SBR计算.docx

4.5.3 反应池运行周期各工序计算（1）曝气时间（TA）（h）（2）沉淀时间（TS）初期沉降速度 （m3/h）则（h）（3）排出时间（TD）本设计拟定排除多余的活性污泥、撇水时间为0.5h，则沉淀与排出时间合计为1.5h。（4）进水时间（TF）本设计拟定缺氧进水1.5h23 。则一个周期所需要的时间为：Tc = TA + TS + TD+ TF =3 + 1.5 + 1.5 = 6(h）4.5.4 反应池池体平面尺寸计算 周期数池个数 反应池有效池容（m3）由进水时间和进水量的变动理论，求得一个循环周期的最大流量变动比超过一个周期，进水量Q与V的对比为Q/v考虑流量比，反应池的修正容量为V=V（1+Q/v）（m3）取反应池水深为3.5m，则所需水面积（m2）取200（m2）取反应器长L=20（m），则宽为b=10 (m)SBR反应池设计运行水位如图3所示。排水结束时水位h2=H/(1+Q/v)（m）基准水位h3=H/(1+Q/v)（m）高峰水位（m）警报溢流水位（m）污泥界面（m）4.5.5 进出水系统（1）SBR池进水设计调节池的来水通过DN180mm的管道送入SBR反应池，管道内的水流最大流速为0.88m/s。在每一组SBR池进水管上设电动阀门，以便于控制每池的进水量，进水管直接将来水送入曝气池内。（2）SBR池出水设计SBR池采用滗水器出水，滗水器是在SBR水处理工艺的沉淀阶段，为排除与活性污泥分离后的上清液的专用设备，其主要功能应满足：追随水位连续排水的性能：为取得分离后沉淀的上清液，滗水器的集水器应靠近水面，在上清液排出的同时，能随反应池水位的变化而变化，具有连续排水的性能。定量排水的功能：滗水器运作时应能不扰动沉淀的污泥，又能不将池中的浮渣带出，按规定的流量排放。有高可靠性：滗水器在排水或停止排水的运行中，有序的动作应正确、安全、可靠、耗能小、使用寿命长。本设计污水进水量m3/d，池数N=4，周期n=4，排出时间TD=0.5h，则每池的排出负荷为(m3/min)设一套排出装置，其负荷为（m3/min）排出装置的排出能力在最大流量比（r=1.5）是能够排出，所以排出能力为(m3/min)由于水量不大，本设计中选用由无锡金源环境保护设备有限公司生产的MRD1250型旋转式滗水器。该滗水器流量为1250m3/h,撇水深度为1.03.0m，电机功率为1.1kw。SBR池的平面布置如图4。 图4 SBR池平面布置示意图4.5.6 曝气系统工艺计算（1）需氧量需氧量以1kgBOD需要1kgO2计算(kgO2/d)每池每周期所需氧量(kgO2/周期)但是以曝气时间3h计算，每小时所需的氧量为(kgO2/h)（2）供氧能力曝气装置本设计选网状膜微孔空气扩散器。该装置敷设于池底0.2m处，淹没深度即为3.3m。设混合液DO为1.5 mg/L，池内水深3.5m，查化工原理，水中溶解氧饱和度分别为（mg/L）； （mg/L）计算温度按最高最不利温度30计算。空气扩散器出口处的绝对压力微孔曝气器出口处的绝对压力（Pb）为（Pa）式中 H安装高度P为标准大气压取微孔曝气器的氧转移效率（EA）为15%，则空气离开曝气池时氧的百分比为曝气池中的平均溶解氧饱和度（mg/L）温度为20时，曝气池中的溶解氧饱和度为（mg/L）温度为20时，脱氧清水的充氧量为(kg/h)式中 Rt需氧量，kg/h，本设计中此值为kgO2/h 氧转移折算系数，一般，本设计取氧溶解折算系数，一般，本设计取密度，kg/L，为kg/L废水中实际溶解氧浓度，mg/L，取mg/L曝气池供气量取氧利用率EA为15%，根据供氧能力，求得曝气空气量为（m3/h）其中，空气密度为1.29kg/m3。4.5.7 污泥产量SBR工艺污泥沉降性能良好，同时沉淀是在静止条件下进行的，所以，SBR能有效防止污泥膨胀。为保证活性污泥系统中的污泥量的平衡，每日必须从系统中排出一定数量的剩余污泥。剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成。剩余生物污泥计算公式为式中 出水SS中VSS所占比例，一般=0.75Y污泥产率e反应时间比，本设计中e =（h）V曝气池体积，本设计中为703.125m3活性污泥自身氧化系数，与水温有关。0.078剩余生物污泥量为400-70式中 Y污泥回流比，本设计取值为0.6进水流量进水BOD5值，本设计中值为400mg/L达标要求出水BOD5值，本设计中值为60mg/L剩余非生物污泥计算公式为式中 设计进水SS，本设计中为550mg/L出水SS，本设计中为200 70 mg/L进水VSS中可生化部分比例，设=0.7（kg/d）剩余污泥总量为X=XV+XS（kg/d）曝气池每日排出的剩余污泥量为4.5.8 排泥系统本设计中采用穿孔管排泥。穿孔排泥管沿池长方向布设，管径为DN200mm，孔眼直径为20mm，孔眼间距为0.5m，孔眼方向向下，与水平成40角交错排列。排泥管中心间距为3.0m，共6根，总排泥管的管径为DN600mm，在排泥总管上设流量计，以控制排泥量。4.5.9 空气管路计算按图4所示的曝气池平面图，布置空气管道。在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共4根干管。在每根干管上设有2根曝气竖管。曝气池共设8条配气竖管，每根竖管的供气量为（m3/h）曝气反应池平面面积为200 m2，每个空气扩散器的服务面积按0.5m2来计算，则所需要空气扩散器的总数为（个）每根竖管上安装的空气扩散器的个数为（个）每个空气扩散器的配气量为(m3/h)将已经布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图，如图5所示。图5 空气管路计算图选择一条从鼓风机房开始的最长的管道作为计算管路。在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管路计算，计算结果见表6。l为管段长度，空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流速按排水工程下册的附录2来确定，计算结果列入表中管径一项。空气管道流速，干管、支管为1015m/s，竖管、小支管为45m/ s。空气管路的局部阻力损失，根据配件的类型折算成当量长度l0，并计算出管道的计算长度 l+l0(m)，列入表中的管段当量长度和管段计算长度两项。空气管道的沿程阻力损失，根据空气管的管径（D）mm、空气量、计算温度和曝气池水深，查排水工程下册附录3求得,结果列入表中压力损失一项。空气压力按估算，将管段当量长度和管段计算长度相乘，得到压力损失h1+h2，结果列入表中压力损失一项。表6 空气管路计算表管段编号管长L/m空 气 流 量空气 流 速m/s管径Dmm配件管段当量长度l0/m管段计算长度(l0+l)/m压力损失h1+h2m3/hm3/min9.8Pa/m9.8Pa123 4 5 67 8 9 101117-161.01352.253.032四通1个2.332.830.581.6416-151.02704.53.532四通1个14.7422.242.1848.4815-141.05409.03.832四通1个6.0811.080.687.5314-131.01080183.932四通1个8.7213.720.527.1313-121.01620274.032四通1个12.3117.310.7813.5012-111.02160364.132四通1个10.715.70.213.3011-101.02700454.332四通1个10.715.70.182.8310-91.03240544.532四通1个16.0921.090.265.489-81.03780634.732四通1个13.9918.990.152.858-73.04320724.932四通1个13.9918.990.285.327-64.54860815.132四通1个，异型管1个20.0225.020.399.765-44.55400905.332弯头1个10.5522.550.5111.504-695600935.7604-35.5108001806.560三通1个，异型管1个36.9648.960.9446.023-24.5162002708.060三通1个，异型管1个46.052.00.3116.122-1503240054010.0100三通1个，异型管1个55.35100.350.2828.10合计237.82将11项各值累加，得空气管道系统总的压力损失为=237.829.8=2330.636(Pa)=2.33(KPa)拟定网状膜空气扩散器的压力损失为6.48Kpa，则总压力损失为6.482.33=8.81(kpa)，为安全起见，设计取10（kpa）。4.5.10 空压机的选择空气扩散装置安装在距池底0.2m处，曝气池有效水深为3.5m，空气管路内的水头损失按1.0m计算，则空压机所需压力为（KPa）空压机平均时供气量为根据所需压力及空气量，本设计选择C15-1.35型低速多级C系列离心鼓风机两台，一用一备。该型号离心鼓风机流量为15m3/min，进口绝对压力为98.07KPa，介质密度为1.16kg/m3，升压到34.33KPa，轴转率为14kw，主轴转速为2940r/min,主机质量为1753kg，电动机规格型号是Y180M-2，电动机功率为22kw，电压是380V。此款鼓风机具有运转平稳、耗电省、噪音低等特点。4.6 污水计量设备本设计采用巴氏计量槽，其优点是水头损失小，不易发生沉淀，精确度可达9698%，缺点是施工要求高，各部分尺寸如下：W=0.05m, B=1.45m, A=1.479m, 2/3A=0.986m, C=0.8m, D=1.08m.喉宽W=0.5m时，流量Q=1.162H11.542H1为上游水深，自由流迭H2=0.7H1H1=0.9976（m）取0.10(m)H2=0.7H1=0.70.10=0.07(m)为了使计算准确，必须使计量堰有一个较好的水力温度，必须使前后均采用渠道连接。上下游渠道设计。根据规定：上游直线段不小于渠宽的23倍，下游直线段不小于渠宽的45倍，总直线段的长度不小于渠宽的810倍。渠首宽D=1.08m，渠尾宽C=0.8m.，故取上游直线段渠长为5m ,下游渠长为6.5m,整个计量堰长为L=5+B+0.6+0.9+6.5=5+1.45+0.6+0.9+6.5=14.5(m)Q2=X/fXr4.7 污泥处理设施4.7.1 一般说明污泥处理的目的是减量、稳定、无害化以及为最终处置与利用创造条件。污泥处理的方案有多种，大致可归纳为四类，见表7。表7 污泥处理方案类型类序主体处理工艺目的工艺流程浓缩减量生污泥浓缩机械脱水最终处置消化污泥稳定、无害生污泥浓缩消化机械脱水最终处理堆肥减量、稳定、综合利用生污泥浓缩机械脱水堆肥合成肥料农用焚烧最终处置生污泥浓缩机械脱水干燥焚烧最终处理城市污水处理厂产生的污泥主要有初沉污泥和剩余污泥。初次沉淀池的污泥量可根据污水中悬浮物浓度、污水流量、沉淀效率及污泥含水率进行计算。剩余污泥量因采用的污水处理工艺不同，计算方法也不尽相同。本设计中只有SBR池产生剩余污泥，所以采用生污泥污泥浓缩污泥消化机械脱水最终处置这种流程处理污泥。4.7.2 污泥产量活性污泥系统中，微生物一方面对可生物降解的有机物进行生物氧化，并把氧化过程中产生的能量用于合成新的细胞物质，另一方面微生物内源呼吸使细胞物质减少，这两项生理活动的综合结果，使系统中活性污泥量发生变化。活性污泥的净增量是这两项活动的差值，也即每日排出系统的剩余污泥量。本设计中只有SBR池产生剩余污泥，经过计算得曝气池每日排出的剩余污泥量为138.665m3/d,即0.00164 m3/s。 4.7.4 污泥的管道输送污泥的管道输送是普遍采用的方法，具有卫生条件好，没有气味与污泥外溢、操作方便、便于自动化等优点，但一次性投资较高。污泥管道输送可分为重力管道和压力管道两种，污水厂短距离输送，多采用重力管道，管道坡度一般为0.010.02，管径不小于200mm，中途设清通口；由于污泥含固、液两相，当含固率较低（1%）时，流动特性接近于水。随固体浓度的增高，呈现出假塑性或塑性流体的特性。污泥在流速较小时，是层流状态，流动阻力很大；设计常采用较大的v值，使污泥处于紊流状态。在输泥管常用的管径范围内，流速1.01.5m/s是污泥层流和紊流状态的界限值。所以推荐压力输泥管最小流速为1.02.0m/s，污泥浓度高者取上限，反之取下限；管道内污泥的流动状态，在紊流开始时，水头损失最小。4.7.5 污泥浓缩池污泥浓缩池的对象是颗粒间的孔隙水，浓缩的目的是在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理。常用污泥浓缩池分为竖流浓缩池和辐流浓缩池2种。剩余污泥含水率高，需要进行浓缩处理。设计中一般采用浓缩池处理剩余活性污泥。浓缩前污泥含水率99%，浓缩后污泥含水率97%。本设计作者选用竖流式浓缩池。进入浓缩池的剩余污泥量为0.00164m3/s，采用1个浓缩池，则浓缩池流量为：m3/s。（1）中心进泥管面积（m2）式中 中心进泥管流速（m/s），一般采用0.03(m/s)，本设计取0.02(m/s)（m）取（m）浓缩池的进泥管采用DN150mm管道，管内流速为(m/s)(2)中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度（m）取0.06（m）式中 污泥从中心管喇叭口与反射板间缝隙流出的速度，一般采用0.020.03 （m/s）喇叭口直径，一般采用（m）（3）浓缩后分离出的污水量（m3/s）式中 浓缩前污泥含水率，一般采用99%浓缩后污泥含水率，一般采用97%（4）浓缩池水流部分面积（m2）式中 污水在浓缩池内上升流速，一般（m/s），本设计中取0.00005（m/s）（5）浓缩池直径（m）设计中取5.4（m）（6）有效水深（m）式中 浓缩时间，一般采用1016（h），设计中取12（h）（7） 浓缩后剩余污泥量 0.002（m3/s）（m3/d）(8)浓缩池污泥斗容积采用重力排泥方式，污泥斗设在浓缩池的底部，则污泥斗高为（m）取3.5(m)式中 污泥斗倾角，圆型池体污泥斗倾角55，本设计取55浓缩池半径，（m）污泥斗底部半径，本设计取0.5（m）则污泥斗容积为（m3），取 (m3)（9）污泥在污泥斗中停留的时间（h）（10）浓缩池总高度(m)取(m)式中 超高，本设计取（m）缓冲层高度，本设计取（m）(11)溢流堰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（m3/s）设出水槽宽（m），水深（m），则水流速为（m/s）。溢流堰周长（m）其中浓缩池直径，（m）出水槽宽，（m）溢流堰采用双侧90三角形出水堰，三角堰顶宽m，深m，每格沉淀池有88个三角堰。三角堰流量为（m3/s）则三角堰堰水深为（m）三角堰后自由跌落0.10（m），则出水堰水头损失为0.1077（m）。（12）溢流管溢流水量（m3/s）设溢流管管径DN150（mm）管内流速v=（m/s）（13）排泥管浓缩后剩余污泥量(m3/s)，泥量很小，采用间歇排泥方式，污泥斗容积为29.43m3，污泥管道选用DN150mm，每次排泥0.5h，每日排泥2次，间隔时间为12h。竖流浓缩池计算简图见图6。图6 竖流浓缩池计算简图4.7.6污泥消化池污泥消化分为好氧消化和厌氧消化两种方式。厌氧消化是传统的消化方法，其原理是通过厌氧微生物的作用将污泥中的有机物、贮存在微生物体内的有机物以及部分生物体转化为甲烷，从而达到污泥稳定；好氧消化则是通过供氧在好氧条件下对污泥进行稳定。从可持续发展的角度，本设计选用厌氧消化。消化池有效容积 VV=950.4(m3)式中 Q污泥量，剩余污泥量经浓缩后为47.52（m3/d） 污泥投配率，取5%采用2座消化池，则单池容积 VO=V/2=475.2(m3)消化池尺寸25本设计采用圆柱形消化池。柱体部分直径取D为10m，集气罩直径d1取4m，池低下锥底直径d2采用4m。集气罩高度h1取1.5m，上锥体高度h2取2m，消化池柱体高度h3取5m（D/2），下锥体高度h4取2m。则消化池总高度H=h1h2h3h4=1.5252=10.5(m)消化池容积集气罩容积V1=h1=1.5=18.84(m3)弓形部分容积V2=h2(3D24h22)=(3102422)=41.34(m3)圆柱部分容积V3=h3=5=392.5(m3)下锥体部分容积V4=h4()2()2=3.142(525222)=81.64(m3)则消化池有效容积V0=V3V4=392.581.64=474.14(m3)消化池表面积 集气罩表面积F1=423.1441.5=12.5618.84=31.4(m2)池顶表面积F2=D)=(42210)=20.41(m2)则池盖总表面积 F=F1F2=51.81(m2)消化池全部在地面以上，则池壁表面积 F3=3.14Dh3=3.14105=157(m2)池底表面积 F5=L()其中 L=3.61(m)则F5=3.143.61(52)=79.35(m2)4.7.7污泥脱水从污泥消化池排出的污泥含水率约95%左右，体积很大。因此，为了便于综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理，使其含水率降至60%80%，从而大大缩小污泥的体积。脱水污泥量计算脱水后污泥量(m3/d)式中 脱水前污泥量，本设计中为47.52（m3/d）脱水前污泥含水率，本设计中为97%脱水后污泥含水率，本设计中取75%脱水后干污泥重量(kg/d)污泥脱水后形成泥饼，用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。脱水机的选择机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法。目前常用的脱水机械主要有：真空转鼓过滤机、板框压滤机、带式压滤机、离心机。各种脱水机的主要特点是：真空转鼓过滤机：能够连续生产，可以自动控制，构造复杂，附属设备多，运行费用高，适用于工矿企业；板框压滤机：构造简单，劳动强度大，不能连续工作，适用于小型污泥处理装置；带式压滤机：可以连续工作，脱水效率高、噪音小、能耗低、操作管理方便，应用范围广，适合大中小型污泥处理装置；离心机：构造简单、脱水效果好，动力消耗大，噪声较大，应用广泛，适用大中小型污泥处理装置。过滤流量 47.52m3/d，设置2台压滤机，1用1备，每台每天工作8h。则每台压滤机处理量Q=5.94(m3/h)加药量计算：设计流量 47.52（m3/d） 絮凝剂 (PAM)聚丙烯酰胺 投加量以干固体的0.4%计W=0.4%(47.523%1255%)60%=0.0184(t)设计中选取DY-1000型带式压滤机2台，1用1备。滤带有效宽度为1000mm，滤带运行速度为0.89m/min，重力过滤面积为3.1m2，压榨过滤面积为4.6m2，清洗水压力为0.5MPa，电动机功率为3kW，外形尺寸为5750mm1856mm2683mm。第五章 污水处理厂平面及高程布置与计算5.1污水处理厂平面布置水厂平面布置包括：处理构筑物的布置，办公、化验及其它辅助建筑物的布置，以及各种管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模大小，采用1：2001：500的比例尺的地形图绘制总平面图。平面布置的一般原则如下： 处理构筑物的布置应紧凑，节约用地，便于管理。 处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，减少土方量。 经常有人工作的办公、化验等建筑物应布置在夏季主导风向的上风向，北方地区应考虑朝阳。 在布置总图应考虑安排充分的绿化带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。 考虑远近期结合，有条件时可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。 构筑物之间距离应考虑敷设灌区的位置，远转管理的需要和施工要求，一般采用510米。 污泥消化池应距初沉池较近，以缩短污泥管线，且与其它处理构筑物间距不小于20米。 变电所设在耗电大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设，以策安全。 污水厂内管线种类分多，应综合考虑布置，以免发生矛盾。污水、污泥管道应尽可能考虑自流。 如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在同一管廊或管沟内，以利于维护和检修。 污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越该构筑物，进入下构筑物或事故溢流。具体平面布置见食品厂污水处理总平面图。5.2 污水处理厂高程布置 概述为使污水能在各处理构筑物之间通畅流动，以保证处理厂的正常运行，需进行高程布置，以确定各构筑物及连接管高程。为降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动已按重力流考虑为宜；污泥也最好利用重力流动，若需提升时，应尽量减少抽升次数。 注意事项的考虑在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项： 选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行。 计算水头损失时，一般以尽其最大流量作为构筑物和管渠的设计流量。 设置重点泵站的污水处理厂，水力计算从接受处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理水在洪水季节也能自流排放，二泵站需要的扬程较小，运行费用较低。但同时应考虑挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。 在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。5.3水力及高程计算（1）水力计算污水处理厂厂区水力计算包括管道设计和相应的构筑物水头损失及管道阻力计算。构筑物水头损失在各构筑物设计完成