某污水处理厂工艺设计.doc

目 录第一章 总论 2第一节 设计任务和内容 2 第二节 基本资料 2第二章 污水处理工艺流程说明 5第三章 处理构筑物设计 7第一节 格栅间和泵房 7第二节 细格栅与沉砂池 11第三节 氧化沟 15第四节 二沉池 23第五节 消毒设备 31第六节 计量设备 31第七节 浓缩池及污泥脱水 34第四章 污水厂总体布置 39第一节 主要构(建)筑物与附属建筑物 39第二节 污水厂平面布置 39第三节 污水厂高程布置 411. 总论1.1设计任务和内容 设计题目：某污水处理厂工艺设计设计内容：对构筑物选型作说明；计算主要处理设施的工艺尺寸；对污水厂平面和高程布置。1.2基本资料1. 地理位置武汉是我国著名的历史文化名城，湖北省省会，是全国重要的产业基地和交通邮电通信枢纽，是中国中部的经济、贸易、金融、科教和信息中心。武汉市工业以冶金、机械、化工、纺织为主，在近几年逐步发展了光纤、微电子、新材料等高科技产业。该经济开发区是武汉城市圈“两型社会”建设重点项目之一，是武汉化工新城和科技新城的支撑服务区，也是我省扩大内需的重点投资项目。该区地处武汉市东部的洪山区，位于“一江三湖”（长江、北湖、严西湖、严东湖）交汇处，东邻洪山区左岭镇，南隔九峰城市森林保护区与接武汉科技新城（东湖高新区）相邻，西邻东湖生态旅游风景区，北靠武汉化工新城。2. 地形、地貌建成区地面高程一般在34.0038.00m之间，高于多年平均洪水位32.5m，全靠环城江堤防汛，地质构造上属淮阳山字型前弧西翼与华夏构造复合部位，也处于山字型构造上的新华夏系第二沉降带。近期以来，区域构造转为新华夏系为主体。中更新世末以来，广泛发育IIIII级河湖阶地。地震根据地震区划，武汉地区震级Ms=4.75级，地震列度为度区。据建设部、国家计委联合以(89)建抗字第586号文颁发的新建工程抗震设防暂行规定及武汉市建委武城设字1995054号通知的精神，污水处理厂及其配套设施按度设防。3. 气候、气象属亚热带季风湿润区，光能充足，热量丰富，雨量充沛，水热同季、四季分明、干湿明显，无霜期250天以上，年平均气温16.3，适宜蔬菜等农作物的生长和渔牧业的养殖。全年平均日照时数为19502050 小时，太阳幅射总量为106110卡平方厘米，无霜期平均为240205天，年平均降水量为12001400毫米，并与光热同季，主要集中在农作物需水的58月，约占全年雨量的40%以上，4月份为水旱交替月，9、10月较干旱。光、热、水资源丰富，并且具有组合优势，为农业、渔业和畜牧业的发展提供了优越的气候条件。 (1) 气温：多年平均气温：16.9极端高温： 42.2(1920年7月)极端低温： -18.1(1997年1月30日)最高月平均： 29.0(7月)最低月平均： 3.0(1月)(2) 降雨量多年平均降雨量： 1280.9mm(107年平均)最大年降雨量： 2105.3mm(1889年)最小年降雨量： 575.9mm(1902年)最大月降雨量： 819.9mm(1887年6月)最大日降雨量： 317.4mm(1959年6月89日)最大小时降雨量： 102.1mm(1998年7月21日)暴雨多集中在48月份，其间降雨量占全年的65.6。汛期510月份降雨量占全年的73.6。(3) 蒸发量多年平均蒸发量：1494.0mm 年最大蒸发量： 2131.6mm (1951年)年最小蒸发量： 962.9mm(1929年)最大月蒸发量： 293.8mm(1934年7月)(4) 湿度：多年平均相对湿度 80日平均相对湿度 83(5) 降雪：年平均降雪日 10天(6) 风向、风速全年主导风向：东北偏北冬季主导风向：北风和东北风夏季主导风向：东南风年平均风速：2.7m/s最大风速： 19.1m/s最大风力：九级4. 水文地质4.1 水文：污水厂尾水可排放至就近的连通港，常年水位28-29米（以上标高均为吴淞高程），黄海高程为：26.076-27.076米。4.2 地质：属红砂岩及第三期黄土地区，地基承载力在20 t/m2以上，北部平原地带为冲积层，地基承载力均在15 t/m2以上。地震烈度为六级。1) 设计水量：污水厂规模6万吨/日，在本设计中不考虑远期。2) 污水通过干渠以自流方式到厂边，厂边干渠管底标高为30.5米(黄海高程)。厂区地面标高为37-38m，平均高度为37.5米。3) 设计水质：污水处理厂设计进水水质为：BOD5=200mg/L SS=300mg/L TN=35mg/L TP=3.8mg/L要求出水水质满足一级B排放标准，即：pH=69BOD520mg/L COD60mg/LSS20mg/L TN20mg/LNH3-N8mg/L TP1mg/L污水厂厂区面积取7.5m2/吨，所以厂区面积为450000m2设计中取600m750m。2. 污水处理工艺流程说明2.1工艺流程的选择根据污水水质BOD5=200mg/l，可生化处理，故采用生物处理作为二级处理，具体流程图如下：由厂区收集来的废水经过机械格栅拦截垃圾杂物，出水通过提升泵进入细格栅、曝气沉砂池，计划沉砂池的停留时间30s。之后污水进入生物池（氧化沟）进行处理。出水经二沉池进行排放。二沉池的污泥自流进入污泥回流池。池内设有污泥泵，将池内污泥调到污泥浓缩池去，经浓缩后污泥输送到污泥脱水系统，利用带式压滤机进行脱水，最后泥饼外运。说明：实际由于碳源较低，不设初沉池。 2.2构筑物的选择本设计进水先经过一级处理后再二级生物处理即可排放，故主要构筑物亦可分为二级。一级处理：进水先经过粗格栅，然后由污水泵房送至细格栅和沉砂池，本设计中采用细格栅和沉砂池合建方式，沉砂池选用曝气沉砂池。二级处理：本设计中使用氧化沟工艺作为生物处理。污水处理前TN=35mg/L、TP=3.8mg/L，排放要求为TN15mg/L、 NH3-N5mg/L,、磷酸盐（以P计）0.5mg/L，污水中磷基本上以不同形式的磷酸盐存在，可按TP 0.5mg/L考虑，宜脱氮除磷，故可采用氧化沟作为生物处理单元。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。其中Carrousel氧化沟充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。由于其具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，所以这里选择Carrousel氧化沟作为生物处理工艺。 二次沉淀池一般可分为平流式、辐流式、竖流式和斜管等几类，其中辐流沉淀池采用对称布置，配水采用集配水井，各池配水均匀，结构紧凑，且排泥机械已定型化，运行效果好，管理方便，故设计中采用辐流沉淀池作为二沉池。最后设置消毒设施，污水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数也大幅减少，但是细菌仍挺多的，所以污水在排放水体前，应进行消毒处理。采用向污水中投加消毒剂的方法进行污水消毒，常用消毒剂有液氯、次氯酸钠、臭氧、二氧化氯、紫外线，其中紫外线消毒效果好，所以设计中采用其作为消毒剂。3. 处理构筑物设计设计水量Q=60000m3/d=2500 m3/h=0.694 m3/s查设计手册得总变化系数Kz=1.31则最高日最大时流量Qmax=0.694*1.31=0.912m3/s3.1格栅间和泵房3.1.1泵前粗格栅泵前粗格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。设计中选择二组格栅，N=2组，每组格栅单独设置，每组格栅的设计流量为0.456 m3/s。1) 栅条的间隙数：设栅前水深h=0.8m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度b=0.05m，格栅倾角=60n=QmaxsinNbhv14个2) 格栅槽宽度：设栅条宽度S=0.015mB=S(n-1)+bn=0.015(14-1)+0.0514=0.895m3) 进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道内流速为0.9m/s，渠道水深为0.8m，计算得进水渠道宽度B1=0.633m。其渐宽部分展开角度1=2020l1=B-B12tan1=1.21-0.952tan20=0.35m4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度：l2=l12=0.352=0.18m5) 通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面，其形状系数=2.422.42h1=Sb43v22gsinK=2.420.0150.02430.9229.8sin603=0.18m6) 栅后槽总高度：设栅前渠道超高h2=0.3m0.3H=h+h1+h2=0.80+0.18+0.31.28m7) 栅槽总长度：L=l1+l2+0.5+1.0+H1tan = 0.35+0.18+0.5+1.0+3.03=5.05m 8) 每日栅渣量：在栅格间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000 m3污水产0.07 m3，W=QMAXW186400KZ1000=0.9120.07864001.311000=4.21 m3/s 选用GH型链条式回转格栅除污机两台进行机械清渣，采用皮带输送机输送栅渣，和机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。粗格栅计算草图如下：3.1.2污水提升泵房1) 设计依据 选择排污泵时考虑的设计流量为Qmax=912L/S根据资料，以最小的工程量为原则选取厂区地面高程为37.5m，污水通过干渠以自流方式到厂边，厂边干渠管底标高为30.5m，进水管管径DN1200，充满度为0.75。经考虑水量较大采用合建式矩形泵房，自灌式工作。2) 污水泵站设计流量和扬程的确定设计中考虑4台水泵（其中一台备用），每台水泵的容量为912/3=304L/s。集水池容积，采用相当于一台泵6min的容量： W=3046061000=109.44 m3有效水深采用H=3m，则集水池面积为F=36.48m2。扬程估算粗格栅前水面标高=进水渠底标高+栅前水深则粗格栅前水面标高=30.5+0.8=-31.3m集水池最高水位标高=粗格栅前水面标高-粗格栅水头损失集水池最高水位标高=31.3-0.18=31.12m则集水池最低水位标高为=31.3-3=28.3m水泵静扬程=细格栅间水面标高-集水池最低水位标高 =40-28.3=11.7m水泵吸压水管路的总的压力损失估计为2.0m,安全压力h为1.5m选泵前估算扬程H=H静+h+h式中 H水泵扬程(m)；H静静扬程(m)；h总水头损失，一般采用23 m； h自由水头，一般为11.5m；则 H=11.7+2.0+1.5=15.2m。3) 水泵机组的选择查手册，选用WL型排污泵参数如下：型号口径流量扬程转速电机功率效率mmm3/hMr/minkw%300WL1200-2130012002198011073选用4台水泵，其中一台备用，。即污水提升泵房，设置污水提升水泵基础4座，污水泵房面积为10m15m，半地下式，并设置起重设备。4) 泵房高度计算本设计选用自灌式水泵，泵房为半地下式。其中地上部分高度为 H1=a+b+c+d+e式中 a单轨吊车梁高度 (m)； b吊车钢丝绳绕紧状态下最小尺寸(m)；c吊绳垂直长度(m)，对于水泵为0.8 X,对于电机为1.2 X,X为起重部件宽度；d最大设备高度(m)；h吊起物底部与大门平台地坪的净距，一般取0.2 m； 所选起重机为CD5-12D型电动葫芦起重机，起重量 5 吨 ，起升高度12 m，a=1000mm，b=640mm，c=1200 mm，d =1440mm，h=200 mmH1 =1.0+0.64+1.2+1.44+0.2=4.48 m地下部分高度H2 =37.5-28.3+0.4=9.6m，设计中取9.6m；则泵房总高为 H1+H2=4.48+9.6= 14.08m ，设计中取14.1m。泵房与粗格栅草图如下：3.2细格栅与涡流沉砂池3.2.1细格栅设计中选择二组格栅，N=2组，每组格栅与沉砂池合建，每组格栅的设计流量为0.456m3/s。1) 栅条的间隙数：设栅前水深h=0.8m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度b=0.01m，格栅倾角=60n=QMAXsin60bhv=0.456sin600.010.80.8=67个2) 格栅槽宽度：设栅条宽度S=0.01mB=S(n-1)+bn=0.01(67-1)+0.0167=1.33m3) 通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面，其形状系数=2.422.42h1=Sb43v22gsinK=2.420.0100.01430.9229.8sin603=0.26m4) 栅后槽总高度：设栅前渠道超高h2=0.3m0.3H=h+h1+h2=0.80+0.26+0.31.36m5) 格栅部分总长度：L=0.5+1.0+H1tan =0.5+1.0+0.8+0.3tan60=2.14m14m6) 每日栅渣量：在栅格间隙10mm的情况下，设栅渣量为每1000 m3污水产0.05 m3，W=QMAXW186400KZ1000=0.9120.07864001.311000=3.01 m3/s 2 m3/s查设计手册，选用ZD-B型垂直链条式除污机进行机械清渣，采用皮带输送机输送栅渣和机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。7) 进水与出水渠道城市污水通过DN1200mm的管道送入总进水渠道，将污水分配到两组格栅。格栅与沉砂池合建一起，格栅出水直接进入沉砂池，单组格栅进水渠道宽度B1= B=1.55m，渠道水深h1=h=0.8m。总进水渠道：取进水渠道宽度B1=3.5m，进水水深h2=h=1.5m进水闸阀：采用DN800电动闸阀。细格栅计算草图如下：3.2.2平流沉砂池设计中选择2组平流沉砂池，N=2组，分别与格栅连接，则计算得每组平流沉砂池流量Q=0.912/2=0.456m3/s。（1）平流沉砂池长度：L设： （流速要求在0.150.3m/s）；（停留时间要求为30s60s）。则： 。（2）水流断面积 （3）池总宽度：设2格，取格宽； 则：（4）有效水深： ，满足要求。（5）沉砂池室所需容积： 设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积为： （6）每个沉砂斗容积：设取一个分格有两个沉砂斗,则 （7）沉砂斗各部分尺寸设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：（8）沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，则 ： 则沉泥区高度为： 池总高度H:设超高，则总高为（9）进水渐宽部分长度： （10）出水渐窄部分长度： （11）验算最小流速： 0.15m/s，符合要求。（12）排砂管道 本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径。3.3 氧化沟污水中原水中的BOD5浓度为200mg/L，经过一级处理，BOD5的去除率为25%，则进入曝气池中的污水的BOD5浓度Sa=Sy1-25%=2001-25=150mg/L其中 Sa 进入曝气池中污水的BOD5浓度(mg/L)；SY 原污水中的BOD5浓度(mg/L)。污水中的SS的浓度为300mg/L，一级处理对SS的去除率为30%，则进入曝气池中污水的SS浓度la=LY1-30%=3001-30=210mg/L其中 La 进入曝气池中污水的SS浓度(mg/L)；LY 原污水中的SS浓度(mg/L)。污水中TN=35mg/L、TP=3.8mg/L,出水要求TN20mg/L、TP1.0mg/L，需进行脱氮除磷，本设计中采用Carrousel氧化沟工艺。3.3.1设计参数1) 设计流量该污水处理厂处理水量为60000 m3/d，平行设计四组氧化沟，同时每组氧化沟前设置一座厌氧池，每组设计流量Q=15000 m3/d=625 m3/h。2) 氧化沟内混合液污泥浓度氧化沟内污泥浓度X值一般采用20006000mg/L之间，设计中取X=4000mg/L， f=MLVSSMLSS=0.73) 污泥龄本设计在考虑去除BOD5的同时，还考虑反硝化，因此污泥龄c=30d。4) 回流污泥浓度设计中取SVI=100，系数r=1.2,Xr=106SVIr=1061001.2=12000mg/L5) 污泥回流比回流污泥量计算：根据物料平衡：进水：LaQ+XrQr=(Q+Qr)X其中 Qr 回流污泥量m3/d。则21015000+12000Qr=(15000+Qr)4000 Qr=97507106.25m3/d回流比R为47%，设计中取50%。3.3.2平面尺寸计算1) 好氧区有效容积设计中污泥内源呼吸系数Kd取0.05d-1，污泥产率系数Y取0.5kgMLVSS/kg去除BOD5。V1=YQSa-SecX1+KdC=0.515000150-203040001+0.0530=2925m32) 缺氧区有效容积假设反硝化条件时溶解氧浓度DO=0.2mg/L，计算温度为15，20反硝化速率rDN取0.07mgNO3-N/(mgVssd)，则rDN=rDN1.09(15-20)1-DN=0.071.09(15-20)(1-0.2) =0.036.036mgNO3-N/(mgVssd)s.d)由于合成的需要，产生的生物污泥中约含有12%的氮，因此首先计算这部分氮量。每日产生的生物污泥量为xVSS：xVSS=YQ(Sa-Se)1+Kdc=0.5150001301+0.0530=390Kg/d由此，生物合成的需氮量为12%390=46.8kg/d。折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为46.8100015000=3.12mg/L由于原水中NH3-N量为35mg/L，设出水中NH3-N量为5mg/L，NO3-N量为5mg/L，则需要氧化的NH3-N量为：35-3.12-5.0=26.88mg/L反硝化NO3-N 量NO3=26.88-5.0=21.88mg/L所需去除氮量因此，缺氧区体积设计中取活性污泥占总污泥量比例为K=0.6，所以，每组氧化沟总有效体积为其中好氧沟占68%，缺氧沟占32%。3) 厌氧池计算设计中将回流污泥分为两部分分别回流到厌氧池和缺氧沟，以减少回流到厌氧池的硝态氮，同时为了满足厌氧污泥占全系统总污泥量比值不小于10%的要求，通过试算，取厌氧池回流比R1=85%，则厌氧池污泥浓度：XA=R1Xr1+R1=0.85121+0.85=5.51g/L厌氧池容积：VA=0.75Q1+R1=0.756251+0.85=867.2m3核算厌氧污泥量比值：XATXT=XAVAXAVA+V总X=5.51867.25.51867.2+103014=10.4%10%满足要求。厌氧池采用矩形池，水深4m，长32m，宽度为：B=VAhL=867.2432=6.8m每座厌氧池设水下搅拌器DQT055共 2台，每台功率5.5kW。厌氧池出水进入缺氧池。4) 氧化沟工艺尺寸设计中取有效水深为4.0m，超高取0.7m，则总高度为4.7m。取氧化沟为矩形断面，每座沟道数为m=4条/座，沟宽度为8.0m，则氧化沟总长度（中线）：L=VBh=103016.84.0=379m好氧沟和缺氧沟分隔处有两个圆弧，占用了池容，这个池容折算为直线段池长，按3m计算，则每组氧化沟沟道总长为：379+3=382m其中弯道长度：L1=3128+1224=75m直线段总长：L2=L-L1=382-75=307m单沟道直线段长：设计中取77m。缺氧沟沟长计算：缺氧沟有效容积占总容积的32%，在分隔处弧形隔墙折算直线长3m应为缺氧沟和好氧沟各1.5m，故其沟道长度为：LD=0.32379+1.5=122.8m其中弯道长度（一个小弯）长度为：L1=28=12.6m直线段长度为：L2=LD-L1=122.8-12.6=110.2m单沟道直线段长：设计中取55m。搅拌功率按58W/m3计算，设计中取7 W/m3，则每组氧化沟搅拌功率为108337=75.8kW。查设计手册，在每组氧化沟中安装水下搅拌器DQT075共10台，每台功率7.5kW。3.3.3设计参数校核1) 水力停留时间t=24VQ=241030115000=16.5h介于1024h之间，满足要求。2) BOD污泥负荷率Ns=Q(Sa-Se)VXv=15000(150-20)103012800 =0.068kgBOD5/(kgMLVSSd)Ns介于0.050.15之间，满足要求。3.3.4进出水系统1) 氧化沟的进水设计沉砂池的出水通过DN1200mm的管道送往厌氧池，坡度i=1.0，流速v=1.08m/s，然后用4条管道送入每一组氧化沟渠，送水管径DN600mm，坡度i=2.4，流速v=1.07m/s。2) 氧化沟的出水设计氧化沟的出水采用可调节出水堰，设计中取流量系数m=0.4，堰宽b=5.0m，则堰上水头H=(Qmb2g)23=(0.17360.45.029.8)23=0.073m出水槽宽B=设计中取B=0.9m，流速取v=0.6m/s，则有效水深设计中取0.30m。每组氧化沟出水管管径采用DN600mm，管内污水流速v4=4QD2=5.0340.62=1.11m/s坡度i=2.0出水总管管径采用DN1400mm，管内污水流速v4=4QD2=5.031.42=0.82m/s坡度i=0.8污泥回流量QR=1184m3/h总回流污泥管管径为DN600mm，管内污泥流速v6=4QD2=40.330.62=1.17m/s厌氧池污泥回流量QRA=11840.8=947.2m3/h缺氧池污泥回流量QRq=11840.2=236.8 m3/h每组厌氧池回流污泥管管径为DN300mm，管内污泥流速v6=4QD2=40.330.840.32=0.93m/s每组缺氧池回流污泥管管径为DN150mm，管内污泥流速v7=4QD2=4(0.330.2)40.152=0.93m/s3.3.5需氧量每组氧化沟需氧量：速率常数K取0.22d-1O2=QSa-Se1-e-kt-1.42xVSS+4.5QNo-Ne-0.56xVSS-2.6QNO3 =150001000150-201-e-0.225-1.42480+4.515000100026.88-0.56480- 2.615000100021.88 =2933.6kg/d 设计中取水质修正系数=0.85，=0.95，压力修正系数=1，假设最高温度为25，查表得温度为20、25时的饱和溶解氧浓度分别为C20=9.17mg/L，C25=8.4mg/L，取曝气池内溶解氧浓度C=2mg/L则标准状态需氧量：SOR=C20O2(C25-C)1.024(25-20)=9.172933.60.85(0.958.4-2)1.0245 =195.8kg/h根据设备性能，动力效率为1.8kgO2/(kWh)，因此需要的设备功率为100kW。每组沟采用两台功率50kW垂直轴表面曝气器，设置在沟的一侧。由于伞形叶轮直径与曝气池直径之比在1315左右，查设计手册选择DS325C型倒伞形表面曝气机两台，其叶轮直径为3250mm，电动机功率为55kW。3.3.6剩余污泥量每组氧化沟剩余污泥量：x=YQ(Sa-Se)f(1+Kdc)=0.515000(150-20)0.7(1+0.0530)=557.1kg/d总剩余污泥量：W=557.14=2228.4kg/d湿污泥量：设计中取污泥含水率P=99.4%则Qs=W(1-P)1000=2228.4(1-0.994)1000=371.4m3/d3.4二沉池设计中选择四组辐流沉淀池，N=4，每池设计流量为0.227 m3/s，从曝气池流出的混合液进入集配水井，经过集配水井分配流量后流进辐流沉淀池。3.4.1沉淀池表面积表面负荷q，一般采用0.61.5m3m2h。本设计中取q=1.0 m3m2h。F=Q3600q=0.22736001.0=817.2m2 3.4.2池子直径D=4F=4817.2=32.3m设计中取直径32.4m,则半径为16.2m。3.4.3沉淀池有效水深 h2=qt=13=3m其中 t 沉淀时间（h），一般采用1.54.0h。本设计中取t=3.0h 3.4.4 径深比Dh2=32.43=10.8符合612的要求。3.4.5污泥部分所需容积V1=2(1+R)Q0X12(X+Xr)N其中 V1 污泥部分所需容积(m3)； Q0 污水平均流量(m3/s)； R 污泥回流比(%)； X 曝气池中的污泥浓度(mg/L)； Xr 二沉池排泥浓度(mg/L)。设计中取Q0=0.694m3/s，R=50%。Xr=106SVIrX=R1+RXr其中 SVI 污泥容积指数，一般采用70150； r 系数，一般采用1.2。本设计中去SVI=100 Xr =12000mg/L X =4000mg/L带入所有数据可得污泥所需部分为V1=2(1+0.5)0.6943600400012(4000+12000)4=1350m33.4.6沉淀池总高度设计中沉淀池超高取h1=0.5m，沉淀池缓冲层高度取h3=0.3m，沉淀池有效水深取h2=3m。根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05。其中 h4 沉淀池底部圆锥体高度(m)； r 沉淀池半径(m)； ri 沉淀池进水竖井半径(m)，一般采用1.0m； i 沉淀池池底坡度，取0.05。所以池底圆锥体高度为h4=(16.21)0.050.76m其中底部圆锥体的容积为 h5=1350-222.6817.2=1.38m则沉淀池总高度为H=0.5+3+0.3+0.76+1.38=5.94m3.4.7进水管的计算Q1=Q+RQ0其中 Q1进水管设计流量(m3/s)；进水管的设计流量为Q1=Q+RQ0=0.23+0.69440.5=0.317m3/s设计中进水管管径取600mm所以进水管道中的流速为v=Q1A=4Q1D12=40.3173.140.62=1.12m/s坡度i=2.03.4.8进水竖井计算进水竖井直径采用D2=2.0m；进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸ab=0.4m0.8m，共设6个沿井壁均匀分布；流速v：符合要求；孔距l：l=D2-a66=2.03.14-0.466=0.65m3.4.9稳流筒计算筒中流速：v3 =0.030.02m/s(设计中取0.025)；稳流筒过流面积：f=Q1v3=0.3170.025=12.68m2稳流筒直径D3：D3=4f+D22=412.68+2.02=4.5m3.4.10出水槽计算采用双边90三角堰出水槽集水，出水槽沿池壁环形布置，环形槽中水流由左右两侧汇入出水口。每侧流量：Q=0.227/2=0.113 m3/s集水槽中流速v=0.6m/s；设集水槽宽B=0.5m；槽内终点水深h2：h2=QvB=0.1130.60.5=0.38m槽内临界水深hk：一般系数=1hk=3Q2gB2=30.113529.810.52=0.17m槽内起点水深h1：h1=2hk3h2+h22=20.1720.38+0.382=0.55m设计中取出水堰后自由跌落0.10m，集水槽高度：0.1+0.55=0.65m，取0.65m。集水槽断面尺寸为：0.5m0.65m。3.4.11出水堰计算设计中三角堰宽0.16m，深0.08m，间距0.05m，外侧堰距池外壁0.4m，直径为36.6m，内侧堰直径为35.6m。两侧三角堰相距0.5m，堰后自由跌落取0.10m。可以得到：外侧三角堰的总个数n=Lb=3.1436.60.16+0.05=547个内侧三角堰的总个数n=Lb=3.1435.60.16+0.05=532个三角堰的单堰流量q=QL=0.22710003.14(36.6+35.6)=1.01L/(s.m)出水堰上负荷小于1.7L/(s.m)，符合要求。3.4.12出水管设计计算设计中出水管管径取600mm所以出水管中流速为v=Q1A=4Q1D12=40.2273.140.62=0.8m/s坡度i=2.43.4.13排泥装置设计排泥装置：排泥采用机械式周边驱动刮泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为23m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，由排泥管将污泥排出池外。排泥管管径DN350mm，回流污泥量0.23150.5=0.1158 m3/s=115.8L/s，流速1.18m/s。总污泥管管径为DN700mm，管内污泥流速1.23m/s。3.4.14集配水井的设计计算集配水井设一座，则计算流量为1) 中心管内污水流速v20.6m/s，设计中取1.1m/s配水井中心管直径：D2=4Qv2=40.9123.141.1=1.03m设计中取1.10m。2) 配水井内污水流速v3=0.20.4m/s，设计中取0.3m/s配水井直径：D3=4Qv3+D22=40.9123.140.3+1.102=2.25m设计中取2.3m。3) 集水井内污水流速v1=0.20.4m/s，设计中取0.3m/s集水井直径：D1=4Qv1+D32=40.9123.140.3+2.32=3.03m设计中取3.1m。考虑墙厚等因素，最终外围直径取3.5m4) 进水管管径：由集配水井进入二沉池的管径为DN600mm。校核流速：v=4Q4D2=40.91240.62=0.81m/s0.7m/s满足要求。5) 出水管管径：各二沉池出水管径为DN600mm，流速为1.07m/s。6) 总出水管：取总出水管管径DN1200mm，流速集配水井内设有超越闸门，以便超越。辐流二沉池计算草图如下：3.5消毒设备采用紫外线消毒，消毒室。3.6计量设备污水厂常用的计量设备有巴氏计量槽、薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等。其中巴氏计量槽水头损失小、不易发生沉淀、应用最为广泛，故本设计的计量设备选用巴氏计量槽。设计中设一座巴氏计量槽。3.6.1计量槽主要部分尺寸设计中取喉宽w=0.75m，则渐缩部分长度：A1=0.5b+1.2=0.50.75+1.2=1.575m 喉部长度：A2=0.6m渐扩部分长度：A3=0.9m上游渠道宽度：B1=1.2b+0.48=1.20.75+0.48=1.38m下游渠道宽度：B2=b+0.3=0.75+0.3=1.05m3.6.2计量槽总长度计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的810倍，在计量槽上游，直线段不小于渠宽的23倍，下游不小于45倍；计量槽上游直线段长L1=3B1=31.38=4.14m计量槽上游直线段长L2=5B2=51.05=5.25m计量槽上游直线段长L=L1+A1+A2+A3+L2=4.14+1.575+0.6+ 0.9+5.25=12.465m3.6.3计量槽的水位上游水深：当b=0.32.5时，H1/H20.7时为自由流；取H2=0.5m3.6.4渠道水力计算1) 上游渠道：过水断面积A：湿周f：水力半径R：流速v：水力坡度i：2) 下游渠道：过水断面积A：A=B2H2=1.050.5=0.525m2湿周f：f=B2+2H2=1.05+20.5=2.05m水力半径R：R=Af=0.5252.05=0.26m流速v：水力坡度i：3.6.6水厂出水管采用重力流铸铁管，流量Q=0.912m3/s，DN=1200mm，v=0.92m/s，i=1.0。3.7污泥浓缩池及污泥脱水污泥量的计算：污泥量X=YQ(Sa-Se)f(1+Kdc)+fQ(SSa-SSe)式中：X每日增长的污泥量，kg/d； Y产率系数，取0.5； Sa经过预先处理，污水含有的有机物(BOD)量，150mg/L；Se经过活性系统处理，污水含有的有机物(BOD)量，20mg/L； Q设计污水量； Kd衰减系数，取0.05； Xr回流污泥浓度，Xr12000mg/L； fSS的污泥转换率0.50.7，取0.5；代入各值可得：X=YQ(Sa-Se)f(1+Kdc)+fQ(SSa-SSe)=0.560000(150-20)0.7(1+0.0530)+0.5210-20600001000=7928.6则每日从二沉池中排除的剩余污泥量：Q1=XfXr=7928.60.712=943.9 m3/d=0.011 m3/s3.7.1污泥泵房污泥回流量QR=0.6580.50=0.329m3/s=1184m3/h厌氧池污泥回流量QRA=11840.8=947.2m3/h缺氧池污泥回流量QRq=11840.2=236.8 m3/h剩余污泥量Q1=0.011m3/s=39.6 m3/h查设计手册，选潜污泵污泥泵类型型号台数流量扬程转速电机功率效率m3/hmr/minkW%污泥回流泵300QW950-24-1102用1备9502499011081.9剩余污泥泵50QW40-15-41用1备40151440467.7泵房尺寸取15m6m。3.7.2浓缩池设计计算 本设计中采用两座辐流式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，污泥泵房将污泥送至浓缩池。每座流量：Q2=0.011/2=0.0055m3/s=19.8m3/h1) 每座浓缩池有效表面积进泥含水率P199.4%，出泥含水率P297.5%（污泥密度按1000kg/m3计）则流入浓缩池的剩余污泥浓度C1=(1-P1)103=6kg/m3，浓缩后浓度C2=(1-P2)103=25kg/m3根据规范，固体通量范围为3060 kg/(m2.d)，设计中取G=40kg/(m2.d)=1.67 kg/(m2.h)则表面积2) 浓缩池直径：设计中取10.0m3) 浓缩池有效水深：设计中取浓缩池浓缩时间为14h， 4) 浓缩后剩余污泥量：5) 池底高度辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转动将污泥推入污泥斗。则h4=D2i=1020.01=0.05m6) 污泥斗容积设计中取污泥排泥间隔时间T=8h,则污泥容积为设计中取圆形污泥斗倾角=55，污泥斗上口半径a=3.0m,下口半径b=1.0m则污泥斗高度h5=tana-b=tan553.0-1.0=2.86m污泥斗容积： 7) 浓缩池总高度浓缩池的超高h1取0.30m，缓冲层高度h3取0.50m则浓缩池的总高度H为 =0.3+3.86+0.5+0.05+2.86=7.57m8) 浓缩后分离出的污水量q=Q2P-P0100-P0=0.005599.4-97.5100-97.5=0.0041m3/s9) 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q=0.0041m3/s，设出水槽宽0.4m，水深0.10m，则水流速为0.103m/s。溢流堰周长溢流堰采用单侧90三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，深0.08m，每格沉淀池有161个三角堰。三角堰流量为q0=0.0041/161=0.000025m3/s三角堰水深设计中取为0.01m三角堰后自由跌落0.10m，则出水堰水头损失为0.11m。10) 溢流管溢流水量0.0041m3/s，设溢流管管径DN150mm，管内流速v=0.21m/s。11) 刮泥装置浓缩池采用中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥推入污泥斗。12) 排泥管剩余污泥量0.0012m3/s，泥量很小，采用污泥管道最小管径DN150mm。间歇将污泥排入贮泥池。3.9.3污泥脱水1) 脱水污泥量计算脱水前污泥量为浓缩池浓缩后污泥量，则Q0=2118.8=237.6m3/d，脱水前污泥含水率P1=97.5%,脱水后污泥含水率P2=75%，则脱水后污泥量为Q=Q0100-P1100-P2=237.6100-97.5100-75=23.76m3/d脱水后干污泥重量为M=Q1-P21000=23.761-0.751000=5940kg/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。2) 脱水机的选择设计中选用DY-3000型带式压滤机，其主要技术指标为，干污泥产量600kg/h，泥饼含水率75%，絮凝剂聚丙烯酰胺投量按干污泥量的2.0%。设计中共采用2台带式压滤机，1用1备。工作周期定为12h。所以每台处理的泥量为：m=60012=7200kg/d，可以满足要求。3) 污泥贮池采用间歇排泥，排泥时间T=3h,带式压滤机工作周期t=12h，则脱水污泥量 Q=237.6/12=19.8m3/h污泥贮池所需容积V=237.6-19.83=178.2m3设计两座贮泥池。污泥贮池采用方形池体，取有效深度h2=3.0m，正方形边长a=5m，污泥斗底为正方形，边长b=1.0m，污泥斗倾角=60则污泥斗高度 V=a2h2+13h3a2+ab+b2=523+133.46