城镇污水处理厂污水处理构筑物设计计算

污水厂设计计算书第一章污水处理构筑物设计计算一、泵前中格栅1．设计参数：设计流量Q=2.6×104m3/d=301L/s栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=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α=60°单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣/103m3污水2．设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽，则栅前水深（2）栅条间隙数(取n=36)（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（36-1）+0.02×36=1.07m（4）进水渠道渐宽部分长度（其中α1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则其中ε=β（s/e）4/3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.47+0.103+0.3=0.87（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα=0.23+0.12+0.5+1.0+0.77/tan60°=2.29m（9）每日栅渣量ω=Q平均日ω1==0.87m3/d>0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣（10）计算草图如下：二、污水提升泵房1.设计参数设计流量：Q=301L/s，泵房工程结构按远期流量设计2.泵房设计计算采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入神仙沟。各构筑物的水面标高和池底埋深见第三章的高程计算。污水提升前水位-5.23m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.65m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=3.65-（-5.23）=8.88m水泵水头损失取2m从而需水泵扬程H=Z+h=10.88m再根据设计流量301L/s=1084m3/h，采用2台MF系列污水泵，单台提升流量542m3/s。采用ME系列污水泵（8MF-13B）3台，二用一备。该泵提升流量540～560m3/h，扬程11.9m，转速970r/min，功率30kW。占地面积为π52＝78.54m2，即为圆形泵房D＝10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌式。计算草图如下：三、泵后细格栅1．设计参数：设计流量Q=2.6×104m3栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°单位栅渣量ω1=0.10m3栅渣/103m3污水2．设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽，则栅前水深（2）栅条间隙数（取n=70）设计两组格栅，每组格栅间隙数n=35条（3）栅槽有效宽度B2=s（n-1）+en=0.01（35-1）+0.01×35=0.69m所以总槽宽为0.69×2+0.2＝1.58m（考虑中间隔墙厚0.2m）（4）进水渠道渐宽部分长度（其中α1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则其中ε=β（s/e）4/3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.47+0.26+0.3=1.03（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα=0.88+0.44+0.5+1.0+0.77/tan60°=3.26m（9）每日栅渣量ω=Q平均日ω1==1.73m3/d>0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣（10）计算草图如下：四、沉砂池采用平流式沉砂池设计参数设计流量：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=30s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=1.204m2（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0.25～1m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（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3m3/105m3，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：沉砂斗容积：（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h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度: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：五、厌氧池1.设计参数设计流量：2010年最大日平均时流量为Q′=Q/Kh=301/1.3=231.5L/s，每座设计流量为Q1′=115.8L/s，分2座水力停留时间：T=2.5h污泥浓度：X=3000mg/L污泥回流液浓度：Xr=10000mg/L考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，所以设计水量按最大日平均时考虑。2.设计计算（1）厌氧池容积：V=Q1′T=115.8×10-3×2.5×3600=1042m3（2）厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m。则厌氧池面积：A=V/h=1042/4=261m2厌氧池直径：m（取D=19m）考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m。（3）污泥回流量计算：1）回流比计算R=X/（Xr-X）=3/（10-3）=0.432）污泥回流量QR=RQ1′=0.43×116=49.79L/s=4302m3/d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Q1′＝=10000m3/d=115.8L/s。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2.6mgO2/NO3—N还原α＝0.9β＝0.98其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5b=0.07d-1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-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/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-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）设计的出水为20mg/L，则出水中溶解性＝20-0.7×20×1.42×（1－e-0.23×5）=6.4mg/L2）采用污泥龄20d，则日产泥量为：kg/d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mg/L用于合成。需用于氧化的NH3-N=34-6.83-2=25.17mg/L需用于还原的NO3-N=25.17-11=14.17mg/L3）碱度平衡计算已知产生0.1mg/L碱度/除去1mgBOD5，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×（190－6.4）=132.16mg/L计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH≥7.2mg/L（2）硝化区容积计算：硝化速率为=0.204d-1故泥龄：d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：d-1单位基质利用率：kg/kgMLVSS.dMLVSS=f×MLSS=0.753600=2700mg/L所需的MLVSS总量=硝化容积：m3水力停留时间：h（3）反硝化区容积：12℃时，反硝化速率为：=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d还原NO3-N的总量=kg/d脱氮所需MLVSS=kg脱氮所需池容：m3水力停留时间：h（4）氧化沟的总容积：总水力停留时间：h总容积：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，则氧化沟总长:。其中好氧段长度为，缺氧段长度为。弯道处长度:则单个直道长:(取59m)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（6）需氧量计算：采用如下经验公式计算: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：Nr=25.171000010-3=251.7kg/dR=0.510000(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α=0.8,β=0.9,氧的饱和度=7.63mg/L，=9.17mg/L采用表面机械曝气时，20℃时脱氧清水的充氧量为：查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径Ф＝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,则取n=2台（7）回流污泥量：可由公式求得。式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度取10g/L。则：（50％～100％，实际取60％）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：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：（9）氧化沟计算草草图如下：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=10000m3/d（每组）表面负荷：qb范围为1.0—1.5m3/m2.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：取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0L/(s.m)2．设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m2（2）沉淀池直径：有效水深为h=qbT=1.02.5=2.5m<4m（介于6～12）（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：则污泥区高度为（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=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为i=0.05，则池底坡度降为则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m（5）校核堰负荷：径深比堰负荷以上各项均符合要求（6）辐流式二沉池计算草图如下：八、接触消毒池与加氯间采用隔板式接触反应池1．设计参数设计流量：Q′=20000m3/d=231.5L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min设计