城市污水处理厂工艺设计及计算.doc

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1、第三章第三章 污水处理厂工艺设计及计算污水处理厂工艺设计及计算第一节第一节 格栅格栅进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保 护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。 拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架， 清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适 用于生活污水预处理。 1.11.1 设计说明设计说明 栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为 0.61.0m/s，槽内流速 0.5m/s 左 右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格

2、栅，如 果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只 为格栅生产厂商提供的最大过流能力的 80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为 25.00mm。 1.21.2 设计流量：设计流量： a.日平均流量Qd=45000m3/d1875m3/h=0.52m3/s=520L/sKz取 1.4 b. 最大日流量Qmax=KzQd=1.41875m3/h=2625m3/h=0.73m3/s 1.31.3 设计参数：设计参数： 栅条净间隙为 b=25.0mm 栅前流速 1=0.7m/s 过栅流速 0.6m/s 栅前部分长度：0.5m 格栅倾角 =60 单位栅渣量：1=0.0

3、5m3栅渣/103m3污水 1.41.4 设计计算：设计计算： 1.4.11.4.1 确定栅前水深确定栅前水深根据最优水力断面公式计算得：22 1BQ mQB66. 07 . 0 153. 022 1mBh33. 021所以栅前槽宽约 0.66m。栅前水深 h0.33m1.4.21.4.2 格栅计算格栅计算说明： Qmax最大设计流量，m3/s； 格栅倾角，度（） ；h栅前水深，m； 污水的过栅流速，m/s。 栅条间隙数（n）为=ehvQnsinmax)(306 . 03 . 0025. 060sin153. 0条栅槽有效宽度（）B设计采用 10 圆钢为栅条，即 S=0.01m。=1.04(m

4、)30025. 0) 130(01. 0) 1(bnnSB通过格栅的水头损失 h202hKhsin220gh h0计算水头损失； g重力加速度； K格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取 3； 阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，3479. 1bs)(025. 060sin81. 926 . 0025. 001. 079. 132342mh 所以：栅后槽总高度 H H=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m) （h1栅前渠超高，一般取 0.3m） 栅槽总长度 LmBBL52. 020tan*266. 004. 1tan*211 1mLL26.

5、021 20.3+0.330.6311hhHmHLLL64. 260tan63. 05 . 00 . 126. 052. 0tan5 . 00 . 1 1 21L1进水渠长，m； L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m； B1进水渠宽， ； 1进水渐宽部分的展开角，一般取 20。图一图一 格栅简图格栅简图1.4.31.4.3 栅渣量计算栅渣量计算 对于栅条间距 b=25.0mm 的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水烂截污物为 W1=0.05m3/103m3，每日栅渣量为=0.4m3/d100064. 18640005. 0153. 01000864001max zKWQW拦截污物量大于 0.

6、3m3/d，宜采用机械清渣。二、沉砂池采用平流式沉砂池1. 设计参数设计流量：Q=301L/s（按 2010 年算，设计 1 组，分为 2 格）设计流速：v=0.25m/s水力停留时间：t=30s2. 设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2530=7.5m（2）水流断面积：A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2（3）池总宽度：设计 n=2 格，每格宽取 b=1.2m0.6m，池总宽 B=2b=2.4m（4）有效水深：h2=A/B=1.204/2.4=0.5m （介于 0.251m 之间）（5）贮泥区所需容积：设计 T=2d，即考虑排泥间隔天数为 2 天，则每个沉砂斗容积3 545

7、11 126. 0105 . 1232103 . 1 102mKTXQV（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）其中 X1：城市污水沉砂量 3m3/105m3，K：污水流量总变化系数 1.5（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽 a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为 60，斗高 hd=0.5m，则沉砂斗上口宽：mahad1 . 15 . 060tan5 . 0260tan21沉砂斗容积：3222 11234. 0)5 . 025 . 01 . 121 . 12(65 . 0)222(6maaaahVd（略大于 V1=0.26m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为

8、 0.06，坡向沉砂斗长度为maLL65. 221 . 125 . 7222则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.5+0.062.65=0.659m池总高度 H ：设超高 h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m（8）进水渐宽部分长度:mBBL43. 120tan94. 024 . 2 20tan21 1（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=1.43m（10）校核最小流量时的流速：最小流量即平均日流量Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s则 vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0.170.15m/s，符合要求（11）计算草图如下

9、：出出出4 出出出出出出出出出出出出第三节第三节 沉淀池沉淀池3.13.1 采用中心进水辐流式沉淀池：采用中心进水辐流式沉淀池：图四图四 沉淀池简图沉淀池简图3.23.2 设计参数：设计参数： 沉淀池个数 n=2；水力表面负荷 q=1m3/(m2h)；出水堰负荷 1.7L/sm(146.88m3/md)；沉淀时间 T=2h；污泥斗下半。为挂泥板高度，取；为缓冲层高度，取5m. 0h5m. 0h53径 r2=1m，上半径 r1=2m；剩余污泥含水率 P1=99.2% 3.2.13.2.1 设计计算：设计计算： 3.2.1.1 池表面积2104211042 mqQA3.2.1.2 单池面积（取 5

10、30）2m52121042 nA单池A2m3.2.1.3 池直径（取 530m）m98.2514. 35304A4D单池3.2.1.4 沉淀部分有效水深(h2) 混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，取mh323.2.1.5 沉淀池部分有效容积3222 98.1591342614. 34mhDV3.2.1.6 沉淀池坡底落差 （取池底坡度 i=0.05）mrDih55. 0222605. 0214 3.2.1.7 沉淀池周边（有效）水深mmhhhH0 . 40 . 45 . 05 . 035320), 65 . 6426(0满足规定HD3.2.

11、1.8 污泥斗容积73m. 1tg60) 12(tg)rr (h0 216污泥斗高度3222 2212 16 1.7m12)1122(373. 114. 33rrrrhV池底可储存污泥的体积为： 3222 1124 263.166)221313(38 . 014. 34mrRrRhV3 21179.33m166.637 .12VV共可储存污泥体积为：3.2.1.9 沉淀池总高度 H=0.47+4+1.73=6.2m3.33.3 进水系统计算进水系统计算 3.3.13.3.1 单池设计流量 521m3/h（0.145m3/s） 进水管设计流量：0.145(1+R)=0.1451.5=0.218m

12、3/s管径 D1=500mm，s/1.11m D40.2182 11 v3.3.23.3.2 进水竖井进水井径采用 1.2m， 出水口尺寸 0.301.2m2，共 6 个沿井壁均匀分布 出水口流速)/15. 0(/101. 062 . 130. 0218. 02smsmv3.3.33.3.3 紊流筒计算 图六图六 进水进水竖井示意图竖井示意图筒中流速 ) s/03m. 0( ,/02. 003. 03取smv 紊流筒过流面积 紊流筒直径 2327. 703. 0218. 0Qfm进mfD314. 327. 744 33.43.4 出水部分设计出水部分设计3.4.13.4.1 环形集水槽内流量=

13、0.145 m3/s集q3.4.23.4.2 环形集水槽设计 采用单侧集水环形集水槽计算。）为安全系数采用（其中槽宽集 5 . 12 . 1m48. 0145. 04 . 19 . 0)(9 . 024 . 04 . 0kqkb设槽中流速 v=0.5m/s 设计环形槽内水深为 0.4m，集水槽总高度为 0.4+0.4（超高）=0.8m，采用 90三角堰。3.4.33.4.3 出水溢流堰的设计（采用出水三角堰 90） 3.4.3.1 堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度） H1=0.04m 3.4.3.2 每个三角堰的流量 q1smHq/0004733. 004. 0343. 1343. 13

14、47. 247. 2113.4.3.3 三角堰个数 n1个设计时取个单3074 .3060004733. 0145. 0q11Qn3.4.3.4 三角堰中心距mbD nLL358. 030748. 0236(14. 3307)2(11）图七图七 溢流堰简图溢流堰简图六、氧化沟1.设计参数拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除 BOD5与 COD 之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水 NH3-N 低于排放标准。氧化沟按 2010 年设计分2 座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为Q1=10000m3/d=115.8L/s。3 . 12 106 . 24总污泥龄：20dML

15、SS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则 MLSS=2700曝气池：DO2mg/LNOD=4.6mgO2/mgNH3-N 氧化，可利用氧 2.6mgO2/NO3N 还原0.9 0.98其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSSdK1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L剩余碱度 100mg/L(保持 PH7.2):所需碱度 7.1mg 碱度/mgNH3-N 氧化；产生碱度 3.0mg 碱度/mgNO3-N 还原硝化安全系数：2.5脱硝温度修正系数：1.082.设计计算（1）碱度平衡计算：1）设

16、计的出水为 20 mg/L，则出水中溶解性20-0.7201.5BOD5BOD42（1e-0.235）=6.4 mg/L2）采用污泥龄 20d，则日产泥量为：kg/d8 .550)2005. 01 (1000)4 . 6190(100006 . 0 1mr btaQS设其中有 12.4为氮，近似等于 TKN 中用于合成部分为：0.124 550.8=68.30 kg/d 即：TKN 中有mg/L 用于合成。83. 610000100030.68需用于氧化的 NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L需用于还原的 NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L3）碱度平衡计算已

17、知产生 0.1mg/L 碱度 /除去 1mg BOD5，且设进水中碱度为 250mg/L，剩余碱度=250-7.125.17+3.014.17+0.1（1906.4）=132.16 mg/L计算所得剩余碱度以 CaCO3计，此值可使 PH7.2 mg/L（2）硝化区容积计算：硝化速率为 22 158. 105. 015098. 021047. 0OKO NNeOTT n 23 . 12 102247. 0158. 11505. 01515098. 0e=0.204 d-1故泥龄：d9 . 4204. 011nwt采用安全系数为 2.5，故设计污泥龄为：2.5 4.9=12.5d原假定污泥龄为

18、20d，则硝化速率为：d-105. 0201n单位基质利用率： kg/kgMLVSS.d167. 06 . 0 05. 005. 0abun5BODMLVSS=fMLSS=0.75 3600=2700 mg/L所需的 MLVSS 总量=kg109941000167. 010000)4 . 6190(硝化容积：m39 .40711000270010994nV水力停留时间：h8 . 924100009 .4071nt（3）反硝化区容积：12时，反硝化速率为：20029. 0)(03. 0 T dnMFq201208. 1029. 0)24163600190(03. 0 =0.017kgNO3-N/

19、kgMLVSS.d还原 NO3-N 的总量=kg/d7 .14110000100017.14脱氮所需 MLVSS=kg3 .8335019. 07 .141脱氮所需池容： m31 .3087100027003 .8335dnV水力停留时间：h4 . 72410004 .2778dnt（4）氧化沟的总容积：总水力停留时间：h2 .174 . 78 . 9dnnttt总容积：m371591 .30879 .4071dnnVVV（5）氧化沟的尺寸：氧化沟采用 4 廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深 3.5m，宽 7m，则氧化沟总长:。其中好氧段长度为，缺氧段长度为m2 .29275 . 37159m2 .

20、16675 . 39 .4071。m0 .12675 . 31 .3087弯道处长度:m6621221 273则单个直道长: (取 59m)m55.564662 .292故氧化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=7 4=28m（未计池壁厚） 。校核实际污泥负荷dkgMLSSkgBODXVQSNa s/014. 07159360019010000（6）需氧量计算：采用如下经验公式计算:326 . 26 . 4)/(NONMLSSBSAdkgOrr其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。经验系数：A=0.5 B=0.1需

21、要硝化的氧量：Nr=25.17 10000 10-3=251.7kg/dR=0.5 10000 (0.19-0.0064)+0.1 4071.9 2.7+4.6 251.7-2.6 141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h取 T=30，查表得 =0.8,=0.9,氧的饱和度=7.63 mg/L，)30(sC)20(sC=9.17 mg/L采用表面机械曝气时，20时脱氧清水的充氧量为：20 )()20( 0024. 1 T Tss CCRCRhkg /08.217024. 1263. 719 . 080. 017. 995.1162030查手册，选用 DY325 型倒伞型叶轮表面

22、曝气机，直径 3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为 125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为 n,则 取 n=2 台74. 112508.217 1250Rn（7）回流污泥量：可由公式求得。XXXRr式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度取 10g/L。则：rX（50100，实际取 60）56. 06 . 310 6 . 3R考虑到回流至厌氧池的污泥为 11%，则回流到氧化沟的污泥总量为 49%Q。（8）剩余污泥量：dkgQw/4 .133410000100025. 0240 75. 08 .550如由池底排除，二沉池排泥浓度为 10g/L，则每个氧化沟产泥量为：d

23、m /44.133104 .13343（9）氧化沟计算草草图如下：栏杆可暂不安装备用曝气机进水 管接自 提升 泵房 及沉 砂池出水管至 流量计井及二沉池走道板走道板钢梯上上图5 氧化沟计算草图七、二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。1设计参数设计进水量：Q=10000 m3/d （每组）表面负荷：qb范围为 1.01.5 m3/ m2.h ，取 q=1.0 m3/ m2.h固体负荷：qs =140 kg/ m2.d水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h堰负荷：取值范围为 1.52.9L/s.m，取 2.0 L/(s.m)2设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m

24、241724110000bqQA（2）沉淀池直径：mmAD162314. 341744有效水深为 h=qbT=1.0 2.5=2.5m4m（介于 612）2 . 95 . 2 231hD（3）贮泥斗容积：为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用 Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积：370610000360036002410000)6 . 01 (22)1 (2mXXQXRTVrw w 则污泥区高度为mAVhw7 . 14177062（4）二沉池总高度：取二沉池缓冲层高度 h3=0.4m，超高为 h4=0.3m则池边总高度为h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9

25、m设池底度为 i=0.05，则池底坡度降为midbh53. 005. 02223 25则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m（5）校核堰负荷：径深比 28. 89 . 2 2331 hhD22. 56 . 4 23321hhhD堰负荷)./(2)./(6 . 1)./(31382314. 310000msLmsLmdmDQ以上各项均符合要求（6）辐流式二沉池计算草图如下：出出出6 出出出出出出出出出出进水出水图7 辐流式沉淀池计算草图八、接触消毒池与加氯间采用隔板式接触反应池1设计参数设计流量：Q=20000m3/d=231.5 L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=

26、30min设计投氯量为：4.0mg/L平均水深：h=2.0m隔板间隔：b=3.5m2设计计算（1）接触池容积：V=QT=231.5 10-330 60=417 m3表面积m2 2092417hVA隔板数采用 2 个，则廊道总宽为 B（2+1） 3.510.5m 取 11m接触池长度 L= 取 20mmBAL9 .195 .10209长宽比7 . 55 . 3 20bL实际消毒池容积为 V=BLh=11 20 2=440m3 池深取 20.32.3m (0.3m 为超高)经校核均满足有效停留时间的要求（2）加氯量计算：设计最大加氯量为 max=4.0mg/L,每日投氯量为maxQ=4 20000

27、 10-3=80kg/d=3.33kg/h选用贮氯量为 120kg 的液氯钢瓶，每日加氯量为 3/4 瓶,共贮用 12 瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为 1.52.5kg/h。配置注水泵两台，一用一备，要求注水量 Q=13m3/h,扬程不小于 10mH2O（3）混合装置：在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机 2 台（立式） ，混合搅拌机功率 N0kWQTGN25. 01053500602315. 01006. 11053224220实际选用 JWH3101 机械混合搅拌机，浆板深度为 1.5m,浆叶直径为 0.31m,浆叶宽度 0.9m，功率 4.0Kw解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔 3.8m 设纵向垂直折流板，在第二格每隔 6.33m 设垂直折流板，第三格不设（4）接触消毒池计算草图如下：图8 接触消毒池工艺计算图