城市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，应注意设计过

2、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 X1875m /h=2625m /h=0.73m /s1.3 设计参数：栅条净间隙为b=25.0mm过栅流速0.6m/s格栅倾角3 =60 °栅前流速 V=0.7m/s栅前部分长度：0.5m单位栅渣量：31=0.05m3 栅渣 /103m3污水1.4 设计计算:确定栅前水深根据最优水力断面公式B-计算得:2B12

3、Q 2 0.153”0.70.66m0.33m所以栅前槽宽约0.66m。栅前水深h疋0.33m格栅计算3m /s ；a格栅倾角，度（°）;说明：Qmax 最大设计流量，h 栅前水深，m ;栅条间隙数（n）为v污水的过栅流速，m/s。ehv0.153 .si n600.025 0.3 0.630(条)栅槽有效宽度(B)设计采用？10圆钢为栅条，即 S=0.01m。S(n 1) bn0.01 (30 1) 0.02530=1.04(m)通过格栅的水头损失 h2h2K h02h0sin2gho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;E阻力系数其数值与格

4、栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，1.79h23 1.790.010.025丄匚sin602 9.810.025(m)所以：栅后槽总高度HH=h+h 1+h 2=0.33+0.3+0.025=0.655(m)栅槽总长度L(“一栅前渠超高,般取 0.3m)L1B B12*ta n 11.040.662* ta n 200.52mL20.26m2H1 h h1 = 0.3+0.33 = 0.63L L1 L21.0 0.5L1进水渠长，m ;H1tan0.52 0.26 1.00.50.63tan 60L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度,B1进水渠宽，;a进水渐宽部分的展开角，一般取2.64

5、mm;°。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333QmaxW1 86400Kz 1000Wi=0.05m /10 m ,每日栅渣量为3=0.4m /d0.153 0.05 864001.64 10003拦截污物量大于0.3m /d，宜采用机械清渣。、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：t=30s2. 设计计算(1)沉砂池长度:L=vt=0.25 X30=7.5m(2)水流断面积:A=Q/v=0.301/0.2

6、5=1.204m(3)池总宽度:设计n=2格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=2b=2.4m(4)有效水深:h2=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Q1TX1V152K1053 104 S 3 0.26m32 1.5 105（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）其中X :城市污水沉砂量3m3/105m3,K:污水流量总变化系数1.5(6)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hd=0.5m，则沉砂斗上口宽:沉砂

7、斗容积:hd2V严(7)2hdtan 60ai22aa1 2a1 )30.51.1mtan60223(2 1.122 1.1 0.52 0.52)0.34m36（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，坡向沉砂斗长度为L2752 门 2.65m2 2则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.5+0.06 >2.65=0.659m池总高度H :设超高hi=0.3m ,H=hi+h 2+h 3=0.3+0.5+0.66=1.46m(8) 进水渐宽部分长度LiB 2B,tan 202.42 0.94tan 201.43m(9) 出水渐窄部分长度

8、L3=L1=1.43m(10) 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则 Vmin=Q 平均日/A=0.2007/1.204=0.17>0.15m/s，符合要求(11) 计算草图如下:出水第三节沉淀池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 '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 ； h5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

9、率 Pi=99.2%3.2.1 设计计算：3.2.1.1 池表面积1042q'1042m2单池面积A 10422 廿2A单池521m （取 530 m）n 2池直径D i 4 A 单池4 530= 25.98m（取 530m ）X 3.14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 3m3.2.1.53.2.1.6沉淀池部分有效容积D23.14 2623h23 1591.98m344沉淀池坡底落差(取池底坡度i=0.05 )h4i D10.0520.55m沉淀池周边(有效)水深H。h2馆 h530.5 0.5

10、4.0m 4.0m （忙 26 6.5 6,满足规定）污泥斗容积污泥斗高度h6(r1a)tg （21） tg6001.73mri23.14 1.73232 112)12.7m3池底可储存污泥的体积为:V2h44R2 Rr1r；3.14 0.8(132厂(1313 222) 166.63m3共可储存污泥体积为：V1 V212.7166.63 179.33m3沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2m3.3进水系统计算333.3.1 单池设计流量 521m /h( 0.145m /s)3进水管设计流量：0.145 X(1+R)=O.145 X1.5=0.218m /s0.218 4官径 D1

11、=500mm , v121.11m/sD1进水竖井进水井径米用1.2m ,2出水口尺寸0.30 X1.2m，共6个沿井壁均匀分布 出水口流速0 218v20.101m/s( 0.15m/s)0.30 1.2 6图六 进水紊流筒计算竖井示意图筒中流速 v30.03 0.02m/s,(取0.03m/s)紊流筒过流面积0.2180.037.27m2紊流筒直径D3；4 7.27, 3.143mLn13.4出水部分设计一3环形集水槽内流量 q集=0.145 m /s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）0.4 =0.91.4 0.145 0.4=0.48m（其中k

12、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90。三角堰。出水溢流堰的设计（采用出水三角堰90 ° ）堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）H1=0.04m每个三角堰的流量 q1q1 1.343H-247 1.343 0.042.47 0.0004733m3 / s三角堰个数m306.4个设计时取307个Q 单 0.1451 q10.0004733三角堰中心距(D 2b)3.14 (362 °48)0.358m307307图七溢流堰简图六、氧化沟1.设计参数拟用卡罗塞(Carr

13、ousel)氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和定的脱氮除磷作用，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Qi ,=1° =i0000m 3/d=115.8L/s。2 1.3总污泥龄：20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 贝U MLSS=2700曝气池：DO = 2mg/LNOD=4.6mgO 2/mgNH 3-N 氧化，可利用氧 2.6mgO2/NO3 N 还原a= 0.9A 0.98其他参数：a=O.6kgVSS/kgBOD5b=0.07d脱氮速率：qdn=O.O312kgNO

14、 3-N/kgMLVSS dK1=0.23d-1Ko2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L(保持PH纹.2):所需碱度7.1mg碱度/mgNH 3-N氧化；产生碱度 3.0mg碱度/mgNO 3-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BOD5为20 mg/L，则出水中溶解性 BOD5 = 20-0.7 X20X1.42 X(1- e0.23 忑)=6.4 mg/L2) 采用污泥龄20d，则日产泥量为:举 0.6 IO。(1906.4)so.* kg/d1 btm 1000 (10.05 20)设其中有12.4%为氮，近似等于TK

15、N中用于合成部分为:0.124 550.8=68.30 kg/d68.30 1000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 X25.17+3.0 X14.17+0.1 X(190 6.4) =132.16 mg/L计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH身.2 mg/L(2) 硝化区容积计算:硝化速率为0.47e0.09

16、8 T 15O20.47e0.098 15 15100.05T 1.158K°2O20.05 15 1.1581021.3 2=0.204 d故泥龄：tw10.2044.9 d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:1200.05d单位基质利用率:u0.05 0.050.167 kg BODs/kgMLVSS.da0.6MLVSS=f>MLSS=0.75 3600=2700 mg/L 所需的 MLVSS 总量=(190 6.4) 1000010994kg0.167 1000109943硝化容积：必 1000 4071.

17、9 m27004071 9 水力停留时间：tn 24 9.8h10000(3) 反硝化区容积：12 C时，反硝化速率为:q dn0.03(上)0.029MT 2019012 200.03 () 0.0291.0812 20163600 -24=0.017kgN0 3-N/kgMLVSS.d14 17还原 NO3-N 的总量=硕 10000 141.7kg/d脱氮所需池容：8335.33Vdn1000 3087.1 m32700水力停留时间：,2778.4 _tdn24 7.4 h1000141 7 脱氮所需MLVSS=0.019(4)氧化沟的总容积:总水力停留时间:t tn tdn 9.8 7

18、.417.2h总容积:V Vn Vdn 4071.9 3087.17159 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7159沟总长： 292.2m。其中好氧段长度为3.5 73087.13.5 7126.0m。7 21弯道处长度：3-212 2292.2 66则单个直道长:56.55m4166.2m，缺氧段长度为3.5 766 m（取 59m）故氧化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=7 4=28m (未计池壁厚)。QSa 10000 190校核实际污泥负荷 Ns a0.014kgB0D/kgMLSS dXV 3600 7159(6)

19、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：3Nr=25.17 10000 10- =251.7kg/dR=0.5 10000 (0.19-0.0064)+0.14071.9 2.7+4.6 251.7-2.6 141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h取 T=30 C,查表得 若0.8,萨0.9,氧的饱和度 Cs(3o)=7.63 mg/L , Cs(2。)=9.

20、17 mg/L米用表面机械曝气时，20 °C时脱氧清水的充氧量为:RoRCs(20 )Cs(T) C1.024T 20116.95 9.170.80 0.9 1 7.63 21.02430 20217.08kg/h查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径 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R。125217.081251.74取n=2台(7) 回流污泥量:可由公式R厂匸求得。式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度取10g/L。则:R 0.56 (50%100%，实际取 60%)10 3.6考虑到回流

21、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:550.80.75240 0.25100010000 1334.4kg / d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:1334.410133.44m3 / d(9) 氧化沟计算草草图如下:备用曝气机 进水 管接自 提升 泵房 及沉 砂池上图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）i _ t3232表面负荷：qb范围为 1.01.5 m / m .h ,取 q=1.0 m / m .h固体负荷

22、：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：A qb10000417 m21 24(2)沉淀池直径:D ,4A4 41723m16m3.14有效水深为h=q bT=1.0 2.5=2.5m<4m(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D 23h1D 竺9.2 (介于612)2.5区所需存泥容积:2Tw (1 R)QXX Xr2 2 (1 0.6)10000243600360010000706m3706417则

23、污泥区高度为1.7 m(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=h 计h 2+h 3+h 4=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h50.05 0.53m2 2则池中心总深度为H=h+h 5=4.9+0.53=5.43m(5)校核堰负荷:径深比Dhih3232.98.28 D h1h2h3空 5.224.6堰负荷100003.14 23138m3/(d.m)1.6L/(s.m)2L/(s.m)以上各项均符合要求(6)辐流式二沉池计算草图如下:图6辐流式沉淀池图7辐流式沉淀池计算草图八、接触消毒池与加氯间采