啤酒厂污水处理计算书.doc

某啤酒废水处理厂设计计算书（水处理工程课程设计第10组）郑 艺乔 杨叶 子孙源梓二一四年九月目 录1工程要求及方案概述21.1 情况概述21.2 设计要求21.3 工程背景资料21.4 工程方案概述22污水处理构筑物计算52.1 接纳管52.2 流量计井62.3 格栅及提升泵房62.4 过滤机房及加药间102.5 调节池102.6 泵房102.7 UASB反应器112.8 生物选择器142.9 氧化沟162.10 集配水井182.11 二沉池192.12 过滤间222.13 消毒池、清水池及出水泵房243污泥处理构筑物计算263.1 集泥井263.2 污泥回流泵房263.3 污泥提升泵房273.4 污泥浓缩池273.5 污泥脱水机房294高程布置294.1 污水构筑物高程计算294.2 污泥高程计算315附录326参考文献351 工程要求及方案概述1.1 情况概述啤酒通常以麦芽和大米为原料，经制麦芽、糖化、发酵、后处理等工艺酿制而成，整个工艺的每个环节均有废水产生，且废水的可生化性较好。1.2 设计要求1.2.1 处理规模根据啤酒有限公司提供的招标文件及双方多次的现场讨论，污水处理工程的设计水量为：15,000m3/d。1.2.2 进水水质COD：3000mg/LBOD5：1500mg/LSS：1200mg/LNH3-N：12mg/L磷酸盐（以P计）：2.5mg/L1.2.3 出水水质污水处理厂的污水排放执行城镇污水厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级标准。COD50mg/LBOD510mg/LSS10mg/LpH：69NH3-N5mg/LTP0.5mg/LTN15mg/L1.3 工程背景资料气象资料：风向：全年主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风风速：年平均3.3m/s气温：年平均气温18.8，最高气温41.3，最低气温-3冻土深度：0.1m地下水位：0.5m1.4 工程方案概述1.4.1 工艺方案选择啤酒废水中大量的污染物是溶解性的糖类、乙醇等，这些物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。有以下几种常用方法处理啤酒废水。（一）好氧处理工艺啤酒废水处理主要采用好氧处理工艺，主要有普通活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和SBR法。传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技术要求严，目前已被其他工艺代替。近年来，SBR和氧化沟工艺得到了很大程度的发展和应用。（1）普通活性污泥法活性污泥法是在有氧条件下，利用充满微生物的絮状泥粒分解废水中有机污染物的方法。活性污泥法应用时间长，技术成熟，对啤酒废水处理效率高，对于处理低浓度有机废水是使用最多、运行可靠的废水处理方法。与生物滤池等生物膜法相比，占地面积少，处理效果好，适用于大中城市啤酒厂采用。但活性污泥法存在不耐冲击负荷、耗能大、产污泥量多、有时产生污泥膨胀等缺点，且活性污泥法所需设备相当庞大，其构筑费和运行费相对较高，这些都对小型啤酒厂采用活性污泥法净化废水产生了一定的限制，所以全国只有少数小型啤酒厂采用该法净化污水。（2）生物接触氧化法生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气，使废水中的有机物与生物膜接触而被氧化分解，是一种介于活性污泥法和生物滤池法之间的处理方法。该工艺综合了活性污泥法和生物膜法的优点，克服了它们的缺点，具有耐冲击负荷、占地省、运行管理方便、处理成本较低的优点。该法比活性污泥法处理能力大，节省占地，耗电低；处理效率高，可以得到很高的生物固体浓度和较高的有机负荷；对冲击负荷有较强的适应性，污泥产生量少，无污泥膨胀现象；不需回流污泥，易于管理；不产生滤池灰蝇。因此处理小型啤酒厂废水，生物接触氧化法有取代活性污泥法的趋势。由于啤酒废水进水COD较高，所以一般采用二级接触氧化工艺。（3）氧化沟活性污泥法氧化沟是20世纪50 年代由荷兰工程师发明的一种新型活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称“环行曝气池”。自1954 年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来，氧化沟在欧洲、北美、南非及澳大利亚得到了迅速的推广应用。如同活性污泥法一样，自从第一座氧化沟问世以来，演变出了许多变工艺方法和设备。氧化沟根据其构造和运行特征，并根据不同发明者和专利情况可分为以下几种有代表性的类型：卡鲁塞尔氧化沟、“三沟式”氧化沟（或“二沟式”氧化沟）、Orbal型氧化沟、一体化氧化沟等。氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的活性污泥法工艺，与传统的活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点：工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；处理效果稳定，出水水质好；基建费用低，运行费用低；污泥产量少，污泥性质稳定；能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力；占地面积少于传统活性污泥法处理厂。（二）水解好氧处理工艺水解酸化可以使啤酒废水中的大分子难降解有机物转变成为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。与此同时，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解反应工艺式一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和SBR等。啤酒废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果，COD/BOD值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理的作用，提高生物处理啤酒废水的效率。由于水解池较高的去除率（30%50%），所以将完全好氧工艺中二级的接触氧化工艺简化为一级接触氧化，并且能耗大幅度降低，从实际运行结果看出水COD浓度也有所改善。因此，水解好氧处理工艺比完全好氧处理经济一些。（三）厌氧好氧联合处理技术 厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的10%15%；产泥量少，约为好氧处理的10%15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可应用大规模。厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB等，UASB反应器与其他反应器相比有以下优点：沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流；不填载体，构造简单节省造价；由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备；污泥浓度和有机负荷高，停留时间短；同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。（四）不同处理系统的技术经济分析不同处理方法的技术、经济特点比较见表1-1。表1-1 不同处理方法的技术、经济特点比较处理方法主要技术、经济特点好氧工艺生物接触氧化法采用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨胀现象；但需要填料过大，不便于运输和装填，且污泥排放量大氧化沟工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度高，污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求高SBR法占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。水解好氧技术节能效果显著，且BOD/COD值增大，废水的可生化性能增加，可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余污泥量少厌氧好氧工艺UASB好氧技术技术上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污泥产品，有一定收益；操作要求严从表中可以看出，厌氧好氧联合处理在啤酒废水处理方面有较大优点，故啤酒废水厌氧好氧处理技术是最好的选择。1.4.2 工艺流程确定图1.1 工艺流程本设计采用厌氧好氧联合处理，主要工艺为UASB反应器及氧化沟工艺，工艺流程图如图1.1所示。2 污水处理构筑物计算2.1 接纳管管径计算：已知Q=15000m3/d，取总变化系数Kz=1.4，则。规范要求水力坡降i=0.050.1，v0.6m/s。未知最小流量，因此按照平均流量考虑，已知h=0.5m，取管径d=0.65m，则充满度，由，有：=245.16由，有：，满足要求。因此接纳管管径为650mm。2.2 流量计井污水处理厂进水流入进水流量计井。来水管道管底标高为-2.5m，假设接纳管较短，沿程坡降忽略，取管底与流量计井底高差为0.5m，设计流量计井高为3.0m，使井顶部与地面平齐。流量计井的尺寸取为：4.02.03.0m。井内设置明渠流量计1台用于计量污水处理厂的进水水量。2.3 格栅及提升泵房污水通过管道收集以重力流流入污水处理厂，提升泵房主要用于提升污水，保证污水在后续处理单元中沿程自流。格栅可以拦截悬浮物，减轻提升泵的磨损和后续处理单元的负荷。图2.1 格栅及提升泵房设计草图2.3.1 格栅（1）设计说明格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s，过栅流速一般采用0.61.0m/s。过栅流速过大时有些截留物可能穿过，流速过低时可能在渠道中产生沉淀。设计中应以最大设计流量时满足流速要求的上限为准，进行格栅设备的选型和格栅间渠道设计。机械格栅的倾角一般为6090，多采用75。人工清捞的格栅倾角小时较省力，但占地面积大，一般采用5060。（2）设计参数设计流量过栅流速v=0.9m/s；栅条宽度S=0.005m，格栅间隙e=10mm；栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60；进水渠渐宽部分展开角度1=20。（3）设计计算栅条间隙数：设栅前水深h=0.5m，过栅流速v=0.9m/s=设备宽度：设栅条宽度取水槽宽度：进水渠道渐宽部分的长度l1：设进水渠道宽,其渐宽部分展开角（进水渠道内的流速为),通过格栅的水头损失：设格栅断面为锐边矩形断面栅前槽高栅后槽高栅槽总长度：设栅前渠长0.5m，栅后渠长1.0m。产渣量较少，定期人工清渣即可。格栅渠尺寸：长度5.6m，宽度1.0m，渠深3.0m格栅型号规格：设备宽800mm，栅隙10mm，渠深3.0m，N=0.75kW，TGS型2.3.2 闸门在格栅前后各设一个闸门。在距格栅渠底部0.5m的位置设边长为600mm的进水孔。2.3.3 集水池（1）设计说明水泵的选择应根据设计流量和所需扬程等因素确定。水泵宜选用同一型号，台数不应少于2台，不宜大于8台。当水量变化很大时，可配置不同规格的水泵，但不宜超过两种，或采用变频调速装置，或采用叶片可调式水泵。水泵吸水管设计流速宜为0.71.5m/s，出水管流速宜为0.82.5m/s。水泵布置宜采用单行排列，水泵机组基础间的净距不宜小于1.0m。（2）设计参数设计流量水泵吸水管流速：0.71.5m/s水泵出水管流速：0.82.5m/s有效水深为1.5m（3）设计计算3台水泵（其中1台备用），单台水泵的容量为：集水池容积，采用相当于1台泵5min的容量：有效水深采用1.5m，则集水池面积：取集水池长，宽取集水池与格栅渠连接渐宽部分长度集水池尺寸：LBH=7.07.05.0m。（4）提升泵选型水泵单台流量：；取吸水管设计流速v=1.0m/s管径，取管径400mm核算流速：（满足吸水管流速范围0.71.5m/s）；取出口设计流速2.0m/s管径，取管径250mm核算流速：（满足吸水管流速范围0.82.5m/s）。扬程估算：进水标高H0=-2.5+0.5=-2.0m。粗格栅：栅前水面标高H1=-2.0m，粗格栅水头损失0.1m，栅后水面标高H2=-2.1m。集水池：集水池与粗格栅以明渠连接，水头损失很小，忽略。最高水位标高H3=-2.1m 池底内标高H3=-5.0m最低水位标高H3=-5.0+1.1=-3.9m过滤机高度H4=1.5m泵内损失h泵=2.0m管道损失h管=h沿+h局1.5m提升泵房扬程：H= 1.1(H4-H3+h泵+h管)=1.1(1.5+3.9+2.0+1.5)=9.8m提升泵选型：250QW500-10-30，出口管径250mm，Q=500m3/h，H=10m，功率30kW，3台（2用1备）。2.3.4 建构筑物主要尺寸格栅渠尺寸：LBH=3.61.02.5m，1座集水池尺寸：LBH=7.07.05.0m，1座粗格栅及提升泵房尺寸：LB =12.67.0，高4.5m，框架结构2.4 过滤机房及加药间过滤机的作用是去除较小的悬浮物（如麦粒、麦皮等），按Q=15000m3/d设计，选取宜兴华都琥珀环保机械制造有限公司的RoDisc转盘过滤装置2台（1用1备）。转盘数量选为12张，最大过水流量为。过滤机反冲洗泵2台（1用1备），。过滤机房尺寸25.014.0m，高4.5m。加药间设酸碱罐，用于控制进水pH在69。加药间与过滤机房合建，位于调节池上方。加药间尺寸25.014.0m，高4.5m。2.5 调节池调节池的作用是均匀水量、水质，同时起着预酸化的作用。内设折流墙以避免短流和加强搅拌混合，为钢筋混凝土结构，全地下式，位于过滤间和加药间的下方。2.5.1 设计参数进水量 水力停留时间HRT=4.0h2.5.2 设计计算调节池容积：，取有效水深5.0m，调节池超高0.5m调节池尺寸：长28.0m，宽25.0m，池深5.5m2.6 泵房泵房尺寸10.05.0m，分地上和地下两层，地上为高4.0m的控制室及配电间，地下为深5.0m的水泵间。该组提升泵的作用是将调节池的污水提升至UASB反应器。2.6.1 设计参数水量；变化系数取1.4；吸水管设计流速v=1.0m/s；3台水泵，2用1备。2.6.2 设计计算水泵单台流量：；取吸水管设计流速v=1.0m/s管径，取管径400mm核算流速：（满足吸水管流速范围0.71.5m/s）；取出口设计流速2.0m/s管径，取管径250mm核算流速：（满足吸水管流速范围0.82.5m/s）。2.6.3 扬程估算调节池水位标高H0=-0.5m；UASB反应器水位标高H1=4.0m；调节池水头损失h调=0.3m；泵内水头损失h泵=2.0m；管道损失h管=h沿+h局0.13m提升泵房扬程：H= 1.1(H1-H0+h泵+h管+h调)=1.1(4.5+2.0+0.13+0.3)=7.7m2.6.4 提升泵选型250QW500-10-30，出口管径250mm，Q=500m3/h，H=10m，功率30kW，3台（2用1备）。2.7 UASB反应器2.7.1 设计参数设计水量：15000m3/d容积负荷： 8kgCOD/(m3.d)进水水质：COD：2000mg/LBOD5：1500mg/L出水按去除率90%计算，则UASB反应器出水水质：COD：200mg/L BOD：150mg/L2.7.2 设计计算2.7.2.1 UASB总容积及主体构造（1）反应器尺寸设计反应器总容积：V=QS0q=150002000710004286m3考虑啤酒厂生产季节性强，为便于水厂运行，同时方便检修，设置4个UASB反应池。每个反应池容积：V=42864=1071.5m3设计尺寸：20m长10m宽6m水深=1200m3水池超高0.5m复核计算：按设计值，实际池容4800m3，反应器实际COD容积负荷：15000200048001000=6.25kgCOD/(m3d)，满足设计要求。UASB反应器采用矩形，三相分离器由上下两层重叠的三角形集气罩组成，采用穿孔管进水配水，明渠出水。（2）反应器升流速上升流速v=QA=150002442010=0.78m/h满足上升流速在0.10.9m/h之间，符合要求。沉淀器表面流速Vs0.8m/h气体上升流速Vg=1m/h沉淀器缝隙处流速Vo12m/h2.7.2.2 UASB反应器详细设计（1）三相分离器设计沉淀区设计三相分离器沉淀区的表面负荷率为：150002442010=0.781m3/(m2h)1m3/(m2h)满足要求。回流缝设计设上三角形集气罩斜面水平夹角为60，下三角形集气罩取55，下三角形高h3=0.85m，上三角形顶部水深h2=1.0m，则下三角集气罩底的宽度：b1=h3/tg55=0.595mm设单元三相分离器宽b为2m，每池共10个单元，则下集气罩之间的宽b2=b2b1=0.81m回流缝总面积a1=b2ln=0.811010=81m2 下三角形集气罩之间缝b2中的水流（不考虑气的影响）上升流速：v1=Qa1=1500024481=1.93m/h2m/h满足要求。设上三角形集气罩回流缝的宽度b3=0.40m，则回流缝面积a2=b3l2n=80m2则上三角形集气罩回流缝的水流上升速度v2=Qa2=1500024480=1.95m/h2m/h两控制断面，均满足2m2，符合容积负荷对应的进水口负荷设计要求。每个反应器共有72个出水孔，若采用连续进水，每个孔的流速为：v=1500042443600721510-32=3.41m/s（3）出水系统设计采用三角堰出水渠，设渠宽0.2m，渠内水深0.1m，每个反应器沿长度方向设10条出水渠，设在每个上三角形集气罩正上方。渠内流速：v=15000/(2443600100.10.2)=0.217m/s 三角堰设计：设堰上水头H=0.025m，每个三角堰流量q：q=1.4H2.5=0.000138m3/s三角堰个数n：n=Q/q=15000/(4243600100.000138)32双边排水，取每边各16个，三角堰中心距：l=L/16=10/16=0.625m三角堰出水汇入集水槽，出水槽宽0.3m，坡度0.005，经出水槽进入集水井（2m2m3m），集水井底部设出水管DN500。（4）排泥系统设计把配水管兼作排泥管用，可以均匀排除污泥床区的污泥，并在反应器中部以及池底设DN200排泥管各一根，底部排泥管兼做放空管。剩余污泥量的确定与每天去除的有机物量有关，当没有相关的动力学常数时可根据经验数据确定。一般情况下，可按每去除1kgCOD产生0.05-0.10 kgVSS计算。本工程取X=0.08kgVSS/kgCOD，则产泥量为：每日污泥产量为0.08kgVSS/kgCOD=1680kgVSS/d取VSS/SS=0.75,则污泥总产量为1680/0.75=2240kgSS/d此外，在池壁全高上设置若干个取样管，可以取反应器内的污泥样，以随时掌握污泥在高度方向的浓度分布情况。并可计算反应器的存泥总量，以确定是否需要排泥。排泥管排泥经过廊道底部的排泥槽进入集泥井。（5）沼气收集系统设计沼气由100mm的集气管收集，先后通过水封罐和气水分离器，由输气管输送到储气罐。1沼气贮柜的设计计算设沼气产率为0.4m3/kgCOD,则每日沼气产量为：15000370%0.4=12600m3/d储气罐容积计算如下：贮存沼气量按平均日产气量的40%，即5040m3计算。采用高压干式球形气罐，设工作压力为0.5MPa，则所需球形气罐容积为1200m3，取球形气罐的直径为13m。2水封罐的设计计算水封罐的作用是控制三相分离器的集气室中气液两相的界面高度，保证集气室出气管在反应器运行过程中不被淹没，运行稳定并将沼气即时排除反应器，以防止浮渣堵塞等问题发生。经验表明，水封罐中的冷凝水将有积累，因此在水封罐中有一个排除冷凝水的出口，以保持罐中的水位。水封高度取1.5m，水封罐面积一般为进气管面积的4倍，则水封罐面积S=d244=0.0314m2水封罐直径取0.2m。本场共设四个水封罐，并配套设置两个气水分离器。2.8 生物选择器2.8.1 设计参数采用一个厌氧生物选择器，水力停留时间取0.5h。2.8.2 设计计算2.8.2.1 尺寸设计氧化沟污泥回流比为62.67%，则生物选择器总体积为：V总=Q总1+Rt=150001+0.62670.524=508.3m3采用一个生物选择器，设计尺寸为：12m8m6m=576m32.8.2.2 进出水布置（1）进水布置生物选择器的进水流量为：Q=15000m3/d=173.61L/s污水管道非金属管最大设计流速为5m/s，最小设计流速0.6m/s。取设计流速为1m/s，则管径D为：D=4Qv=40.1741=470mm取管径D=450mm。核算流速：v=4QD2=40.1740.452=1.1m/s0.6m/s进水管取覆土深度为0.7m，进水口在池高1m处。（2）出水布置生物选择器有两条出水管，分别通入两个氧化沟内。则每条出水管的流量为：Q=Q1+R2=173.611+62.67%2=141.2L/s污水管道非金属管最大设计流速5m/s，最小设计流速0.6m/s。取设计流速为1m/s，则管径D为：D=4Qv=40.1411=424mm取出水管管径D=400mm。核算流速：v=4QD2=40.1410.42=1.1m/s0.6m/s取出水口在池高2m处。2.8.2.3 回流污泥布置生物选择器的回流污泥流量为：Q=QR=173.662.67%=108.8L/s污水管道非金属管最大设计流速5m/s，最小设计流速0.6m/s。取设计流速为1m/s，则管径D为：D=4Qv=40.1091=373mm取管径400mm。核算流速：v=4QD2=40.1090.42=0.87m/s0.6m/s进水口在池高1m处。2.8.2.4 水下搅拌器布置设折合单位池容输入功率为4W/m3，则该生物选择器需要输入的功率为：2.304kW，用三台ITTD公司的Op8110型混合搅拌机，功率为0.8kW。2.9 氧化沟2.9.1 设计参数氧化沟采用单沟式卡鲁塞尔氧化沟。本方案平行设计二组氧化沟，每组流量Q=Q总2=7500m3/d。以下均按每组氧化沟进行设计计算。悬浮物去除率取80%（出水SS浓度为48mg/L）；BOD5去除率取94%（出水BOD5浓度为9mg/L）。五日生化需氧量污泥负荷Ls=0.15kgBOD5/(kgMLVSS.d)（0.050.2）；污泥浓度（MLVSS）X=4000mg/L（20004000）；污泥产率Y=0.55kgVSS/kgBOD5（0.30.7）；20时的衰减系数Kd20=0.04d-1（0.040.075）；需氧量1.6kgO2/kgBOD5（1.01.8）。2.9.2 设计计算2.9.2.1 氧化沟尺寸设计（1）好氧区容积计算氧化沟进水BOD浓度B0=150mg/L，设计去除率取94%，则氧化沟出水BOD浓度为Be=9mg/L；采用污泥负荷法确定每组氧化沟体积为：V1=Q(B0-Be)LsX=7500(150-9)0.154000=1762.5m3好氧区内水力停留时间为：t1=V1Q=1762.57500=0.235d=5.64h。则求解污泥龄：1c=QYobsB0-BeV1X1+Kdc=75000.55(150-9)1762.54000(1+0.041.0518.8-20c)c=22.5d（2）缺氧区容积计算缺氧区水力停留时间t2取2h（0.53.0），则缺氧区容积为：V2=t2Q=2247500=625m3。（3）厌氧区容积计算厌氧区水力停留时间t3取1.8h（12），则厌氧区容积为：V3=t3Q=1.8247500=562.5m3。（4）氧化沟总体积计算V=V1+V2+V3=2950m3采用Mammutrotoren转刷曝气机进行曝气，转刷有效长度为7.5m，沟宽b=8.7m。氧化沟设计水深取h=3.0m，超高0.5m。则氧化沟面积A1=983.33m2。设氧化沟为两端为半圆形，中间部分为矩形，忽略中心隔墙的体积，通过以下方程求解直线长度l0：212b2+2bl0=A12128.72+28.7l0=983.33得l0=42.85m则氧化沟总长为l=l0+2b=42.9+28.7=60.3m。则氧化沟实际尺寸：l0=42.9m；l=60.3m；b=8.7m；A1=983.33m；V=2950m31.1.1.1.2.1.2.1.1.2.2.1.2.2.1.2.9.2.2 污泥计算（1）污泥回流比确定设回流污泥浓度Xr=10000mg/L，生物选择器进水SS浓度X0=240mg/L，出水活性污泥浓度X=4000mg/L。由QX0+QrXr=Q+QrX7500240+Qr10000=(7500+Qr)4000Qr=4700m3/d则污泥回流比为R=QrQ1=47007500=62.67%。（2）剩余污泥产量计算X=VXc=295040.722.5=749.2kg/d 当污泥浓度为10000mg/L时（即含水率为99%），则污泥体积为74.92m3/d。2.9.2.3 曝气计算碳化总需氧量：O2C=0.001aQB0-Be=0.0011.477500150-9=1554.53kgO2/d为满足脱氮要求，取总需氧量为碳化总需氧量的1.3倍，则总需氧量为：O2=1.3O2C=2020.89kgO2/d=84.2kg/h20下饱和溶解氧浓度为9.17mg/L；该地平均水温为18.8摄氏度，该温度下饱和溶解氧浓度为9.388mg/L（采用内插法求得），混合液DO浓度为1.5mg/L，KLa修正系数=0.85，饱和溶解氧修正系数=0.95，当地大气压为标准大气压。则标准氧转移速度为：R0=RCs(20)1.024T-20(CsT-Cl)=84.29.170.851.02418.8-20(0.9519.388-1.5)=126.0kg/h采用转刷曝气机，采用Mammutrotoren转刷曝气机进行曝气，转刷有效长度为7.5m。其充氧能力为8.3kgO2/(mh)，则单个转刷的充氧能力为8.37.5=62.3 kgO2/h，需转刷数为126.0/62.32个。2.9.2.4 进出水设计氧化沟由生物选择器供水，进水管为400mm非金属管，出水管为400mm非金属管。氧化沟出水采用活动堰板结构，以便于控制氧化沟内水的深度。尺寸为，上端与氧化沟池顶相平。2.9.2.5 其他构筑物（1）导流墙与挡流板为保持氧化沟内具有污泥不沉积的流速，减少能量损失，设置导流墙与挡流板。在弯道处设置两道导流墙，使外侧渠道宽为沟宽的1/2，内侧两渠道宽为沟宽的1/4。导流墙在下游方向延伸一个沟宽的长度，宜高出设计水位0.3m，墙厚250mm。在曝气转刷的上游和下游宜挡流板，挡流板设在水面下。上游挡流板高1.5m ，垂直安装于曝气转刷上游4m 处。下游挡流板设置于曝气转刷下游2.5m 处，与水平成60角倾斜放置，顶部在水面下150mm，挡板下部水深2.0m。（2）水下推进器设单位池容输入功率为1.8w/m3则，每池需要总输入功率为：P=1.82950=5310W=5.31kW。选取ITTD公司的Op8121型水下推进器，每个功率为1.5kW，每池4个，共6kW。2.10 集配水井配水井的作用是将来自两座氧化沟的废水均匀分配到2座二沉池中。按进水量Q=288.31L/s，水力停留时间HRT=4min计算。水体积：V水=Qt=288.314601000=69.19m3，取V水=70m3.配水井直径取D=6.2m，水面高度h水=4V水D2=4706.26.2=2.3m，取超高1m，则配水井高度为h=3.3m。2.11 二沉池2.11.1 设计参数设计个数：2座设计进水量：每座7500m3/d表面水力负荷：qb=0.61.5m3/(m2h) 固体负荷：qs150 kg/(m2d)水力停留时间（沉淀时间）：T=1.54.0h污泥含水率：p=99%出水堰负荷qy=1.42.2L/(ms)2.11.2 设计计算2.11.2.1 二沉池尺寸设计（1）沉淀区该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池。取表面水力负荷q0=1.0m3/(m2h)，二沉池数n=2，则每座沉淀池表面积为：A1=Qmaxnq0=1500021.024=312.5m2沉淀池直径为：D=4A1=4312.5=20m取沉淀时间为t=2.5h，则沉淀部分有效水深为：h2=q0t=1.02.5=2.5m沉淀部分有效容积V为：V=Qnt=1500022.524=781.25m3（2）污泥区氧化沟进水SS为240mg/L，取氧化沟和二沉池的SS去除率为80%，则二沉池出水的悬浮物浓度Ce=36mg/L。二沉池入水悬浮物浓度Ci=4000mg/L；污泥容重=1000kg/m3，污泥含水率p=99%，排泥时间间隔t=2h。则每座二沉池在排泥间隔时间内产生的污泥量约为：W=QCi-Ce100(100-p)t=75001.62674000100210001000100-9924=406.7m3污泥斗为圆斗，设上部半径r1=2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角a=60， 泥斗高度为：h5=r1-r2tan=2-1tan60=1.73m污泥斗容积为：V1=h53r12+r1r2+r22=1.733(4+2+1)=12.7m3设池底径向坡度为i=1/12，则底坡落差为：h4=R-r1112=10-2112=0.67m池底可贮存的污泥体积为：V2=h43R2+Rr1+r12=0.673100+20+4=86.57m3污泥所占圆柱部分高度为：h6=V-(V1+V2)R2=406.7-12.7-86.57102=1.0m设超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.5m，则沉淀池总高度为：H=h1+h2+h3+h4+h5+h6=0.3+2.5+0.5+0.67+1.73+1=6.7m沉淀池池边高度为：H=h1+h2+h3+h6=0.3+2.5+0.5+1=4.3m（3）排泥设备规格参考给水排水设计手册第11册常用设备中对于刮泥机的规范，采用周边传动刮泥机（其传动装置在桁架的外缘）连续排泥。又参考表3-59中刮泥机规格和池径要求，选择ZBG-20型号刮泥机，其主要设备参数如下表所示：表2-1 刮泥机规格及主要设备参数型号池径（m）功率（kW）周边线速（m/min）周边轮压（kN）周边轮中心（m）ZBG-20201.52.342520.36（4）尺寸校核径深比：Dh2=202.5=8Dh1+h2+h3=203.3=6.1 出水堰负荷qy=Q3.6nD=75003.62024=1.38L/(ms)以上各项均符合要求。2.11.2.2 进出水设计（1）进水设计氧化沟出水经配水井后进入二沉池，进水管直径为400mm。中心进水竖井为支撑钢筋混凝土空心筒，内径r=0.5m，厚度为0.3m，外径r=0.8m。出水口共6个，沿井壁均匀分布，尺寸为0.250.6m。则出水口流速：v2=Q6A=0.14160.250.6=0.16m/s设稳流筒中流速v3=0.025m/s，则稳流筒直径：D2=4Qv+D12=40.1410.025+1.42=3.02m取D2=3m。（2）出水集水槽环形集水槽内流量：q=Q水=7500243600=0.0868m3/s采用周边单侧集水，每池只有一个总出水口。设安全系数k=1.3，集水槽宽度为：b=0.9(kq)0.4=0.9(1.30.0868)0.4=0.376m取b=0.4m。（为满足刮泥机安装要求，取b=0.53m）集水槽起点水深 h为：h=0.75b=0.3m；集水槽终点水深 h为：h=1.25b=0.5m；取出水堰后自由跌落0.10 m，超高0.3m，则集水槽高度H = 0.5 + 0.1 + 0.3= 0.9m。从而得到集水槽断面尺寸为0.4 m0.9 m。集水槽长度：L=(D-2b)=(20-20.4)=60.32m（3）出水溢流堰采用出水三角堰（90），设堰上水头H1=0.03m（H2O）。每个三角堰流量q1为：q1=1.343H12.47=0.0002326m3/s三角堰个数n1为：n1=Qq1=0.08680.0002326=373三角堰中心距l为：l=(D-2b)n=20-20.4373=0.162m取L=0.16m，需377个。（4）出水管管径污水管道非金属管最大设计流速5m/s，最小设计流速0.6m/s。取设计流速为1m/s，则管径D为：D=4Qv=40.08681=332mm取出水管管径D=300mm。核算流速：v=4QD2=40.08680.32=1.2m/s0.6m/s2.11.2.3 出泥设计两座二沉池总排泥量V总=47002+74.922=9549.84m3/d；单座二沉池排泥量为q泥=55.3L/s（或：q泥=W/t =415.2/2=207.6 m3/h=57.7 L/s），取排泥管设计流速为1m/s，则管径D为：D=4qv=40.0551=265mm取管径300mm。核算流速：v=4qD2=40.0550.32=0.78m/s0.6m/s总回流污泥流量：9400m3/d=391.7 m3/h；2.11.2.4 排渣设计出水堰内侧300mm处设浮渣挡板，高度为700mm。排渣斗长575mm，宽500mm，圆斗上直径为475mm，下直径为175mm，排渣管直径为200mm。竖直角度为452.12 过滤间2.12.1 设计说明为使出水达到一级A标准，采用砂滤池对二沉池出水进行过滤。砂滤池能将污水中的悬浮粒子输送到滤料表面，通过其与滤料表面接触的附着作用将悬浮粒子截留。滤池采用单层加厚均质石英砂滤料，粒径0.95-1.50mm，不均匀系数1.2-1.6，滤料厚约0.951.5m。设计要求：滤速610m/h，强制滤速1014m/h。2.12.2 设计参数（1）设计水量（包括厂自用水5%）：Q=150001.05=15750m3/d （2）设计滤速 V=8m/h（3）反冲洗历时（采用气水反冲洗）：12min表面扫洗q1=1.5L/(m2s)第一阶段：气冲洗强度q2=15L/(m2s)，t1=2min第二阶段：气水反冲洗4min第三阶段：水冲洗强度q3=4L/(m2s)，t2=6min（4）冲洗周期：12h2.12.3 设计计算（1）滤池工作时间滤池24h连续工作，其有效工作时间为：T=24-12602412=23.6h（2）滤池尺寸与分格设计滤池总面积：F=QVT=15750823.6=83.42m2采用2格对称设计，则格数n=2,单格面积f=41.71m2 取单池平面尺寸L=10m，B=5m。（满足单池面积大于30m2时长宽比2：14：1）。（3）校核强制滤速v=Q24nTLB=1575024223.6105=6.67mhv=nvn-1=26.672-1=13.43m/h 满足要求。（4）滤池高度底部反冲洗室高度：0.75m滤板厚度：0.1m承托层厚度：0.1m滤料（0.91.3mm）层厚度：1.4m砂层上水深：1.5m超高：0.3m进水渠到滤池内的水头损失：0.25m滤池底到水面的高度：H0=0.75+0.1+0.1+1.4+1.5=3.85m滤池总高度:H=H0+0.3+0.25=4.4m（5）配水系统配水系统采用小阻力配水系统，每平方米滤板配滤头55个，共计5500个。（6）进水进水管流速0.81.0m/s进水渠设计流量Q=150001.05=15750m3/d=0.182m3/s采用进水渠长6.6m，宽1m，有效水深1.2m，渠深1.5m。取进水孔口流速0.9m/s进入滤池孔口面积S=Qnv=0.18220.9=0.12m2，则取孔口直径350mm。（7）排水 排水管流速1.01.5m/s取单池排水渠宽0.6m，水深0.4m；排水渠末端排水孔口直径300mm，管内流速1.28m/s。（8）反冲洗反冲洗进水管计算：反冲洗进水管流速要求：2.02.5m/s反冲洗进水流量q=1.5+450=275L/s=0.275m3/s取反冲洗进水管径400mm，进水流速2.19m/s。反冲洗空气管：反冲洗空气管流速要求：1015m/s反冲洗空气流量q=1550=750L/s=0.75m3/s采用DN250钢管，空气管中流速15.3m/s洗砂排水槽：单槽排水量q0=1.5+450=275L/s,坡度0.8%反冲洗时滤料膨胀率取40%，则滤料膨胀高度1.40.4=0.56m排水槽底厚0.1m排水槽末端水深0.3m水面超高：0.09m排水槽末端底距砂面距离H0=0.56+0.1=0.66m排水槽末端顶距砂面的距离为H=0.56+0.1+0.3+0.08=1.04m排水槽宽1.0m排水孔口直径D=600mm，孔口流速为0.97m/s。（9）水头损失冲洗前水头损失最大值一般为2.02.5m，本设计取水头损失2.3m。（10）构筑物尺寸砂滤池整体尺寸：106m，池深4.4m。2.12.4 其他设备（1）反冲洗泵反冲洗水量： q=1.5+45060=990m3/h扬程：13m选泵（2台，1用1备）：350S16，Q=1260m3/h，扬程16m,轴功率N=64.4kW 效率=86% n=1450，配套电机Y280S-4（2）鼓风机房及配电间鼓风机供气量：q=15503.6=2700m3/h=45m3/min扬程：5.0m选型（2台，1用1备）：RMF250 Q=48.1m3/min，轴功率N=68.0kW P=0.075MPa，r=7500rpm构筑物尺寸：15.013.0m，高4.5m。2.13 消毒池、清水池及出水泵房2.13.1 消毒池（1）设计说明采用液氯消毒。本厂要求出水标准为一级A，要求满足相应的加氯量为2030 mg/L，为了提高和保证消毒效果，规定加氯的接触时间不应小于30 min。（2）设计参