水污染课程设计某城市渗滤液处理厂设计完整版

1、水污染控制工程课程设计报告题目某城市生活垃圾填埋场渗滤液处理厂设计系部环境科学与学院专业班级环境工程组员指导教师设计时间二一四 年 六 月 八 日小组任务分配前 言随着城市建设的发展、居民生活水平的有所提高，城市生活垃圾产生量与日俱增。这些垃圾不仅污染环境、破坏了城市景观，同时传播着疾病，威胁人类的生命安全，以成为社会公害之一。因此，城市生活垃圾问题是我国和世界各大城市面临的重大环境问题。到1999年，我国的城市生活垃圾已达1.4亿吨，并且以每年810的速度递增，人均日产生的垃圾已超过1kg，接近工业发达国家水平。 根据我国垃圾处理"无害化、减量化、资源化" 的原

2、则，将有一大批生活垃圾卫生填埋场要新建。而垃圾渗滤液是否处理达标排放,是衡量一个填埋场是否为卫生填埋场的重要指标之一。一个不合格的垃圾填埋场，就是一个大的污染源，如不及时对其进行收集、处理，将造成对地下水、地表水及垃圾填埋场周围环境的污染和影响。尤其是它对地下水源和土壤的污染更为严重。一些旧的垃圾填埋场由于没有采取防渗措施，产生的渗滤液渗入地下水中，造成对地下水的严重污染。其污染延续时间可以长达数十年，甚至上百年。一旦地下水源和周围土壤被其污染，想用人工方法实施再净化，技术上将非常困难，其费用也极其昂贵，难以实施，从而严重威胁到人的生活和生产。我国卫生填埋起步较晚，起初主要以氨吹脱+厌氧+好氧

3、为主，运行成本较高（1520元/吨），出水一般可达到垃圾渗滤液三级标准。2000年以后，由于经济的飞速发展，新建的渗滤液处理厂一般远离城区，渗滤液没有条件排入城市污水管网，因此处理要求也相应提高，一般需要处理到二级甚至一级排放标准。此时的渗滤液若仅靠生物处理无法达到处理要求，一般采取生物处理深度处理的方法。代表性的工程实例有广州新丰、重庆长胜桥等。 广州新丰渗滤液处理厂采用的是 UASB+SBR+反渗透处理工艺，处理规模为500 m3/d，工程投资约6000万，处理成本约25元/m3。重庆长胜桥渗滤液处理厂采用的是反渗透的处理工艺，处理规模500m3/d，工程投资约3700万，处理成本约10元

4、/m3。北京市垃圾填埋场主要以反渗透为主。目录第一章设计任务书31.1 设计目的31.2 设计任务及内容31.3 设计资料5第二章工艺流程的设计及说明72.1 工艺流程的选择与确定72.1.1 渗滤液处理工艺现状72.1.2 渗滤液处理工艺比较72.2 工艺流程说明8第三章处理构筑物的设计计算93.1 污水处理部分9格栅的设计计算93.1.2 调节池设计计算113.1.3 吹脱塔设计计算123.1.4 ABR池设计计算143.1.5 SBR池设计计算163.1.6 混凝沉淀池的设计计算233.2 污泥处理部分343.2.1 污泥浓缩池设计计算343.2.2 吸附塔设计计算393.2.3 消毒池

5、的设计计算41第四章管道设计与计算424.1 污水管道水力计算424.2 污水管道水头损失的计算43第五章污水处理厂的总体布置435.1 平面布置设计435.1.1 平面布置原则435.1.2 平面布置图445.2 高程布置设计455.2.1 高程布置原则455.2.2 高程布置图46第六章总结466.1 结论466.2 个人心得47主要参考文献48第一章 设计任务书1.1 设计目的1、通过课程设计，使学生掌握水处理工艺选择、工艺计算的方法，掌握平面布置图、高程图及主要构筑物的绘制方法，掌握设计说明书的写作规范。2、本设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在

6、设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。1.2 设计任务及内容设计任务：根据已知资料，进行污水处理厂的设计。要求确定污水处理方案和流程，计算各处理构筑物的尺寸和选择设备，布置污水处理厂总平面图和高程图。要求污泥处理工艺采用：“污泥浓缩污泥消化污泥脱水”或“污泥前浓缩污泥消化污泥后浓缩污泥脱水”或“污泥浓缩污泥一级消化污泥二级消化污泥脱水”工艺。设计要求：需上交的设计成果包括1、设计说明书；2、设计图纸（平面图、流程高程图、主要构筑物图）。设计说明书和图纸的具体要求如下：1. 设计说明书主要内容：（1） 说明城市基础资料、设计任务、工程规模、水质水量、工艺流程和选择理由，根

7、据规范选择设计参数、计算主要构筑物的尺寸和个数、确定主要设备（特别是曝气设备及系统的计算和选型）的型号和数量等；（2）要求对各构筑物进行计算各构筑物的计算过程、主要设备（如水泵、鼓风机等）的选取、污水处理厂的高程计算（各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册，构筑物之间的水头损失按管道长度计算）等；说明书中应画出构筑物简图、标注计算尺寸。要求：（1）计算步骤要详细，先给出完整的计算公式和列出设计参数，然后带入公式进行认真计算。（2）书写认真、语句通顺。要杜绝字迹潦草的现象。（3）封面及正文用纸规格、格式要符合规定。（4）说明书采用左侧装订（一律用订书机装订）。（5）严禁抄袭。特别提示：对于计算错误

8、、书写不认真、字迹潦草、用纸及装订不规范、不符合要求的说明书，一律要求进行重新计算和重写；对于雷同的说明书全部返回重做。否则不能考核成绩。2. 设计图纸（1）污水处理厂总平面布置图1张（1#图）。 要求以计算或选定尺寸按一定比例绘出全部处理构筑物、及附属建筑物、道路、绿化、厂界。厂区内构筑物布置要合理，可按功能划分成几个区域（如：污水处理区、污泥处理区、办公及辅助区等）。标注构筑物外形尺寸、平面位置（可用相对坐标（x, y）表示，以某点的相对坐标为零点）。 绘出各种管渠、阀门、检查井等（例如：污水管、放空管、排泥管、回流污泥管、超越管、总事故管、空气管、上清液管、沼气管等）。标注管径、渠道尺寸

9、、长度和坡度。 在右上角绘出指北针。 绘制管线等图例 列表说明图中构（建）筑物的名称、数量和尺寸。 图纸布局要美观。（2）污水处理厂高程布置图1张（1#图）。 在污水与污泥处理流程中，要求沿污水、污泥在处理厂中流动的最长路程绘制流程中各处理构筑物、连接管渠的剖面展开图（从污水进厂的粗格栅起，至处理后的排水渠）。 图中要画出设计地面线、构筑物中水面线及标高，标注各构筑物的顶部、底部及水面线标高，标注构筑物名称、连接管的管径。 在图纸左侧画出高程标尺线。 图纸布局要美观。图纸严禁抄袭。对于图面（平面图、流程高程图）雷同的图纸全部返回重做。对于设计错误较多、绘图不认真、不符合要求者要求重画，否则不能

10、考核成绩。（3）选取污水处理厂的一个主要核心构筑物，绘制其平面、立面和剖面图（1#图）。1.3 设计资料1基本情况城市生活垃圾卫生填埋场的渗滤液来自进场垃圾的含水和降雨。渗滤液的水质特点是随不同地区垃圾组成的不同而变化；随季节不同，降水量的大小而变化；随填埋场投入使用年限不同而变化(渗滤液的BOD5/COD由0.6降为0.1左右；COD值由20000 mg/L降为1000 mg/L左右；NH4+-N由1000 mg/L上升至20002500 mg/L左右等)。2设计依据(1) 废水水量及水质：废水水量：500 m3/dCOD=7000 mg/LBOD5=2000 mg/LSS=6167 mg/

11、LNH4+-N：2000 mg/LCl-=2388 mg/LpH：6.2水温20 oC色度 ：2000倍重金属离子不超标(2) 气象水文资料：风向：春季：南风（东南）夏季：南风（东南、西南）秋季：南风、北风冬季：西北风气温：年平均气温：78 oC最高气温：34 oC最低气温：-10 oC冻土深度：60 cm地下水位：4-5 m地震裂度：6级地基承载力：各层均在120 kPa以上(3) 拟建污水处理厂的场地：为40×60平方米的平坦地，位于填埋场人员办公室的南方。渗滤液自流到污水厂边的集水池（V=20 m3,池底较污水厂地平面低6.00 m）。处理后出水管的管底标高比污水厂低5米。3

12、处理后出水水质要求处理后水质要求：COD150 mg/LBOD560 mg/LSS70 mg/LNH4+-N25 mg/LpH：69色度100倍4. 处理目标要求表1-1渗滤液处理程度 项目(单位)COD（mg/L） BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）色度(倍)进水水质70002000200061672000出水水质150602570100去除率97.9%97%98.8%98.9%95%第二章 工艺流程的设计及说明2.1 工艺流程的选择与确定2.1.1 渗滤液处理工艺现状目前，用于废水处理的工艺很多，但由于渗滤液的浓度高和成分复杂，对处理工艺提出了特殊的要求。通常而言，

13、垃圾渗滤液的基本处理工艺在充分利用生化处理的经济优越性的原则上，还需将几个不同的处理工艺单元进行优化组合，从而取得经济和社会生态的双重效益，因为仅仅依靠单一的处理工艺很难达到严格的出水要求或者对产生残余物的再处置要求。工艺方案路线渗滤液处理工艺按流程可分为预处理、生物处理、深度处理和后处理（污泥处理和浓缩液处理）。应根据渗滤液的进水水质、水量及排放标准选择具体的处理工艺组合方式。主要的组合方式有以下几种：1、预处理+生物处理+深度处理+后处理2、预处理+深度处理+后处理3、生物处理+深度处理+后处理预处理包括生物法、物理法、化学法等，处理目的主要是去除氨氮和无机杂质，或改善渗滤液的可生化性。生

14、物处理包括厌氧法、好氧法等，处理对象主要是渗滤液中的有机污染物和氨氮等。深度处理包括纳滤、反渗透、吸附过滤、高级化学氧化等，处理对象主要是渗滤液中的悬浮物、溶解物和胶体等。深度处理应以膜处理工艺为主，具体工艺应根据处理要求选择。后处理包括污泥的浓缩、脱水、干燥、焚烧以及浓缩液蒸发、焚烧等，处理对象是渗滤液处理过程产生的剩余污泥以及纳滤和反渗透产生的浓缩液。2.1.2 渗滤液处理工艺比较由于本设计的废水水质浓度较高，要求污染物去除率高。厌氧生物处理工艺中，分析比较UASB和ABR反应器的性能特点，总的来说，ABR反应器具有构造简单、能耗低、抗冲击负荷能力强、处理效率高等一系列优点。且ABR处理渗

15、滤液应用较广，极适用于处理高浓度废水且工艺较成熟，而且不需设混合搅拌装置，不存在污泥堵塞问题。启动时间短，运行稳定，与SBR工艺的结合运用十分成熟，适合此次渗滤的厌氧处理。好氧生物处理中SBR工艺是现在较为成熟的，且本次设计的设计水量也满足SBR的处理要求，同时SBR对有机物和氨氮都具有很高的去除率。综合考虑，我们选择采用ABRSBR处理工艺。对厌氧生物处理部分的UASB和ABR法进行比较，如表1-2。表1-2 UASB与ABR的比较工艺UASBABR优点1.无混合搅拌设备 2.污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题3.内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污

16、泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备1.占地面积小，操作简单，碳酸低2. 系统的处理效果和运行的稳定性高3. 不需要安装三相分离器， 只要一台污泥回流泵即可。4. 控制上要求低， 容易控制， 不需要颗粒污泥5. 污泥流失量少缺点1.污泥床内有短流现象，影响处理能力2.对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。1.自动化控制要求高。2.2 工艺流程说明进水活性炭吸附塔沉淀池絮凝池沼气回收系统加药间格栅消毒池混合池调节池吹脱塔调节池出水SBR池ABR池吸收塔污泥浓缩池图2-1渗滤液处理工艺流程图采用吹脱法与ABR+SBR法相结合的深度处理工艺流程，如图2-1所示。第三章 处理构筑物的设计计算3.

17、1 污水处理部分3.1.1格栅的设计计算1、作用去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较大悬浮物，并保续处理设施能正常运行。是由一组或多组平行栅条与框架组成倾斜安装进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截水中粗大悬浮物及杂质，故格栅的拦污主要是对水泵起保护作用。2、设计参数设计流量Q=500m³/d=0.14m³/s栅前流速0.7m/s过栅流速0.9m/s栅条宽度s=0.01m格栅间隙e=20mm栅前部分长度0.5m格栅倾角=60º单位格栅量0.05m³栅渣/10³m³污水3、设计计算（1）确定格栅前水深根据最优水里断面公式（3-1）（

18、3-1）(2) 栅条间隙数，由公式（3-2） （3-2）（3） 栅槽有效宽度，由公式（3-3） （3-3）（4） 进水渠道有效宽部分长度,由公式(1-4) （3-4）其中：（5） 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度（6） 过栅水头损失因栅条边为矩形截面，取k=3,则根据公式（3-5） （3-5）其中，-阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42 K-系数，格栅受污染物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3（7） 栅后槽总高度(H)取栅前渠道超高0.3m则栅前槽总高度0.4+0.3=0.7m则栅后槽总高度0.8m（8）格栅总长度取2400mm（9） 每日栅渣量 （3-6）3.1.2 调节

19、池设计计算1、调节池的作用本次设计设置两个调节池，一个用于吹脱塔前，用石灰调节pH值至11，增加游离氨的量，使吹脱效果增加，去除更多的氨氮。另一个用于吹脱塔后，用酸将pH值降低至8左右，达到后续生物处理所适宜的范围。两个调节池使用同一种尺寸。同时对渗滤液水质、水量、酸碱度和温度进行调节，使其平衡。一般所用的碱性药剂有Ca(OH)2、CaO或NaOH，虽然NaOH做药剂效果更好一点，但考虑到成本问题本设计用CaO作试剂。2、设计参数平均流量：=29.2 m3/h停留时间：t=6h3、设计计算 （1）调节池容积： V= ·t （3-7）式中：V调节池容积，m3；最大时平均流量，； t停留

20、时间， 计算得：调节池容积V=29.2×8=233.6m3（2）调节池尺寸：调节池的有效水深一般为1.5m2.5m，设该调节池的有效水深为2.5m，调节池出水为水泵提升。采用矩形池，调节池表面积为： （3-8）式中：A调节池表面积，m2；V调节池体积，m3； H调节池水深，m。计算得：调节池表面积 m2 ，取95m2 取池长L=19m，则池宽B=5m。考虑调节池的超高为0.3m，则调节池的尺寸为：19m×5m×2.8m=266 m3，在池底设集水坑，水池底以i=0.01的坡度滑向集水3.1.3 吹脱塔设计计算1、设计说明 吹脱塔是利用吹脱去除水中的氨氮，在塔体中，

21、使气液相互接触，使水中溶解的游离氨分子穿过气液界面向气体转移，从而达到脱氮的目的。NH3溶解在水中的反应方程式为：NH3+H2ONH4+OH-从反应式中可以看出，要想使得更多的氨被吹脱出来，必须使游离氨的量增加，则必须将进入吹脱塔的废水pH值调到碱性，使废水中OH-量增加，反应向左移动，废水中游离氨增多，使氨更容易被吹脱。所以在废水进入吹脱塔之前，用石灰将pH值调至11，使废水中游离氨的量增加，通过向塔中吹入空气，使游离氨从废水中吹脱出来。图3.1 吹脱塔示意图吹脱塔内装填料，水从塔顶送入，往下喷淋，空气由塔底送入，为了防止产生水垢，所以本次设计中采用逆流氨吹脱塔，采用规格为25×2

22、5×2.5mm的陶瓷拉西环填料乱堆方式进行填充。吹脱塔示意图如图3.1所示。表3-1 吹脱塔进出水水质 单位：（mg/L）项目CODBOD5NH3-NSS进水水质7000200020006167去除率30%40%80%50%出水水质490012004003083.52、设计参数设计流量=500m3/d=29.2 m3/h=8.11×10-3 m3/s设计淋水密度q=100 m3/（m2·d）气液比为2500m3/m3废水3、设计计算（1）吹脱塔截面积 A=（3-9）式中：A吹脱塔截面积，m2；设计流量，m3/d；q设计淋水密度，m3/（m2·d）。计算得

23、：吹脱塔截面积A=7m2吹脱塔直径D=2.98m 取3 m（2）空气量设定气液比为2500 m3/m3水，则所需气量为：700×2500=1.75×106 m3/d=20.25m3/s（3）空气流速v=20.25/7=2.89m/s（4）填料高度采用填料高度为5.0m，考虑塔高对去除率影响的安全系数为1.4，则填料总高度为5×1.4=7.0 m.3.1.4 ABR池设计计算1、设计说明ABR池采用常温硝化。废水在反应器内沿折流板作下向流动。下向流室水平截面仅为上向流室水平截面的四分之一，所以，下向流室水流速大，不会堵塞。而上向流室过水截面积大，流速慢，不仅能使废水

24、与厌氧污泥充分混合，接触反应，又可截留住厌氧活性污泥，避免其流失，保持反应器内厌氧活性污泥高浓度。在上、下向流室隔墙下端设置了一个45°转角，起到对上向流室均匀布水的作用，共设计了6个上下向流室，11块挡板。ABR池示意图如图3.4.1所示。图3.2 ABR池示意图表3-2 ABR进出水水质 单位：（mg/L）项目CODBOD5NH3-NSS进水水质490012004003083.5去除率85%30%5%90%出水水质735840380308.352、设计参数有效水深设为Hh=2.5m，超高H2=0.3m停留时间HRT=465/29.2=16h。e产气率，取e=0.25m3气/kgC

25、OD；ECOD去除率，去E=85%。3、设计计算（1）上向流室截面积A1（3-10）式中：A1上向流室截面积，m2；Qmax设计流量，m3/d；V1上向流室水流上升速度，一般为13m/h，取V1=1.5m/h。计算得：上向流式截面积m2取上向流室宽度B1=4m，则其长度L1=5m。反应上向流室和下向流室的水平宽度比为5:1，即下向流室宽度B2=0.8m，长度与上向流室相同为L2=5m。（2）下向流室流速V2 （3-11）式中：V2下向流室流速，m/h；Qmax设计流量，m3/d； B2下向流室宽度，m；L2下向流室长度，m。计算得：下向流室流速V2=m/h 有效水深设为Hh=2.5m，超高H2

26、=0.3m，顶部厚度0.2m，则总水深H=3.0m，ABR池尺寸为：31m×5m×3.0m=465m3，停留时间HRT=465./29.2=16h。在6个上向流室的顶部中央各设一个沼气出口，尺寸为150mm，并设计有300mm长的直管段。为防止气体外泄，把出水槽方向设计为向下。（3）产气量G （3-12） 式中：G产生的沼气量，m3/h； e产气率，取e=0.25m3气/kgCOD；Q max 设计流量，m3/d；S0进水平均COD，mg/L；ECOD去除率，去E=85%。计算得：产气量G=0.25×29.2×4900×10-3×0.

27、85=30.404 m3/h 每天产生的沼气量为729m3/d。3.1.5 SBR池设计计算1、设计说明SBR 工艺是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。核心是SBR 反应池，SBR法的工艺设备是由曝气装置、上清液排出装置（滗水器)，以及其他附属设备组成的反应器。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。表3-3 SBR进出水水

28、质 单位：（mg/L）项目CODBOD5NH3-NSS进水水质735840380308.35去除率85%90%85%90%出水水质110.25845730.92、设计参数设计流量Qmax=700 m3/d=29.2 m3/h=8.10×10-3 m3/s；BOD5污泥负荷Ls=0.2kgBOD/(kgMLSS·d)；排水比；反应池水深H=5m；安全高度=0.6m；污泥浓度MLSS=3000mg/L；需氧量系数a=1.0kgO2/kgBOD5；池宽与池长之比为1：1；反应池数N=2；3、设计计算（1）曝气时间TA （3-13） 式中：TA曝气时间，h； S0进水平均BOD5，

29、mg/L； LsSBR污泥负荷，一般为0.030.4kgBOD/(kgMLSS·d)；排水比（反应池总容积与充水容积之比）一般为26； X反应器内混合液平均MLSS浓度，mg/L。 计算得：曝气时间（2）沉淀时间TS （3-14） （3-15） 式中：Ts沉淀时间，h；排水比； 安全高度； Vmax活性污泥界面的初始沉降速度，m/h；H反应器水深，m； X反应器内混合液平均MLSS浓度，mg/L。 计算得：污泥界面初始沉降速度Vmax =4.6×104×3000-1.26=1.91m/h 沉淀时间 （3）排出时间TD=2h（4）周期数n一周期所需时间TCTA+TS

30、+TD=8.4+0.97+2=11.37h周期数n= 取n=2，则TC=12h（5）进水时间 （3-16） 式中：TF进水时间，h； TC一个周期所需时间，h； N一个系列反应池数量。 计算得：进水时间TF=h（6）反应池容积V （3-17） 式中：V各反应池容积，m3； N反应池的个数； n周期数； Qmax日最大废水处理量，m3/d。 计算得： 反应池容积（7）反应池尺寸： 单个反应池面积A=m2 因SBR池长和池宽比一般在1:11:2 所以取SBR池长L=15m，则SBR池宽B=10m。（8）鼓风曝气系统需氧量 需氧量Oa为有机物(BOD)氧化需氧量O1、微生物自身氧化需氧量O2、保持好

31、氧池一定的溶解氧O3所需氧量之和。即Oa=O1+O2+O3=aQmax（S0-Se） （3-18） 式中：需氧量，kgO2/d；a需氧量系数，kgO2/kgBOD5,取a=1.0；Qmax设计流量，m3/d；S0进水BOD5，kg/ m3；Se出水BOD5，kg/ m3。 计算得：需氧量=1.0×700×(840-84)×10-3=529.2kgO2/d 周期数n=2，反应池数N=2，则每个池一个周期的需氧量= kgO2/d 以曝气时间TA=8.4h为周期的需氧量为 kgO2/d供氧量设计算水温为20°C，混合液DO 浓度CL =1.5mg/L，微孔曝气

32、器的氧转移率EA=15%，设曝气头距池底0.2m，则淹没水深为4.8m。查表得：20°C时溶解氧在水中饱和溶解度：Cs(20)=9.17mg/L30°C时溶解氧在水中饱和溶解度：Cs(30)=7.63mg/L微孔曝气器出口处的绝对压力：Pb=P0+9.8×103×HA （3-19）式中：Pb曝气器出口处的绝对压力Pb，Pa；P0大气压力，P0=1.013×105Pa；HA曝气器装置的安装深度，本设计采用HA=4.8m。计算得：曝气器出口处的绝对压力Pb=1.013×105+9.8×103×4.8=1.483

33、5;105Pa则空气离开曝气池时氧的百分比为×100% (3-20)式中：Ot空气离开反应池时氧的百分比，%；EA空气扩散器的氧转移效率，对于微孔曝气器，取15%。计算得：空气离开反应池时氧的百分比Ot =18.43%曝气池中的平均溶解氧饱和度为 (3-21)式中：Csm鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值，mg/L；Cs在大气压条件下氧的饱和度，mg/L；Pb空气扩散装置出口处的绝对压力，Pa；Ot空气离开反应池时氧的百分比。计算得：30°C时混合液溶解氧饱和度的平均值Csm(30)=8.82 mg/L20°C时混合液溶解氧饱和度的平均值Csm(20)=10.

34、61 mg/L温度20°C时，脱氧清水的充氧量为 (3-22)式中：Ro脱氧清水的充氧量，kgO2/h；Rt需氧量，kg/L；Csm鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值，mg/L。氧转移折算系数，一般=0.80.85，取=0.85；氧溶解折算系数，一般=0.90.97，取=0.97；密度，kg/L，为1.0 kg/L；CL废水中实际溶解氧浓度，mg/L；计算得：充氧量Ro=21.98 kg O2/h供风量 鼓风空气量： (3-23)式中：GS鼓风空气量，m3/h；EA空气扩散器的氧转移效率，对于微孔曝气器，取15%。Ro脱氧清水的充氧量，kgO2/h；计算得：鼓风空气量GS=523

35、kg/h=406m3/h(空气密度为1.29kg/m3)布气系统单个反应池平面面积为10m×6m，设每个曝气器的服务面积为2m2。曝气器的个数：个，取总曝气器个数为64个。 每个SBR池需要曝气器32个。设空气干管流速u1=15m/s，干管数量n1=1；支管流速u2=10m/s，支管数量n2=3；小支管流速u3=5m/s，小支管数量n3=8。管道直径： (3-24)式中：D管道直径，m；n管道数量；u管道内空气流速，m/s。GS鼓风空气量，m3/h；计算得：空气干管直径D1=0.098m，选用DN120mm钢管空气支管直径D2=0.069m，选用DN80mm钢管空气小支管直径D3=0

36、.060m，选用DN70mm钢管鼓风机供气压力估算 曝气器的淹没深度H=4.8m。空气压力估算 P=9.8(1.5+H)=61.74(kPa) 校核估算的空气压力值管道沿程阻力损失估算 (3-25)式中：阻力损失系数，取4.4。 取空气干管长L为60m，管内气体流速v1=15m/s则其沿程阻力损失 取空气支管长L为5m，管内气体流速v2=10m/s,则其沿程阻力损失取空气支管长L为7.5m，管内气体流速v3=5m/s,则其沿程阻力损失，所以空气管路沿程阻力损失为 设空气管道的局部阻力损失为,则空气管路的压力损失总和为 取膜片式微孔曝气器的最大压力损失为hf=2.9kPa，则鼓风机的供气压力为：

37、61.74（kPa）故鼓风机的供气压力可采用61.74kPa,选择一台风机曝气，则风机能力为：G=GS=2434m3/h（10）上清液排出装置池数N=2，周期n=2d，排出时间Td=2h，则每池的排水负荷 (3-26)式中：QD每个反应池的排水负荷，m3/h；Qmax设计流量，m3/d；n周期数； TD排水时间，hN反应池数；计算得：每池的排水负荷QD = =87.5 m3/h3.1.6 混凝沉淀池的设计计算1、设计说明本次设计的渗滤液色度为2000倍，pH值为6左右。由于高分子混凝剂具有良好的絮凝效果、脱色能力和操作简单等优点，一般优先考虑使用高分子混凝剂。根据常用混凝剂的应用特性，选用聚合

38、氯化铝(PAC)作为混凝剂，混凝剂的投加采用湿投法。聚合氯化铝适宜pH59，对设备腐蚀性小，效率高，耗药量小、絮体大而重、沉淀快，受水温影响小，投加过量对混凝效果影响小，适合各类水质，对高浊度废水十分有效，因此适合本次设计。本次选择的聚合氯化铝混凝剂为液态。表3-4 混凝沉淀池进出水水质 单位：（mg/L）项目(单位)COD（mg/L） BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）色度(倍)进水水质110.25845730.92000去除率50%50%20%60%95%出水水质55.14245.612.41002、设计参数混凝剂最大投量，取=40mg/Ln每日配制次数，一般为26

39、次，取n=2C喷口出流系数，一般为0.90.95，取C=0.9 g重力加速度，9.81m/s2溶液质量分数，一般取10%20%，取=10%2、设计计算（1）混凝剂用量计算 （3-27） 设计中取日处理水量Qmax=700m3，最大投加量amax=40mg/L，平均amax=30mg/L。计算得：（2）混合设备混合方式有水泵混合、隔板混合和机械混合等。本次设计处理水量较小，因此采用桨板式机械混合池，设置两个混合池，一用一备。混合池有效容积W （3-28）式中：W混合池有效容积，m3；Q设计流量，m3/d；T混合时间，取T=1min。计算得： 混合池有效容积W=0.49m3（2）混合池高度H有效水

40、深： （3-29）式中：H有效水深，m；W混合池有效容积，m3；D混合池直径，D=0.7m。 计算得：有效水深H=1.3m混合池池壁设4块固定挡板，每块宽度b=1/10D=0.07m，其 上、下边缘离静止液面和池底皆为0.15m，挡板长h=1.32×0.15=1m。混合池超高取=0.5m，则混合池总高度为： H= H+=1+0.5=1.5m（3）絮凝设备：由于本次设计使用的混凝剂为液态聚合氯化铝。根据本次设计的水量和水质，选择垂直轴式等径叶轮机械絮凝池，絮凝池设置两个，一备一用。池体尺寸 a.单池有效容积V （3-30）式中：V絮凝池有效容积，m3；Qmax设计流量，m3/h；T絮凝

41、时间，一般为1015min，取T=15min；n絮凝池数，n=2。计算得： 单池有效容积V=3.65m3b.池平面尺寸为配合沉淀池尺寸，絮凝池分为三格，每格尺寸为0.8m×0.8m，即絮凝池的宽度B=0.6m，则长度L=3×0.8=2.4m。c.池高h（3-31）式中：h絮凝池高，m；V絮凝池有效体积，m3；L絮凝池长度，m。计算得：池高絮凝池超高取0.17m，则絮凝池总高度H=2.7m。（2）搅拌设备叶轮构造参数叶轮直径D取池宽的75%，采用D=0.45m；叶轮桨板中心点线速度采用：=0.5m/s，=0.35m/s，=0.2m/s；桨板长度=0.32m(桨板长度与叶轮直径

42、之比/D=0.32/0.45=0.7)；桨板宽度b=0.1m；叶轮桨板中心点旋转直径D0=0.32m。每根轴上桨板数8块，内、外侧各4块。旋转桨板面积与絮凝池过水断面面积之比为： %=%=17.8%， 符合25%要求。叶轮转速n （3-32）式中：n叶轮转速，r/min；叶轮桨板中心点线速度，m/s；D0叶轮上桨板中心点旋转直径，m。计算得叶轮转速分别为：n1=29.8r/minn2=20.9r/minn3=11.9r/min叶轮旋转的角速度 （3-33） 式中：叶轮旋转角速度，rad/s；叶轮桨板中心点线速度，m/s； D0叶轮上桨板中心点旋转直径，m。 计算得：第一格叶轮角速度=3.12r

43、ad/s 第二格叶轮角速度=2.19rad/s 第三格叶轮角速度=1.25rad/s 桨板功率P0n 由桨板宽长比b/=0.1/0.32=0.31<1，查表得：阻力系数CD=1.10内侧桨板旋转的功率： （3-34）外侧桨板旋转的功率： （3-35） 桨板功率： （3-36）式中：y每个叶轮上的桨板数目，此处y=4个；桨板长度，m； k系数； r2外叶轮外缘旋转半径，m； r1外叶轮外缘旋转半径与桨板宽度之差，m；外侧桨板旋转的功率，kW；内侧桨板旋转的功率，kW；桨板功率，kW；r2内叶轮内缘旋转半径，m； r1内叶轮内缘旋转半径与桨板宽度之差，m；叶轮旋转角速度，rad/s。 计算得

44、： 第一格外侧桨板旋转功率=2.17×10-3kW 第一格内侧桨板旋转功率=4.22×10-4kW 第一格桨板功率=2.17×10-3+4.22×10-4=2.59×10-3 kW 第二格外侧桨板旋转功率=7.51×10-4kW 第二格内侧桨板旋转功率=1.67×10-4kW 第二格桨板功率=7.51×10-4+1.67×10- 4=9.18×10-4 kW 第三格外侧桨板旋转功率=1.40×10-4kW 第三格内侧桨板旋转功率=3.10×10-5kW 第三格桨板功率=1.4

45、0×10-4+3.10×10-5=1.71×10- 4 kW所需电动机功率P 设三台搅拌器合用一台电动机，则絮凝池所消耗总功率为：=+= 2.59×10-3+9.18×10- 4+1.71×10- 4=3.68×10-3kW 电动机功率 （3-37） 式中：P电动机功率，kW； P0絮凝池消耗总功率，kW；搅拌设备总机械效率，一般取=0.75传动效率，一般为0.60.95，取=0.8。 计算得：电动机功率P=6.13×10-3kW（3）核算平均速度梯度G值及GT值 水温20ºC时，水的动力黏度Pa

46、3;s 每格絮凝池的有效容积W=1.22 m3 水流速度梯度 （3-38） 式中：G水流速度梯度，s-1； P电动机功率，W；水的动力黏度，Pa·s； W每格絮凝池的有效容积，m3。 计算得： 第一格速度梯度：G1=47.4 s-1第二格速度梯度：G2=31.0 s-1第三格速度梯度：G3=20.5s-1 絮凝池平均速度梯度：G=31.3 GT=31.3×15×60=2.82×104经核算，G值均在2070s-1范围之内，符合要求；GT值在1×1041×105的范围内，符合要求。3.混凝沉淀池：图3.3 竖流式沉淀池由于反应阶段生成了

47、较大絮体，因此废水从絮凝池出来后送入混凝沉淀池进行沉淀分离。经过一段沉淀时间，处理后的水被澄清后流出，污泥沉在池底，进而达到分离目的。根据处理水的水量水质，选择竖流式沉淀池，沉淀池设置两个。沉淀池为钢筋混凝土结构，池底设计成截头圆锥。竖流式沉淀池结构如图3.3所示。 （1）中心管计算a.最大秒流量qmax （3-39） 式中：qmax最大秒流量，m3/s；n沉淀池数，取n=2。Qmax设计流量，m3/d； 计算得：最大秒流量qmax =4.055×10-3 m3/s b.中心管有效过水断面积A1 （3-40） 式中：A1中心管有效过水断面积，m2； qmax最大秒流量，m3/s；污水

48、在中心管内的流速，一般取0.03m/s。 计算得：中心管有效过水断面积A1=0.135m2 c.中心管有效直径d0 （3-41） 式中：d0中心管有效直径，m； A1中心管有效过水断面积，m2。 计算得：中心管有效直径d0=0.41m，取d0=0.45m 喇叭口直径=0.6m；反射板直径=0.78 m（2）中心管高度h2（沉淀池的工作高度） （3-42） 式中：h2中心管高度，m；污水在沉淀区的上升速度，取=0.0005m/s； t沉淀时间，取t=1.5h。计算得：中心管高度h2=0.0005×1.5×3600=2.7m （3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3（3-43） 式中：h3中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度，m； qmax最大秒流量，m3/s； 喇叭口直径，m。污水由中心管与反射板之间缝隙的出流速度，取=0.02m/s； 计算得：中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3=0.22m（4）沉淀池工作部分有效断面积A2 （3-44） 式中：A2沉淀池工作部分有效断面积，m2； qmax最大秒流量，m3/s；污水在沉淀区的上升速度，取=0.0005m/s。计算得：沉淀池工