污水处理厂工艺设计及计算

1、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0.61.0m/s，槽内流速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，栅槽内将发生沉淀。 此外，在选择格栅断面尺寸时

2、，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333Qd=45000m /d 1875m /h=0.52m /s=520L/sKz 取 1.4b.最大日流量333Qmax=Kz Qd=1.4 x 1875m /h=2625m /h=0.73m /s设计参数:栅条净间隙为b=25.0mm栅前流速V=0.7m/s栅前部分长度:单位栅渣量：过栅流速0.6m/s格栅倾角S =60 1.3 设计计算：1.4.1确定栅前水深根据最优水力断面公式0.5mw-i =0.05m3 栅渣 /103m3 污水B1h0.

3、33 m22 汇 0.153B1 = = 0.66 mV V 0.7所以栅前槽宽约 0.66m。栅前水深h疋0.33m1.4.2格栅计算说明：Qmax最大设计流量，m3/s ；a格栅倾角，度（）；h栅前水深，m;v 污水的过栅流速，m/s。Qmax sin :-ehv栅条间隙数（n）为153 60=3。（条）0.0250.3 0.6栅槽有效宽度（B ）设计采用？10圆钢为栅条，即 S=0.01m。B =S(n _1) bn =0.01(30 _1)0.02530 =1.04(m)通过格栅的水头损失h2h2 = K h02h。=-sin2gh计算水头损失；g重力加速度；K 格栅受污物堵塞使水头损

4、失增大的倍数，一般取3;,对于圆形断面，E阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关440.01 纭 0.62亠h2 =31.79sin 60=0.025 (m)0.02529.81般取 0.3m)所以：栅后槽总高度 HH=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m)( h1栅前渠超高,栅槽总长度LB _B11.040.66L10.52 m2 * tan :-12 * tan 20L1L20.26 m2H 1 =h hi = 0.3+0.33 = 0.63-L2 - 1 .0 - 0.5H 1tan ：0.63= 0.52 - 0.26 -1 .0 - 0.5 -tan 6

5、0L1进水渠长，m；L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度,B1进水渠宽，;a 1 进水渐宽部分的展开角，一般取=2.64 mm;20。图一格栅简图143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Wi=0.05m3/103m3，每日栅渣量为Qmax Wt 汉864000.153 X 0.05 X 86400 _0 4m 彳- KzX1000 一1.64x1000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

6、：t=30s2. 设计计算(1) 沉砂池长度：L_vt_0.25 30=7.5m(2) 水流断面积：A_Q/v_0.301/0.25_1.204m2(3) 池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=1.2m0.6m，池总宽B=2b=2.4m(4) 有效水深：h_A/B_1.204/2.4_0.5m(介于 0.251m 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4Q1TX11.3父103V1550.26m2K102汇1.5汉10(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3m3/105m3，K:污水流量总变化系数1.5(6)

7、沉砂斗各部分尺寸及容积:设计斗底宽ai=0.5m,斗壁与水平面的倾角为 60,斗高b=0.5m,则沉砂斗上口宽：壬 a!tan 60 20.5tan 60亠 0.5 = 1.1m沉砂斗容积:hd220.5223V -(2a2aa,2a, )(2 1.12 1.1 0.5 2 0.5 )= 0.34m6 6(略大于V仁0.26m3,符合要求)(7) 沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为L _2a 7.5 _2 X1 .1L 22.65 m2 2则沉泥区高度为h3=hc+0.06L2 =0.5+0.06 20.15m/s 符合要求计算草图如下:i-I -4图4平流式沉

8、砂池计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：323沉淀池个数 n=2;水力表面负荷 q=1m /(m h);出水堰负荷1.7L/S m(146.88m /m d);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r2=1m,上半径ri=2m 剩余污泥含水率 Pi=99.2%3.2.1 设计计算：321.1 池表面积Q 10422A1042 mq 13.2.1.2 单池面积A 10422卄2A 单池521 m （取 530 mn 23.2.1.3 池直径3.14DA 单池=J 小30 = 25 .98

9、 m （取 530m）3.2.1.4 沉淀部分有效水深（h2）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 =3m321.5沉淀池部分有效容积3.2.1.62nDVh244沉淀池坡底落差3.142623 =1591 .98 m 3（取池底坡度i=0.05）宁 一2 455m3.2.1.7沉淀池周边（有效）水深Ho = h2 汕3 - h5 二 3 - 0.5 0.5 = 4.0 m _ 4.0 mD(一H。266.5 6,满足规定 )43.2.1.8 污泥斗容积污泥斗高度 h6 =(r1 -r2) tg ： =(2 -1) tg60 0 =

10、 1.73m.h6223.14 ： 1 .7322-亠叩2亠r2(2 亠2 1亠1 ) = 12.7m3池底可储存污泥的体积为:V2 =土 R2 - Rr1 - r124=3.140.8(13 2132 22 ) =166 .63m 3共可储存污泥体积为:7、 V2 =12 .7 - 166.633=179.33m3.2.1.9沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2m3.3 进水系统计算单池设计流量 521m3/h（ 0.145m3/s）进水筒直径三角堰。进水管设计流量： 0.145 X (1+R)=0.145 X 1.5=0.218m 3/s0.2184管径 Di=500mm, V1

11、2msD i n3.3.1 进水竖井进水井径米用1.2m,2出水口尺寸0.30 X 1.2m，共6个沿井壁均匀分布出水口流速0.218 v20.101 m / s(: 0.15m / s)0.30 X1.2 X 63.3.3紊流筒计算图六竖井示意图筒中流速 v3 =0.03 0.02 m/s,(取 0.03m /s)紊流筒过流面积 f = Q = 0.218 = 7.27 m2紊流0 .03|4f -4 X 7.27D33m:二 :3.143.4出水部分设计3.4.1 环形集水槽内流量q集=0.145 m/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 沢0.9 x （

12、k q集）0.4 = 0.9 汉（1.4 汉 0.145= 0.48m（其中k为安全系数采用1.2 1.5）设槽中流速 v=0.5m/s设计环形槽内水深为0.4m，集水槽总高度为0.4+0.4 （超高）=0.8m，采用3.4.3 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、2.473q1 -1 .343 H 1=1.3430.04=0.0004733 m /s3.4.3.3 三角堰个数n1Q 单0.145,n1-306 .4个设计时取 307个q10.00047333.4.3.4 三角

13、堰中心距Li 上亠4 (36 -2 0.48)= 0.358m n1307307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4,2.6 心03Q1 丄=10000m3/d=115.8L/s。2心.3总污泥龄：20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 贝U MLSS=2700曝气池：DO = 2mg/LNOD=4.6mgO2/mgNH3-N 氧化，可利用氧 2.6mgQ/

14、NO3 N 还原a= 0.9 片 0.98其他参数：a=O.6kgVSS/kgBOD5b=0.07d_1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS -dK1=0.23d_1 Ko2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L(保持PH洱.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bod 5为20 mg/L,则出水中溶解性 bod 5 = 20-0.7X 20X 1.42X( 1-e-0.23X5) =6.4 mg/L2) 采用污泥龄20

15、d,则日产泥量为：aQSr = 0.6 10000090 -6.4) = 5 5 08 kg/d1 btm 1000(10.0520)设其中有12.4%为氮，近似等于TKN中用于合成部分为:0.124 550.8=68.30 kg/d68.301000即：TKN中有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 X 25.17+3.0X 14.1

16、7+0.1X( 190- 6.4) =132.16 mg/L计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH纹.2 mg/L(2) 硝化区容积计算：N0.05T 丄1 5 8 I -10硝化速率为0.098 T _15 I= 0.47e丿ILn0.098.47 e_2 - 1020.05 ；15 -1.158亠|!_1.3 - 2-1=0.204 d 1故泥龄：亍盘宀 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：单位基质利用率:.10.0 5d-12 0Jn ba0.050.050.6=0.167 kg bod 5 /kgMLVSS.dMLV

17、SS= MLSS=0.75 3600=2700 mg/L(190 - 6.4)10000所需的MLVSS总量=10994 kg0.167 X1000硝化容积： Vn = 109941000 =4071 .9 m3270040719水力停留时间：tn二24 =9.8 h10000(3) 反硝化区容积：0.03(匸)0.029M12邙寸，反硝化速率为：190)0.029 161X1.08 严qdn0.03(3600 x24=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d14 17 还原 NO3-N 的总量=10000 =141 .7 kg/d10001417脱氮所需 MLVSS=一二 8335 .3

18、 kg0.0198335 3脱氮所需池容：Vdn 二1000 = 3087.1 m327002778 4水力停留时间：tz二 24 =7.4 h1000(4) 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 二 Vn Vdn = 4071 .9 - 3087 .1 = 7159 m3(5) 氧化沟的尺寸: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 沟总长：7159 = 292 .2m。其中好氧段长度为4071 .9 = 166 .2m，缺氧段长度为3.5 X 73.5 X 73087 .1=126 .0m o3.57弯道

19、处长度：3-21二2血=66 m2 2则单个直道长:292 .2 一 =56.55 m（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）。QSa 10000190校核实际污泥负何 Ns -0.014 kgBOD /kgMLSS dXV 3600 7159（6）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 NO 3其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量， 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=0.5B=0.1需要硝化的氧量：Nr=25.17 10000

20、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=30C,查表得 尸0.8,3=0.9,氧的饱和度 Cs ） =7.63 mg/L, Cs（2。）=9.17 mg/L采用表面机械曝气时，20 C时脱氧清水的充氧量为:RC s（20 了a PPCs（t）-C 3.024 L）116 .95 汇 9.170.80 1130 . 200.917.63 -2 1 1.024= 217 .08 kg /h查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直

21、径 二3.5m,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,则一,匹08“74125125取n=2台(7) 回流污泥量:求得。可由公式 式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度xr取10g/L。贝R 一 0.5 6 (50% 100%，实际取 60%)1 0 _3.6考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，贝U回流到氧化沟的污泥总量为 49%Q。(8) 剩余污泥量：550 .8240 X 0.25Q w10000 二 1334 .4 kg / d0.751000如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为：1334 .43133

22、.44 m / d10(9) 氧化沟计算草草图如下：进水 管接自 提升-泵房及沉砂池七、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 范围为 1.01.5 m3/ m2.h，取 q=1.0 m3/ m2.h固体负荷：qs =140 kg/ m2.d水力停留时间(沉淀时间)：T=2.5 h堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m,取2.0 L/(s.m)2 设计计算(1)沉淀池面积：按表面负荷算:Q 10000 = 417 m2qb 124(2)沉淀池直径:4417=23 m 16 m3.14有效水深为h=

23、qbT=1.0 2.5=2.5m4mD = -23 =9.2 (介于 612) m 2.5(3) 贮泥斗容积: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：2TW (1 R)QX22(10.6)1000036 00243=7 0 6nXr360010000则污泥区高度为Vw706h?17 mA 4 1 7(4) 二沉池总高度：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,贝U池底坡度降为b _d .23 _2i 二0.05 二 0.53 m2 2则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m(5) 校核堰负荷：径深比D238.28m 亠 h32.9D235.22m h2 h34.6堰负荷Q 10000138 m3/(d .m) = 1 .6 L/(s.m) ：:2L/(s.m) 二 D 3.1423以上各项