氧化沟设计计算

给水排水工程技术毕业课程设计某地区排水工程施工图预算学年学期班级指导教师姓名学号目录内容摘要设计题目设计任务书污水处理厂的设计规模污水处理程度的要求设计内容氧化沟的工艺流程图设计计算污水处理厂平面布置污水处理厂高程计算参考文献十一、附图内容摘要本设计为策勒县污水处理厂工程工艺设计，污水处理厂规模为30240m3/d,污水主要来源为生活污水和工业污水，主要采用氧化塘处理方法。污水处理厂处理后的出水到达污水综合排放标准〔GB8978-96〕一、设计题目新疆策勒县污水处理厂工艺设计二、设计任务书1、设计的任务和目的毕业设计是一项重要的实践性教学环节，是培养学生应用所学专业理论知识解决工程实际问题、提高设计制图水平及使用各种技能资料能力的重要手段，通过毕业设计，使学生了解和熟悉排水工程设计的一般原那么、步骤和方法；掌握污水处理厂的设计计算方法及设计说明、计算书的编制方法、施工图的绘制方法。2、设计简介本设计为给水排水工程技术专业专科毕业设计，是大学三年教学方案规定的最后一个实践性环节。本设计题目为策勒县污水处理厂工艺设计。在指导老师的指导下，在规定的时间内进行城市污水处理厂的设计。3、设计内容〔1〕、处理工艺流程选择〔2〕、污水处理构筑物的设计〔3〕、污水处理工艺施工图初步设计的绘制4、设计依据本设计根据给水排水工程技术专业毕业设计任务指导书、《给水排水设计手册》〔第五册〕、《水处理手册》《水处理设计手册》《给水排水设计手册〔第二版〕第1册》《给水排水常用数据手册〔第二版〕》《水处理工程技术》《给水排水设计手册》〔第11册〕《排水工程〔第二版〕》〔下册〕等进行设计。设计原始资料策勒县位于新疆最南端，南接昆仑山，北连塔克拉玛干大沙漠，东与于田相邻，西与洛浦相连，全县辖七乡一镇，最远的乡距县城150公里，127个村，382个村民小组，总人口14.01万人，其中农牧业人口12.15万人，劳动力4.68万人,牧业人口0.47万人，总面积3.13万平方公里，绿洲面积35万亩，现有耕地24.43万亩，人均2.01亩。策勒县属极端干旱型大陆荒漠气候，气候枯燥，昼夜温差大，日照长，降水量少，蒸发量大，年均气温11.9℃，年均降水33毫米。策勒县日照长，年平均风速1.9米/秒，春季气温上升快，春季平原区各月气温在9-21℃之间，冷空气活动频繁。极端最低气温-23.9℃，无霜期209天。三、污水处理厂的设计规模〔1〕污水处理厂的设计规模污水处理厂规模已处理水量的平均时流量，据此，该市污水处理厂规模定位=0.15+0.1×2=0.35m3/s，总变化系数为1.52。〔2〕污水处理厂处理构筑物规模污水处理厂的主要构筑物拟分为两组，近期建一组远期再建一组。四、污水处理程度的要求进水水质根据原始资料，污水处理厂实测污水水质及进水水质见下表，设计出水水质要求符合GB89TB-96《污水综合排放标准》，见下表：水质指标BOD5150-250220BOD5≤20CODcr230-370340CODcr≤60SS200-350320SS≤203、处理方案确实定一般对于小型污水处理工艺，常用的方法有：对于活性污泥法有低负荷的氧化沟法、氧化塘法、延时曝气法、SBR法、CAST法；对于生物膜法有生物曝气滤池法、接触氧化法及生物转盘。五、设计内容1.处理工艺流程选择2.污水处理构筑物的设计3.污泥处理构筑物的设计4.污水处理工艺施工图初步设计的绘制污水处理的工艺系统是指在保证处理水到达所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的组合。对于某种污水采用哪几种处理方法组成系统，要根据污水的水质，水量，回收其中有用物质的可能性，经济性，受纳水体的具体条件，并结合调查研究与经济技术比拟后决定，必要时还需进行试验。在选择确定处理工艺流程的同时，还需要考虑确定各处理技术单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。〔1〕污水的处理程度：污水处理程度是污水处理工艺流程选择的依据，而污水处理程度又主要取决于原污水的水质特征。处理后水的去向及相应的水质要求.污水的水质特征，表现为污水中所含污染物的种类，形态及浓度，他直接影响到工艺流程的简单与复杂。处理后水的去向及相应的水质要求，往往决定着污水处理工程的处理深度。〔2〕工程造价与运行费用:工程造价和运行费用也是工艺流程选定的重要考虑要求因素，前提是处理水应到达水质标准的要求。这样，以原污水的水质，水量及其他自然状况为条件，以处理水应到达的水质指标为制约条件，而以处理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。减少占地面积是降低建设费用的一项重要措施。〔3〕当地的各项条件：当地的地形，气候等自然条件，原材料与电力供给等具体情况，也是选定处理工艺应当考虑的因素。〔4〕原污水的水量与污水流入工况：原污水的水量与污水流入工况也是选定处理工艺需要考虑的因素，直接影响到处理构筑物的选型及处理工艺的选择。〔5〕处理过程中是否产生新的问题：污水处理过程中应注意防止二次污染。另外，工程施工的难易程度和运行管理需要的技术条件也是选定处理工艺流程需要考虑的因素，所以，污水处理工艺流程的选定是一项比拟复杂的系统工程，必须对上述各项因素进行综合考虑，进行多种方案的技术经济比拟，选定技术先进可行，经济合理的处理工艺。城市污水处理的典型工艺流程是有完整的二级处理系统和污泥处理系统所组成。该流程的一级处理是由格栅、沉砂池组成，其作用是去除污水中的无机和有机性的悬浮污染物，污水的BOD值能够去除20%～30%。二级处理系统是城市处理厂的核心，其主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，BOD去除率达90%以上。通过二级处理，污水中BOD5值可降至20～30mg／L，一般可到达排放水体和灌溉农用的要求。应用与二级处理的各类生物处理技术有活性污泥法，生物膜法及自然生物处理技术，只要运行正常，都能取得良好的处理效果。污泥是污水处理过程的副产品，也是必然产物。六、氧化沟的工艺流程如下所示七、设计计算：格栅1、格栅的作用及种类格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。按照格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；按照格栅净间距，可分为粗格栅〔50-100mm〕、中格栅〔10-40mm〕、细格栅〔1.5-10mm〕三种，平面格栅和曲面格栅都可以做成粗、中、细三种。本工艺采用矩形断面中格栅一道，采用机械清渣，中格栅设在污水提升泵房之前。2、格栅的设计原那么本设计中格栅的设计原那么主要有：过栅流速(1)格栅的清渣方式有人工清渣和机械清渣，一般采用机械清渣；(2)过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；(3)格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4-0.9m/s；(4)格栅倾角一般采用；设计参数取值：总流量Kz=1.521、解：设栅前水深h=0.4m过栅流速v=0.9m/s栅条间隙宽度b=0.021m格栅倾角2、栅槽宽度s=0.01mB=S〔n-1〕+bn=0.01〔44-1〕+0.021×44=1.35m3、进水渠道渐宽局部的长度：设进水渠宽B1=0.65m其渐宽局部展开角度〔进入渠道内流速为0.77m/s〕4、栅槽与出水渠道连接处的渐宽局部长度：〔m〕5、通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面6、栅后槽总高度：设栅前渠道超高7、栅槽总长度8、每日栅渣量:在格栅间隙21mm的情况下，设栅渣量为每10000m³污水产0.07m³／d＞0.2m³／d宜采用机械清渣格栅草图为附图1：沉砂池设计计算1、沉砂池的作用及类型污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥性，而且会板积在反响池底部减小反响池有效容积，甚至在脱水时扎破率带损坏脱水设备。沉砂池的设计目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影沉砂池的响后续处理的构筑物的正常运行。常用沉砂池的形式主要有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流式沉砂池。旋流式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。曝气沉砂池通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定受流量的影响较小。平流式沉砂池是早期污水处理系统常用的一种形式，它具有截留无机颗粒效果较好、结构简单等特点。本设计中选用平流沉砂池。平流式沉砂池设计数据〔1〕最大流速为0.3m／s，最小流速为0.15m／s。〔2〕最大流量时停留时间不小于30s，一般采用30-60s。〔3〕X-城市污水沉砂量，一般采用30m³／m³污水。1、长度：设v=0.25m／s,t=30s，L=v×t=0.25×30=7.5m2、流水断面积:3、池总宽度：设n=2格，每格宽b=0.6mB=n×b=2×0.6=1.2m4、有效水深：5、沉砂室所需容积：设T=2日6、每个沉砂斗容积：设每一分格有两个沉砂斗：m³7、沉砂斗各局部尺寸：设斗底宽=0.5m，斗壁与水平面的倾角为，斗高=0.5m沉砂斗上的宽：沉砂斗容积：8、沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗9、池总高度：设超高10、验算最小流速：取最小流速m／s，在最小流量时，只用一格工作〔n=1〕m／s＞0.15m／s沉砂池平剖草图附图2：氧化沟设计计算〔参考给水排水设计手册五280业〕近年来，氧化沟开展很快，无论是池型和曝气装置。都向多样和大型化开展，其中最主要是所谓卡鲁塞尔式氧化沟。卡鲁塞尔指游艺场中的循环转椅。取其循环运行与氧化沟的池型和流态类似为商品名称。污水=0.15+0.1×2=0.35m³／sKz=1.52Q=0.35m³/s=3024m³/d设计进水水质：BOD5=220mg/LSS=320mg/L(挥发固体)Vss=180mg/L〔总凯氏氮〕TKN=35mg/L污水碱度=280mg/L水温:最低15度，最高25度要求出水水质;：BOD5=20mg/LSS=20mg/LNH4-N=2mg/LNO3-N=10mg/L解：设采用最小污泥龄30天MLSS=4000mg/LMLVSS/MLSS=0.7选用卡罗塞尔式氧化沟曝气装置：倒伞式表曝机曝气池DOC=2mg/LNOD:4.6毫克NO2/毫克NO3-N复原α=0.9β=0.98其他参数：a=0.6公斤VSS/公斤BOD5b=0.051/日脱硝速度：公斤NO3-Nqdn=0.02——————公斤MLVSS·日K1=0.231/日KO2=1.3mg/L剩余碱度：10mg/L所需碱度：7.1毫克碱度/毫克NH4-N毫克产生碱度：3.0毫克碱度/毫克NO3-N复原硝化平安系数:2.5脱硝温度改正系数：1.08二次沉淀池设计参数：外表负荷：20立方米/日·平方米固体负荷：60公斤/日·平方米堰负荷：2.2L/秒·米二次沉淀池类型：二次沉淀池至少两座欲使出水含BOD5为20mg/L，那么出水所含溶解BOD应为：20-0.7×20×1.42〔〕=0.4mg/L如采用泥龄为30天那么日产泥量为：公斤/日设其中有12.4%为氮，近似地也等于TKN中用于合成局部0.124×1550=19.2公斤/日TKN中有毫克/升用于合成故需氧化的NH4-N=35-6.4-2=26.6毫克/升碱度平衡计算〔没去除1毫克碳源BOD5产生0.1毫克碱度〕剩余碱度=280-7.1×26.6+3.0×16.6+0.1×214=161.3毫克/升计算硝化速度:μn=1/日故=日采用平安系数2.5故设计泥龄=2.5×4.2=10.5日原假定泥龄为30日那么硝化速度μn==0.0331/日单位基质利用率μ=公斤BOD5/公斤MLVSS·日MLVSS=0.7×4000=2800毫克/升所需MLVSS总量=公斤曝气池容积V=(46557/2800)×1000=16628立方米水力停留时间=(16628/30240)×24=13.2小时在计算脱硝所需池容及停留时间：15度qdn=0.020×1.08-5=0.0136公斤NO3-N复原/公斤MLVSS·日复原NO3-N总量：公斤/日脱硝所需MLVSS=脱硝池容V=36912×1000/2800=13183立方米水力停留时间=小时故氧化沟总池容为:13183+16628=29811立方米水力停留时间为：10.5+13.2=23.7小时所用卡鲁塞尔氧化沟池深4m，宽8.0m，沟长932m，总宽48m单沟长m曝气器计算：实际需氧量包括以下四项：去除BOD5:214×30240/〔〕=9469.87所产污泥的BOD：-14.2×1550=-2201硝化需氧:4.6×26.6×30340=3700脱硝提供氧:-2.6×16.6×30240=-1305.16四项合计：AOR=9663.71折算为标准需氧量：SOR=公斤日氧化沟标准需氧量=299.5Kg／h因所用表曝机动力效率为1.85公斤／千瓦小时故共需功率299.5／1.85=161.89千瓦采用2台85KW电动机共采用4台污泥计算：回流污泥量为：320×30240+1000×R×30240=〔30240+R×30240〕×4000故R=61.3%剩余污泥干重：公斤／日如由底流排除，那么体积为2638／10=263.8m³氧化沟计算草图附图3：二次沉淀池设计计算〔给水排水设计手册五236页〕二次沉淀池设计的一般规定：1、设计流量应按分期建设考虑；2、沉淀池的个数或分格数不应小于2个，并宜按并联系列设计；3、池子的超高至少采用0.3m；4、沉淀池的缓冲层高度，一般采用0.3～0.5m；5、污泥斗的斜壁与水平的倾角，方斗不宜小于，圆斗不宜小；6、排泥管直径不小于200mm；7、采用多斗排泥时，每个泥斗应设单独的闸阀和排泥管。8、当采用重力排泥时，污泥斗的的排泥管一般采用铸铁管，其下端伸入斗内，顶端敝口，伸出水面，以便于疏通。在水面以下1.5∽2.0m处，由排泥管接出水平排出管。策勒县总人口为14万人，q=2m³／㎡．ht=2h=0.35m³／s1、池子总外表积：A=㎡2、沉淀局部有效水深3、沉淀局部有效容积：m³4、池长：设水平流速V=4mm／sL=vt×3.6=4×2×3.6=28.8m取29m5、池子总宽度：B=取22m6、池子个数：设每格池宽b=4.5mn=个7、校核长宽比、长深比：长宽比：(符合要求)长深比：(符合要求)8、污泥局部所需的总容积：设T=2d污泥量为20g／人·d污泥含水率为95%s=L／人·dm³9、梅格池污泥局部所需的容积：m³10、污泥斗容积：〔〕〔见236页〕—斗上口面积㎡—斗下口面积㎡〔4.5×4.5＋0。5×0.5+〕=26m³—污泥斗高度m11、污泥斗以上梯形局部污泥容积：〔，梯形上下底边长，梯形的高度〕〔29+0.3-4.5〕×0.01=0.248mm³12、污泥斗和梯形局部容积：m³＞m³13、池子总高度：设缓冲层高度H=H=0.3+4+0.5+3.078=8.508m斗内污泥可用静水压或水射泵排除二次沉淀池计算草图附图4：接触池设计计算污水消毒过程在接触池中进行，接触池有水平隔板，垂直隔板和搅拌池式等。由于水平隔板具有流态稳定，不宜短流，且阻力较小等优点，所以本设计采用10个隔板11个廊道形成的隔板接触池一座。设计参数1、最大设计流量Q=0.35m／s水利停留时间t=30min平均水深h=2.0m隔板间隔b=1.5m隔板数n=10块2、设计计算接触池容积m³m³外表积㎡㎡水流速度／s=0.117m／s廊道数为11个，那么廊道总宽为，接触池长度取l=20m接触池尺寸，池容积m³＞630m³接触池出水设溢流堰接触池水头损失取0.2m，接触池计算简图如下：接触池计算草图附图5：污泥重力浓缩池设计计算降低污泥含水率的方法有①浓缩法，用于降低污泥中的空隙水。因空隙水所占比例最大，故浓缩是减容的主要的方法；②自然干化法和机械脱水法，可以脱出毛细水。③枯燥与燃烧，能够脱除吸附水与内部水。污泥浓缩的方法主要有重力凝缩、气浮浓缩、离心浓缩等。本设计采用重力重力浓缩的方法，重力浓缩法是利用自然的重力沉降作用，是污泥中的间隙水的以别离。重力浓缩构筑物称为重力浓缩池。根据运行方式的不同，可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种，本设计采用连续式重力浓缩池。1、氧化沟每可排放的剩余污泥量=〔Sa-Se〕Q式中－每日排放的剩余污泥量Kg／dYo－污泥产率系数KgMLSS／mgBOD5Sa－进水BOD5浓度g／LSe－出水BOD5浓度g／LQ－每日污水量m³／d=〔Sa-Se〕Q=0.3〔0.18-0.02〕×30240=1451.52Kg／d2、浓缩池的直径：采用重力浓缩池〔1〕浓缩池面积：A=㎡式中－剩余活性污泥量kg／dm－固体通量取·d〔P321课本〕采用一个重力浓缩池直径为取9m污泥量：式中Q－污泥量P－污泥含水率〔99%〕－污泥密度取为1000kg／m³〔2〕浓缩池工作局部高度m式中T－污泥浓缩时间h取24h〔P169数据〕〔3〕取超高为0.3缓冲层高0.3那么总高〔4〕浓缩后污泥体积重力浓缩池草图附图6：污泥脱水机房：污泥脱水是将污泥含水率降到85%以下的操作。将脱水后的污泥制成泥饼，以便于最终处置。在脱水前要对污泥进行调理，改善污泥的脱水性能。污泥脱水机房包括机械间、药剂贮存间、控制室。机械间包括脱水机、带式输送机、泥浆泵、污泥搅拌机、贮泥罐等。药剂贮存间存污泥脱水前预处理所需要的药剂。八、污水处理厂平面布置：在污水处理厂的设计中，将各处理构筑物布置紧凑，流线清楚。从大门进入为办公楼、化验楼等形成的生活活动区，绿化范围大，环境较好。生活区和污水处理区由一条主要道路分开，使生活区更加清洁。污泥区位于处理场的东北侧，为下风向。厂区设有后门，生产过程中产生的栅渣、污泥等由后门运走，防止影响生活区的环境清洁。厂区内道路四通八达，工作人员可以顺利到达厂区内任何一处。各处理单元构筑物的平面布置：各处理构筑物是污水处理场的主体建筑，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水利要求，结合地形和地质条件确定它们在厂区内平面的位置，应作如下考虑：1、贯穿连接各处理构筑物之间的管、渠应便捷，防止迂回曲折。2、土方量做到根本平衡，并避开劣质土壤。3、处理构筑物之间，应保持一定的距离，以保证敷设连接管、渠4、的要求，一般的间距可取5-10米。5、各处理构筑物在平面布置上，应考虑尽量紧凑。6、污泥处理系统在下风向，生活区在上风向。附属构筑物的平面布置：附属构筑物的布置应根据方便、平安等原那么确定。办公楼、食堂、宿舍远离污泥处理系统，且位于夏季主导风向的上风向，以保证良好的工作环境。厂区管线布置：除了在各处理构筑物之间设有贯穿连接的管、渠外，还应设置能够使各个处理构筑物独立运行的超越管道，当某一处理构筑物因故障停止工作时，其后的构筑物依然能够保持正常的运行。同时还应设置事故排放管，它可超越全部处理构筑物，直接排放水体。此外，在厂区内还设有给水管、雨水管、厂区内污水管等。管道采用混凝土管或钢筋混凝土管。厂区内道路的规划：在厂区内设环形道路，方便运输，路边种植树木、草坪美化厂区。设有使工作人员方便地巡视各处理构筑物的道路。九、污水处理厂高程计算：水头损失计算：污水处理厂的水流依靠重力流动，以减少运行费用，因此必须精确计算其水头损失。水头损失包括：水流通过各处理构筑物的水头损失〔从进池到出池所有水头损失在内〕，水流通过连接前后两构筑物管渠〔包括配水设备〕以及沿程与局部水头损失，水流通过计量设备的水头损失。各构筑物之间的沿程水头损失按以下公式计算式中i－污水管坡降；l－污水管长〔m〕局部水头损失按以下公式计算式中－管道的局部阻力系数；g－重力加速度；v－管中流速〔m／s〕各污水处理构筑物的水头损失、沿程水头损失和局部水头损失计算结果见下表：本设计处理后的污水排入明渠中，明渠设计水位标高为1345.20m〔为绝对标高〕，综合各方面条件，以明渠水面作为起点，根据各处理构筑物之间的水头损失，推求各构筑物的设计水面标高。高程计算表名称设计流量设计参数管径D〔mm〕坡度i〔‰〕流速构筑物水头损失iL〔m〕水格栅间3500.10.10提升泵房3500.20.20泵房—沉砂池3508000.7610.7150.0125.670.1440.16沉砂池3500.250.25沉砂池—氧化沟3508000.7610.7140.0113.660.0920.10氧化沟3501.21.20氧化沟—二沉池3508000.7610.7700.