城污水处理厂工艺的设计与计算

1、.专业整理 .第三章 污水处理厂工艺设计及计算第一节 格栅进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施， 可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物， 以保护 进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。拟用回转式固液分离机。 回转式固液分离机运转效果好， 该设备由动力装置，机架， 清 洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机， 结构紧凑，调整维修方便，适用于 生活污水预处理。1.1 设计说明栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6 1.0m/s ，槽流速 0.5m/s 左右。如果流速过大， 不仅过栅水头损失增加， 还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅， 如果 流速过小， 栅槽将发

2、生沉淀。此外， 在选择格栅断面尺寸时， 应注意设计过流能力只为格栅 生产厂商提供的最大过流能力的 80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为25.00mm。1.2 设计流量：a. 日平均流量3 3 3Qd=45000m3/d 1875m3/h=0.52m 3/s=520L/sK z 取 1.4 b. 最大日流量 3 3 3Qmax=Kz Qd=1.4 1875m3/h=2625m3/h=0.73m 3/s栅前流速栅前部分长度： 单位栅渣量： 1=0.7m/s0.5m1=0.05m3栅渣/10 3m3污水1.3 设计参数： 栅条净间隙为 b=25.0mm 过栅流速 0.6m/s 格栅倾角 =601.

3、4 设计计算：1.4.1 确定栅前水深根据最优水力断面公式B1 计算得：2B12Q 2 0.1530.70.66mB1 0.33m2所以栅前槽宽约 0.66m。栅前水深 h 0.33m1.4.2 格栅计算说明： Q max最大设计流量， m/s ； 格栅倾角，度（） ； h栅前水深， m；污水的过栅流速， m/s 。栅条间隙数（ n）为Qmax sin 0.153 sin60 条n =30（条 ）ehv 0.025 0.3 0.6栅槽有效宽度（ B ）设计采用 ?10 圆钢为栅条，即 S=0.01m。. 学习帮手 .专业整理 .B S(n 1) bn 0.01 (30 1) 0.025 30

4、=1.04(m)通过格栅的水头损失 h2h2 K h02h0sin2gh0计算水头损失；g 重力加速度；K格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；对于圆 形断面 ，阻力系数，其数值与 格栅栅条的断面几何形 状有关，4s31.79bh2 3 1.790.010.0250.62sin602 9.81所以：栅后槽总高度 HH=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m)栅槽总长度 L0.025(m)(h1栅前渠超高，般取 0.3m)L1B B12*tan 11.04 0.662* tan200.52mL20.26m2H1 h h1 0.3+0.33 0.63L1 L2 1.0

5、 0.5H1 tan0.52 0.26 1.0 0.50.63 tan60L1进水渠长， m；L 2 栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，B1进水渠宽， ；1进水渐宽部分的展开角，一般取2.64m m； 20。. 学习帮手 .专业整理 .图一 格栅简图1.4.3 栅渣量计算对于栅条间距 b=25.0mm的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水烂截污物为W1=0.05m3/10 3m3，每日栅渣量为QmaxW1 86400 0.153 0.05 86400 3 W =0.4m /dK z 1000 1.64 1000拦截污物量大于 0.3m3/d ，宜采用机械清渣。二、沉砂池采用平流式沉砂池1. 设计

6、参数设计流量：Q=301L/s(按 2010年算，设计 1 组，分为 2 格)设计流速：v=0.25m/s水力停留时间： t=30s2. 设计计算1)沉砂池长度：L=vt=0.25 30=7.5m2)水流断面积：A=Q/v=0.301/0.25=1.204m 23)池总宽度：设计 n=2 格，每格宽取 b=1.2m0.6m，池总宽 B=2b=2.4m4)有效水深：h2=A/B=1.204/2.4=0.5m （介于 0.25 1m之间）5)贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为 2 天，则每个沉砂斗容积4Q1TX152K1050.26m31.3 10 4 2 352 1.5 105(

7、每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗)其中 X1：城市污水沉砂量 3m3/10 5m3，K：污水流量总变化系数 1.56)沉砂斗各部分尺寸及容积：. 学习帮手 .专业整理 .设计斗底宽 a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为 60，斗高 hd=0.5m， 则沉砂斗上口宽：2hdtan60a12 0.5 tan600.5 1.1m沉砂斗容积：7)Vhd (2a262aa12a12)0.506.5(221.12 2 1.1 0.5232 0.52 ) 0.34m3略大于 V1=0.26m3，符合要求)沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为 0.06 L 2a 7.5 2 1.12.65m22

8、则沉泥区高度为坡向沉砂斗长度为L2h3=hd+0.06L 2 =0.5+0.06 2.65=0.659m池总高度 H ：设超高 h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m8)进水渐宽部分长度 :L B 2B1L1 tan202.4 2 0.94 1.43mtan209)出水渐窄部分长度 :L3=L1=1.43m10)校核最小流量时的流速：最小流量即平均日流量Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s，符合要求则 vmin=Q平均日 /A=0.2007/1.204=0.170.15m/s11)计算草图如下：. 学习帮手 .专业整理 .图 4 平流式沉砂池计

9、算草图第三节 沉淀池3.1采用中心进水辐流式沉淀池：图四 沉淀池简图3.2 设计参数：沉淀池个数 n=2；水力表面负荷 q =1m3/(m 2h) ；出水堰负荷 1.7L/s m(146.88m3/md) ； 沉淀时间 T=2h；h3为缓冲层高度，取 0.5m； h 5为挂泥板高度，取 0.5m。污泥斗下半径 r 2=1m，上半径 r 1=2m；剩余污泥含水率 P1=99.2%3.2.1 设计计算：3.2.1.1 池表面积A Q 1042 q 121042m23.2.1.2 单池面积A 1042 2 2A单池 521m2 （取 530m2 ） n23.2.1.3 池直径D4 5303.1425

10、.98m取 530m）. 学习帮手 .专业整理 .3.2.1.4 沉淀部分有效水深 (h 2)混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，取 h2 3m3.2.1.53.2.1.6沉淀池部分有效容积D 2 3.14 262 3 h23 1591.98m34 2 4沉淀池坡底落差取池底坡度 i=0.05 )h4Dir120.0526 220.55m3.2.1.7沉淀池周边有效)水深H0h2 h3 h50.5 0.54.0m 4.0m (HD0 246 6.5 6,满足规定 )3.2.1.8污泥斗容积污泥斗高度 h6 (r1r2)tg (21) tg60

11、01.73mh6 r12 r1r2V1 3 池底可储存污泥的体积为： h424 R2 Rr143.14 1.73 (221 12)12.7m3V22r13.14 0.82(13213 22322 ) 166.63m3共可储存污泥体积为：V1 V2 12.7 166.63 179.33m33.2.1.9 沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2m. 学习帮手 .专业整理 .进水管设计流量： 0.145 (1+R)=0.145 1.5=0.218m 3/s0.218 4管径 D1=500mm， v12 1.11m/sD123.3.2 进水竖井进水井径采用 1.2m ，2出水口尺寸 0.30

12、1.2m2，共 6 个沿井壁均匀分布 出水口流速0.218v20.101m/ s（ 0.15m/ s）2 0.30 1.2 6进水3.3.3 紊流筒计算 图六竖井示意图筒中流速 v3 0.03 0.02m/s,(取0.03m /s)紊流筒过流面积Q进30.2180.037.27m2紊流筒直径D34 7.273m3.144f3.4 出水部分设计33.4.1 环形集水槽流量 q集 =0.145 m 3/s3.4.2 环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算。槽宽b 2 0.9 (k q集)0.40.9 1.4 0.145 0.40.48m 其中k为安全系数采用 1.2 1.5)三角堰。设槽中流速

13、v=0.5m/s设计环形槽水深为 0.4m，集水槽总高度为 0.4+0.4 （超高） =0.8m，采用 903.4.3 出水溢流堰的设计（采用出水三角堰90）3.4.3.1 堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）H1=0.04m3.4.3.2 每个三角堰的流量 q12.47 2.47 3q1 1.343H12.47 1.343 0.042.47 0.0004733m3 /s3.4.3.3 三角堰个数 n1Q单q10.1450.0004733306.4个 设计时取 307个3.4.3.4 三角堰中心距. 学习帮手 .专业整理 .Ln1(D 2b) 3.14 (36 2 0.48) 0.358m

14、307 307图七 溢流堰简图六、氧化沟1. 设计参数拟用卡罗塞( Carrousel )氧化沟，去除 BOD5与 COD之外，还具备硝化和一 定的脱氮除磷作用，使出水 NH3-N 低于排放标准。氧化沟按 2010年设计分 2 座， 按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为4Q1 2.6 10 =10000m3/d=115.8L/s 。2 1.3总污泥龄： 20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.7则5 MLSS=2700曝气池： DO2mg/LNOD=4.6mg2O/mgNH3-N 氧化，可利用氧 2.6mgO2/NO3N还原 0.9 0.98-1其他参数： a=0.

15、6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d -1脱氮速率： qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSSdK1=0.23d -1 Ko 2=1.3mg/L剩余碱度 100mg/L( 保持 PH7.2):所需碱度 7.1mg碱度/mgNH3-N 氧化；产生碱度 3.0mg碱度/mgNO3-N 还原 硝化安全系数： 2.5. 学习帮手 .专业整理 .脱硝温度修正系数： 1.082. 设计计算（1）碱度平衡计算：1）设计的出水 BOD5为 20 mg/L ，则出水中溶解性 BOD 5 20-0.7 201.42（1e-0.235）=6.4 mg/L2）采用污泥龄 20d，则日产泥量为：aQSr

16、 0.6 10000 (190 6.4) 550.8 kg/d1 btm1000 (1 0.05 20)设其中有 12.4 为氮，近似等于 TKN中用于合成部分为：0.124550.8=68.30 kg/d即： TKN中有 68.30 1000 6.83 mg/L用于合成。10000需用于氧化的 NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L需用于还原的 NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L3 )碱度平衡计算已知产生 0.1mg/L 碱度 /除去 1mg BOD5，且设进水中碱度为 250mg/L，剩余碱度 =250-7.1 25.17+3.0 14.17+0.1 (1

17、906.4)=132.16 mg/L计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使 PH7.2 mg/L2）硝化区容积计算：硝化速率为0.47e0.098 T 15O20.47e0.098 15 150.05T 1.15810 0.05T 1.158KO2 O2100.05 15 1.15821.3 2=0.204 d故泥龄： tw4.9d0.204采用安全系数为 2.5 ，故设计污泥龄为： 2.5 4.9=12.5d原假定污泥龄为 20d，则硝化速率为：. 学习帮手 .专业整理 .1200.05d单位基质利用率：u n b 0.05 0.05 0.167 kg BOD5 /kgMLVSS.d a

18、0.6MLVSS=f MLSS=0.75 3600=2700 mg/L所需的 MLVSS总量= (190 6.4) 10000 10994kg0.167 100010994 3硝化容积： Vn 10994 1000 4071.9m3n 27004071.9水力停留时间： tn 4071.9 24 9.8hn 100003) 反硝化区容积：12 时，反硝化速率为：T 20Fqdn0.03( ) 0.029M0.031903600 16240.0291.0812 20=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d14.17还原 NO3-N 的总量=10000 141.7 kg/d1000脱氮所需M

19、LVSS1=41.70.0198335.3 kg脱氮所需池容： Vdn 8335.3 1000 3087.1 m3 dn 2700水力停留时间： tdn 2778.4 24 7.4hdn 10004) 氧化沟的总容积：总水力停留时间：t tn tdn 9.8 7.4 17.2h总容积：V Vn Vdn 4071.9 3087.1 7159 m35）氧化沟的尺寸：. 学习帮手 .专业整理 .氧化沟采用 4 廊道式卡鲁塞尔氧化沟， 取池深 3.5m，宽 7m，则氧化沟3.5 7 166.2m ，缺氧段长度为总长 : 37.51597 292.2m。其中好氧段长度为3087.13.5 7126.0m

20、 。7 21弯道处长度 : 3 7 21 21 66m22则单个直道长 : 292.2 66 56.55m ( 取 59m)4故氧化沟总池长 =59+7+14=80m，总池宽 =7 4=28m(未计池壁厚)。校核实际污泥负荷 Ns QSa 10000 190 0.014kgBOD / kgMLSS d XV 3600 71596) 需氧量计算：采用如下经验公式计算 :O2(kg /d) A Sr B MLSS 4.6 Nr 2.6 NO3其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量 , 第四项为反硝化污泥需氧量。经验系数： A=0.5 B=0.1需要硝化的

21、氧量：-3Nr=25.17 10000 10-3=251.7kg/dR=0.5 10000 (0.19-0.0064)+0.1 4071.9 2.7+4.6 251.7-2.6 141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h取 T=30，查表得 =0.8, =0.9, 氧的饱和度 Cs(30 ) =7.63 mg/L ，Cs(20 ) =9.17 mg/L采用表面机械曝气时，20时脱氧清水的充氧量为：R0RCs(20 )Cs(T)C1.024T 20116.95 9.170.80 0.9 1 7.63 2 1.024 30 20217.08kg / h. 学习帮手 .专业整理 .查手

22、册，选用 DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径 3.5m, 电机功率 N =55kW,单台每小时最大充氧能力为 125kgO2/h ，每座氧化沟所需数量为 n, 则nR0217.08 1.74 取 n=2 台1251257）回流污泥量：可由公式 RX Xr求得。X式中： X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度 Xr取 10g/L 。则：3.610 3.60.56 （50100，实际取 60）考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为 49%Q。8）剩余污泥量：Qw550.80.75240 0.25100010000 1334.4kg / d如由池底排除，二沉池排泥浓度为1

23、0g/L ，则每个氧化沟产泥量为：1334.410133.44m3 /d9）氧化沟计算草草图如下：备用曝气机. 学习帮手 .专业整理 .图5 氧化沟计算草图七、二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机1设计参数 设计进水量： Q=10000 m3/d （每组） 表面负荷： qb围为 1.0 1.5 m3/ m2.h ，取 q=1.0 m3/ m2.h2固体负荷： qs =140 kg/ m 2.d 水力停留时间（沉淀时间） ：T=2.5 h堰负荷：取值围为 1.5 2.9L/s.m ，取 2.0 L/（s.m）设计计算1）沉淀池面积 :按表面负荷算：AQ10000 417

24、 2417mqb1 242）沉淀池直径：D4A4 41723m 16m3.14有效水深为 h=qbT=1.02.5=2.5m4mD239.2 （介于 612）h12.53）贮泥斗容积：. 学习帮手 .专业整理 .为了防止磷在池中发生厌氧释放， 故贮泥时间采用 Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积：V2Tw (1 R)QXVwXXr2 2 (1 0.6) 1020400 3600 706m33600 10000则污泥区高度为4)二沉池总高度：h2 Vw 706A 4171.7m取二沉池缓冲层高度 h3=0.4m，超高为 h4=0.3m则池边总高度为h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为 i=0.05 ，则池底坡度降为h5b d 23 2 i 0.05 0.53m22则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m5)校核堰负荷：径深比Dh1 h3232.98.28D h1h2 h323 5.224.6QD以上各项均符合要求6)辐流式二沉池计算草图如下：堰负荷10000 138m3/(d.m) 1.6L /(s.m) 2L/(s.m)3.14 23. 学习帮手 .专业整理 .进水排泥出水图6 辐流式沉淀池八、接触消毒池与