【《日处理5000吨污水处理厂污水处理构筑物设计计算过程案例》10000字】

日处理5000吨污水处理厂污水处理构筑物设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u23320日处理5000吨污水处理厂污水处理构筑物设计计算过程案例 1136591.1设计流量 2116481.2粗格栅 2206641.2.1设计依据 289031.2.2设计参数 375241.2.3设计计算 3121341.3污水进水泵房 5141441.3.1设计参数 5234871.3.2设计计算 564161.4细格栅 79921.1.1设计参数 7126941.1.2设计计算 768311.5平流沉砂池 947741.5.1设计依据 9130981.5.2设计参数 1045661.5.3设计计算 10268401.6配水井 12122131.6.1设计参数 12185971.6.2设计计算 124291.7CASS工艺 1396621.7.1设计进出水水质 13317391.7.2设计参数 14251281.7.3设计计算 1493141.8高密度沉淀池 17125791.8.1设计参数 17152381.8.2设计计算 17188421.8.3化学除磷药剂投加量估算 2366751.9DN型曝气生物滤池 24289811.9.1设计进出水水质 24102651.9.2设计参数 24196491.9.3设计计算 25184981.10二氧化氯消毒工艺 2623111.10.1设计参数 2676331.10.2设计计算 26182611.11消毒接触池 2829601.11.1设计要点 28213101.11.2设计计算 28314961.12巴氏计量槽 2949531.12.1设计要点 29140231.12.2设计计算 291.1设计流量污水处理厂的设计规模为5000m3/d则：Q=5000Q1.2粗格栅格栅系由组平行的金属栅条或筛网制成。格栅一般安装在污水处理厂（包括水泵）的端部。格栅的主要作用是拦截较大的悬浮物或者漂浮物（比如纤维、破碎皮毛、毛发、果实的外壳或外皮、蔬菜以及塑料制品等），从而能够保护水泵。本设计中的粗格栅选用了固定式格栅。1.2.1设计依据（1）污水泵房前部格栅的栅条间隙应根据污水提升泵的具体情况来确定。（2）系统前格栅的栅条间隙，应符合下列要求：工人清扫用于栅条间隙为25～40mm时；机械格栅的栅条间隙为16～25mm；格栅的最大栅条间隙为40mm。（3）格栅的栅渣量与地区特点、格栅间隙、污水流量及排水管道系统等因素有关。在无本地具体数据时，可采用：a.当格栅间隙在16～25mm之间时，0.10～0.05mb.当格栅间隙在33～50mm之间时，0.03～0.01m（4）对于大型的污水处理厂或者每日栅渣量大于0.2m3的格栅，为了改善条件、提高效率，一般采用（5）一般来说，机械格栅的数量应不少于2台，如果仅有1台时，应该再设置人工清除格栅作为备用。（6）过格栅渠道的流速一般在0.6～1.0m/s之间。（7）格栅前渠道内水流流速应在0.4～0.9m/s之间。（8）机械格栅的安装倾角应在45°～75°之间。（9）格栅的水头损失可以通过计算来确定。粗格栅的水头损失一般为0.2m，细格栅的水头损失一般在0.3～0.4m之间。（10）格栅间必须设置工作台，工作台台面一般应高出栅前最高设计水位0.5m。工作台上应有安全和冲洗设施。（11）格栅工作台两侧走道的宽度不应小于0.7m。采用人工清除时工作台正面走道的宽度不应小于1.2m，机械清渣的格栅，其走道长度不得小于1.5m。（12）机械格栅的动力装置应安装在室内，或采取其他保护措施。（13）设置格栅的构筑物必须设有良好的通风设施。（14）在我国北方寒冷地区的格栅装置还应考虑设置防止栅渣结冰的措施。1.2.2设计参数设计水量：Qmax格栅前进水渠道的流速：v进栅前水深：h=0.4m；过栅流速：v=0.8m/s；栅条间隙：b=0.02m；格栅倾角：α=70°；栅条宽度：S=0.01m。1.2.3设计计算图4-1格栅设计计算图（1）栅条的间隙数n（个）n=式中：Qmax为最大设计流量，mα为格栅倾角，°；b为栅条间隙，m；n为栅条间隙数，个；h为栅前水深，m；v为过栅流速，m/s。格栅设2组，1用1备，按1组计算。则栅条间隙数为n=（2）栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.2m；栅条宽度S=10mm=0.01m，则B=SB=0.01×B≈0.7m（3）通过格栅的水头损失hhhξ=β式中：h1为设计水头损失，mh0为计算水头损失，mg为重力加速度，m/sk为系数，格栅堵塞时的水头损失增大倍数，一般采用3；ξ为栅条阻力系数；β为与栅条断面形状有关的系数，取β=2.42。hh（4）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2H=h+（5）栅槽总长度La.进水渠道渐宽部分的长度L取进水渠道渐宽部分展开角度α1BLb.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度LLc.栅前渠道深HHd.栅槽总长度LL=L=0.52+0.26+1.0+0.5+（6）每日栅渣量WW=式中：W1为栅渣量，m3/W=采用机械清渣。（7）设备选型选用BLQ−2000型格栅除污机2台（1用1备）。配户外型电机，防护等级IP55，功率P=2kW。1.3污水进水泵房1.3.1设计参数设计水量：Qmax1.3.2设计计算（1）每台泵的最大设计流量设计拟采用2台水泵，1用1备，则Q=（2）集水池的设计计算a.集水池容积V本设计采用了相当于1台水泵工作5min的容量，则V=b.集水池面积A有效水深H1F=c.集水池平面尺寸L×B=6m×3.6md.集水池总高度HH=式中，H1为集水池有效水深，mH2为死水水深，m，取H取超高为0.5m；H=2.5+1+0.5=4m（3）水泵扬程a.集水池的最低工作水位与需要提升的最高水位之差HHb.安全水头hh=1.0mc.水泵总扬程H=（4）泵房平面尺寸L×B=10.5m×6.75m（5）设备选型选用200WQ400−7−15型潜水排污泵2台，1用1备。其额定流量为400m3/h，额定扬程为7m选用CD1电动机选用Y801-2型小型三相鼠笼异步电动机1台，功率为0.75kW。1.4细格栅细格栅设置于污水提升泵房之后，其主要作用是拦截粗格栅未截留的悬浮物或漂浮物。1.1.1设计参数设计水量：Qmax格栅前进水渠道流速：v进栅前水深：h=0.4m；过栅流速：v=0.8m/s；栅条间隙：b=0.02m；格栅倾角：α=70°；栅条宽度：S=0.01m。1.1.2设计计算（1）栅条的间隙数n（个）n=式中：Qmax为最大设计流量，mα为格栅倾角，°；b为栅条间隙，m；n为栅条间隙数，个；h为栅前水深，m；v为过栅流速，m/s。格栅设2组，1用1备，按1组计算。则栅条间隙数n=（2）栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.2m；栅条宽度S=5mm=0.005mB=SB=0.01×B≈0.8m（3）格栅的水头损失hhhξ=β式中：h1为设计水头损失，mh0为计算水头损失，mg为重力加速度，m/sk为系数，当格栅堵塞时水头损失的增大倍数，一般采用3；ξ为栅条阻力系数；β为与栅条断面形状有关的系数，取β=2.42。hh（4）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2H=h+（5）栅槽总长度La.进水渠道渐宽部分的长度L取进水渠道渐宽部分展开角度α1BLb.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度LLc.栅前渠道深HHd.栅槽总长度LL=L=0.66+0.33+1.0+0.5+（6）每日栅渣量WW=式中：W1为格栅栅渣量，m3/W=采用机械清渣。（7）设备选型选用GH−1400链式回转格栅除污机2台（1用1备）。配户外型电机，防护等级IP55，功率P=1.2kW。1.5平流沉砂池沉砂池的主要功能作用是利用物理原理来去除污水中淤泥、煤渣等大密度无机颗粒污染物，从而避免后续管道和设备出现堵塞或损坏。本设计选用平流式沉砂池。1.5.1设计依据（1）沉砂池的格数应不少于2个，并应采用并联设计。当污水流量较小时，可考虑1格工作，1格备用。（2）沉砂池的设计目的是去除相对密度大于2.65、粒径大于0.2毫米的砂粒。（3）设计流量应根据最大设计流量来计算；在合流制系统中，应根据合流流量来计算。（4）在最大设计流量时，污水在池内的停留时间为30～60s。水平流速在0.15～0.3m/s之间。（5）沉砂池设计有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25～1.0m，每格宽度不宜小于0.6m。（6）城镇污水沉砂量按每万立方米污水0.3m³来计算，沉砂的含水率约为60%，容重为1.5t/m（7）沉砂斗的容积应按2天的沉砂量来计算，斗壁的倾角为55°～60°。（8）池底坡度一般为0.01～0.02；在设置除砂设备时，应根据设备要求考虑池底形状。（9）除砂一般应采用机械方法。但在采用人工排砂时，排砂管的直径不应小于200毫米。（10）采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应相互靠近，尽量缩短排砂管的长度，并在管的首端设置排砂闸门，使排砂管保持畅通，便于维护管理。（11）沉砂池的超高应不小于0.3m。1.5.2设计参数设计水量：Qmax最大设计流量时流速：v=0.25m/s；最大设计流量时的停留时间：t=30s；沉砂池格数：n=2格沉砂池每格宽度：b=0.6m；每万立方米污水沉砂量：X=0.3m排砂周期：T=2d。1.5.3设计计算图4-2平流沉砂池计算示意图（1）沉砂池长度LL=vt=0.25×30=7.5m（2）水流断面面积AA=（3）总宽度BB=nb=2×0.6=1.2m（4）有效水深hh（5）沉砂斗容积VV=8.64×（6）每个沉砂斗容积V每1分格设1个沉砂斗，共有2个沉砂斗，则V（7）沉砂斗尺寸a.沉砂斗上口宽沉砂斗的高度h3,=0.35m，下口的宽度aa=b.沉砂斗容积VVV（8）沉砂室高度h选择重力排砂的排砂方式，池底坡度i=0.06，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过度部分。过度部分长度L则沉砂室高度h（9）沉砂池总高度超高h1取0.3mH=（10）验算最小流速v在最小流量时，只有1格工作（n1=1），v（11）进出水管道管径D进出水管流速v2取0.8m/sD（12）设备选型砂水分离器选用南京兰江水处理设备有限公司的LSSF-260型1台，功率为0.75kW。1.6配水井1.6.1设计参数设计水量：Q1.6.2设计计算（1）进水管管径DD=500mm（2）配水井中心管直径D进水管内流速v2取0.6m/sD（3）配水井直径D进水井的上升流速v3取0.2m/sD（4）矩形宽顶堰a.堰上水头Hq=式中，H为堰上水头，m；q为单个堰的流量，m3b为堰宽，m，取b=1.5m；m0为流量系数，取mg为重力加速度，m/sq=H=b.堰顶宽度B若采用矩形宽顶堰，则需满足2.5＜B/H＜10，故本设计取堰顶宽度B=0.5m，此时B/H=6.25，符合要求。（5）集配水直径DD1.7CASS工艺CASS（循环式活性污泥法）是一种改良的连续进水的SBR工艺，具有占地少、投资和建设成本低、操作、运行管理方便、污泥不易膨胀、剩余污泥量少、污泥性质稳定、排水水质稳定、分期施工等优点。1.7.1设计进出水水质由于本设计未设初沉池，一级处理构筑物粗细格栅和平流式沉砂池对SS去除率一般在1%～5%，但对COD和BOD5去除率很低，可忽略不计。根据进水水质确定的SS=200mg/L，取一级处理对SS的去除率为5%，则进入二级处理的CASS池中的SS浓度=200×1−5%CASS池的设计出水水质按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准来确定。表4-1CASS池进出水水质水质指标进水水质（mg/L）出水水质（mg/L）需要达到的去除率（%）COD4006085BOD52502092SS1902090.5TN402050NH3-N30873.3TP41751.7.2设计参数混合液污泥浓度：X=2500mg/L；污泥负荷：NS充水比：λ=0.24；污水温度：T=10℃；进水BOD5浓度：S0进水SS浓度：SS0出水SS浓度：SSe进水TN浓度：N0出水TN浓度:Ne1.7.3设计计算（1）曝气时间tt（2）沉淀时间t当污泥浓度小于3000mg/L时，污泥界面的沉降速度u为u=7.4×u=7.4×设曝气池水深H=5m，缓冲层高度ε=0.5m，沉淀时间tst（3）运行周期t设排水时间td=0.5h，t=每日周期数n曝气时间比e=（4）曝气池容积V曝气池个数n1=3（3用1备），每座曝V=（5）出水性溶解性BOD5S式中：K2为动力学参数，取f为混合液中VSS与TSS比值，取f=0.75SS（6）计算剩余污泥量设污泥自身氧化系数Kd=0.06d−1，则剩余P式中：Y为污泥产率系数，取Y为0.6；PP非生物污泥PPPP式中：fb为进水VSS中可生化部分的比例，取f剩余污泥量∆X=剩余污泥的含水率按99%计算，则湿污泥量为131.2kg/d。（7）复核污泥龄θθθ污泥龄可以满足氨氮完全硝化的需要。（8）复核滗水高度h曝气池有效水深H=5m，滗水高度h1h（9）设计需氧量考虑最不利情况，按夏季时高水温计算设计需氧量。设计需氧量AOR为AOR=aAOR=1.47×8702.16×AOR=2776.91kg/dAOR=115.7kg/h式中：a为以BOD5表示有机物时的氧当量，kgO2/kgb为氨氮硝化需氧系数，kgO2/kgNc为氨氮硝化需氧系数，kgO2/kgVSS（10）标准需氧量SOR工程所在地海拔高度大约为370米，大气压力P为0.98×105Paρ=微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度4.7m，其绝对压力为PP微孔曝气头氧转移效率EA为20%，气泡上升到O水温为25℃，25℃的清水中氧饱和度CS(25)约为8.4mg/L，则曝气池内的平均溶解氧饱和度CCC标准需氧量SOR为SOR=SOR=178.17kg/h式中：α为氧总转移系数，α=0.85；β为氧在污水中饱和溶解度的修正系数，β=0.98；CS20为20℃时氧在清水中的饱和溶解度，C为曝气池内平均溶解氧浓度，C=2mg/L。空气用量GG=最大气水比=G×RB−503（11）曝气池布置每座曝气池长62m，宽13m，水深5m，超高0.5m，有效体积为4030m3，其中预反应区长9m，占曝气池容积的11.（12）设备选型选用南京兰江水处理设备有限公司的BF-13000浮筒式滗水器，滗水深度为1.28m。1.8高密度沉淀池高密度沉淀池是以污泥体外循环回流为特点的沉淀和澄清技术，它是“混合凝聚、絮凝反应、沉淀分离”这三个单元的综合体，即把混合区、絮凝区、沉淀区在平面上呈一字形精密串接，形成一个有机的整体。1.8.1设计参数高密度沉淀池分为1组；设计流量QD表面负荷q=16m1.8.2设计计算（1）沉淀池a.清水区斜管结构占有面积按4%计。沉淀池清水区面积F斜管区分为两部分，中间为出水渠。斜管区平面尺寸取5m×4.7m，中间出水渠宽度为0.5m，出水渠壁厚度为0.2m，沉淀区长度为L1b.进水区絮凝区来水经淹没式溢流堰向下而进入沉淀区的进水区，进水区宽度为B进水区流速vc.集水槽采用矩形出水堰，堰壁高度P=0.28m，堰宽b=0.05m。沉淀池布置集水槽3个，单个集水槽的水q每个集水槽设矩形堰40个，总矩形堰个数n=120个。每个小矩形堰的流量q=矩形堰有侧壁收缩，流量系数m=0.43，堰上水头H=单个集水槽宽取值b,=0.4m，末端临界h集水槽起端水深h=1.73集水槽水头损失∆h=h−集水槽水位跌落0.1m，槽深0.4m。d.池体高度超高H1=0.4m，斜管沉淀池清水区的高度H2=1.0m，斜管倾角为60°，斜管长度为H根据《室外给水设计规范》（GB50013-2006），斜管沉淀池布水区的高度H4=1.5m；回流污泥流量与进水流量的比值按2%计，污泥浓缩时间tn取H贮泥区的高度H6=0.95mH=H=0.4+1+0.65+1.5+0.5+0.95=5me.出水渠出水渠宽B2=1m，末端流量QDh出水渠起端水深h出水渠的上缘与池顶平，水位低于清水区0.2m，最大水深取0.5mH（2）絮凝区絮凝区由三部分组成：一是流速较大的导流筒内区域；二是流速适中的导流筒外区域；三是流速最小的出口区域。参照《室外给水设计规范》（GB50013−2006），导流筒内区域的流速应在0.5~0.6m/s左右，导流筒外区域的流速应控制在0.1~0.3m/s左右，出口区域的流速应控制在0.05~0.1m/s左右。a.絮凝室尺寸絮凝区的水深H7=6m，反应时间t2取10min，则絮凝室F絮凝室分为2格，并联，每格均为正方形，边长为Lb.导流筒絮凝回流比R2取10，导流筒内区域的设计流Q导流筒内区域流速v1取0.5m/s，则导流筒D导流筒下部喇叭口的高度H8=0.7m，其与水平面的夹角为60°，D导流筒上缘以上部分流速v2=0.25m/s，导流筒上缘距H导流筒外部喇叭口以上部分面积为F导流筒外部喇叭口以上部分流速为v导流筒外部喇叭口下缘处垂直过水面积为F导流筒外部喇叭口下缘处垂直流速为v导流筒喇叭口以下部分水平流速v5=0.15m/s，导流筒下缘Hc.过水洞每格絮凝室设计流量为Q絮凝室的出口过水洞流速v6取0.06m/s，过水洞口宽度BH过水洞局部水头损失系数ξ为1.06（《给排水设计手册》第1册），则过水洞水头损失h=ξd.出口区出口区的长度L3为2m，出口区的上升流速v7=0.06m/sB水流在出口区的停留时间为te.出水堰高度为了配水均匀，在出口区到沉淀区之间设置一个淹没堰。过堰流速v8取0.05m/s，堰上Hf.搅拌机搅拌机的提升水量QT=Q1=0.556m³/s，提升扬程HT取0.15m，效率N式中，γ为水的密度，kg/m³，γ=1000kg/m据此，选用YJ−105搅拌机，桨叶直径1.05m，转速1420r/min，电机功率0.55kW。g.絮凝区GT值絮凝区总停留时间T=水温按5℃计，动力黏度μ=1.51×10−3Pa∙sGT=符合要求。（3）混合室a.混合池尺寸混合池长L4=2.9m，宽B5b.停留时间tc.搅拌机功率混合室G取500s−1，搅Nd.水力计算出水总管长度L5=1.8m，直径v出水总管沿程水头损失为hhh出水总管局部水头损失为h式中，ξ1为出水总管入口系数；ξ2为出水总管三通系数。分别取0.5和混合池出水支管L6=7.4m，直径v出水支管沿程水头损失为hhh出水支管局部水头损失为h式中，ξ3和ξ出水管总水头损失h=h=0.000145+0.007+0.00035+0.0018=0.0093m1.8.3化学除磷药剂投加量估算采用聚合氯化铝PAC作为除磷药剂。（1）进出水水质表4-2进出水水质水质指标进水水质（mg/L）出水水质（mg/L）COD6050BOD52020SS2010TN2020NH3-N88TP10.5设二级处理出水PH值约为7~7.3。（2）设计参数污水厂设计规模：Q=5000m进水SS浓度：X2进水总磷浓度：P2出水SS浓度：X3出水总磷浓度：P3（3）用药量估算本设计的二级处理采用CASS工艺，设SS中含磷量（kp二级处理出水中悬浮态磷P溶解磷含量P三级处理出水悬浮态磷P三级处理出水中溶解性磷P投药量可按2mol/molP来计算。磷的相对分子质量为31，铝的相对分子质量为27，摩尔比折算成质量比为Al/P=1.74。根据资料可知，液态PAC密度为1.19kg/L，Al2O3含量为10%。AlPPAC与去除溶解性磷的比例KPAC的投加量q=日用药量G=qQ=6.57×5000÷1000=32.8kg/d（4）加药间加药间与药库合建，尺寸为9.6m×7.2m。选用1台J1−W50/0.32计量泵，流量为501.9DN型曝气生物滤池曝气生物滤池是一种将接触氧化和过滤相结合的滤池工艺，是对普通生物曝气滤池的改进。本设计选用了具有硝化和反硝化功能的DN型曝气生物滤池。1.9.1设计进出水水质表4-3进出水水质水质指标进水水质（mg/L）出水水质（mg/L）COD5050BOD52010SS1010TN2015NH3-N85TP0.50.51.9.2设计参数污水厂规模：Q=5000m进水TN浓度：TN0出水TN浓度：TN进水NH3-N浓度：S0出水NH3-N浓度：Se进水BOD5浓度：S0出水BOD5浓度：Se1.9.3设计计算（1）总氮去除率η（2）硝化液回流比R=为减少缺氧段堵塞，回流比扩大为66.7%。（3）好氧段滤料体积好氧段NH3−N容积负荷NV1取0.3kgV（4）校核BOD5容积负荷投配负荷N去除负荷N（5）缺氧段滤料体积选缺氧段NO3−−N容积负荷NV（6）滤池尺寸滤池分为2格（n=2），滤速q取6m3/（A=每格为正方形，边长a=每格曝气生物滤池好氧段的滤料层高为h每格曝气生物滤池缺氧段滤料高为h滤池的超高h1=0.3m，滤料的淹没高度h2=0.8m，好氧段与缺氧段间距为h4=0.3m，好氧段承托层高为h5H=H=0.3+0.8+0.86+0.54+0.3+0.2+0.2+1.2=4.4m（7）水力停留时间好氧段空床水力停留时间t滤料空隙率为ε1实际水力停留时间t缺氧段空床水力停留时间t滤料空隙率为ε2实际水力停留时间t1.10二氧化氯消毒工艺1.10.1设计参数流量：Q=5000m接触时间：t=30min。1.10.2设计计算（1）投药量G计算按有效氯来计算，在每m3G=0.001×7×208.33=1.46kg/h（2）设备选型拟采用化学法制备二氧化氯，即采用氯酸钠和盐酸反应生成二氧化氯和氯气的混合气体。主反应NaClO副反应NaClO选用2台HB-3000型二氧化氯发生器，每台产气量为3000g/h，功率为2kW，1用1备，在日常运行时，交替使用。（3）耗药量及药液贮槽根据设备要求，HB-3000型二氧化氯发生器的药液配置含量：NaClO3为30%，HCl为30%。市售的氯酸钠为袋装50kg的纯固体粉理论计算，产生1g二氧化氯需消耗0.65g的NaClO3和1.3g的HCl。但在实际运行中氯酸钠和盐酸不可能完全转化，经验数据为氯酸钠消耗量G盐酸消耗量G配制成30%的溶液，则药液体积为VV由于污水处理厂规模小，每日耗药量较小，所以选用两个容积为200L的药液贮槽，每日配药1~2次。（4）贮药量W贮药量按15d设计。W按市售50kg袋装氯酸钠计约需20袋。W按市售31%的稀盐酸计约需5661kg，即4.92m3（31%的稀盐酸密度为（5）加药间平面布置加药间尺寸：L×B=9.6m×7.2m在加药间的低处设排风扇2台，每小时换气8~12次。1.11消毒接触池1.11.1设计要点（1）二氧化氯与污水的混合接触时间采