 0.3m 。

缓冲层高度：

 h3 = 0.3m 。

取池底坡度 i = 0.05 ，则池底坡度造成的深度 h4 由公式（2-4）得：

h4 =

D

2

⨯ i =

14. 8

2

⨯ 0.05 = 0.37m

污泥混合后浓度为 12.8g/L，取进泥密度为 1000kg/m3,则可以近似的认为浓

缩池进泥的含水率为 P = 98.72% ，浓缩后污泥的含水率 P = 96% ，计算得浓缩

后污泥体积为：

V = V1

100 - P

100 - P

= 1750 ⨯

100 - 98 .72

100 - 96

= 560m3 ,

则每池产生的污泥量为：

5

V ' =

V

n

=

560

2

= 280m3

取泥斗储泥时间 t = 2h ，则两次排泥的间隔每池产生的污泥量为：

V '' =

V t

24

=

280 ⨯ 2

24

= 23.3m3 ,

采用的泥斗为圆台形；泥斗斗底倾角采用 60º；泥斗斗底直径为 d = 1.8m ,泥斗

上口直径为 D = 5.04m （两个尺寸均为设定）。

由公式（2-5）得泥斗深度 h5:

h5 =

D - d

2

tanθ =

5.04 -1.80

2

tan 60o = 2.8m

由泥斗上、下底的面积：

S1 =

4 4 4 4

D2 =    ⨯ 5.042 = 19.94m2 , S2 = d =    ⨯1.82 = 2.54m2 ，

得泥斗容积：

1                 1

33

由公式（2-6）得浓缩池有效深度：

H ' = h1 + h2 + h3 = 3.2 + 0.3 + 0.3 = 3.8m > 3m 符合要求

由公式（2-7）得浓缩池总深度：

H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 3.8 + 0.37 + 2.8 = 6.97m

（5）选用 XG-14 型悬挂式中心传动刮泥机。

单边式刮泥，适用于池径为

14m、池深为 3.5~4m 的浓缩池。

它的结构简单、成本低，适用于中小型的浓缩

池。

刮泥机的回转速度为 0.75~4r/h[5]。

（6）进泥管管径为 300mm，出泥管管径为 200mm,出水管管径为 200mm，均

为铸铁管。

（7）采用正三角形出水堰，三角堰的角度为 60°,设计堰上水深 H 为 8cm,可

得水流过堰宽度 B = 2H tan

θ

2

= 9.24cm 。

2.4 浓缩池简图（单位：

mm）

6

i=0.05

图 2-1 辐流式重力浓缩池简图

结束语

在此次课程设计的过程中，我获益良多。

对水污染控制工程这门课的认识

一步步深刻起来，同时也巩固了我在课堂上学到的污水处理的知识。

学以致用，

虽然课程设计不及实际工程来的全面完整，但却为我们日后的实际工作奠定了

基础。

在不断提出问题、解决问题的过程中，自身的知识面也在不断扩展，尤

其是在绘制构筑物结构图的过程中，我对 CAD 的使用也越来越灵活，使得书本

上平面的知识变得立体起来。

同学之间的相互请教与共同探讨加深了我对知识

的理解与运用，对各方面问题的思考和解决也提高了我考虑问题的全面性。

此

次课程设计使我自身得到了极大提高，同时也衷心感谢晋日亚老师与吕春玲老

师对我的悉心指导。

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参考文献

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中国建筑工业出

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181

8

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