工学污水设计构筑物的计算

1、工学污水设计构筑物的计算工学污水设计构筑物的计算污水处理构筑物的设计计算 中格栅及泵房 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网 制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理 厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。本设计采用中细两道格栅。1.1.1中格栅设计计算 1.设计参数：最大流量：栅前水深：,栅前流速：（） 过栅流速（）栅条宽度，格栅间隙宽度格栅倾角2.设计计算：（1）栅条间隙数：根设四座中格栅：根（2）栅槽宽度：设栅条宽度（3）进水渠道渐宽部分长度：设进水渠道宽，渐宽部分展开角度根据最优水力断面公式（4）栅槽与由水渠道连接处的渐宽部分长度：（5）通过格栅的水头损失：,h0 计算水头损

2、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;七阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于锐边矩形断面，形状系数B = 2.42 m (6)栅槽总高度：设栅前渠道超高(7)栅槽总长度：(8)每日栅渣量：格栅间隙情况下，每污水产。所以宜采用机械清渣。(9)格栅选择 选择XHG-1400回转格栅除污机，共 4台。 其技术参数见下表。表1-1-1 GH-1800链式旋转除污机技术参数型号 电机功率/kw设备宽度/mm设备总宽度/mm 栅条间隙/mm安装 角度 HG-1800 1.5 1800 2090 40 601.1.2污水提升泵房 泵房形式取决于泵站性质，建设规模

3、、选用的泵型与台数、进 由水管渠的深度与方位、由水压力与接纳泵站由水的条件、 施工方法、管理水平，以及地形、水文地质情况等诸多因素。泵房形式选择的条件：(1)由于污水泵站一般为常年运转，大型泵站多为连续开泵，故选用自灌式泵房。(2)流量小于时，常选用下圆上方形泵房。(3)大流量的永久性污水泵站，选用矩形泵房。(4) 一般自灌启动时应采用合建式泵房。综上本设计采用半地下自灌式合建泵房。自灌式泵房的优点是不需要设置引水的辅助设备，操作简便，启动及时，便于自控自灌式泵房在排水泵站应用广泛，特别是在要求开启频繁 的污水泵站、要求及时启动的立交泵站，应尽量采用自灌式 泵房，并按集水池的液位变化自动控制运

4、行。集水池：集水池与进水闸井、格栅井合建时，宜采用半封闭式。闸门及格栅处敞开，其余部分尽量加顶板封闭，以减少污 染，敞开部分设栏杆及活盖板，确保安全。1 .选泵(1)城市人口为1000000人，生活污水量定额为。(2)进水管管底高程为，管径，充满度。(3)由水管提升后的水面高程为。(4)泵房选定位置不受附近河道洪水淹没和冲刷，原地面 高程为。2 .设计计算(1)污水平均秒流量：(2)污水最大秒流量：选择集水池与机器间合建式泵站， 考虑4台水泵(1台备用) 每台水泵的容量为。(3)集水池容积：采用相当于一台泵的容量。有效水深采用，则集水池面积为(4)选泵前扬程估算：经过格栅的水头损失取集水池正常

5、工作水位与所需提升经常高水位之间的高差：（集水池有效水深，正常按计）（5）水泵总扬程：总水力损失为，考虑安全水头 一台水泵的流量为 根据总扬 程和水量选用型潜污泵 表1-1-2 500WQ2700-16-185型潜污 泵参数型号流量转速扬程功率效率%由水口 直径2700 725 16 185 82 500 1.2 细格栅1.2.1细格栅设计计算 1. 设计参数：最大流量： 栅前水深： ,栅前流速：（） 过栅流速：（） 栅条宽度：,格栅间隙宽度格栅倾角：2.设计计算（1）栅条间隙数：根设四座细格栅：根（2）栅槽宽度：设栅条宽度（3）进水渠道渐宽部分长度：设进水渠道宽，渐宽部分展开角度根据最优水力

6、断面公式（4）栅槽与由水渠道连接处的渐宽部分长度：（5）通过格栅的水头损失：,h0 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;七一-阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于锐边 矩形断面，形状系数 B = 2.42 (6)栅槽总高度：设栅前渠道超高(7)栅槽总长度：(8)每日栅渣量：格栅间隙情况下，每污水产。所以宜采用机械清渣。(9)格栅选择 选择XHG-1400回转格栅除污机，共 2台。 其技术参数见下表：表1-2 XHG-1400回转格栅除污机技术参数型号 电机功率kw设备宽度 mm 设备总宽度 mm沟宽度 mm沟深 mm 安装 角度 X

7、HG-1400 0.75 1.1 1400 1750 1500 4000 60 1.3 曝气沉砂池 沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，设 于初沉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。该厂共设两座曝气沉砂池，为钢筋混凝土矩形双格池。池上设移动桥一台，(桥式吸砂机2格用一台，共2台) 安装吸砂泵2台，吸生的砂水经排砂渠通过排砂管进入砂水 分离器进行脱水。桥上还安装浮渣刮板，池末端建一浮渣坑，收集浮渣。1.3.1 曝气沉砂池主体设计1.设计参数：最大设计流量 最大设计流量时的流行时间最大设计流量时的水平流速 2.设计计算：(1)曝气沉砂池总有效容积：设则一座沉砂池的容积 (2)水

8、流断面积：设，(3)沉砂池断面尺寸：设有效水深，池总宽 每格宽 池底坡度，超高(4)每格沉砂 池实际进水断面面积：(5)池长：(6)每格沉砂池沉砂斗容量：(7)每格沉砂池实际沉砂量：设含沙量为污水，每两天排沙一次，< (8)每小时所需空气量：设曝气管浸水深度为。取。1.3.2 曝气沉砂池进由水设计1.沉砂池进水 曝气沉砂池采用配水槽，来水由提升泵房和细格栅后水渠直接进入沉砂 池配水槽，配水槽尺寸为：,其中槽宽取。,与池体同宽取。为避免异重流影响，采用潜孔入水，过孔流速控制在之间，本设计取。则单格池子配水孔面积为：设计孔口尺寸为：,查给排水手册1第671页表得，水流径口的局部阻力系数， 则

9、水头损失：2.沉砂池由水 由水采用非淹没式矩形薄壁跌水堰，堰宽同池体宽。过堰口流量 堰宽；堰顶水深；流量系数，通常采用；则。设堰上跌水高度为，则沉砂池由水水头损失：由水流入水渠中，渠底接 DN1600管接入初沉池。故沉砂池总水头损失：1.3.3 空气管路计算 曝气装置穿孔管设在沉砂池的两格中央距池底，距池壁，空气管高由水面，以免产生回水现象。穿孔管淹没水深，配气管上设对空气竖管，则其最大供气量每根空气竖管上设有两根支管，每根支管最大供气量。池长，设支管长，竖管间距，选择从豉风机泵房开始的最远管路作为计算管路。列表计算：35管段编号管段长度空气流量，空气流速管径 配件 各1个管当 长度 管段计

10、算长度 压力损失；三异 弯三异四异四异四异四异四异四异四异弯三异 合计注释：管段当量长度三：三通；异：异型管；弯：弯头。1.3.4 设备选型1.豉风机的选定：穿孔管淹没水深，因此豉风机所需压力为：;取。风机供气量：O根据所需压力及空气量，决定采用型罗茨豉风机台。该型风机风压，风量。正常条件下，1台工作，1台备用。表1-3-1型罗茨豉风机性能参数风机型号 口径 转速进口流量 所需轴 功率 所配电机功率 2.行车泵吸式吸砂机 的选定 由于池宽，则选型行车泵吸式吸砂机两台。表1-3-2型行车泵吸式吸砂机性能型号 轨道预埋件问距行驶速度池宽驱动功率提耙装置功率3.砂水分离器 选用型砂水分离器。表1-3

11、-3型砂水分离器的性能型号电动机功率机体最 大宽度1.4平流式初沉池沉淀池一般分平流式、竖流式和 辐流式，本设计初沉池采用平流式沉淀池。下表为各种池型优缺点和适用条件。池型优点缺点适用条件平流式（1）沉淀效果好（2） 对冲击负荷和温度变化的适应能力强（3）施工简易（4）平面布置紧凑（5）排泥设备已趋于稳定 （1）配水不易均匀（2） 采用机械排泥时，设备复杂，对施工质量要求高适用于大、中、小型污水厂竖流式（1）排泥方便（2）占地面积小（1）池子深度大，施工困难（2）对冲击负荷和温度变化的适应能力差 适用于小型污水厂辐流式（1）多为机械排泥，运行可靠，管理简单（2）排泥设备已定型化机械排泥设备复杂

12、，对施工质量要求高适用于大中型污水处理厂1.4.1初沉池主体设计1.设计参数 表面负荷 池子个数个 沉淀时间 污泥含水率为。（1）池子总表面积：日平均流量，（2）沉淀部分有效水深：（3）沉淀部分有效容积：（4）池长：设水平流速，（5）池子总宽：（6）池子个数：设每格池宽，个（7）校核长宽比、长深比：长宽比：符合要求长深比：符合要求（8）污泥部分所需的总容积：设，污泥量为，污泥含水率为，服务人口 （9）每格池污泥部分所需容积：（10）污泥斗容积：（11）污泥斗以上梯形部分污泥容积：（12）污泥斗和梯形部分污泥容积：（13）池子总高度：设缓冲层高度，1.4.2进由水设计1.进水部分 平流初沉池 采

13、用配水槽，10个沉淀池合建为一组，共用一个配水槽，共 两组。配水槽尺寸为：,其中槽宽取。,与池体同宽取。进水矩形孔的开孔面积为池断面积的，取。方孔面积即。2.由水部分（1）由水堰 取由水堰负荷：,每个沉淀池进由水流量：则堰长：采用三角堰，每米堰板设5个堰口，每个堰由口流量 堰上水头损失（2）集水槽槽宽安全系数取，集水槽临界水深 集水槽起端水深 设由水槽自由跌落高度 集水槽总高度 平 流初沉池的刮泥机选用型行车提板刮泥机。共二十个。表1-4型行车提板刮泥机的安装尺寸（）型号轮距刮板 长度 池宽 池深 撇渣板中线高 1.5卡罗塞氧化沟 1.5.1设 计依据与要求 本设计的卡罗塞尔 2000型氧化沟

14、设计参数如 下1,6:a.污泥负荷力：d.设计流量采用0.050.15 b.水力停留时间： c.未达到污泥的好氧化稳定，污泥龄；平均流量：Q=15 e.设计最低水温为： 10C f.设计最高水温为： 25 C 1,5.2设计计算 计算部分如下： 1）设计流量：=15 2）确定污泥龄：本设计为了达到污泥的好氧稳定，取污泥龄反硝化率为，式中：- -反硝化消耗的氮量，mg/ -进水的值，设计值为35 -由水的 值，设计值为-进水的值，设计值为-由水的值，设计值为 因为且为缺氧区反硝化。贝U式中：- 缺氧区容积，；-氧化沟的总容积，；-缺氧区的污泥龄，； -氧化沟的总泥龄，；3）计算产泥系数 式中：-

15、 -系数，取0.9 -进水的SS值 设计值为300 -进水的BOD 值，设计值为200 -氧化沟的总泥龄 故：核算氧化沟的污泥 负荷 验证合格4）确定污泥浓度 由于采用设缺氧区的氧化 沟工艺，同时污泥达到好氧稳定，因此本设计污泥浓度取： X=4.5MLSS/L经过好氧稳定后，污泥的沉降性能得到很大 改观，取污泥的容积指数为：SVI范围为100，本设计取120污泥在二沉池的浓缩时间取：t取1.5故回流污泥浓度为 7.35则相应的回流比 R= 2卡 罗塞尔2000型氧化沟容积的计算1,6 5）氧化沟容积的计算 由于则氧化沟缺氧区容积为氧化沟好氧区容积为校核氧化沟的水力停留时间（合格）6）厌氧池容积

16、的计算 取厌氧池的水力停留时间为=1.5h则厌氧池的容积为 7）厌氧池的 设计两个氧化沟组成一个系列，一个系列对应一个厌氧池， 则本工程共有两个厌氧池。单池容积：厌氧池的池宽取为 B=12m ,有效水深取为： H=4.5m则厌氧池的长度为3氧化沟沟型计算 设计6座氧化沟1） 单座氧化沟有效容积2）设计氧化沟有效水深H=5.5m ,超高设计 1m h=5.5+1=6.5m 中间分隔墙厚度为 0.25m 3）氧化沟面积 设计单沟道宽度b=10m 4）弯道部分 面积5）直线段部分面积 6）单沟道直线段长度 L: 7）进水 管和由水管计算 污泥回流比：R=40%进由水管流量：进水水管控制流速：V进由水

17、管直径：取0.90m校核进由水管流速：（合格）8）由水堰及由水竖井计算为了能够调节氧化沟的运行及由水，氧化沟由水处设置由水竖井，竖井内安装电动可调节堰，初步估计，因此按照薄壁堰来计算，流量：Q=1.86H取堰上水头高 H=0.3m则堰：考虑可调节堰的安装要求：每边留0.3m则由水竖井长度：由水竖井宽度B取1.5m（考虑安装需要）则由水竖井平面尺 寸为：氧化沟由水井水孔尺寸：4需氧量的计算1,6 1）需氧量按最不利情况设计，设计流量按最高日流量设计最不利情况为：T=25 C查手册单位BOD的耗氧量为 单位时间消耗的 BOD 量为：式中：-系数，本设计取1.1单位时间硝化的氮量为：式中：-为最高日

18、流量 7500单位时间反硝化的脱氮量为：代入数值：2）需氧量的设计计算 氧化沟单位时间的需氧量为在水温为25c时，实际需氧量转化为标准需氧量的系数则：降解单位的耗氧量（合格）5氧化沟剩余污泥量的计算氧化沟剩余污泥量：=3746.94污泥自身氧化氯 6氧化沟设备选定1）卡罗塞尔2000氧化沟曝气设备选择总需氧量为：SOR=3622.22kgO/h , 6个氧化沟设置18台表面曝气机 则单 座氧化沟需要量SOR选择144型倒伞型表面曝气机 1.6集 配水井 设集配水井内径 5000 mm,外径10000 mm,墙厚250 mm。配水井中心管管径为 DN1600的铸铁管，当回流比 R =100%时，

19、设计流量查手册水力计算表得，水井进口 E =1.0 则局部水头损失为：设沉淀池进水管管径为DN1000的铸铁管，当回流比 R=100%时，设计流量 查手册水力计算表得，则局部水头 损失为：二沉池由水管管径为 DN1000的铸铁管，设计流量查手册水 力计算表得，一则局部水头损失为：设总由水管管径为 DN1600的铸铁管，设计流量查手册水力 计算表得，则局部水头损失为：1.7二沉池二沉池是活性污泥处理系统的重要组成部分， 其作用是泥水分离，使得混合液澄清，浓缩和回流活性污泥。其运行效果将直接影响活性污泥系统的由水水质和回流 污泥浓度。在本次设计中为了提高沉淀效率，节约土地资源，降低 筹建成本，采用

20、机械刮泥吸泥迹的辐流沉淀池，进由水采用 中心进水，周边由水，以获得较高的容积利用率和较好的沉 淀效果。1.7.1 二沉池的主体设计 设计参数 表面负荷：,设计流量，设计人口万，池数个(1)单池面积：(2)直径：取。(3)沉淀部分有效水深 (4)有效容积(5)沉淀池坡底落差，取；(6)沉淀池周边水深 设缓冲层，刮泥机高有效水深的高度：(7)污泥斗容积 集泥斗上部直径为 5m,下部直径为3m,倾 角为600,则有污泥斗高度：污泥斗有效容积为：(8)沉淀池的高度：设超高1.7.2进由水系统计算 1.进水部分设计 辐流式沉淀 池中心处设中心管，污水从池底的进水管进入中心管，通过 中心管壁的开孔流入池中

21、央，中心管处用穿孔整流板围成流入区，使污水均匀流动，污水曝气池由水并接DN1600的铸铁管进入配水井，从配水井接DN1000的铸铁管，在二沉池前接阀门，后接 DN1000的二沉池入流管。采用中心进水，中心管采用铸铁管，由水端用渐扩管， 为了配水均匀，沿套管周围设一系列潜孔，并在套管外设稳 流罩。设计流量6250 (),则单池设计污水流量：当回流比为100 %时，单池进水管设计流量为:取中心管流速为，则过水断面积为：设10个导流孔，则单孔面积为设孔宽为0.2 m,则孔高为孔断面尺寸为：设孔间距为0.25 m,则中心管内径为：设管壁厚为0.15 m,则中心管外径为：进水管与中心孔水头损失均按回流比

22、为100 %的最不利情况计算，进水管水头损失为：查给水排水设计手册 第一册673、408页得1.05, 1000, 0.558 则：中心孔头水头损失， 查第一册678页得，则：则进水部分水 头损失为稳流罩设计：筒中流速一般为，取。稳流筒过流面积：稳流筒直径为：并设置罩高为（2）由水部分设计每池所需堰长，且有 >45,故采用双侧集水。 由水溢流堰的设计（采用由水三角堰 90°）采用等腰 直角三角形薄壁堰，取堰高 0.08,堰宽0.16,堰上水头（即 三角口底部至上游水面的高度） 0.04,堰上水宽为0.08。每池由水堰长：实际堰负荷：实际堰个数为:个，取为1692个，共需6768

23、个。每个三角堰的流量为：由水堰水头损失：过堰水深：溢流堰简图 考虑自由跌水水头损失 0.15 m,则由水堰总水 头损失为：由水槽的接管与二沉池集水井相连。环形集水槽设计采用双侧集水环形集水槽计算。设由水槽外壁距离池壁 0.4,槽0.8,集水槽总高度为0.4+0.4（超高）=0.8 m,每池都双侧集水，则由水堰流量：取安全系数为，则集水槽设计流量取槽内流速为 v=0.6m/s,则槽内终点水深：槽内起点水深为：，其中，则，取设过水断面积：湿周：集水槽水力计算水力半径：水力坡度：%。过堰水深为：考虑跌水水头损失 0.15 m,则二沉池由水水头损失为：%。综合得由二沉池进生水总损失为：1.7.3排泥量

24、计算（1）单池污泥量计算总回流污泥量 总剩余污泥 因为 其中 衰减系数，一般取 污泥龄,所以（为回流污泥浓度；）总污泥量（2）集泥槽延整个池径为 两边集泥，故其设计泥量为集泥槽宽 取；起点泥深 取；终点泥深取；辐流二沉池的刮泥机选用型周边传动刮泥 机。共4台。表1-7型周边传动刮泥机的性能及规格型号池直径周边线速推荐池深功率周边轮中心1.8接触池城市污 水经二级处理后，水质已经改善。细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对值仍相当可观。并有存在病原菌的可能。因此，污水排放水体前应进行消毒。本设计采用液氯消毒剂。其优点为：效果可观，投配量准确，价格便宜，适用于大、中型污水厂。1.8.1 消毒方法的选择

25、 消毒方法分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒 剂有氯及其化合物、各种卤素、臭氧、重金属离子等。1.8.2 消毒接触池的主体设计1.设计参数 加氯量：接触时间:池底坡度：常用消毒剂比较 消毒剂名称 优点 缺点 适用条件 液氯 效果可靠、投配简单、投量准确，价格便宜。氯化形成的余氯及莫些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害。当污水含工业污水比例大时，氯化可能生成致癌化合物C适用于，中规模的污水处理厂。漂白粉 投加设备简单，价格便宜。同液氯缺点外，沿尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大。适用于由水水

26、质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂。臭氧消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物，色味，等。污水中PH,温度对消毒效果影响小，不产生难处理的或生物积累性残余物。投资大成本高，设备管理复杂。适用于由水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂。次氯 酸钠 用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自 制电解产生，消毒。需要特制氯片及专用的消毒器，消毒水量小适用于医院、生物制品所等小型污水处理站。2 .主体设计本设计采用四组3廊道推流式消毒接触反应 池(1)接触池容积(2)接触池表面积，有效水深设计为，则每 座接触池面积为：(3)池体平面尺寸 设廊道宽度为，则接触池总宽度为，接触 池长度为

27、：,取35.0验证：长宽比10,符合要求。(4)池体总高度 取超高，池底坡度为 0.02,则池底坡降， 故池体总高度为：3 .进水部分设计 进水槽设计尺寸 B XLXH =1.0m M.0mM.2m,采用潜孔进水，避免异重流。潜孔流速控制在 0.2m/s0.4 m/s,取v = 0.3m/s ,则单池配 水孔面积为：共设有4个潜孔，则单孔面积为 设计孔口尺寸为 0.8m >0.45m,实际流速为 0.3m/s。查手册得，水流经孔口的局部阻力系数为E =1.06则计算孔口水头损失为：4 .由水部分设计 采用非淹没式矩形薄壁堰由流，取堰宽等 于接触池廊道宽度，由手册得，非淹没式矩形薄壁堰流量

28、公 式为，代入，计算 得 考虑堰后跌水0.15 m,则由水总水头 损失为：则进由水总水头损失为：1.8.3加氯间设计计算 1.加氯量 加氯量一般为 5mg/L 10mg/L ,本设计中加氯量按每立方米污水投加5g计（即5mg/L）,则总加氯量为：2.加氯设备 选用4台ZJ-2型转子加氯机，三用一备，单台 加氯量为12.5 kg/h,加氯机尺寸为：550m X310m X770m。第2章 污水厂平面及高程的布置2.1污水厂平面及高程布置污水厂的平面布置包括：处理构筑物的布置、办公、化验、辅助建筑的布置、以及各 种管道、道路、绿化等的布置。污水厂的平面布置图应充分考虑地形、风向、布置合理、 便于规

29、划管理。布置得一般原则：1.构筑物布置应紧凑，节约占地，便于管理；2.构筑物尽可能按流程布置，避免管线迂回，利用地形，减少土方量；3.水厂生活区应位于城市主导风向的上风向，构筑物位于下风向；4.考虑安排充分的绿化地带；5.构筑物之间的距离应考虑铺设管渠的位置，运转管理和施工需要，一般5-10米；6.污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以防安全，便于管理；7.污水厂内应设超越管，以便在发生事故时 使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下个构筑物或事故溢流。具体平面布置见城市污水厂平面图。2.2污水厂高程布置 2.2.1概述 为了使污水能在构筑物 间通畅流动，以保证处理正常进行，在平面布置的同时必须 进行高程布置，以确定各构筑物及连接管渠的高程。在整个污水处理过程中，应尽可能使污水和污泥重力流， 但在多数情况下需要提升。本设计高程布置严格遵循以