环境工程课程设计(论文)-某蔬菜加工厂废水处理生化系统的设计.doc

南 京 林 业 大 学课程设计说明书(论文)学生姓名:学 号：学院(系):化学工程学院专 业:环境工程专业题 目:某蔬菜加工厂废水处理生化系统的设计起迄日期：2010年6月21日至7月2日 指导教师： 职称: 2010年7月2日南 京 林 业 大 学课程设计任务书学 院（系）：化学工程学院专 业：环境工程专业学 生 姓 名：学 号：070205202课程设计题目：某蔬菜加工厂废水处理预处理系统的设计起 迄 日 期:2010年6月21日7月1日课程设计地点:主楼指 导 教 师:下达任务书日期:2010年6月20日课 程 设 计 任 务 书1本次课程设计应达到的目的：通过查阅资料和计算完成对蔬菜加工厂废水处理的设计和选型及绘图。2本课程设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）：、数据资料：（1）设计规模处理能力为1152m3/d。（2）设计进水水质cod 850 mg/l；bod500 mg/l；ss 400mg/l；ph 6.09.0。、处理要求：设计出水水质cod100mg/l； bod30 mg/l ；ss 70mg/l；ph 6.09.0。对该蔬菜加工厂废水处理设计生化处理系统。课 程 设 计 任 务 书3对本课程设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等： 设计内容：设备的论证和选择、设计计算、校核、设计图纸、参考资料的统计等。设计成果：设计说明书和设计图4主要参考文献：1闪红光主编.环境保护设备选用手册水处理设备.化学工业出版社.2高俊发，王社平主编.污水处理厂工艺设计手册.化学工业出版社.3高廷耀，顾国维.周琪主编.水污染控制工程.高等教育出版社.4汪翙主编.给水排水管网工程.化学工业出版社.5夏清，陈常贵主编.化工原理上册.天津大学出版社.课 程 设 计 任 务 书5本课程设计课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2010年 6月21日 6月 26 日 6月27 日 7月 1 日搜集资料、查阅文献、设计定型、设计计算及校核利用autocad软件进行设计绘图。系（教研组）主任审查意见：负责人签字： 年 月 日目录绪论2第一章 设计水质及排放标准21.1原水水质：21.2 排放标准：2第二章 工艺流程的选择和去除率表22.1工艺流程22.2工艺说明：22.3去除率表：22.4 cass工艺的选择2对于水质水量而言和小型的蔬菜加工厂而言，cass反应池具有以下优点：2第三章 工艺中所有构筑物的结构尺寸计算23.1格栅:23.1.1 设计概述:23.1.2 设计参数:23.1.3 设计计算:23.2污水泵房设计:23.2.1一般规定23.2.2 集水池的设计：23.3 竖流式沉淀池:23.3.1 设计概述:23.3.2 设计参数:23.3.3 设计计算：23.4 cass反应池23.4.1 设计概述23.4.3 反应器的设计计算23.4.4 设备的选择23.5污泥处理系统23.5.1污泥浓缩池23.5.2污泥脱水23.5.3 加药计算2第四章 主体构筑物详细计算（cass反应池）24.1 设计水量和设计水质24.1.1设计水量为q24.1.2 cass反应器进出水水质指标及去除率24.2 工艺设备的设计与计算24.2.1 主要设计参数的选择24.2.2 反应器的设计计算24.3 设备的选择24.3.1 鼓风设备24.3.2 曝气设备24.3.3.排水设备24.3.4 污泥回流泵2第五章 高程计算2第六章 构筑物一览表2第七章 设备一览表2第八章 投资和运行费用计算2参考文献2绪论 水是我们人类赖以生存的资源，我国水资源十分短缺，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，制约着我国社会主义经济的发展。随着近代我国社会主义经济的腾飞，社会主义工业呈现飞速发展，水资源污染尤其是工业废水污染也严重恶化。工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成为目前我们所面临的主要问题。 经过多年来我国水处理工艺和技术的不断发展，对各种污水进行研究和实验，取得了行之有效的成功经验。本次设计污水为某蔬菜加工厂生产废水，其特点是水量较小，bod/cod较大。由于要满足小型工厂处理污水的要求，需要设计低运行成本并且运行管理简单的工艺流程。所以我们选择了cass工艺作为其生化处理系统的工艺，因为cass反应池具有以下优点：建设费用低 ，cass工艺较普通活性污泥法省去了初沉池、二沉池，工艺流程简洁，布局紧凑，一次建设费用低； 运行费用省 ，cass工艺由于曝气地周期性，池内溶解氧浓度是变化的，在每一周期开始时，氧浓度梯度大，传递效率高，节省运行费用；运行管理简单可靠 ，cass工艺控制系统简单，不易发生污泥膨胀，运行安全可靠，并且污泥产量少。其基本结构是：在序批式活性污泥法（sbr）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。本次设计在不断的学习和计算中，同组的同学相互合作。不仅增加了我们对于课堂学习中很多没有掌握的知识，而且加深了我们对于设计和环境工程专业的理解。第一章 设计水质及排放标准1.1原水水质：水量q：40 m/h 表1.1 原水水质 codbodssph850 mg/l500 mg/l400 mg/l691.2 排放标准：表1.2 水质标准 codbodssph100mg/l30 mg/l70mg/l69第二章 工艺流程的选择和去除率表2.1工艺流程格栅提升泵初沉池cass反应池鼓风机污泥浓缩池污泥脱水图2.1 工艺流程简图污水 曝气 排泥泥饼外运 出水 污泥 2.2工艺说明：处理水主要分三部分：1.物理处理部分：进水经格栅后，大部分悬浮物被阻截，之后进沉淀池，水质水量得到调节，大部分污泥下沉。2.生化处理部分：污水由泵抽入cass池，进入生化处理阶段，经cass池进水、曝气、沉淀、出水四阶段后水质几近可达到要求。3.污泥处理部分，从沉淀池和cass池出来的污泥进污泥浓缩池，上清液直接外排。含泥量多的由污泥泵抽入脱水机房，由压滤机压滤成泥饼外运。2.3去除率表：表2.1 各处理单元去除率表 项目（mg/l）处理单元phcodbodss原水6-9850500400格栅去除率0%0%0%0%出水浓度6-9850500400初沉池去除率0%9%30%50%出水浓度6-9773.5350200调节池去除率0%0%0%0%出水浓度6-9773.5350200cass反应池去除率0%87.1%91.4%65%出水浓度6-91003070出水6-910030702.4 cass工艺的选择对于水质水量而言和小型的蔬菜加工厂而言，cass反应池具有以下优点：建设费用低 ，cass工艺较普通活性污泥法省去了初沉池、二沉池，工艺流程简洁，布局紧凑，一次建设费用低； 运行费用省 ，cass工艺由于曝气地周期性，池内溶解氧浓度是变化的，在每一周期开始时，氧浓度梯度大，传递效率高，节省运行费用；运行管理简单可靠 ，cass工艺控制系统简单，不易发生污泥膨胀，运行安全可靠，并且污泥产量少。 工艺 内容 a2/o 奥贝尔（orbal）氧化沟 cass工艺 技术可行性 先进、成熟、应用广 先进、成熟、应用广 先进、成熟、应用广 水质指标 出水水质好、稳定易于深度处理，对外界条件变化有一定的适应性出水水质好、稳定易于深度处理，对外界条件变化的适应性较好 出水水质好、稳定易于深度处理，对外界条件变化的适应性较好 基础建设费用 较高 高 高 运行费用 较高 高 较高 运行 管理 运转 操作单元较多复杂 操作单元较少方便 操作单元较少方便 维修 设备多、维修量低 设备少、维修量低 设备少、维修量低 占地 较大 较大 较小 要求管理水平 高 高 较高 环境影响 噪音较大、臭味较小 噪音小、臭味较小 噪音较大、臭味较小 综上，由于cass工艺占地较小，操作运行简单方便，故选择cass工艺。第三章 工艺中所有构筑物的结构尺寸计算3.1格栅:3.1.1 设计概述:格栅，是由一组平行的金属或尼龙等非金属材料的栅条支撑的框架，设在处理构筑物之前，垂直或斜置于污水流经的渠道上，主要功能是去除污水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。一般情况下分为粗细两道格栅。格栅外形尺寸如图3.1.图3.1 格栅简图3.1.2 设计参数:由进水量而得，设计参数如下：使用细格栅。栅条宽度s8.0 栅条间隙b=5.0mm=0.005m 栅前水深h0.5m过栅流速v0.8m/s 栅前安装倾角30栅条断面形状选择迎水面为半圆形的矩形，所以。 3.1.3 设计计算:（1）格栅的间隙数量n： n取5.格栅槽总宽度b： b= 0.057m（2）过栅水头损失：取k=3，得：阻力系数 =0.0558m过栅水头损失h2=kh0=0.167m（3）栅后槽的总高度h： 取格栅前渠道超高h1=0.3m格栅的水头损失h2=0.167mh=h+h1+h2=0.5+0.3+0.167=0.967m（4）格栅的总长度l： 进水渠道宽度b1=0.05m 进水渠道渐宽部位的展开角度1=20 所以进水渠道渐宽部位的长度l1=0.096m 格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度：l2=0.5l1=0.048m 格栅前槽高h1=h+h1=0.5+0.3=0.8ml=l1+l2+0.5+1.0+h1tan=0.096+0.048+0.5+1.0+0.8tan30=3.03m（5）每日栅渣量w: 单位体积污水栅渣量，因为是细格栅，所以取w=0.1 每日清渣量w0.2m3d 因此选用人工清渣的方式。3.2污水泵房设计:3.2.1一般规定：（1）泵房的选择水泵的选择应根据水量、水质和所需扬程等因素确定，一般应符合下列要求。a水泵 宜选用同一型号。当水量变化大时，应考虑水泵大小搭配，但型号不宜过多，或采用可调速电动机。b泵房内工作泵 不宜少于两台。污水泵房内的备用泵台数，应根据工作泵型号和台数等因素确定，但不得少于1台。（2）水泵吸水管及出水管的流速a吸水管流速为0.71.5m/s;b出水压力管流速为0.82.5m/s。（3）设备检修 当需要在泵房内检修设备时，应留有检修设备的位置，其面积应根据最大设备（或部件）的外形尺寸确定，并在周围设宽度不小于0.7m的通道。（4）泵房高度a无吊车起重设备者，室内地面以上高度不小于3.0m；b有吊车起重设备者，应保证吊起物体底部与所越过的固体物体的顶部有不小于0.5m的净空；c有高压配电设备的房屋高度，应根据电气设备外形尺寸确定。（5）泵房内管道要求 泵房内地面敷设管道时，应根据需要设置跨越设施。若架空敷设时，不得跨越电气设备和阻碍通道，通行处的管底距地面不宜小于2.0m。3.2.2 集水池的设计：3.2.2.1设计要求:（1）集水池的容积，应根据水量、水泵能力和水泵的工作情况等因素确定，一般应符合下列要求。a污水泵房的集水容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量；如水泵机组为自动控制时，每小时启动水泵不得超过6次。 b.初沉污泥和消化污泥泵房的集水池容积，应按1次排入的污泥量和污泥泵抽送能力计算。(2)污水泵房的集水池宜装置冲泥和清泥等设备。抽送含有焦油等类的工业污水时，宜有加热设施。 (3)泵房集水池前，应设置闸门或闸槽，主要考虑清洗集水池或检修水泵时使用。 (4)集水池的布置，应考虑改善水泵吸水管的水力条件，减少滞留或涡流。 (5)泵的吸水管在集水池内应有足够的淹没深度，防止吸入空气，同时喇叭口与池底保持所要求的距离。3.2.2.2.集水间计算：（1） 选择水池与机器间合建式的方形泵房，用2台泵（1 台备用），每台水泵的流量为q=48/h；（2） 集水间的容积采用相当于1 台泵10min 的容量w=4810/60=8 ；（3） 有效水深采用1.0m；（4） 则集水池面积为f=8/1.0=8；3.2.2.3. 水泵全扬程的计算:（1） 集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为2.85-（-1.0）=3.85m（2） 出水管线的水头损失，每台泵单用一根出水管，其流量为q。=48/h，选用的管径为250mm 的钢筋混凝土管，总损失为 0.04m。（3） 泵房内的管线水头损失设为1.5m，考虑自由水头为1.0m。（4） 水头总扬程为 h=3.85+0.04+1.5+1.0=6.4m，取7m。选用2台gmp-35-80型自吸式离心泵，流量48/h，扬程为7m。表3.1 gmp-35-80型自吸式离心泵的主要性能参数表型号流量q（/h）扬程h（m）功率（kw）效率n（%）gmp-35-8032-6011.2-173.773.3 竖流式沉淀池:3.3.1 设计概述:沉淀池按工艺布置的不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池初次沉淀池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，处理的对象是悬浮物质，同时可去除部分bod5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其bod5负荷沉淀池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池，幅流式沉淀池和竖流式沉淀池因本次设计的设计流量不大，拟采用竖流式沉淀池3.3.2 设计参数:(1)池的直径或池的边长不大于8m，通常为47m。(2)池径与有效水深之比不大于3。(3)污水在中心管管内流速v0不大于30mm/。(4)中心管下端应设于喇叭口和反射板，反射板底距泥面不小于0.3m，喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35 倍，反射板直径为喇叭口直径的1.3 倍，反射板表面与水平面的倾角为17。(5)中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.250.50m 范围内时，缝隙中污水流速，初次沉淀池中不大于30mm/s，二沉池不大于20mm/s。(6)排泥管下端距池底不大于0.2m，上端超出水面不小于0.4m。(7)浮渣挡板距集水槽0.250.50m，淹没深度0.30.4m。(8)竖流式沉淀池的平面设计为圆形。(9)水从中心管喇叭口与反射板间流出的速度v1一般不大于40mms3.3.3 设计计算：(1)中心管截面积f1与直径d0： 中心管内流速v0=0.02ms，f1=0.665m2，d0=0.92m。(2)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3：间隙流出速度v1=0.01ms，喇叭口直径d1=1.242m，h3=0.341m(3)沉淀池面积f2和池径d： 表面水力负荷q取2.0，沉淀区面积f2=23.94，沉淀池面积（含中心管面积）a=24.605，d=5.6m。取沉淀池直径与有效水深之比为2，则有效水深h2=2.8m，落在2.0-4.0m的范围内，符合要求。(4)沉淀区有效容积v：v= 68.89m3， 沉淀时间t=1.44h，落在0.5-2.0h的范围内，符合要求。(5)沉淀池的数量n：因为水量较小，所以只用一个沉淀池即可。(6)污泥区的容积vw： 沉淀池进水悬浮固体浓度c0=400mgl，初沉池可以去除ss约40%-55%，同时可去除20%-30%的bod5。此处取ss去除率为50%，沉淀池出水悬浮固体浓度c1=200mgl，两次排泥的时间间隔t=2d。 含水率在95%以上时，污泥容重取1000kgm3，vw=9.19m3。(7)沉淀池的总高度h： h1：沉淀池超高，取0.3m； 沉淀区的有效水深，为2.8m； h3：缓冲层高度，选择有机械刮泥设备，为0.8m。采用圆斗，贮泥斗斜壁的倾角为55。 h4：污泥区高度，h4=3.2m。沉淀池的总高度h=7.1m。(8)沉淀池出水部分设计： 沉淀池壁厚选择100mm，集水槽宽度为250mm，出口堰高度为200mm。3.4 cass反应池3.4.1 设计概述 cass（cyclic activated sludge system）工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。其基本结构是：在序批式活性污泥法（sbr）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。本工艺采用两个cass池为一组,共壁建造.cass池子的结构简图如图3.2图3.2 cass反应池结构简图3.4.2主要设计参数的选择反应池深 h= 4.5m（有效水深3.5m）混合液悬浮固体浓度（mlss） x4000mg/l排除比 1/m = 1/3.2体积 ：预反应区体积 ：主反应区体积 = 1 ：5 ：30污泥负荷(f/m)：ns = 0.4bod5 /(kgmlssd)反应池数n =2座各反应区体积比为：宽深比约为： b ：h = 12长宽比约为： l ：b = 46回流比为：20%充水比为31.2% cod去除率为：88%预反应区和反应区间隔墙的孔口水流速度为：3050m/h3.4.3 反应器的设计计算(1).运行周期t进水曝气时间4h，沉淀时间2h，排水排泥时间1.5h，闲置0.5h。故运行周期t=8h。(2).池子容积计算单池容积为：，反应池总容积为：，cass反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形。取池内有效水深最大水深为h=4.0m，超高。单池体积，取，l=25.6m，所以cass反应池有效体积为。反应池设计为二间式钢筋混凝土矩形池子。cass反应池外形尺寸：.5，l ：b = 4 6 b:h=12，故符合要求。根据各区体积比例得cass池子的各部分尺寸如下：生物选择区长为： 25.61/36 0.7 m预反应区的长为： 25.65/36 3.6m主反应区的长为： 25.6 0.7 3.6= 21.3 m(3). 污泥cod负荷 (4).复核出水溶解bod 根据设计出水水质标准，出水溶解bod应小于30mg/l. ，计算结果符合要求。(5). 滗水深度计算 =(6). 验算充水比不包含回流量时，充水比为： 包含回流量的充水比为： 根据实际经验表明包含回流量的冲水比可以达到37.5%，因此以上假设成立。(7). 需氧量计算采用鼓风曝气，cass反应池有效水深为4.0m，曝气扩散器安装距离池底0.2m，则扩散器上静水压为3.8m。根据实际运行经验，微生物氧化1kgcod的参数取0.53，微生物自身耗氧参数取0.188，则一个池子需氧量为：o2 = 438.8 kg/d则单池每周期单位时间内需要空气量为: 18.28kg/h温度为20度和30度的水中溶解氧饱和度分别为：，空气扩散器出口处的绝对压力为： pb=1.385105pa空气离开主反应区池时的氧百分比为： qt暴气池中混合液平均氧饱和度按最不利温度计算为： csb（30）=8.4mg/l取参数 ，则换算为20度时的脱氧清水的充氧量为： r0=26.97kg/h曝气池平均供气量为： g=481.6m3/h冬天时按温度为0度计算：曝气池平均供气量为：g=458.2m3/h (8).鼓风机出口风压的计算 ，根据平面布置图，选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，l=166m。主空气分配管管径dn200新的无缝钢管，支空气分配管管径新的无缝钢管dn100。a.空气管沿程损失：气速:v=4.26m/s雷诺数：re=6.4104相对粗糙系数： d=0.00075可查得=0.022，沿程损失b.空气管局部损失：=13.4m ,所以管道压力总损失=0.4kpa，扩散器压力损失4 kpa，则可得鼓风机出口风压为：p=h+hd+hf=44.6 kpa. 根据供气量和鼓风机出口风压可选择鼓风机型号。 (9).预反应区和反应区间的导流孔计算设计流水速度u = 50 m/h，池子宽b = 6.0 m，为cass池子数目，为导流孔个数按照设计资料参数取3，预反应区长度为l =3.6m ，则：a =设计导流孔在池底部，要求孔口高要小于1m，设孔宽为0.6,则孔高为： 符合要求（注：选择区和预反应区间的导流孔设两个，面积为0.55）(10). 剩余污泥量计算cass的剩余污泥主要来自微生物代谢的增殖污泥，还有很多部分由进水悬浮物沉淀形成。cass生物代谢产泥量为： 假定排泥含水率为99.2%，则排泥量为： 3.4.4 设备的选择 (1).鼓风设备选择三叶罗茨鼓风机具有压力选择范围宽而流量基本稳定的特点，可以满足cass反应器的供奉要求。主空气分配管管径dn200新的无缝钢管，支空气分配管管径dn100新的无缝钢管，供气方式为两侧供气。(2). 曝气设备 选用球冠形膜片式微孔曝气器。 (3).排水设备 cass反应器的的排水需要一种特殊的排水设备滗水器。排水口应该设于淹没在水面以下一定深度，以防止将浮渣排走。 排水管选择管径为250mm的钢筋混凝土管。 (4).污泥回流泵 设计中采用潜水泵作为污泥回流泵。剩余污泥排出管和回流污泥管均选择管径为200mm。 该工程选用的主要设备表4.2：表4.2 主要设备选用表序号设备名称型号数量/台主要性能1三叶罗茨鼓风机fsl45wc1风量=20.93m3min 风压=49kpa功率=37kw2球冠形膜片式微孔曝气器bzq.w-1922802曝气器尺寸：d192180mm氧利用率：24 -31%适用工作空气量：0.8-3 m/h.个充氧能力：0.169-0.244kgo2/ m.h 服务面积：0.35-0.6m/个充氧动力效率：6.5-6.8kgo2/kw.h3滗水器bs2002滗水能力200m3h出水管径350mm滗水高度2-5m4污泥回流泵50qw12.5-22a2q=11.1m3h h=17.5mn=1.5kw5剩余污泥泵50qw12.5-22a2q=11.1m3h h=17.5mn=1.5kw6低速潜水推流器qd180-1.52搅拌叶轮直径1800mm功率1.5kw转速35-40rmin3.5污泥处理系统3.5.1污泥浓缩池(1)浓缩池面积 a=20.8m2(2). 浓缩池直径d,设计采用1个圆形辐流池， d= 6m(3). 浓缩池工作部分高度h2 取污泥浓缩时间t=20 h, h2= qt24a = 75.61202420.8 =3.0m，超高h1取,缓冲层高度取(4). 有效水深h=3.0m3.0m(5). 浓缩后污泥量，v= 27.72m3/d (6).池底高度 h4=0.1m(7).污泥斗容积泥斗倾角采用，污泥斗上口半径a=1m，污泥斗底部半径b=0.5m, 污泥斗高度h5=0.8m，污泥斗容积v=1.47m3(8). 浓缩池总高度 h=h1+h2+h3+h4+h5=3.0+0.6+0.1+0.8=4.5m(9).浓缩后分离出的污水量 q=45m3/d(10)溢流堰高度浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量q=0.00064m3/s，设出水槽宽，水深为0.05m，则水流速度为0.128m/s.溢流堰周长，c=18.2m。溢流堰采用单侧三角形出水堰，浓缩池有100个三角堰，三角堰流量为q0= 6.4，溢流堰高度=2.4m三角堰后自由跌落0.10m,则出水堰水头损失为0.1024m(11). 溢流管溢流管管径dn200mm(12). 排泥管 浓缩后污泥量为0.00032m3/s，泥量很小，采用间歇排泥方式，污泥斗容积1.47m3，污泥管道选用dn200mm，每次排泥时间0.5h，每日排泥2次，间隔时间为12h,(13)刮泥机机械选型：xcg6型悬挂式中心驱动刮泥机，刮泥板周边线速1-2m/min，驱动功率0.75kw，设备总量4000kg3.5.2污泥脱水(1) 设计参数 进泥量 污泥含水率 脱水后的污泥量 脱水后干污泥的重量(2)压滤机机械选型选用dy-1000.型带式压滤机两台（一用一备）其主要技术参数如：处理量0.515 m3/h；滤带有效宽度1000mm；压滤机的尺寸为4250mm1890 mm1750 mm,产泥量50-500kg/(h.m),电动机功率2.2kw，3.5.3 加药计算 (1)加药量脱水时加药，采用聚合铝，投加量为20g/（m3污泥）.则日投加量为：27.7220=554.4g (2)溶液池体积v由计算可知，需药量不大，故只需每日配药一次。设配成质量浓度为10%的药液，则v=0.00554m3取溶液池尺寸为：200mm200mm200mm(3)溶药池体积=0.00166 m3取溶药池尺寸为：200mm200mm200mm第四章 主体构筑物详细计算（cass反应池）4.1 设计水量和设计水质4.1.1设计水量为q q= 40m3/h1.2 = 48m3/h =11524.1.2 cass反应器进出水水质指标及去除率表4.1 cass反应器进出水水质指标水质指标codbodssph值进水水质(mg/l)773.53502006-9去除率（%）8892656-9出水水质(mg/l)9328706-94.2 工艺设备的设计与计算4.2.1 主要设计参数的选择反应池深 h= 4.5m（有效水深3.5m）混合液悬浮固体浓度（mlss） x4000mg/l排除比 1/m = 1/3.2选择区体积 ：预反应区体积 ：主反应区体积 = 1 ：5 ：30污泥负荷(f/m)：ns = 0.4bod5 /(kgmlssd)反应池数n =2座各反应区体积比为：宽深比约为： b ：h = 12长宽比约为： l ：b = 46回流比为：20%充水比为31.2% cod去除率为：88%预反应区和反应区间隔墙的孔口水流速度为：3050m/h4.2.2 反应器的设计计算(1).运行周期ta.曝气时间ta 设混合液污泥浓度x=4000mg/l ， 污泥负荷ns=0.4kg bod5/kg mlss充水比为31.2%，则ta=24s0nex=240.312773.50.44000=3.61h取4h。b. 沉淀时间ts 当污泥浓度小于300mg/l时污泥界面沉降速度为： ,设计水温在20oc时所以：=7.4设计曝气池水深为h=4.0m （缓冲层高度）沉淀时间tsts=h+u=0.3124+0.51.11=1.57h 取2h。c.设排水时间td=1.5h，闲置时间0.5h则整个运行周期时间t=ta+ts+td=4.0+2.0+1.5+0.5=8h每天运行次数n=24/8=3（次）(2).池子容积计算单池容积为：反应池总容积为：式中 单池容积， n周期数； m排除比 1/m=1/3.2 n池数； q设计流量，.cass反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形。取池内有效水深最大水深为h=4.0m，超高。单池体积，取，l=25.6m，所以cass反应池有效体积为.反应池设计为二间式钢筋混凝土矩形池子，cass反应池外形尺寸：.5l ：b = 4 6 b:h=12，故符合要求。根据各区体积比例得cass池子的各部分尺寸如下：生物选择区长为： 25.61/36 0.7 m预反应区的长为： 25.65/36 3.6m主反应区的长为： 25.6 0.7 3.6= 21.3 m (3). 污泥cod负荷计算由预计cod去除率得其cod去除量为： 773.588%=680.7mg/l则每日去除的cod值为： = 式中：q 每天处理水量，su 进水cod浓度与出水浓度之差，mg/ln cass池子个数x 设计污泥浓度，mg/lv反应池体积，(4). 复核出水溶解bod 根据设计出水水质标准，出水溶解bod应小于30mg/l. 计算结果符合要求。 (5). 滗水深度计算 = =式中： q 每天处理水量， cass池子个数一日内运行周期数a cass池子的面积， (6). 验算充水比不包含回流量时，充水比为： 包含回流量的充水比为： 根据实际经验表明包含回流量的冲水比可以达到37.5%，因此以上假设成立。 (7). 需氧量计算采用鼓风曝气，cass反应池有效水深为4.0m，曝气扩散器安装距离池底0.2m，则扩散器上静水压为3.8m。根据实际运行经验，微生物氧化1kgcod的参数取0.53，微生物自身耗氧参数取0.188，则一个池子需氧量为：=0.531152/2680.710-3+0.188400010-3307.2 = 438.8 kg/d则单池每周期单位时间内需要空气量为： 438.824=18.28kg/h设30度为最不利温度，温度为20度和30度的水中溶解氧饱和度分别为：，空气扩散器出口处的绝对压力为： =1.385105pa式中：h 最大水深，空气离开主反应区池时的氧百分比为： 式中： 空气扩散器的氧转移率，取20%值曝气池中混合液平均氧饱和度按最不利温度30度计算为：=8.4mg/l取参数 ，则换算为20度时的脱氧清水的充氧量为： =18.289.170.82(0.9518.4-2)1.02430-20=26.97kg/h曝气池平均供气量为：g30=r00.280.2=26.970.280.2=481.6m3/h冬天时按温度为0度计算：=15.58mg/l取参数 ，则换算为20度时的脱氧清水的充氧量为：=18.289.170.82(0.95115.58-2)1.0240-20=25.66kg/h曝气池平均供气量为：g0=r00.280.2=25.660.280.2=458.2m3/h所以曝气池平均供气量范围为458.2m3/h481.6m3/h(8).鼓风机出口风压的计算 ，根据平面布置图，选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，l=166m。主空气分配管管径dn200新的无缝钢管，支空气分配管管径新的无缝钢管dn100。a.空气管沿程损失：气速v=481.6436003.140.22=4.26m/s雷诺数：相对粗糙系数：d=0.15200=0.00075可查得=0.022，沿程损失b.空气管局部损失：突然缩小，管道分支，大圆角弯头3个，闸阀(取le= 1.3m)，。=1.0+1.54+0.83+1.04=13.4m所以管道压力总损失=215+157=372pa0.4kpa，扩散器压力损失4 kpa，则可得鼓风机出口风压为：p=h+hd+hf=3.89.8+4+0.4+3（安全余量）kpa=44.6 kpa. 根据供气量和鼓风机出口风压可选择鼓风机型号见表4.2。 (9).预反应区和反应区间的导流孔计算设计流水速度u = 50 m/h，池子宽b = 6.0 m，为cass池子数目，为导流孔个数按照设计资料参数取3，预反应区长度为l =3.6m ，则：a=q24n1n3u2+bl1h1u= =设计导流孔在池底部，要求孔口高要小于1m，设孔宽为0.6,则孔高为： 符合要求（注：选择区和预反应区间的导流孔设两个，面积为0.55） (10). 剩余污泥量计算cass的剩余污泥主要来自微生物代谢的增殖污泥，还有很多部分由进水悬浮物沉淀形成。cass生物代谢产泥量为：式中：a 微生物代谢增系数，kgvss/kgcodb 微生物自身氧化率，1/d设a=0.80，b=0.05，则有：假定排泥含水率为99.2%，则排泥量为：4.3 设备的选择4.3.1 鼓风设备cass反应池的水位在一个周期中，从最开始的最低水位到滗水前的最高水位，呈周期性变化，因此，向反应器内供风的鼓风机应具备在压力允许范围内变化调节时供风量比本比较稳定或是变化甚微的特点。故选择三叶罗茨鼓风机具有压力选择范围宽而流量基本稳定的特点，可以满足cass反应器的供奉要求。4.3.2 曝气设备 曝气设备是活性污泥处理工艺的核心设备之一。为了提高动力效率和氧的利用率，选用球冠形膜片式微孔曝气器。此种曝气器除具备平板式结构的优点外，其气泡分布面更宽，更均匀细密，还可以有效地防止沉淀期间污泥堵塞进气孔的现象。球冠形膜片式微孔曝气器的动力效率可达6-8kg/(kwh),氧的利用率为27%-38%，均高于其他类型的微孔曝气器。 4.3.3.排水设备 cass反应器的的排水需要一种特殊的排水设备滗水器。滗水器是一种随水位变化而可以调节的出水堰，符合cass反应器的排水特点。排水口应该设于淹没在水面以下一定深度，以防止将浮渣排走。排水管选择管径为250mm的钢筋混凝土管。4.3.4 污泥回流泵 为了使活性污泥连续地从主反应区回流到选择去，设计中采用潜水泵作为污泥回流泵。剩余污泥排出管和回流污泥管均选择管径为200mm。 该工程选用的主要设备见表表4.2：表4.2 主要设备选用表序号设备名称型号数量/台主要性能1三叶罗茨鼓风机fsl45wc型2风量=20.93m3min 风压=49kpa功率=37kw2球冠形膜片式微孔曝气器bzq.w-192280*2曝气器尺寸：d192180mm氧利用率：24 -31%适用工作空气量：0.8-3 m/h.个充氧能力：0.169-0.244kgo2/ m.h 服务面积：0.35-0.6m/个充氧动力效率：6.5-6.8kgo2/kw.h3滗水器bs2002滗水能力200m3h出水管径350mm滗水高度2-5m4污泥回流泵50qw12.5-22a2q=11.1m3h h=17.5mn=1.5kw5剩余污泥泵50qw12.5-22a2q=11.1m3h h=17.5mn=1.5kw6低速潜水推流器qd180-1.52搅拌叶轮直径1800mm功率1.5kw转速35-40rmin另外，进水管管径为dn200钢筋混凝土管，主空气分配管管径dn200新的无缝钢管，支空气分配管管径新的无缝钢管dn100，供气方式为两侧供气。各管段在池子的位置配合标高由平面和高程图决定，见构筑物图。 cass工艺的特点是程序工作制，可以根据进水水质及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果，因此可采用现场可编程控制（plc）。第五章 高程计算5.1 构筑物水头损失表构筑物格栅竖流式沉淀池cass池水头损失（m）0.170.5滗水深度1.255.2 污水管渠水力计算表管渠及构筑物名称流量(l/s)管渠设计参数水头损失（m）d（mm）i(%0)v(m/s)l(m)沿程局部合计出水口至cass反应池35.63002.600.7214.60.03800.580.62cass反应池至竖流式沉淀池13.32502.300.5526.40.06070.090.16竖流式沉淀池至提升泵房13.32502.300.556.60.01520.0230.04提升泵房至细格栅13.32502.300.555.80.01330.0230.04局部水头损失采用阻力系数和当量长度法计算：局部阻力系数：弯管 =0.580.9，取0.8构筑物进口 =0.5出口 =1.0管道分支 =1.5止回阀 =1.36闸阀=0.1 出水口至cass反应池-突然缩小，管道分支，大圆角弯头一个，止回阀（全开le=24m），滗水器(取le= 100m)，突然扩大。 取=0.52+1.5+0.8+3.4+14.2+1.0=21.9cass反应池至竖流式沉淀池-突然缩小，大圆角弯头一个，管道分支，闸阀（全开le=1.7m），突然扩大。取=0.5+0.8+1.5+0.32+1.02=5.4竖流式沉淀池至提升泵房-突然缩小，突然扩大。 取=1.0+0.5=1.5提升泵房至细格栅-突然缩小，突然扩大。 取=1.0+0.5=1.5经圆整后管道及构筑物水面标高表5.3所示。表5.3 管道及构筑物水面标高管渠及构筑物水面