青岛开发区某城市污水处理厂设计计算书

青岛理工大学毕业设计（论文）用纸目 录第1章 污水处理系统的设计计算31.1设计流量：31.2格栅设计计算31.2.1粗格栅主要设计参数31.2.2细格栅主要设计参数61.3进水泵房设计计算81.4曝气沉砂池的计算81.4.1设计参数：81.4.2设计计算81.5配水井的计算101.5.1进水管管径101.5.2矩形宽顶堰101.5.3配水管管径D2121.5.4配水漏斗上口口径D121.6倒置A2/O生物反应池的计算121.6.1反应池容积121.6.2单池的有效面积121.6.3需氧量计算141.6.4鼓风曝气装置151.7二沉池设计计算181.7.1设计说明181.7.2设计计算181.8二沉池集配水井的设计计算271.8.1集配水井的尺寸271.8.2二沉池集配水井水力计算281.9紫外线消毒工艺计算291.9.1峰值流量291.9.3消毒渠设计291.10巴氏计量槽301.10.1设计参数301.10.2设计计算31第2章 污泥处理系统的设计计算352.1污泥量计算362.1.1回流污泥量计算362.1.2剩余污泥量计算382.2污泥浓缩池402.2.1设计参数402.2.2设计计算412.3污泥贮池432.3.1污泥量计算442.3.2贮泥池容积452.3.4管道部分设计462.4污泥消化池462.4.1一级消化池的主体设计462.4.2二级消化池的主体设计482.4.3消化池的各部分表面设计482.4.4消化池热工计算492.4.5沼气混合搅拌计算532.4.6消化池的管道设计542.5污泥脱水机房552.5.1脱水后污泥量552.5.2加药量计算562.5.3脱水机型号的选择562.5.4溶药系统56第3章 三级深度处理的设计计算583.1活性沙过滤器的原理和特点583.2砂滤器设计计算参数613.3空气压缩系统623.4絮凝剂投加系统643.5控制系统643.6电气配电与马达控制柜663.7砂滤器系统设计计算66第4章 构筑物高程设计684.1污水处理构筑物高程计算684.1.1构筑物水头损失684.1.2管渠水头损失694.1.3污水处理高程计算及布置71 第1章 污水处理系统的设计计算1.1设计流量：设计平均流量：Qa=40000t/d=40000m3/d=0.463m3/s总变化系数Kz：由于Q=0.463m3/s=463L/s 查表知Kz=1.41所以设计最大流量Qmax=KzQa=1.4140000=56400m3/d=0.65m3/s1.2格栅设计计算格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道泵、房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂流物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。被截留的物质称为栅渣。栅渣含水率约为70%80%，容重约为750kg/m3 1.2.1粗格栅主要设计参数栅条宽度s=10.0mm; 栅条间隙宽度e=70.0mm; 栅前水深h=0.8m过栅流速 v=0.9m/s; 格栅倾角=60(1)栅槽宽度 栅条的间隙数 n= 式中Qmax最大设计流量（m3/s）格栅倾角() =60e栅条间隙（m）取b=0.07mn格栅间隙数（个）h栅前水深（m）取h=0.8mv过栅流速（m/s）取v=0.9m/s 则 n=栅槽宽度B设栅条宽度 S=10mm，则栅槽宽度 B=S（n-1）+en=0.0111+0.0712 1.0(m)(2)通过格栅的水头损失h1阻力系数=(）=2.42()=0.181 当断面为矩形时,=2.42通过格栅的水头损失h1,m 计算水头损失h0=0.181 =0.00747（m） 通过格栅的水头损失h1=h0k=0.0074730.022(m)(3)栅后槽总高度H，m 设删前渠道超高h2=0.3m 则 H=h+h1+h2=0.8+0.02+0.3=1.12(m)（4）删槽总长度L，m 进水渠道渐宽部分的长度L1 设进水渠道宽度B1=0.95m,进水渠展开角1=20。 L1=（m）栅槽与出水渠道连接渠的渐窄长度L2，m L2=(m)栅槽总长度L，m L=L1+L2+1.0+0.5+式中，H1为删前渠道深， H1=h+h2=0.8+0.3=1.1(m) L=0.07+0.035+1.0+0.5+ 2.24(m)(5)每日栅渣量W,m3/d W= =0.4m3/d0.2m3/d,采用机械清渣格栅。1.2.2细格栅主要设计参数栅条宽度s=10.0mm; 栅条间隙宽度e=6.0mm; 栅前水深h=0.8m过栅流速 v=0.9m/s; 格栅倾角=60（1）栅槽宽度栅条的间隙数个 式中Qmax最大设计流量(m3/s)格栅倾角() =60e栅条间隙（m）取b=0.006mn栅条间隙数（个）h栅前水深（m）取h=0.8mv过栅流速（m/s）取v=0.9m/s则 n=栅槽宽度B设栅条宽度 S=10mm，则栅槽宽度 B=S（n-1）+en=0.0169+0.00670 1.2(m)(2)通过格栅的水头损失h1阻力系数=(）=2.42()=4.782 其中设栅条断面为矩形断面,=2.42通过格栅的水头损失h1,m 计算水头损失h0=4.782 =0.171（m） 通过格栅的水头损失h1=h0k=0.17130.513(m)(3)栅后槽总高度H，m 设删前渠道超高h2=0.3m 则 H=h+h1+h2=0.8+0.51+0.3=1.61(m)（4）删槽总长度L，m 进水渠道渐宽部分的长度L1 设进水渠道宽度B1=0.85m,进水渠展开角1=20 L1=（m）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2，m L2=(m)栅槽总长度L，m L=L1+L2+1.0+0.5+式中，H1为删前渠道深， H1=h+h2=0.8+0.3=1.1(m) L=0.481+0.241+1.0+0.5+ 2.86(m)(5)每日栅渣量W,m3/d W= =3.98m3/d0.2m3/d,采用机械清渣1.3进水泵房设计计算 设计流量Qmax=0.65m3/s 设备类型：选用QW型潜水式排污泵（型号：400QW15001075）。设备台数：三台（两用一备）设备基本参数：单台流量 Q1500m3/h 设计扬程 H10m 单台功率 N75kw 口径 D400mm转速 r=980r/min 效率 =82.07%1.4曝气沉砂池的计算1.4.1设计参数：旋流速度控制在0.250.30m/s之间；最大时流量的停留时间为13min，水平流速一般为0.080.12m/s；有效水深为23m，宽深比为1.01.5，长宽比可达5；曝气装置，可采用压缩空气竖管连接穿孔管（穿孔孔径为2.56.0)或压缩空气竖管连接空气扩散板，每m3污水所需曝气量为0.10.2m3或每m2池表面积35m3/h。1.4.2设计计算（1）池子的总有效容积V，m3 V=Qmaxt60式中Qmax最大设计流量，m3/s, Qmax=0.65m3/s; t最大设计流量时的流行时间，min,取t=2min; 则： V=0.65660=234.0（m3）(2)水流断面积A，m2 A=式中，Qmax为最大设计流量，m3/s，v1为最大设计流量时的水平流速，取0.08m/s 则： A=0.65/0.08=8.125（m2）(3)池总宽度B,m B= 式中，h2为设计有效水深，m,取h2=2m。则: B=8.13/2=4.065(m) 取为4.1m(4)每个池子宽度b，m取n=2格， b=4.1/2=2.05(m)宽深比:=2.05/21.0,满足要求。（5）池长L，m L=234.0/8.12528.8(m) 此时长宽比为14，满足要求。(6)每小时所需空气量q,m3/h q=dQmax3600式中,d为每立方米污水所需空气量，m3,取d=0.2m3/m3污水则: q=0.20.653600=468(m3/h)(7)沉砂斗尺寸沉砂斗上口宽a,m a=+a1式中h斗高，m,取h=0.35m；a1斗底宽，m,取a1=0.5m;斗壁与水平面的倾角55， a=+a1=沉砂室沉砂斗体积0，,m3设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为：V0= 式中 a沉砂斗上顶宽，m; a1沉砂斗下底宽，m。则： V0=5.78（m3）（8）沉砂池高度h3.m 采用重力排砂，设池底坡度为0.1，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分。沉砂室的宽度为L=2（L2+a）+0.2, L2= =9.9（m）(0.2为两沉砂斗之间隔壁厚)h3=h3/+0.1L2=0.35+0.19.9=1.34（m）(9)沉砂池总高度H,m 取超高h1=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+2+1.34=3.64（m）1.5配水井的计算1.5.1进水管管径配水井进水管的设计流量Q=40000m3/d=1666.7m3/h,最高时设计水量Q=56400m3/d=2349.9 m3/h.当进水管管径D1=1000mm时，查水力计算表，得知v=0.83m/s1.0m/s,满足要求。1.5.2矩形宽顶堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再从管道接入2座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量应为q=2349.9/2=1174.95(m3/h)。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。堰上水头H0 因单个出水溢流堰的流量为q=1174.95m3/h=326.4L/s,一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰。所以，本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m） 矩形堰的流量 q=m0bH式中q矩形堰的流量，m3/s; H堰上水头，m; b堰宽，m,取堰宽b=0.6m; m0流量系数，通常采用0.327-0.332，取0.33。 则 H=（） =（） 0.52(m)堰顶厚度B 根据有关实验资料，当2.510时，属于矩形宽顶堰。取B=1.5m,这时=2.88（在2.5-10范围内），所以，该堰属于矩形宽顶堰。1.5.3配水管管径D2设配水管管径D2=700mm，流量q=326.4L/s,查水力计算表得知，v=0.85m/s0.6m/s（符合规范）2)进水竖井进水井径D2采用2000mm,出水口尺寸0.71.5m2，共6个沿井壁均匀分布。出水口流速：v2 代入数据得：v20.155m/s0.2m/s(符合规范)3)紊流筒计算紊流筒过流面积：f式中：v3紊流筒中流速一般为0.020.03m/s(设计取0.03m/s)。 代入数据得：f32.5m/s紊流筒直径： 代入数据得: D3=6.74m（11）出水部分设计1)环形集水槽内流量q集 已知：Q设 0.325m3/s 代入数据得：q集0.16m3/s2)环形集水槽设计（采用双侧集水环形集水槽）槽宽： b 式中：k安全系数，一般采用1.21.5,设计采用1.5(安全考虑)。代入数据得：b1.017m,设计采用1.1（安全考虑）3)槽内终点水深h终 式中：v槽中流速，设计采用0.6m/s。 代入数据得：h终0.242m 4)临界水深hk 代入数据得：hk0.129m5)槽内起点水深h起 代入数据得：h起0.424m 校核：当水流增加一倍时，即0.32m3/s，槽内流速v取0.8m/s则： h=因此，设计取环形槽内水深为0.6m，集水槽总高度为0.6+0.3（超高）=0.9m。(12)出水溢流堰的设计采用出水三角堰，角度为90。1)每个三角堰的流量q1 式中：H堰上水头，本设计取0.05m（H2O）。 代入数据得：q10.00078m3/s2)三角堰个数n1 代入数据得：n1416.7个（设计取417个）3)三角堰中心距L1 式中：b1出水堰距池边距离，设计取0.85m。 代入数据得：L10.603m(13)二沉池校核1)二沉池底部干物质 TSbs 式中： tE 浓缩时间，设计取1h； SVI污泥体积指数，规定SVI100mg/L，设计采用100mg/L；代入数据得：TSbs=10kg/m32)曝气池内干物质 TSbb= 式中：TSrs回流污泥中干物质量，TSrs(0.50.7)TSbs,设计取TSrs0.6TSbs，即TSrs6kg/m3； R污泥回流比，设计采用200。代入数据得：TSbb=4 kg/m33)污泥沉降比 VSVTSbbSVI 代入数据得：VSV400ml/L4)泥水分离区高度h2 代入数据得：h22.25m5)污泥容积 qsv=TSbbSVIq式中：qa表面水力负荷，一般采用0.81.5,设计采用0.9 代入数据得：qsv360L/(m3h)6)存储区高度h3 式中：C经验浓度值，C300t+500800L/m 代入数据得：h30.61m7)浓缩排泥区高度 h4 式中：C经验浓度值，C300t+500800L/m代入数据得：h41.35m8）总池深：Hh1h2+ h3+ h4 式中h1清水区高度，设计采用0.5m。代入数据得：H4.71m二沉池原计算池深6.0m(满足要求)1.8二沉池集配水井的设计计算1.8.1集配水井的尺寸设计圆形配水井，其直径为。配水井面积 设其水力停留时间为，则该配水井的有效体积为V=QT=0.65560=195m3 则该配水井的有效深度为H=V/A=195/28.26=6.9 设超高为，则配水井高度为7.4m 外层的集水井直径为。1.8.2二沉池集配水井水力计算配水经中心管管径为DN1300的铸铁管，当回流比时，设计流量Q=6503=1950L/s，查得m/s，得局部水头损失为m 设沉淀池进水管管径为DN1100mm的铸铁管，当回流比时，设计流量Q=65023=975L/s，查得m/s，得局部水头损失为：m设集水井进水管管径DN600mm的铸铁管，设计流量Q=6502=325L/s，查得m/s，得局部水头损失为m设总出水管管径为DN1000mm的铸铁管。设计流量Q=650L/s，根据给排水手册第一册的铸铁管水力计算表得，m3/s， ， 得局部水头损失为m 故二沉池集配水井水头损失为：m 1.9紫外线消毒工艺计算1.9.1峰值流量 Qmax=400001.41=56400m3/dQmax为最大设计流量，总变化系数Kz=1.411.9.2灯管数 初步选用UV3000PLUS紫外线消毒设备，每3800m3/d需14根灯管。 故 n平=（根） n峰=(根) 拟选用6根灯管为一个模块，则模块数N 24.67（个）N1m/s（符合规范）（3）.水头损失计算沿程水头损失 h1=ajL 式中：a比阻，设计采用1； L二沉池至回流污泥泵房的距离，设计采用60m。代入数据得：h1=0.06m局部水头损失h2（） 式中：管径为1m的45弯头局部损失系数，管段内设有四个45弯头，40.542.16；管径为1m的90弯头局部损失系数，管段内设有两个90弯头，21.08=2.16；闸门局部损失系数，0.06；v 排泥管内流速，v1.19m/s。 代入数据得：h20.316m。 总水头损失 h回h1h2 代入数据得：h回0.376m（设计采用0.4m）2.1.2剩余污泥量计算（1） Q0.312kstDj 式中：kst采用钢管（新管、焊接），kst95； D 排泥管管径，设计取0.15m； j 水力坡度，设计取0.012。代入数据得：Q73.78 m3/h.（2）排泥管内流速 v0.397kstDj 代入数据得：v1.16m/s1m/s（符合规范）（3）水头损失计算：沿程水头损失h1ajL 式中：a比阻，设计采用1； L回流污泥泵房至污泥贮池的距离，设计采用60m。代入数据得：h10.06m局部水头损失h2（） 式中：管径为0.15m的45弯头局部损失系数，管段内设有两个45弯头，40.54=2.16；管径为0.15m的90弯头局部损失系数，管段内设有两个90弯头，21.08=2.16；闸门局部损失系数，0.06；v 排泥管内流速，v=1.16m/s。 代入数据得：h20.301m 总水头损失 h剩h1h2 代入数据得：h剩0.361m（设计采用0.37m） （4）剩余污泥泵的选择 选用WDB无堵塞泵。 型号：WDB-100-100-250D 台数：两台（一用一备） 单泵流量：Q=80 m3/h扬程：H=9m吸程：Hs=5m轴功率：N4.17kw2.2污泥浓缩池污泥处理的主要目的是去除污泥颗粒中的空隙水，减少污泥体积，从而降低后续处理构筑物和设备的负荷，减少处理费用。常用的污泥浓缩有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。设计采用离心浓缩法。离心浓缩法的原理是利用污泥中的固体、液体的比重差，在离心场所受到的离心力的不同而分离。虽然离心浓缩法运行费用和机械维修费用较高，但由于离心力几千倍于重力，因此，离心浓缩法占地面积小，造价低，符合开发区污水厂要求占地面积小的设计要求，故本设计中采用重力浓缩池中的辐流浓缩池。2.2.1设计参数浓缩活性污泥时，重力式污泥浓缩池的设计，应符合下列要求：a）污泥固体负荷宜采用3060 kg/(m2d)；b）浓缩时间不宜小于12h；c）由生物反应池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，为99.2%99.6%时，浓缩后污泥含水率可为97%98%；d）有效水深宜为4m，最低不小于3m；e）采用栅条浓缩机时，其外缘线速度一般宜为12 m/min，池底坡向泥斗的坡度不宜小于0.05。污泥浓缩池一般宜设置去除浮渣的装置。当采用机械浓缩设备进行污泥浓缩时，宜根据试验资料或类似运行经验确设计参数。污泥浓缩脱水可采用一体化机械。2.2.2设计计算进入浓缩池的剩余污泥量为1771=0.0206m3/s，设计中选用2座浓缩池，单池流量为：Q1=885.5m3/d=0.0103m3/s。设计中浓缩前污泥含水率为，浓缩后污泥含水率为，固体浓度。 图4-1浓缩池计算简图 浓缩池面积 A , 浓缩污泥为剩余污泥,污泥固体通量选用 30(kg/(m2.d)浓缩池面积 A=Q1 C0/ G=885.5630=177.1m2 Q污泥量，m3/d；Co污泥固体浓度，kg/m3；G污泥固体通量，kg/(.d)； 浓缩池直径,设计采用圆形辐流沉淀池：A=D2/ 4,所以D=15.02，设计取 D=15.1(m) 则设计 A=179.08(m2) 浓缩池深度浓缩池工作部分的有效水深 T 为浓缩时间, 取16(h)h2=885.516/(24179.08)=3.3m超高 , 缓冲层高度, 浓缩池设机械刮泥,池底坡度 ,污泥斗上底直径,下底直径池底坡度造成的深度 污泥斗高度 污泥斗倾角；浓缩池深度 浓缩后分离出来的污水量 浓缩后剩余污泥量 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，出水管管径为。出水槽流量，设出水槽宽，水深为，则水流速为。溢流堰周长： 溢流堰采用单侧三角形出水堰，堰宽，深。每格沉淀池有个三角堰。三角堰的流量为： 三角堰堰水深为： 三角堰后自由跌落，则出水堰水头损失为。2.3污泥贮池 各构筑物为间歇排泥，污泥贮池设为