各构筑物的计算.doc

一、设计污水水量由设计资料知，该市每天的平均污水量为：查GB500142006室外排水设计规范知其总变化系数KZ=1.489 从而可计算得： 最大设计流量为 (1-1)式中 城市每天的平均污水量，； 总变化系数； 最大设计流量，。 二、格栅的设计格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。由于污水的最大设计流量仅为0.345m3/s，格栅的负荷较小。故本设计中采用矩形断面并设置中格栅一道，采用机械清渣。中格栅设置在污水泵站前，格栅的设计流量为0.345m3/s。2.1设计参数：1、格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求： 1）粗格栅：机械清除时宜为1025mm；人工清除时宜为2540mm。特殊情况下，最大间隙可为100mm。 2）细格栅：宜为310mm。 3）水泵前，应根据水泵要求确定。 2、 污水过栅流速宜采用0.61.0ms。除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为6090。人工清除格栅的安装角度宜为3060。 3、当格栅间隙为1625mm时，栅渣量取0.100.05m3/103m3污水；当格栅间隙为3050mm时，栅渣量取0.030.01 m3/103m3污水。4、格栅间设置的工作平台标高应高出格栅前最高设计水位0.5m，并应有安全和冲洗设施。 5、工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。 格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.71.0m。 6、格栅间应设置通风设施或进行臭气收集处理，并设置有毒有害气体的检测和报警装置。2.2格栅的设计计算1、进水渠道宽度计算根据最优水力断面公式计算设计中取污水过栅流速=0.8m/s 则 栅前水深：2、格栅的间隙数 （2-1）式中 n格栅栅条间隙数，个；Q设计流量，m3/s；格栅倾角，60；N 设计的格栅组数，组；b格栅栅条间隙数，m。 设计中取 =0.02 个3、格栅栅槽宽 (2-2)式中 格栅栅槽宽度，； 每根格栅条宽度，。 设计中取=0.0154、 进水渠道渐宽部分的长度计算 （2-3）式中 进水渠道渐宽部分长度，； 渐宽处角度，。 设计中取 =5、进水渠道渐窄部分的长度计算6、通过格栅的水头损失 （2-4）式中 水头损失，； 格栅条的阻力系数，查表知 =2.42； 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 =3。则 7、栅后槽总高度设栅前渠道超高则栅后槽总高度： 8、栅槽总长度9、每日栅渣量 （2-5）式中 W每日栅渣量，m3/d； W1每日每1000m3污水的栅渣量，m3/103m3污水。设计中取 =0.05污水故应采用机械清渣。三 沉砂池沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，沉砂池一般设于泵站倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损，也可设于初次沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。目前应用较多的有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和旋流沉砂池等。平流沉砂池具有截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂方便等优点，但其沉砂中约夹杂有15%的有机物使沉砂池的后续处理增加难度，故常需配洗砂机，排砂经清洗之后，有机物含量低于10%，称为清洗砂，再外运。 曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点，其池内水流因曝气池单侧曝气而作旋流运动，无机颗粒之间的互相碰撞与摩擦机会增加，把表面附着的有机物磨去，此外，由于旋流产生的离心力，把相对密度较大的无机颗粒甩向外层并下沉，相对密度较轻的有机物旋至水流的中心部位随水带走，可使沉砂的有机物含量低于10%，同时，曝气沉砂池还有受流量变化的影响较小，对污水有预曝气作用。本设计采用曝气沉砂池。本设计中选择一组曝气沉砂池，N=1组。每组沉砂池的设计流量为0.345。3.1设计参数1、水平流速宜为0.1ms。2、最高时流量的停留时间应大于2min。3、有效水深宜为2.03.0m，宽深比宜为11.5。4、处理每立方米污水的曝气量宜为0.10.2m3空气。5、进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜设置挡板。6、污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。 7、 砂斗容积不应大于2d的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于55。 8、池底坡度一般取为0.10.5。9、沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。排砂管应考虑防堵塞措施。3.2池体设计计算 池的总有效容积V （3-1）式中 V总有效容积(m3)；t最大流量时的停留时间(min，取为2)则： 池断面积设污水在池中的水平流速v为 0.08m/s，则水流断面面积为： 池宽度 设有效深度 2m，则沉砂池总宽度 B 为： 又仅设一座沉砂池，则每座沉砂池的池宽b=B=2.16m宽深比，符合要求(11.5 之间)。 池长 长宽比符合要求。由以上计算得：共一组曝气池，宽2.16m，水深2m，池长9.58m。四、沉淀池4.1沉淀池初沉池的处理对象是悬浮物质（英文缩写SS，约可去除40%55%以上）。同时可去除部分BOD5（约占总BOD5的20%30%，主要为悬浮性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，辐流式沉淀和竖流式沉淀池。这四种沉淀池的工艺优缺点如表3-2所示表3-2 沉淀池的工艺优缺点名称工艺优点工艺缺点平流沉淀池结构简单 沉淀效果好 动力消耗低不宜做二沉池/占地面积较大普通辐流沉淀池沉淀效果好结构复杂/易冲击池底污泥，容积利用系数小向心辐流沉淀池沉淀效果好/负荷较高结构复杂/布水不均匀竖流沉淀池沉淀效果好布水不均匀/池径小，池数多综上考虑采用本设计采用辐流式沉淀池，而辐流式沉淀池一般采用对称布置，有圆形和正方形。主要由进水管、出水管、沉淀区、污泥区及排泥装置组成。按进出水的形式可分为中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种类型，其中，中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最广。周边进水可以降低进水时的流速，避免进水冲击池底沉泥，提高池的容积利用系数。本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。4.2设计原则设计参数1、沉淀池的设计数据宜按下表的规定取值3-3 沉淀池的设计数据沉淀池类型沉淀时间表面水力负荷m3/(m2h)每人每日污泥量g/(人d)污泥含水率固体负Kg/m2d初次沉淀池1.52.01.54.5163695972、沉淀池的超高不应小于0.3m。 3、沉淀池的有效水深宜采用2.04.Om。 4、当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60，圆斗宜为55。 5、排泥管的直径不应小于200mm。 6、沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。 7、水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比宜为612，水池直径不宜大于50m。8、宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为13rh，刮泥板的外缘线速度不宜大于3mmin。当水池直径(或正方形的一边)较小时也可采用多斗排泥。9、缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m，坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。 4.3 沉淀池的计算设计中选择两组辐流沉淀池，N=2，每组设计流量为0.1725m3/s，设计计算草图如图4-1所示1、沉淀池表面积式中 Q污水最大时流量，m3/s； 表面负荷，取2m3/（m2.h）； n沉淀池个数，取2组。 取20。2、实际水面面积实际负荷，符合要求。3、沉淀池有效水深 （4-1）式中 沉淀时间，取1.5h。 径深比为：，满足612。沉淀池可贮存污泥的体积 可由式（4-13）计算 (42) 式中 h5污泥斗高度， 污泥斗倾角（60）； r1污泥斗上部半径（m），2.0m； r2污泥斗下部半径（m），1.0m。 经计算得到V1为 12.7m3。 底坡落差 因此池低可储存污泥的体积为 (4-3)式中 R沉淀池半径（m），此处为 13m； h4池底落差，设池底坡向污泥斗的坡度为0.05，则代入式（3-14）经计算得到 V2为 114.56m3。 所以，可贮存污泥的总体积m3。6、沉淀池总高度 （4-4)式中 h1保护高度（m），取 0.3m； h2有效水深（m），取 3m； h3缓冲层高（m），取 0.5m； h4沉淀池底坡落差（m），0.55m； h5污泥斗高度（m），1.73m。 因此，H=0.3+3.0+0.5+0.55+1.73=6.08 m 沉淀池周边处底高度 H= h1+h2+h3=0.3+3+0.5=3.8m五、SBR反应池5.1设计参数1、进水参数：污水进水量为Qmax=20000m3/d，进水BOD5=186mg/L，水温为1020，处理水质为BOD510mg/L；2、直径（D）不宜超过20m，国内较普遍采用的数值是15m，最大为17m，直径过大，充氧和搅拌能力都受到影响；3、水深不宜超过5m，水深过大，搅拌不良池底易于沉泥，影响运行效果；4、沉淀区水深（h3），一般在12之间，不宜小于1m，过小会影响上升水流稳定；5、曝气区直壁段高度（h2）应大于导流区的高度（h1），一般h2-h10.414B（B为导流区宽度）；6、曝气区应有0.81.2m的保护高；7、池底斜壁与水平呈45角；8、污泥溶剂指数值以介于70100mg/L之间为宜，SVI值过低，说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性；过高，说明污泥的沉降性能不好，并且已有产生膨胀现象的可能。5.1 设计计算 1、污水处理程度的计算 原污水经过初次沉淀池的处理，SS按降低 50%，BOD5按去除25%考虑，由原污水中的SS为268mg/L， BOD5为186mg/L。则进入曝气池污水的BOD5值（Sa）为： SS值为： 为了计算去除率，首先按下式计算处理水中非溶解性BOD5值，即： 式中 b微生物自身氧化率，一般介于0.050.10 之间，此处取0.08； Xa活性微生物在处理水中所占比例，取值 0.4； Ce处理水中悬浮固体浓度(mg/L)，取值25；带入各值，则： 处理水中溶解性 BOD5值(mg/L)为(出水 BOD5值为 10mg/L) 则 BOD5 的去除率为： 2、BOD-污泥负荷率的确定 （5-1）其中 K2 值取 0.028，Se=4.32mg/L，=0.97，f=0.75，将各值代入上式得： Ns=0.093 Kg BOD5/(KgMLSSd)因此，取为 0.09 Kg BOD5/(KgMLSSd)。 3、 混合液污泥浓度的确定 根据已经确定的Ns值查图得出相应的SVI值为120左右，取为120，按式(5-2)计算X值。 （5-2）式中 X曝气池混合液污泥浓度，mg/L； R污泥回流比，取为 50%； r系数，取 1.2。 代入得： X=3333.33mg/L3300 mg/L。 4、反应池运行周期各工序时间计算 曝气时间 （5-3）式中 Cs进水平均 BOD5（mg/L） CASBR 池内 MLSS 浓度（mg/L） LSBOD 污泥负荷（kgBOD/(kgMLSSd)） 1/m排出比 代入得：沉淀时间 初期沉降速度 （5-4）水温 10时 水温 20时 因此，必要得沉降时间为 水温 10时 （5-5）式中 H反应池内水深(m) s安全高度（m） Vmax活性污泥界面的初期沉降速度（m/h） 代入得 水温 20时 排出时间 沉淀时间在1.372.75之间变化，排出时间在2h左右，与沉淀时间合计为4h. 一个周期所需时间 所以周期数 n 为 n 以2计，每个周期为12h 进水时间 根据以上计算结果，一个周期工作过程如下 进水3h曝气6h沉淀2h排出2h5.反应池容积得计算 反应池容量 （5-6）式中 n周期数 1/m排出比 N池的个数 代入得 V2.5/（24）200002777.78m3 反应池水深5m，则必要的水面积为 此外，在沉淀排出工艺中可能接受污水进水量的10，则反应池必要的安全容量为反应池水深5m，则必要的水面积为 六、消毒接触池6.1消毒设施计算1、触