水质工程学课程设计(论文)计算书_secret

1、 课程设计(论文)计算书课 程 水质工程学 课题名称南京市XX区19000吨生活污水处理及中水回用工程设计院 （系）市政工程系专 业给水排水姓 名学 号起讫日期指导教师 2006 年 月 日中格栅每天处理水量Q=10000+9×1000=19000m31 格栅计算Qmax=0.22 m3/s，K总=1.50,计算格栅各部尺寸?设栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,用中格栅, 栅条间隙e=20mm,格栅安装倾角=60。 栅条的间隙数: n= Qmax/ehv=0.22 /(0.02×0.4×0.9)28.4栅槽宽度：用式B=S（n-1）+en,取栅条宽度

2、S=0.01mB=S（n-1）+en=0.01(28.4-1)+0.02×28.4=0.9m进水渠道渐宽部分长度:若进水渠宽B1=0.65m,渐宽部分展开角1=20。 ,此是进水渠道内的流速为0.77m/s,L1=(B-B1)/(2tg1)=(0.9-0.65)/2tg20。0.34m栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:L2 = L1 /2=0.34/2=0.17m过栅水头损失:因栅条为矩形截面,取k=3,并将已知数据代入式h1 =kh0 =k(v2/2g)sinh1 = k(v2/2g)sin=3×2.42×(0.01/0.02)4/3×(0.92 /

3、2×9.81 )sin60。=0.103m栅后槽总高度:取栅前渠道超高h2 =0.3m,栅前槽高H1 =h+h2=0.7mH=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.8m 栅槽总长度: L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tg60。=0.34+0.17+0.5+1.0+0.7/tg60。=2.42m 每日栅渣量用公式W=QmaxW1×86400/(K总×1000) ,取W1 =0.07m3/103 m3 W=QmaxW1×86400/(K总×1000)=0.22×0.07×86400/(1.50×1000

4、)=0.9 m3/d采用机械清渣。水泵房选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.细格栅细格栅与沉砂池合建设计中选取两组格栅，每组设计流量为0.11 m3/s1 格栅间隙数n=Q/(bhv)=0.11×/(0.11×0.4×0.9)=28.4m2 栅格宽度：用式B=s(n-1)+en,取栅条宽度s=0.11mB=0.11×(28.4-1)+0.01×28.4=0.563. 通过格栅的水头损失h1=K(s/b)4/3×0.92/2g×sin

5、60。 =0.26m 3 格栅部分长度L=0.5+1.0+h1/tan60。 =1.91m每日栅渣量用公式W=QmaxW1×86400/(K总×1000) ,取W1 =0.13m3/103 m3 W=0.22×0.13×86400/(1.61×1000) =1.53 m3/d 采用机械清渣。平流沉砂池设计中选择2组平流沉砂池，N=2组，每组沉砂池设计流量为0.11 m3/s1. 沉砂池长度，取v=0.25m/s,t=30sL=vt=7.5m2.水经过断面面积A=Q/v=0.11/0.25=0.44 m23.沉砂池宽度,h2=0.40m每组沉砂池

6、设两格B=A/h2=（0.44/2）/0.4=0.55取0.6m4.沉砂室所需容积V=QXT86400/106=0.22×0.75×30×2×86400=0.86 m35.每个沉砂斗容积,设计中取每个分格有两个沉砂斗，共n=2×2×2=8个V0=V/n=0.86/8=0.11 m36. 沉砂斗高度>60。 H3 =3 V0 / f1+(f1f2)1/2+f2 =3×0.11/0.6×0.6+(0.6×0.4) 1/2 +0.4×0.4=0.43mTan= 2 H3 /(1.24-0.5)

7、= 60。 7. 沉砂室宽度h3= H3 +il2 =0.43+0.02×0.5×(7.5-2×0.6)=0.50m8. 沉砂池总高度H=h1+h2+h3=0.3+0.4+0.5=1.2m9.验算最小流速Vmin=Qmin/n1Amin=0.75×0.22×0.75/1×0.5×0.44=0.56m/s>0.15m/s10.进水渠道污水在渠道内的流速为V1=Q/B1H1=0.11/0.4×0.4=0.69m/s11.出水管道堰上水头H1=(Q1/mb2(2g)1/2)2/3 取m=0.4 b2=0.6H1=0

8、.139m=0.14m厌_缺_好氧池设计参数1.水力停留时间A-A-O水力停留时间t一般采用6-8h,t=8h2.活性污泥浓度XV一般采用2000-4000mg/L,设计中取XV =3000mg/L 3.回流污泥浓度Xr =106r/SVI r-系数,一般采用r=1.24.污泥回流比 XV =R/(1+R)×Xr R-污泥回流比, Xr 回流污泥浓度 Xr =f Xr =0.75×12000=9000mg/L3000= R/(1+R)×9000 解得R=0.55.TN去除率 e=(S1-S2)/S1=(38-25)/38=34.20% e-TN去除率 S1-进水浓

9、度 S2-出水浓度6.内回流倍数R内=e/(1-e)=0.342/(1-0.342)=0.5197R内内回流倍数, R内=0.52,设计中去60%平面尺寸计算1.总有效容积V=Qt V-总有效容积Q-进水流量,按平均流量计 t-水力停留时间设计中Q=19000 m3/dV=Qt=19000×8/24=6334 m3厌氧,缺氧,好氧各段内水力停留时间比值1:1:3,则每段水力停留时间厌氧t1=1.6h,缺氧t2=1.6h,好氧t3=4.8h2.平面尺寸总面积A=V/h A-总面积 h-有效水深设计中取h=4.2m A=6334/4.2=1508.1 m2每组池面积 A1=A/N N取2

10、 A1=1508.1/2=754.05 m2每组共设5个廊道,第一个廊道为厌氧段,第二段为缺氧段,后3段为好氧段,每段宽取4.5m,每段廊道长L= A1/bn=754.05/4.5×5=33.52mL-每廊道长 b-宽度 n-廊道数 进出水系统1. 曝气池进水设计初沉池的来水通过DN400的管道送入曝气池首端的进水渠道,管道内的水流速度为0.88 m/s.在进水渠道内,水流分别流向两侧,从厌氧段进入,进水渠道内水深为0.4m,则渠道内的最大水流速度v1=Qs/(Nb1h1)式中v1-渠道内最大水流速度 b1-进水渠道宽度 h1-进水渠道有效水深设计中取b1=0.5m, h1=0.4m

11、v1=Qs/(Nb1h1)=0.22/(2×0.5×0.4)=0.55m/s反应池采用潜孔进水,孔口面积F= Qs/(Nv2)=0.22/(2×0.4)=0.275 m2式中F-每座反应池所需孔口面积v2-孔口流速设每个孔口尺寸为0.25×0.25m,则孔口数N=F/f=0.275/(0.25×0.25)=4个2. 曝气池出水设计出水采用矩形薄壁堰,跌落出水,堰上水头H=(Q/mb(2g)1/2)2/3 式中H-堰上水头Q-每座反应池出水量b-堰宽设计中取m=0.4,b=4.5 H=(Q/mb(2g)1/2)2/3=0.015m最大出流量为0.

12、242 m3/s,出水管管径采用DN600,送向二沉池,管内流速为0.9m/s3. 剩余污泥量W=Q平Sr-bVXv+LrQ平×50%式中W-剩余污泥量Q平-平均日污水流量Lr-反应池去除的SS浓度(kg/m3), Lr=270×70%-30=159=0.159 kg/m3Sr-反应池去除BOD5浓度(kg/m3), Sr=168-30=138=0.138 kg/m3设计中取=0.6,b=0.05W=Q平Sr-bVXv+LrQ平×50% =0.6×19000××19000/3×3+0.159×19000×

13、50% =1573.2-950+1510.5 =2133.7kg/d曝气池1. 原污水BOD(So)240mg/L,经厌氧,缺氧后,BOD按降低30%考虑,则进入曝气池的污水,BOD的值(Sa)为Sa=240×(1-30%)=168.00计算去除率,即BOD5=7.1bXaCeCe-处理水中悬浮固体浓度,取值为30b-微生物自身氧化率,一般介于0.05-0.1之间取值0.09Xa-活性微生物在处理水中所占比例,取值0.4代入各值:BOD5=7.1×0.09×0.4×30=7.7mg/L处理水中溶解性BOD5值为:30-7.7=22.3 mg/L去除率=(

14、168.00-22.3)/168=86.7%2. BOD污泥负荷法计算(1) BOD污泥负荷率的确定拟定采用BOD污泥负荷率为0.3kg BOD5/(kgmlss·d),校验公式为:Ns=K2Sef/, K2取0.0185, Se取22.3mg/L, =86.7%,f=mlvss/mlss=0.75代入各值Ns=0.0185×22.3×0.75/86.7%=0.36kg BOD5/(kgmlss·d)(2) 确定混合液污泥浓度(X)根据已确定的Ns值,取SVI=100,根据式X=Rr106/(1+R)SVI,r=1.2,R=0.5代入X=0.5×

15、;1.2×106/(1+0.5) ×100=4000mg/L(3) 确定曝气池容积根据式V=QSa/NsX,Sa=168mg/L代入得V=19000×168/0.36×4000=2217 m33. 曝气系统的计算与设计 (1)平均时需氧量的计算 O2= a'QSr+ b'VXv, a'=0.5, b'=0.15 O2=-0.5×19000×(165-30)/1000+0.15×4028×3000/1000 =1311+1812.6=3123.6kg/d=130.15kg/h(2)最大

16、时需氧量的计算 根据原始数据 K=1.4代入各值： O2（max）=-0.5×1.4×19000×(165-30)/1000+0.15×4028×3000/1000 =3648kg/d=152kg/h 选用表面曝气法，根据需氧量选用安徽中联环保设备有限公司生产的PE150型号的表面曝气机，叶轮直径为1500mm,电动机功率为30Kw,转速为44.563.9r/min,清水充氧量为3082.5kg/h,提升里为6.0617.9KN,重量为2.6t.二沉池选用两组斜板沉淀池1.沉淀部分有效面积 F=Q0×3600/q×0.91

17、Q0=Q/n式中 F-沉淀部分有效面积 Q-设计流量 Q0-单池设计流量 n-沉淀池分格数 q-表面负荷设计中取Q=0.22m3/s, q=3 m3/(m2h) Q0=Q/n=0.22/2=0.11 m3/sF=Q0×3600/q×0.91=0.11×3600/3×0.91=145.06 m22.沉淀池边长 =F1/2 =12.04m3.沉淀池内停留时间 T=(h2+h3) ×60/q =(1+0.866) ×60/3=37.3min式中T-沉淀池内停留时间h2-斜板区上部水深,一般采用0.5-1.0m,设计中取1.0m h3-斜板区

18、高度,一般采用0.866m4.污泥区所需容积 V1=2(1+R)Q0X/0.5×(X+Xr)式中V1-污泥部分所需容积Q0-污水平均流量R-污泥回流比X-曝气池中污泥浓度Xr-二沉池排泥浓度 V1=2(1+0.5) ×0.22×0.75×4000×3600/0.5×(4000+12000) =891 m3设计中采用两个2个斜板沉淀池,单池污泥容积V0=891/2=445.5 m35.污泥区高度二沉池采用刮泥机排泥,池底采用平底.污泥区高度 H5=V0/F=445.5/145.06=3.07m6.沉淀池总高度 H=h1+h2+h3+h4

19、+h5式中h1 h4-斜板区底部缓冲层高度,一般采用0.5-1.0m设计中取h1=0.3m, h4=0.7m H=h1+h2+h3+h4+h5 =0.3+1.0+0.866+0.5+3.07 =5.74m7.进水集配水井污水在集配水井中部的配水井平均分配,然后流进每组沉淀池.配水井的中心直径D2=(4Q/3.14×V2)1/2，V2取0.7m/s Q=Q+RQ0=0.22+0.22×0.75×0.5=0.303m3/s D2=(4Q/3.14×V2)1/2=(4×0.303/3.14×0.7)1/2=0.74m取0.75m配水井直径D

20、3=(4Q/3.14×V3 +D22)1/2=(4×0.303/3.14×0.3 +0.752)1/2 =1.36m取1.35m 8.进水渠道V1进水渠水流速度>0.4m/s,B1=0.6m, H1=0.5m,Q0=Q/2=0.303/2=0.1515m3/sV1=Q0/ B1H1=0.1515/0.8=0.505m/s>0.4m/s9.进水穿孔花墙 过孔流速V2=Q/B2h2n1, V2=0.05-0.15m/s,取B2=0.2m, h2=0.4m, n1=20个V2=Q/B2h2n1=0.1515/20×0.2×0.4=0.09

21、5 m/s10.出水堰 沉淀池出水跌落进入进水槽,然后经出水渠. 出水堰采用双侧90度三角形出水堰, 三角堰顶宽0.16m,深0.08m,共300个三角堰. 三角堰堰上水深为: H1=0.7Q12/5=0.70(0.22/2×300) 2/5=0.0119m式中Q1-三角堰流量 H1-三角堰上水深取三角堰后自由跌落0.15m,则出水堰水头损失0.181m,设计中去0.18m11.排泥装置沉淀池采用行式吸泥机, 吸泥机设于池顶,吸管伸入池底, 吸泥机行走时将污泥排出池外.消毒 处理后的出水利用紫外线消毒,紫外线消毒具有杀菌效率高,接触时间短,不改变水的物理化学性质等优点.水与紫外线接触

22、时间一般为10-100s,即可起到杀菌作用,不需要设置反应池.水在紫外线消毒器中的流速最好不小于0.3m/s,以减少套管内的结垢.在处理大水量时,可将紫外线消毒器串联或并联安装,由于紫外线灯管的寿命通常较短,连续使用可延长寿命.在选用时应备用一些紫外线灯管,以便于及时更换.污泥泵房选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.贮泥池1贮泥池的计算贮泥池用来贮存来自初沉池，二沉池和中水沉淀池的污泥，由于污泥量不大，采用2座贮泥池.(1) 贮泥池设计进泥量Q=Q1+Q2=113.325+2.14=115.47m3/

23、d(2) 贮泥池容积V=Qt/24n=115.47×8/24×2=19.25m3式中t-贮泥时间,取8h 贮泥池设计容积V=a2h2+1/3h3(a2+ab+b2) H3=tana(a-b)/2式中V-贮泥池容积H2-贮泥池有效水深,取2mH3污泥斗高度 a-贮泥池边长,取3m b-贮泥斗边长,取0.6m n-贮泥池个数 a-贮泥斗倾角,60度H3=tana(a-b)/2=2.08mV=a2h2+1/3h3(a2+ab+b2)=25.73m3符合要求.2. 贮泥池高度:H=h1+h2+h3式中h1超高,0.3mH2-贮泥池有效深度H3-贮泥斗高度H=h1+h2+h3=0.3

24、+2.0+2.08=4.38m3.管道部分每个贮泥池中设DN150的吸泥管一根,2个贮泥池互相连接,连通管DN200.进泥管采用DN200.脱水机选用BAS型板框压滤机,BAS2/320型过滤面积2m3,板内尺寸为320×320mm,板外尺寸为375×375mm,滤饼厚度为25mm,框数为10,板数为9,有效容积为25L,工作压力为1Mpa,重量为475kg,外姓尺寸为1496×650×600mm.选用三台.中水泵房选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.折板絮凝池

25、中水水量19000×10%=1900m3/d,选用两组折板絮凝池.1 每个絮凝池设计水量Q=1900/2×24=39.59m3/h单絮凝池有效容积V=QT,T取12minV=QT=39.59×12/60=7.918 m32. 絮凝池长度L=V/HB,取有效水深H=1.5m,单组池宽B=2 mL=V/HB=7.918/1.5×2=2.64m在长度方向上分三段,首段和中段格宽0.6m,末段格宽1.44m,隔墙厚0.15m.3.折板布置 折板布置首段采用峰对峰,中段采用两峰对齐,末段采用平行直板(1) 相对折板H1=0.5(v12-v22)/2g式中H1-折板

26、渐放段水头损失v1-峰处流速,取0.14m/sv2-谷处流速,取0.27m/sH1=0.5(v12-v22)/2g=0.5(0.272-0.142)/2×9.8=0.00136mH2-渐缩段的水头损失F1-相对峰的断面积,0.56m2F2-相对谷的断面积,1.06m2 H2=1+0.1-(F1/F2)2v2/2g=0.00082m Hi-转弯或孔洞的水头损失,阻力损失系数,上转弯为1.8,下转弯为3.0V0转弯或孔洞流速,为0.304m/s Hi=1.8×0.3042/2×9.8=0.0048m(上转弯) Hi=3.0×0.3042/2×9.8

27、=0.014m (下转弯)h=n(H1+ H2 ) +Hi=40×(0.00136+0.00082)+10×(0.00848+0.014) =0.312m(2) 平行折板 H=0.6V2/2g 式中H折板水头损失 V板间流速,一般采用0.15-0.25m/s 设计中取V=0.16n/s H=0.6V2/2g=0.6×0.162/2×9.8=0.00084m Hi=vi2/2g设计中取vi=0.203m/s Hi=vi2/2g=1.8×0.2032/2×9.8=0.00378m(上转弯) Hi=vi2/2g=3.0×0.203

28、2/2×9.8=0.0042m(下转弯) h=24×0.00084+8×(0.00378+0.0042)=0.084m(3) 平行直板 H=v2/2g v平均流速,取0.101m/s H=3×0.1012/2×9.8=0.00156 h=nH=6×0.00156=0.011m斜管沉淀池1. 设计流量Q=Q设/24n沉淀池采用两个,n=2 , Q=Q设/24n=1900/24×2=39.583m3/h=0.011m3/s, Q为单池设计水量2. 平面尺寸计算(1) 沉淀池清水区面积A=Q/q式中A斜管沉淀池的表面积 q表面负荷

29、设计中取q=9m3/(m2h) A=Q/q=39.6/9=4.4m2(2) 沉淀池长度及宽度设计中取沉淀池长度L=3m,则沉淀池宽度B=A/L=4.4/3=1.46m,取1.4m净出口面积A1=(B-0.5) ×L/K1=(1.4-0.5) ×3/1.03=2.62m2 ,k1 为斜管结构系数 (3)沉淀池总高度H=H1+H2+H3+H4+H5H1保护高度,一般采用0.3-0.5mH2清水区高度,一般采用1.0-1.5mH3斜管区高度,斜管长度为1m,安装角度为60 度,则为0.87mH4配水区高度,一般不小于1.0-1.5mH5排泥槽高度,设计中取H1=0.3m, H2=

30、1.0m, H4=1.0m, H5=0.83mH=H1+H2+H3+H4+H5=4.0m3. 进出水系统(1) 沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口面积A2=Q/v式中v孔口流速,一般采用不大于0.15-0.20m/s, 设计中取0.2m/sA2=Q/v=0.011/0.2=0.055m2 每个孔口的尺寸定为15cm×8cm,则孔口为5个.进水孔位置应为斜管以下,沉淀区以上部位.(2) 沉淀池出水设计沉淀池的出水采用穿孔集水槽,出水孔口流速v1=0.6m/s,则穿孔总面积 A3=Q/ v1=0.011/0.6=0.018m2 设每个孔口的直径为4cm,则孔口的个数N= A3/F

31、 F为每个孔口面积为0.001256m2N= A3/F=0.018/0.001256=14个 设每条集水槽宽度为0.4m,间距为0.8m,共设4条集水槽,每条集水槽一恻开孔数为150个,间距为20cm,4条集水槽汇水到出水总渠,出水总渠宽度为0.8m,深度为1m, 出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失.孔口损失h=vi2/2g=2×0.62/2×9.8=0.037m 集水槽内水深取0.4m,槽内水流速为0.38m/s,槽内水力坡度按0.01计,槽内损失为h=il=0.01×3=0.03m, l=3m 出水总水头损失为0.067m,取0.07m(3) 沉淀池斜管

32、选择选用长度为1m的斜管,管径为30mm ,斜管厚度为0.4-0.5mm.4.沉淀池排泥系统计算采用穿孔管进行重力排泥,每天排泥一次,管径为200mm5.计算草图6.核算 (1)雷诺数Re斜管内的水流速度为:V2=Q/A1sin=0.011/2.62×sin60=4.85×10-3m/sRe=R V2/v=0.75×0.48/0.01=36<500,满足要求.(3) 斜管中的沉淀时间T=l1/v2=1/0.48=3.44min 满足要求(一般在2-5min)V型滤池1平面尺寸计算F=Q/nv式中F每组滤池所需面积Q-滤池设计流量n设计滤速设计中取v=10m/

33、h,n=2F=Q/nv=80/2×10=4m2取滤池长度为4m,宽为1m.正常过滤时实际滤速v=Q1/f=(Q/2)/4=10m/h Q1为一组滤池的设计流量2 进水系统（1） 进水总渠H1B1=Q1/v1式中H1进水总渠内水深 B1进水总渠净宽v1进水总渠内流速，一般采用06-1.0 m/s设计中取H1=0.2m, v1=0.6m/sB1=0.011/0.6×0.2=0.10m (2)气动隔膜阀的阀口面积A=Q2/v2式中Q2每格滤池的进水量 v2 通过阀门的流速,取0.6m/sA=Q2/v2=0.011/0.6=0.0019m2气动隔膜阀门的水头损失H1=v22/2g式中-气动隔膜阀门的局部阻力系数,取1.0H1=v22/2g=1×0.6×0.6/2×9.8=0.018m(3)进水堰堰上水头H2=(Q2/mb(2g)1/2)2/3式中H2堰上水头m薄壁堰流量系数b堰宽设计中取m=0.5,b=0.5mH2=(Q2/mb(2g)1/2)2/3=(0.011/0.5×0.5×(2×9,