城镇污水处理工艺设计(上)

第第#页共21页构筑物设计及计算粗格栅泵前设置粗格栅的作用是保护水泵，而明渠格栅的作用则是保证后续处理系统的正常工作。目前普遍做法是将泵前格栅均做成明渠。采用机械清渣时，由于机械连续工作，格栅余渣较少，阻力损失几乎不变，因此，格栅前后通常不舍渐变段［12］。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,槽内流速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，栅槽内将发生沉淀。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。计算草图4.1图4.1格栅计算示意图主要设计参数设计流量（最大流量）：日平均污水量Q为7000m3/d；总变化系数k为1.7，则z设计流量（最大流量）Q二kQ二1.7x0.081m3fs二0.138m3smaxz栅条宽度S：10mm；栅条间隙宽度b：20mm；栅前渠道流速：0.4m/s；栅前渠道水深：0.4m；格栅倾角：60°；栅渣量：格栅间隙为20mm,栅渣量W］按1000m3污水产渣0.7m3(机械清渣)。工艺尺寸(1)格栅尺寸栅条间隙数n:（式4.1）QJsint（式4.1）n———maxe-hv带入数据得：n—0.138八sin60°—26.8，取n为27。0.02x0.4x0.6式中:Q为最大设计流量，m3/smaxt为格栅倾角b为栅条间隙，mh为栅前水深，mv为污水流经格栅的速度，m/s有效栅宽B:B—S(n-1)+bn(式4.2)带入数据得：B—0.01x(27-1)+0.02x27—0.8m(2)格栅的选择选择XQ-1000型机械格栅，技术参数见表4.1。表4.1XQ1000型机械格栅技术参数型号设备宽度/mm有效栅宽/mm有效间隙/mm水流速度/(m/s)电动机功率/kW安装角度XQ-10001000900200.3〜10.7560°实际过栅流速为：V-Qmax亦（式4.3）b-h-n

带入数据得：0.138xpsin60。「带入数据得：v==0.6m0.02x0.4x27（3）水头损失设格栅断面为锐边矩形，0=2.42。通过格栅水头损失h：1v22v22g-sina-k(式4.4)带入数据得：hi=2畑（鵲■）；喘山恥3=0・05m取h为0.1m。1（4）格栅尺寸进水渠道渐宽部分长度：设进水渠道宽B=0.4m，其渐宽部分展开角度a=20。（进水渠道内的流速为110.4m/s）。B—Bl=1（式4.5）12taan10.8—0.4带入数据得：l==0.55m12xtan20。栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：=I=◎=0.27522栅槽的总长度为：L=l+1+0.5+1.0+-H^~=0.55+0.28+0.5+1.0+0.4+0.3=2.73m

12tanatan20。1其中：H=h+h=0.4+0.3=0.7m12渣量计算栅渣量：(式4.6)w86400(式4.6)VW=max1000k

带入数据得：86400x带入数据得：86400x0.138x0.071000x1.7=0.5m3.，'d>0.2m3,；d有计算可知，应采用机械清渣。提升泵房水泵的选择设计水量为7000m3/d,选择2台潜污泵(1用1备)，则单台流量为：Q=0.138m3,，；s=496.8m3h所需的杨程为12m(见水力计算和高程布置)。选择400QW500-22型潜污泵，泵的数据见表4-2［13］。则泵的基座尺寸为表4.2型潜污泵技术参数流量/m3/h扬程/m转速/r/min电动机功率/kw泵重/kg26018.31450227204.2.2集水池的设计水池的容积集水间容积按一台潜污泵6min最大流量出流量设计，则集水池的有效容积为：“500650V=x6=50m360集水池的面积取有效水深H为2m，则面积F===25m2；H2集水间平面尺寸为：LxB=5mx8m；保护水深为1.2m，则实际水深为3.2m。泵位及安装潜污泵直接置于集水间内，经核算集水池面积远大于潜污泵的安装要求。潜污泵检修采用移动吊架［14］。泵房设计如图4.2所示。

细格栅主要设计参数设计流量（最大流量）：日平均污水量Q为7000m3/d；总变化系数k为1.7，则z设计流量（最大流量）Q二kQ=1.7x0.081m^s=0.138m3smaxz栅条宽度S：10mm；栅条间隙宽度b：10mm；过栅流速：0.6m/s；栅前渠道流速：0.4m/s；栅前渠道水深：0.4m；格栅倾角：60°；栅渣量：格栅间隙为10mm,栅渣量W］按1000m3污水产渣0.1m3（机械清渣）。工艺尺寸（1）格栅尺寸栅条间隙数n:0.13x8''0.13x8''sin=65030.0x10x.40.6.，5取n为54。式中:Q为最大设计流量，m3/smaxa为格栅倾角

b为栅条间隙，mh为栅前水深，mv为污水流经格栅的速度，m/s有效栅宽B:B=Sn-1)+bn=0.01(5-44)Ox01=54m(2)格栅的选择选择XQ-800型机械格栅，技术参数见表4.3[15。表4.3XQ-800型机械格栅技术参数型号设备宽度/mm有效栅宽/mm有效间隙/mm水流速度/(m/s)电动机功率/kW安装角度XQ-800800750104400.7560°实际过栅流速为:QVsin0.13x8sih6OM.v=ma^=ms=0.58msb-h-n0.01L0x454/水头损失设格栅断面为锐边矩形，0=2.42。通过格栅水头损失h:1h=卩・h=卩・1v22gsina•k=2.42xx0.620.0119.6XSin60°X3=°12m取h为0.15m。1格栅尺寸进水渠道渐宽部分长度:设进水渠道宽B=设进水渠道宽B=0.6m，1其渐宽部分展开角度a=20°(进水渠道内的流速为1==丄070=0.6mX2ta°n200.4m/s)。B-Bl=412taan1栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

l0.65l0.65■+==223m3栅槽的总长度为：L二l+1+0.5+1.0+-^—二0.65+0.33+0.5+1.0+0.4+0.3二2.88m

12tanatan20°1其中：H=h+h=0.4+0.3=0.7m12渣量计算栅渣量：w86400Q-w86400Q-WVW=max11000kz86400x0.138x0.011000x1.7=7m3；d>0.2m3；d有计算可知，应采用机械清渣。曝气沉砂池污水中含有一定数量的无机物，会随着污泥进入污泥处理系统，造成管道和机械的损坏。沉砂池的功能是从污水中分离密度大的砂粒，将粒径大于0.2mm的砂粒去除，达到保护机械和管道免受磨损，减轻沉淀池负担的目的。在本设计中选用曝气沉砂池。曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约60〜90cm处设置曝气装置，在池底设置沉砂斗。污水在曝气沉砂池中存在两种运动形式，其一为水平流动（流速一般为0.1m：s，不得超过0.3m；s），同时，通过在曝气沉砂池内一侧鼓入空气，由于曝气作用，这种螺旋流一方面使有机物和砂子得到分离,另一方面将沉入池底的砂子冲入集砂槽内。使水流产生垂直于水平轴的竖向流,其与在沉砂池内的水平流叠加产生螺旋流。旋转速度在过水断面的中心处最小，而在池的周边则为最大。空气的供给量要保证在池中污水的旋转速度达到0.25〜0.4ms，计算草图如图4.3所示。由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使黏附在砂粒上的有机物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有5%左右，长期搁置也不至于腐化。

h1hh1h2h3h4图4.3曝气沉砂池计算草图设计参数设计流量（按最大流量设计）：Q二0.138m3s；max停留时间t：2min；水平流速v:0.06ms；沉沙量：30m^106m3（污水）；曝气量：0.2m3（空气）m3（污水）；主干管空气流速v:12m3s;1支管空气流速v:4.5Es。2沉砂池尺寸（1）沉砂池有效容积[16]V=Q-1x60=0.138x2x60=16.56m3max（2）沉砂池有效容积（式4.7）V二Q-（式4.7）max带入数据得：V=0.138x2x60=16.56m3（3）水流断面积人_Q_0.138_232A=—max==2.3m2v0.06取有效水深h为1.53m，沉砂池设2个格，一用一备，则每格宽:b===1.5mh1.53宽深比满足要求，池体总宽度为：1.5x2=3.0m。(4)池体平面尺寸V16.56池长L===7.2m；A2.3则其平面尺寸：BxL=3.0mx7.2m沉沙量及排沙设备(1)沉沙量(式4.8)Q-xx24x(式4.8)kx106z0.138x30x24x36001.7x106带入数据得：V==0.211.7x106(2)砂斗体积设T=3d，则V二3V二0.63m3；1每一个分格有一个沉砂斗，其体积为：V=0.63m3；沉砂斗尺寸设沉砂斗底宽0.4m，斗高0.5m，沉砂斗上口宽a=1m，则沉砂斗容积为：hV=—(a+a)L(式4.9)021带入数据得：V=05x(0.4+1)x7.2=2.53m3>0.63m302排砂设备的选择采用行车式排砂机，配备一台40PV-SP型液下渣浆泵(有关参数见表4.4)，每天排砂一次，每次10min。表4.440PV-SP型液下渣浆泵技术参数最大功率/kW流量/（m3：h）扬程/（转/min）转速/(m/s)叶轮直径/mm1519.44〜43.24.5〜28.51000〜2200188曝气设备（1）曝气量q=3600d-Q=3600x0.2x0.138=100m3hmax（2）风机的选择选用两台RB-505A型罗茨鼓风机（一用一备），配以JQ271-6型电动机（功率17kW）,风机性能见表4.5。表4.5RB-505A型罗茨鼓风机参数型号口径mm转速r/min升压kPa标准进气量m3/min功率kw电机极数RB-505A50115019.60.821.14（3）空气管道计算按风机实际风量计算干管直径：D===0.84m，取D=850mm。1^兀・vV0.5兀x60iT1验算气流速度：v'=么二4X17二0.5ms，符合要求。兀・D20.852兀x601每隔1m分出两个支管，则总支管数为n=2x7.2=14.4（个），取14个，每支支气管气量q=-==0.02m3.'s；214x6014x60支气管气流速度为v=4.5Es，则支管直径为：2D==；4x0.02=0.2m，取D=200mm。TOC\o"1-5"\h\z2•兀•v0.7兀2耳2验算气流速度：v'=比=0.64ms，符合要求。兀D224.5辐流式初沉池辐流式沉淀池是活性污泥法处理污水工艺过程中的理想沉淀设施，适用于一沉池或二沉池。根据进、出水的布置方式，可分为以下三种主要的形式：中心进水周

边出水、周边进水中心出水、周边进水周边出水。设计参数设计流量(最大流量Q)Q二0.138m3；s；maxmax表面负荷q'=2.0m3m2-h；沉淀时间t'=1.5h；中心进水管：下部管内流速v二1.2ms；上部管内流速v=1.0mJs；2出管流速v=0.8mis；3出水堰负荷＜2.9Ls-m池底坡度：0.05；沉淀池类型：圆形辅流沉淀池，采用中心进水，周边出水初沉池尺寸设计[17](1)单池面积（式4.10）F=Q（式4.10）nq'带入数据得：F=咛四=24如(2)初沉池的直径带入数据得：=17.8m带入数据得：=17.8m，取D=18m（式4.11）（3）初沉池有效水深（式4.12）”Q-t'.h==qt（式4.12）2A带入数据得：h二2.0x1.5二3.0m2(4)初沉池有效容积

V'=Q-1=0.138x3600x1.5=745.2m3n(5)初沉池集泥斗设计设集泥斗上部直径为2m,下部为0.8m，倾角为45°,泥斗高为h二1m，则泥斗的0有效容积为：V[(2)2+2x0.8+(0.8)2]-1.64m3032222初沉池池边总高度设缓冲层高度为0.5m，超高h二0.3m，则总高度为:1H=h+h+h=0.3+3+0.5=3・8m

123初沉池中心高度H'=H+h+0.02x(18-2)x-=3.8+1+0.16=4.96m

02中心进水管设计下部管直径上部管直径D1313=80.3下部管直径上部管直径D1313=80.3朋取D=400mm；1竺±8).419,兀x1.0取D=500mm；2Q0.138出流面积：A=—x==0.17m5v0.83设10个出水孔，每个尺寸为115mmx150mm。(9)导流筒设导流筒的深度h'为池深的一半，即h'二1.5m，导流筒面积按沉淀面积的3%计,00则导流筒的直径为：4x34x3°F兀(式4.13)带入数据得：D二3m0(10)出水堰的设计出水堰采用正三角形出水堰。设计堰上水头H为5cm，9为60。；w

Bg由公式=tan可得，B=5.77cm；2H2w设计堰宽为10cm，流量系数C取0.62，则单过堰流量为:dq=八''2q=八''2g（式4.14）tan-H22w85带入数据得：q=15x0.62x富96xtan30°x0.052=0.00047m3：s；故初沉池应部出水堰的总数为：N=Qmax=0.138=293.6，N取294个；q0.00047出水总长为：L=兀D=^x18=56.55m，出水堰总线长为：294x0.1=29.4m，56.55m>29.4m，出水堰总线长小于出水总周长，满足要求。由于出水堰总线长小于出水总周长，因此，需间隔布置出水堰，两个出水堰堰顶间距为：B"D加N（式4-15）带入数据得：B'=0.092m(11)排泥量排泥量按初沉池对SS的去除率计算。进水SS为120mg：L，初沉池按50%的去除率计算，则干污泥量为:Q=120x7000x50%x1.7=714kgid

d'污泥含水率为95%，污泥密度为1000kgm3，则污泥的体积为：V=Qd—==14.3m3：d泥1—95%0.05采用连续排泥，泥斗的作用仅为收集污泥。刮泥设备选择ZXX2-45型中心转动刮泥机。4.