污水处理设计计算

1、.第三章污水处理厂工艺设计及计算第一节格栅。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，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=K z ·Qd=1.4 

2、5;1875m /h=2625m/h=0.73m/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 °333污水单位栅渣量： =0.05m栅渣 /10 m11.4设计计算：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 0.33m格栅计算3说明：Qmax 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 sin0.1

3、53sin 60条 )n=0.330(ehv0.0250.6栅槽有效宽度（B ）设计采用 ? 10圆钢为栅条，即S=0.01m 。Word 资料.BS( n1)bn0.01(301)0.02530 =1.04(m)通过格栅的水头损失h2h2Kh02h0sin2gh0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 何 形 状 有 关 ， 对 于 圆 形 断 面 ，s1.79b4340.620.013h2 3 1.792sin 60 0.025(m)0.0259.81所以：栅后槽总高度HH=h+h 1

4、+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LBB1.040.66L110.52m2 * tan12 * tan 20L2L10.26m2H 1hh1 0.3+0.33 0.63L1L21.00.5H 10.632.64mL0.52 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；B 进水渠宽， ；进水渐宽部分的展开角，一般取20°。11Word 资料.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W1=0.05m 3

5、/10 3 m3，每日栅渣量为Qmax W1 864000.153 0.05 864003W=0.4m/dK z 10001.64 10003拦截污物量大于0.3m /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： 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=1.204m 2（ 3）池总宽度：设计 n=2 格，每格宽取 b=1.2m>0.6m ，池总宽

6、 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Word 资料.Q1TX 11.310 42 30.26m3V1521.51052K 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 /10 5 m3，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 6

7、0tan60沉砂斗容积：hd( 2a22aa12)0.51.122 1.1 0.5 2 0.52)0.34 m3V2a1(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 1.122.65m2则沉泥区高度为h3 =h d+0.06L2 =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 :B 2B12.4 2 0.94L11.43mtan 20tan 20（ 9）出

8、水渐窄部分长度 :Word 资料.L3=L 1=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：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：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323q =1m /(m h)；出水堰负荷1.7L/s ·m(146.88m /m ·d) ；Word 资料.沉淀时间T=2h ； h3为缓冲层高度，

9、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'13.2.1.2单池面积A单池A 1042521m 2（取 530 m2 ）n 2池直径4 A单池4530（取 530m ）D25.98m3.14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h23m沉淀池部分有效容积VD 2h23.1426231591.98m3443.2.1.6沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05 ）h4iDr10.052

10、620.55m223.2.1.7沉淀池周边（有效）水深H 0h2h3h530.50.54.0m4.0m( D266.5 6,满足规定 )H 043.2.1.8污泥斗容积污泥斗高度 h6(rr )tg(21)tg6001.73m12V1h6 r2r rr 23.141.73( 222112 )12.7m 311 2233池底可储存污泥的体积为：V2h4R2Rr123.140.8(13213 222)166.63m34r13共可储存污泥体积为：V1V212.7166.63 179.33m 3沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2mWord 资料.3.3进水系统计算3.3.1 单池设计流量3

11、3521m /h （ 0.145m/s ）3进水管设计流量：0.145×(1+R)=0.145 ×1.5=0.218m/s管径 D1=500mm ， v10.2184D121.11m / s3.3.2 进水竖井进水井径采用 1.2m ，出水口尺寸 0.30 ×1.2m2，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)Q进0.2187.27m2紊流筒直径紊 流 筒 过 流 面 积f0.0334 f4 7.2

12、7D33m3.143.4 出水部分设计3环形集水槽流量q集 =0.145 m /s环形集水槽设计Word 资料.采用单侧集水环形集水槽计算。槽宽b 2 0.9 (kq集 )0.4 0.40.9 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0.4m ，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）H1=0.04m3.4.3.2 每个三角堰的流量q1q1 1.343H 12 .

13、471.343 0.042.470.0004733m3 / s3.4.3.3 三角堰个数 n 1Q单0.145306.4个 设计时取 307个n10.0004733q13.4.3.4 三角堰中心距L( D 2b)3.14 (36）L12 0.48n13070.358m307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Word 资料.Q1 2.6 10 4 =10000m 3/d=115.

14、8L/s 。21.3总污泥龄： 20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则 MLSS=2700曝气池： DO2mg/LNOD=4.6mgO 2/mgNH 3-N 氧化，可利用氧 2.6mgO 2/NO 3N 还原 0.90.98其他参数： a=0.6kgVSS/kgBOD5b=0.07d-1脱氮速率： qdn =0.0312kgNO 3-N/kgMLVSS ·dK1=0.23d -1Ko2 =1.3mg/L剩余碱度 100mg/L( 保持 PH 7.2):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

15、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 20-0.7 ×20×1.42×（1e-0.23 ×5 ）=6.4 mg/L2）采用污泥龄 20d ，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：Word 资料.0.124550.8=68.30 kg/d68.30 1000即： TKN 中有6.83 mg/L 用于

16、合成。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 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 ×（1906.4）=132.16 mg/L计算所得剩余碱度以CaCO3 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 2O20.47e0.098 151522

17、22100.05 151.1581.3-1=0.204 d11故泥龄： tw4.9 dn0.204采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为： 2.54.9=12.5d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：unb0.050.050.167 kg BOD5 /kgMLVSS.da0.6MLVSS=f×MLSS=0.75 3600=2700 mg/LWord 资料.所需的 MLVSS 总量 =(1906.4)1000010994kg0.1671000硝化容积： Vn 10994 10004071.9 m32700水力停留时间： tn4071.9249.8

18、 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/d1000脱氮所需 MLVSS= 141.78335.3 kg0.019脱氮所需池容： Vdn 8335.310003087.1 m327002778.4247.4 h水力停留时间： tdn1000（4）氧化沟的总容积：总水力停留时间：tt ntdn9.87.417.2 h总容积：VVnVdn4071.93087.17159 m3（

19、5）氧化沟的尺寸：Word 资料.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 : 7159292.2m 。其中好氧段长度为4071.9166.2m ，缺氧段长度为3.573.573087.1 126.0m 。3.577212166m弯道处长度 :322则单个直道长 : 292.26656.55m(取 59m)4故氧化沟总池长 =59+7+14=80m ，总池宽 =74=28m （未计池壁厚）。校核实际污泥负荷 N sQSa100001900.014kgBOD / kgMLSS dXV36007159（6）需氧量计算：采用如下经验公式计算 :O2 (kg / d

20、 ) A SrBMLSS4.6N r2.6 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=0.5B=0.1需要硝化的氧量：Nr=25.171000010-3 =251.7kg/dR=0.5 10000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7+4.6251.7-2.6141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h取 T=30 ，查表得 =0.8, =0.9, 氧的饱和度 C s( 30 ) =7.63 mg/L ，C s(20 ) =9.17 mg/L采用表面机械曝气时， 20时脱氧清水的

21、充氧量为：Word 资料.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 ，每座氧化沟所需数量为n,则R0217.08取 n=2 台n1.74125125（7）回流污泥量：X求得。可由公式 RX rX式中： X=MLSS=3.6g/L ，回流污泥浓度X r 取 10g/L 。则：3.6（50 100，实际取 60）R0.56103.6考虑到回流至厌氧池的污泥为

22、11%，则回流到氧化沟的污泥总量为 49%Q。（8）剩余污泥量：Qw550.8240 0.2510000 1334.4kg / 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：Word 资料.备用曝气机栏杆可暂不安装上走道板进水管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，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）Word 资料.表面负荷： q 围为 1.0 1.53232.hm/

23、 m .h，取 q=1.0 m/ mbs2.d固体负荷： q =140 kg/ m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)2设计计算（1）沉淀池面积 :Q100002按表面负荷算： A1417 mqb24（2）沉淀池直径：4 A4 41723m 16mD3.14有效水深为h=q bT=1.0 2.5=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Vw706h21.7mA417（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Word 资料.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.