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Qd =45000m3 /d 1875m 3/h=0.52m3 /s=520L/sKz 取 1.4b. 最大日流量Qmax=K z· Q d =1.4 × 1875m 3 /h=2625m3/h=0.73m3 /s1.3设计参数：栅条净间隙为b=25.0mm栅前流速1=0.7m/s过栅流速 0.6m/s栅前部分长度：0.5m格栅倾角 =60 °单位栅渣量：1=0.05m3 栅渣 /10 3m 3 污水1.4设计计算：1.4

3、.1确定栅前水深B 2根据最优水力断面公式 Q1计算得：22Q2 0.1530.66mhB10.33mB10.72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 3/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）为页脚.nQmaxsin0.153sin 6030(条 )ehv=0.30.60.025栅槽有效宽度（B ）设计采用 ?10 圆钢为栅条，即S=0.01m。B S( n1)bn0.01(30 1)0.02530 =1.04(m)通过格栅的水头损失h2h2Kh02h0sin2gh0

4、 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； 阻 力 系 数 ， 其 数 值 与 格 栅 栅 条 的 断 面 几 形 状 有 关 ， 对 于 圆 形 断 面 ，s1.79b43420.0130.6h2 3 1.792sin60 0.025( m)0.0259.81所以：栅后槽总高度HH=h+h1+h 2 =0.33+0.3+0.025=0.655(m)（ h 1栅前渠超高，一般取0.3m ）栅槽总长度LL1BB11.040.662 * tan 10.52m2 * tan 20L2L10.26m2H 1hh1 0.3+0.33 0.63LL1L2 1.00.5H

5、 10.632.64m0.52 0.26 1.00.5tantan 60L1进水渠长， m ；L2 栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；B1进水渠宽， ； 1进水渐宽部分的展开角，一般取20 °。页脚.图一格栅简图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W 1=0.05m3/10 3m 3 ，每日栅渣量为Qmax W1 864000.153 0.05 864003/dW=0.4mK z 10001.64 1000拦截污物量大于0.3m 3 /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

6、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=7.5m（ 2）水流断面积：页脚A=Q/v=0.301/0.25=1.204m（ 3）池总宽度：.2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 0.25 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V1Q1TX 11.310 42 30.26m32K 10521.51

7、05（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1.5（ 6）沉砂斗各部分尺寸及容积：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：a2hda12 0.50.51.1mtan 60tan60沉砂斗容积：hd( 2a22aa12)0.51.122 1.1 0.5 2 0.52)0.34m3V2a1(266（略大于 V1=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L2L 2a7.5 2 1.122.65

8、m2则沉泥区高度为页脚.h3 =h d +0.06L 2 =0.5+0.06×2.65=0.659m池总高度 H ：设超高 h1=0.3m ，H=h 1+h 2 +h 3 =0.3+0.5+0.66=1.46m（ 8）进水渐宽部分长度 :L1B 2B12.4 2 0.94tan 201.43mtan 20（ 9）出水渐窄部分长度 :31L =L =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 v min =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

9、：进水出水图4平流式沉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：页脚.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 3 /(m 2 h) ；出水堰负荷1.7L/s·m(146.88m 3/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r1=2m ；剩余污泥含水率P1=99.2%设计计算：池表面积A Q 1042 1042m2q'1单池面积A单池A1042521m 2（取 530 m2 ）n23.2.1.3池直径D4 A单池4 530）25

10、.98m （取 530m3.14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h23m3.2.1.5沉淀池部分有效容积VD 23.1426231591.98m3h2443.2.1.6沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）h4Dr10.052620.55mi223.2.1.7沉淀池边（有效）水深H 0h2 h3h530.50.54.0m 4.0m ( D266.5 6,满足规定 )H 043.2.1.8污泥斗容积污泥斗高度 h 6(r1r2 )tg(21)tg6001.73m页脚.Vh6r2r rr23.141.73( 2

11、221 12)12.7m312311 23池底可储存污泥的体积为：V2h4R2Rr r23.140.8(13213 222)166.63m34113共可储存污泥体积为：V1V212.7166.63179.33m 3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 （ 0.145m 3 /s）进水管设计流量：0.145 ×(1+R)=0.145 × 1.5=0.218m 3 /s管径 D 1=500mm0.2184， v11.11m / sD123.3.2 进水竖井进水井径采用 1.2m ，出水口尺寸 0.30× 1.2

12、m 2 ，共 6个沿井壁均匀分布出水口流速v20.2180.101m / s( 0.15m / s)0.301.26紊流筒计算图六进水竖井示意图筒中流速v30.03 0.02m / s, (取 0.03m / s)页脚.Q进0.2182紊流筒直径紊 流 筒 过 流 面 积f7.27m30.034 f4 7.27D33m3.143.4 出水部分设计环形集水槽流量q集 =0.145 m 3 /s环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算。槽宽b2 0.9 (kq集)0.40.40.9 1.4 0.1450.48m（其中 为安全系数采用）k1.2 1.5设槽中流速 v=0.5m/s设计环形槽水深为0.

13、4m，集水槽总高度为0.4+0.4 （超高） =0.8m，采用 90 °三角堰。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）H 1=0.04m3.4.3.2每个三角堰的流量q 1q11.343H 12 .471.343 0.042.470.0004733m3 / s3.4.3.3 三角堰个数 n 1n1Q单0.145306.4个 设计时取 307个q10.00047333.4.3.4三角堰中心距L( D 2b)3.14 (36）L12 0.480.358mn1307307图七溢流堰简图页脚.六、氧化沟1.设计参

14、数拟用卡罗塞（ Carrousel）氧化沟，去除BOD 5 与 COD 之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用， 使出水 NH 3 -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Q1 2.610 4=10000m 3/d=115.8L/s 。21.3总污泥龄： 20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75则 MLSS=2700曝气池： DO 2mg/LNOD=4.6mgO2/mgNH3-N 氧化，可利用氧2.6mgO 2 /NO 3 N 还原0.90.98其他参数： a=0.6kgVSS/kgBOD 5 b=0.07d

15、-1脱氮速率： qdn =0.0312kgNO 3-N/kgMLVSS·dK1=0.23d -1Ko 2=1.3mg/L剩余碱度 100mg/L( 保持 PH7.2):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：页脚.1）设计的出水 BOD 5 为 20 mg/L ，则出水中溶解性 BOD 5 20-0.7 ×20× 1.42 ×（ 1e-0.23 ×5 ）=6.4mg/L2）采用污泥龄 20d ，

16、则日产泥量为：aQSr0.6 10000(1906.4)1 bt m1000 (10.05550.8 kg/d20)设其中有 12.4为氮，近似等于TKN 中用于合成部分为：0.124550.8=68.30kg/d即： TKN 中有 68.3010006.83 mg/L 用于合成。10000需用于氧化的 NH 3 -N =34-6.83-2=25.17mg/L需用于还原的 NO 3-N =25.17-11=14.17mg/L3）碱度平衡计算已知产生 0.1mg/L 碱度 / 除去 1mg BOD 5，且设进水中碱度为250mg/L，剩余碱度 =250-7.1 ×25.17+3.0 &

17、#215;14.17+0.1×（ 190 6.4 ）=132.16 mg/L计算所得剩余碱度以CaCO 3 计，此值可使 PH7.2 mg/L（2）硝化区容积计算：硝化速率为n 0.47e0.098 T15NO2N10 0.05T 1.158K O 2O20.47e0.09805 151.1581.3=0.204 d-111故泥龄： tw4.9 dn0.204采用安全系数为2.5 ，故设计污泥龄为： 2.5 4.9=12.5d页脚.原假定污泥龄为20d ，则硝化速率为：n 1 0.05d -120单位基质利用率：unb0.05 0.05/kgMLVSS.da

18、0.167 kg BOD50.6MLVSS=f ×MLSS=0.753600=2700mg/L所需的 MLVSS总量 = (190 6.4) 10000 10994kg 0.167 1000硝化容积： Vn10994 10004071.9 m32700水力停留时间： tn4071.924 9.8 h10000（3）反硝化区容积：12 时，反硝化速率为：qdn0.03( F ) 0.029T 20M19012200.03()0.0291.0824=0.017kgNO 3 -N/kgMLVSS.d还原 NO 3 -N 的总量 = 14.1710000141.7 kg/d1000141.7

19、脱氮所需 MLVSS=8335.3 kg0.019脱氮所需池容： Vdn8335.310003087.1 m32700水力停留时间： tdn2778.424 7.4 h1000（4）氧化沟的总容积：总水力停留时间：tt ntdn9.87.417.2 h页脚.总容积：VVnVdn4071.93087.17159 m3（5）氧化沟的尺寸：氧化沟采用 4 廊道式卡塞尔氧化沟，取池深3.5m ，宽 7m ，则氧化沟总长 : 7159292.2m 。其中好氧段长度为4071.9166.2m ，缺氧段长度为3.573.573087.13.5126.0m 。772166m弯道处长度 : 32122则单个直道

20、长 : 292.26656.55m(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QSa10000190kgBOD / kgMLSS dN s36000.014XV7159（6）需氧量计算：采用如下经验公式计算 :O2 (kg / d )ASrBMLSS4.6N r2.6NO3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=0.5B=0.1需要硝化的氧量：N r=25.171000010-3 =251.7kg/dR=0.510000(0.19-0.0

21、064)+0.14071.92.7+4.6251.7-2.6141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h页脚.取 T=30 ，查表得=0.8, =0.9, 氧的饱和度 C s(30 ) =7.63mg/L ，C s(20 ) =9.17mg/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 )C1.024 T20116.959.170.800.917.6321.024 3020217.08kg / h查手册，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 125kgO 2/h ，每座氧

22、化沟所需数量为n,则nR0217.081.74取 n=2 台125125（7）回流污泥量：可由公式 RX求得。X rX式中： X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度 X r 取 10g/L。则：R3.60.56 （50 100，实际取 60 ）103.6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：Qw550.82400.25100001334.4kg / 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：1334.4133.44m3 / d10（9）氧化沟计算草草图如下：页脚.备用曝气机栏杆可暂不安装上走道板进水管

23、接自提升泵房及沉砂池走道板上钢梯出水管至流量计井及二沉池图5氧化沟计算草图七、二沉池该沉淀池采用中心进水，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=10000m 3 /d （每组）页脚.表面负荷： qb 围为 1.0 1.5 m 3 / m 2.h ，取 q=1.0m3 / m2.h固体负荷： qs =140kg/ m2 .d水力停留时间（沉淀时间） ：T=2.5h堰负荷：取值围为1.5 2.9L/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： AQ 10000417m2qb1 24（2）沉淀池直径： D4A4 417m16m3.1423有

24、效水深为h=q bT=1.02.5=2.5m<4mD239.2 （介于 6 12）h12.5（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 (1R)QX22(10.6)10000360024706m3VwX r360010000X则污泥区高度为Vw706mh21.7A417（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则池边总高度为页脚.h=h 1+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h5b d i23 2 0.05 0.53m22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D238.28h1h32.9D235.22h1h2h34.6堰负荷Q10000138m3 /(d.m)1.6L /( s.m)2L /(s.m)D3.1423以