【《基于卡鲁赛尔2000型氧化沟的污水的三级处理计算过程案例》7000字】

基于卡鲁赛尔2000型氧化沟的污水的三级处理计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u1331基于卡鲁赛尔2000型氧化沟的污水的三级处理计算过程案例 121790第1章设计概述 214716第2章污水的三级处理 367712.1混凝处理 3281712.1.1混凝剂投加量计算 3280882.1.2混凝剂的配制 496052.1.3混凝剂投加与混合方式 59999混合方式为管式静态混合器，该混合方式适合水量变化不大的水厂，且设备简单，不需要土建构筑物，经济且便于管理维护。 6325872.2机械絮凝池斁 663962.2.1设计流量峎 6312132.2.2池体尺寸计算 6198362.3平流沉淀池 11118712.3.1设计流量 11319872.3.2平面尺寸计算 11290982.3.3进出水系统 1355362.3.4平流沉淀池至V型滤池集配水井设计计算 16310082.4V型滤池 1780382.4.1V型滤池计算 18157292.4.2滤池至接触消毒池集配水井设计计算 27264162.5消毒处理 28314922.2.1液氯投加量计算 28302752.2.2加氯设备的选择 28252222.2.3加氯间和氯库 28156622.6平流式接触消毒池 28252332.6.1尺寸计算 29223372.6.2进出水系统 30316982.7巴氏计量槽 30129762.7.1巴氏计量槽尺寸计算 30233202.7.2巴氏计量槽渠道水力计算 3227592.7.3污水厂出水管 33第1章设计概述随着社会的不断发展，城镇的居民生活污水及工业生产所产生的废水的排放问题逐渐收到关注，大量污废水的排放会使环境遭到严重破坏。且早期的合流制排水体制将雨水、工业废水与生活污水集中至同一管道排放，大大增加了水体的污染程度。因此，需要解决小型城镇的污水和雨水的收集和排放问题，以及建设小型污水处理厂以满足该地区污水集中处理后达标排放。而部分城镇满足不了大型污水厂的施工及运营条件，故选择经济合理的处理工艺及设计适合当地条件的小型污水处理厂以满足这些地区的污水处理要求。当前，我国的水资源的污染及短缺问题严重影响国家的经济社会可持续发展。国家和政府先后出台了多项政策鼓励环境保护产业的发展，国家对污水处理行业极其重视，支持力度也不断提升，因此，污水处理行业得到了快速发展。福建省漳州NJ县根据国家环保部门以及地方政府的要求，力争设计配套的污水管网系统和雨水管网系统，可收集该新规划建设的区域内90%以上的污水及雨水，以及建设配套的污水处理厂。本次设计地区福建省漳州NJ县位于福建省的南部，漳州市西北部，地处东经117°35′73″，北纬24°51′45″。境内因受燕山运动晚期新华夏系构造的影响，地势西南高东北低。地貌可依次划分为丘陵、中低山、河谷平原等3个类型区。沿河流域为冲积平原，其余属于丘陵。全县交通便捷，通讯发达，水电充足。国道线贯穿NJ县东半部，省道山长线连接西半县，该地区交通发达。区域总面积为1926平方公里，常住人口约有36万人，NJ县属于亚热带海洋性季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，气候温暖湿润，且该地区受季风影响大，每年的四至九月为台风季节，最大风力为十一级。夏季主导风向为东南偏东，而冬季东北风盛行。年平均气温为20.1℃，年平均降雨量为1319.7毫米，且该地区境内河流众多，水资源丰富，水质良好。NJ县污水处理厂设计规模为2.5万吨/天，其处理污水为街区内居民生活污水。查询相关资料可知，NJ县人口密度为179人/hm2，自来水普及率为100%，所选区域面积8.35平方千米。根据《福建省城市用水量标准》（DBJ/T13—127—2010）查询可得，NJ县人均居民用水量定额为200L/d，该地区无大用户，污水处理厂服务人口数为10万人，排水量按用水量的80%计算，取160L/d。计算可得0.20×100000×0.80=16000m3/d，并考虑远期规划，则该污水处理厂的设计规模为25000m3/d。根据任务书中环境监测站提供的水质监测数据以及《城市排水工程规划规范》（GB50318-2017）相关内容，同一水质指标的规定不一致时，按高标准执行[3]，再结合各地污水厂进水水质平均值和设计水质取值惯例，则污水处理厂进出水水质如下表1-1所示。表1-1福建漳州NJ县污水处理厂设计水质指标水质指标SS(mg/L)TKN(mg/L)TP(mg/L)CODcr(mg/L)NH3－N（mg/L）BOD5（mg/L）pH值进水指标120—18035—452—3150—22020—40100—1606.7出水指标≤10≤15≤0.5≤50≤5(8)≤106~9第2章污水的三级处理2.1混凝处理2.1.1混凝剂投加量计算药剂采用聚氯化铝（PAC），参考当地污水厂的运行资料，最大投加量取a=40mg/L。可计算出投加量为：T—每一天的投加量，；a—最大投加量，；q—每天处理水量，。则混凝剂投加量为：2.1.2混凝剂的配制由于污水厂规模较小，故采用水力调配。因此，需要计算溶液池及溶解池容积。（1）溶液池容积：式中，W1—池容积，m3；a—药剂投加量，；Q—处理水量，；b—溶液浓度，大约为；n—次数，一般一天不超过3次。选取b为10%，n=1，a=40，，代入数据可得：。溶液池单池尺寸为L×B×H=2.5m×2.5m×2.5m。高度里面含超高0.3m，沉渣高0.3m。则溶液池的有效容积故，符合要求。（2）溶解池容积：设有两个溶解池，单池有效容积为：设计中取溶解池容积为溶液池的25%，。则设计出的尺寸为。其中溶解池超高0.3m，底部沉渣高度为0.2m。则实际上溶液池的有效容积计算可得：，故，符合要求。根据要求，溶解池和溶液池池底坡度均要大于0.02，故池底坡度设置0.02。溶解池池底应设置排渣管，溶液池底部设置放空管，按一个小时放空计。在池内最高水位处设置溢流装置。2.1.3混凝剂投加与混合方式采用计量泵投加方式，可通过改变冲程长度或电机转速来调节投加量。本次设计中投加设备采用隔膜计量泵。计算计量泵每小时投药量：选用的计量泵具体参数如表5-1所示。表5-1隔膜计量泵参数表型号流量㷹（L/s）泵速（r/min）嚄压力（Mpa）电机功率屼（Kw）进出口直径（mm）J-Z(M)500/2.55001552.52.220混合方式为管式静态混合器，该混合方式适合水量变化不大的水厂，且设备简单，不需要土建构筑物，经济且便于管理维护。2.2机械絮凝池斁2.2.1设计流量峎污水厂处理规模为25000m3/d，选用两组机械絮凝池，则单个池子的流量为：2.2.2池体尺寸计算本次设计采用垂直轴式机械絮凝池敠絮凝池尺寸单池容积

絮凝时间T取20分钟。代入数据可计算出：

絮凝池共2组，分3格,共有6格。则每格尺寸为L=3m,B=3m,则计算水深池体的超高取0.3m，则总高度为3.3m。计算絮凝池实际容积为:絮凝时间应在15~20min以内计算实际絮凝时间故满足要求。在每一格均设置搅拌设备，分格墙上下交错布置于过水孔道上。池壁池壁周围有四个挡板固定。搅拌设备=1\*GB3①叶轮直径

叶轮直径取池子宽度的87%，即计算可得3×0.87=

2.61m,本设计中采用2.6m。=2\*GB3②叶轮桨板中心旋转直径D0桨板的长度l取为1.8m，可满足浆板的长度与叶轮的直径之比为1.8/2.6=0.69<0.75的要求。桨板的宽度取b=,内外侧轴各有4块桨板，共8块。桨板样式及尺寸见示意图5-1。图5-1絮凝池桨板结构示意图旋转桨板的面积除于絮凝池的过水面积得:

<25%故可以满足要求。校核长宽比。桨板宽与长比值为0.083，在之间，故可以满足要求。=3\*GB3③叶轮转速桨板中心点线速度设置为:第一排=0.5m/s，第二排

=0.35m/s，第三排=0.2m/s。以下公式可计算叶轮的转速式中—叶轮转动速度（r/min）；—叶轮桨板中心的线速度（m/s）—在桨板中心点上的旋转直径（mm）分别将每一排叶轮桨板中心线速度代入公式，可得：==2.03r/min，=0.526rad/s==3.52r/min，=0.368rad/s==2.01r/min，=0.210rad/s桨板长宽之比=，故查下表可知=1.1表5-2阻力系数小于11~22.5~44.5~1010.5~18大于181.101.151.191.291.402.00式中k—系数—阻力系数，由桨板的宽除于长确定，为1.1—水密度，约为1000kg/g—重力加速度，为9.81=4\*GB3④桨板在旋转中需要克服的水阻所耗功率设计内外桨板的叶轮半径及其与桨板宽度的差值分别为=0.75m，=0.60m和=1.3m，=1.15m。取上述的阻力系数，代入数据得：同理可计算出安装三台搅拌机与每一台电机共用，由上述计算可知P1、P2、P3的值，故每个絮凝池所需要损耗的功率计算可得计算单台的电机功率：式中—搅拌机的机械总效率，为0.75；—传动效率，一般取0.6~0.95；P—反应池所需功率。代入数据计算得：=5\*GB3⑤核算G值与GT值此处按水温是15℃计，=1.14分别为：絮凝池平均速度梯度值为：由于絮凝池及沉淀池两者合建，故平面结构示意图如下图所示图5-2絮凝—平流沉淀池平面结构示意图2.3平流沉淀池平面结构示意图如5-3所示。图5-3平流沉淀池平面结构示意图2.3.1设计流量采用两组平流沉淀池，则单池的流量=520.83=0.145，考虑总变化系数，则Q=752.20。2.3.2平面尺寸计算平面尺寸计算=1\*GB3①沉淀池有效容积WW式中V—沉淀池的有效容积T—停留时间（h），一般采用2~4h设计中取T=2h，W=2\*GB3②沉淀池长度L=3式中L—沉淀池长度（m）；V—水平流速（m/s），根据规范，水平流速为4.0mm/s~12.0mm/s。取12.0mm/s。则L=3长度取86m。=3\*GB3③沉淀池宽度式中：B—沉淀池宽度h—沉淀池有效水深，一般取3~5m；设计中取h=3m，沉淀池的长宽比L÷B=86÷5.8沉淀池的长深比>10，符合要求。沉淀池水力条件复核：R=先计算出=Bh=3×5.8=17.4，式中R—水力半径ω—水流断面积ρ—湿周Fr—弗劳德数v—水流平均速度g—重力加速度弗劳德数Fr符合在的范围，故满足要求。2.3.3进出水系统进水部分计算平流沉淀池配水方式采用的是穿孔花墙。则孔口面积总数计算可得：式中A—孔口总面积（m2—孔洞口的水流速度（m/s），取值≤0.15~0.20m/s。设计中取v1=0.2m/s，将每个孔口尺寸设计为15cm×8cm，故孔口个数=进水口处的水头损失计算为：式中—进水口处的水损（m）；—局部阻力系数。取=2代入公式计算可得：由于水损较小，安全起见，此处应该取0.05m。沉淀池出水部分设计=1\*GB3①出水采用薄壁堰溢流堰，渠道断面为矩形，计算总堰长为：式中—总堰长，（m）；q—其堰上负荷，应该≥500，取负荷q=250。代入数据计算可得：采用指形堰出水，设有2条指形堰，双侧集水后，汇入总渠出水。堰口标高可调节，通过上下旋转螺栓来适应出水的水位变化。=2\*GB3②出水渠起端水深式中—出水渠起端水深（m）；b—渠道宽度（m）。取b=0.6m代入公式中可计算出：设置出水渠的总深度为，跌水部分的高度为，则水渠内水流速度计算可知：式中出水管选择管径为DN500的管子，则管内的水流速度计算可知式中D—出水管管径（m）。=3\*GB3③沉淀池放空管设计计算管径计算：式中d—放空管管径（m）；t—放空时间（s），取t=2h。代入可得：设计中取管径为DN300mm的管为放空管。=4\*GB3④排泥设备选择排泥设备采用HHX型行车式吸泥机，具体参数如下表所示。表5-3HJX型行车式吸泥机参数表型号沉淀池宽度（m）轮距（m）吸泥机行走速度（m/min）驱动功率（kw）虹吸式真空泵功率（kw）HHX-661.61.0-1.32×0.371.5

=5\*GB3⑤沉淀池总高

式中H—沉淀池的总高(m)；

—沉淀池的超高(m),采用0.3~0.5m，取h3=0.4m；

—沉淀池的污泥斗高(m),

hH

=

0.4

+

0.4

+

3

=

3.8

m2.3.4平流沉淀池至V型滤池集配水井设计计算（1）配水井中心管直径已知，，则取井径为0.90（2）集水井直径已知，，则取井径为1.20（3）配水井直径设计中取，则取井径为1.902.4V型滤池V型滤池结构示意图如图5-4所示。图5-4V型滤池结构示意图2.4.1V型滤池计算已知条件据上述可知，污水厂总设计规模为2.5万m3/d，设计采用的滤池为V型滤池，有两个系列。设计计算滤池的工作持续时间工作周期按24个小时设计计算，采用气冲、气水同时洗以及水冲的方式进行冲洗。工作持续时间分别为2min的气冲、5min的气水同时洗、最后3min的水冲。总共经历的时间经计算可知为：t=10min=0.17h则有效工作时间为：T=24−0.17=23.83（设计处理水量由上述可知，总变化系数=1.45，要计算最高时的水量作为设计流量。污水处理厂平均时水量为则污水处理厂最高时的流量计算可知为滤床面积螪考虑采用单层粗砂均匀级配滤料，滤速设计为v=8m/h，故总面积计算为该值在F=150~250m3的范围内，设置有4个滤池，每格有两个滤床，计算每个滤床的面积：模板尺寸为0.6m×1m，宽度取3.0m滤床长度为计算滤床长宽比为：，因此符合设计要求。滤床单格实际面积计算：强制滤速校核按一格冲洗时计算，可得强制滤速为则每格强制产水量为滤池宽度排水槽的宽度取值为0.8m，结构厚度取0.15m。滤池宽度计算可得滤床高度设计取气水室高度H1=0.9m，滤板采用了整体浇筑的方式，其厚度为H2=0.2m，，滤料层厚度为H3=1.3m，承托层厚度为H4=0.1m，淹没厚度为则计算滤池总高度为：进水系统进水总渠进水总渠流速=1.0m/s，计算出过水断面为：总渠宽度取0.5m，总渠水深为设超高为0.30则总渠水深加上超高即为总高，总渠的水力半径为取进水总渠粗糙系数n=0.013，总渠的坡度计算为设计坡度取izjs=0.005。进水孔取表面扫洗强度=2.0，故每个滤池表面扫洗流量计算可得设置2个表面扫洗进水孔，过孔流速vk取1.2m/s，孔为正方形断面，进水孔边长为强制过滤时主进水孔进水流量为主进水孔也采用正方形，其过孔流速设置为1.1m/s，则强制过滤时，3个孔开始同时工作，修正的过孔流速为查设计手册，已知淹没出流时的局部阻力系数为=1.06。强制过滤时，计算过孔口时的水损为2个孔口在冲洗时会同时工作，则计算过孔流速修正：冲洗时，过孔水头损失计算为进水堰堰槽宽度取0.5m，强制过滤时的堰上水头h=0.1m，流量系数m取0.436，选用宽度为3m的旋转调节堰，计算堰上水头修正为V型槽表面扫洗时的单个V型槽的配水流量为，槽与池壁有45°的夹角，在表面冲洗时，槽内起始端流速按照=0.6m/s计算，V型槽水深hv为取超高0.1m，则高度取0.5m，出水孔的淹没深度取，忽略起端及终端水位变化，则计算V型槽内外水位差：。表面扫洗时其出水孔过孔流速为取直径=20mm，单个出水孔个数计算可得：取70个出水孔。进水槽经过溢流堰进来的流量经V型过水洞分别配送至两端的槽中的为进水槽。强制过滤时，单槽进水流量qqzd为qqzd=强制过滤时的过洞流速vjvk为而强制过滤时，V型过水洞为淹没出流，过水洞水损hj为进水槽与V型槽的底部相互平行，则低于排水槽顶端面为0.1m，距离最高水位有1.0m，因此进水槽最高水位等于三者相加，进水槽的最大水深计算为进水槽宽度=，流量取强制过滤时的，可以计算进水槽流速为进行表面扫洗时，进水槽水深与V型槽水深相等，故计算进水槽流速为排水系统排水槽表面扫洗强度为2L/s，水冲洗强度取6L/s，可计算出排水槽设计排水量为取顶端高出滤料层0.5m，起端板高出滤板0.5m，起端水深为1.3m，终端板高出滤板0.1m，终端水深1.7m。计算排水槽坡度：取排水槽粗糙系数n=0.013，用谢才公式试算其终端水深计算冲洗时排水槽顶端水深为：排水暗渠排水暗渠设置在进水槽和溢流堰槽下端，取流速为1.1m/s，取宽度为0.80m，计算水深其水力半径为取粗糙系数n=0.013，则其水力坡度计算为据计算结果，其设计坡度取值为0.005。配水配气系统配水配气渠水冲强度qs取6L/s，则冲洗流量计算：气冲强度qqx取17L/s，气冲流量为起端水的流动速度按1.5m/s计算，则所需断面面积计算为起端气的流动速度按5m/s计算，则所需断面面积计算为故可知渠的宽度为，起端高度为，起端面积为，大于和的面积之和即大于0.192+0.163=0.355，故满足要求。配水配气渠配水孔配水孔之间距离取=0.5m，则计算配水孔个数：采用边长为0.1m0.1m的正方形配水孔，则配水孔面积为流速为：配气孔配气孔之间间距取0.3m，则计算配气孔个采用直径为50mm的圆形配气孔，故计算配气孔面积fqk为其流速计算可得滤板和滤头的安装布置采用整体浇筑滤板，其规格为0.6m×1.2m，且每一块上均安装有二十个滤头，每一滤池需要八十块滤板，共安装有一千六百个滤头，滤板支撑梁间距有1.0m，长3m。冲洗设备水泵水泵设计流量设为。滤头柄内径为17mm，则滤头内水流速度为：故滤头水头损失为：承托层水头损失为：石英砂滤料层密度，滤料层孔隙率为45%，滤料层水头损失为：水泵吸水池的最低水位至排水槽顶端高度之差H0计5m，冲洗管道损失h1计1.5m，安全水头计h5=1.0m，再加上h2=0.216m，h3=0.013m，h鼓风机流量及扬程计算鼓风机流量为=0.816L/s，滤帽淹没深度加上系统阻力的损失与其风压相等，加上滤头、滤料层以及承托层的水冲洗损失，系统损失hxt计1.0m，则鼓风机风压计算：进出管道冲洗进水管计算管径dsxg，按照流速=2.5m/s计算强制过滤时清水出水管流速计算可得：冲洗进气管计算管径dqxg，按照流速vqxg=12m/s计算出水总管计算管径dzg，按照流速vzg=12m/s计算2.4.2滤池至接触消毒池集配水井设计计算配水井中心管直径设计中取，，则取管径为0.9m。集水井直径设计中取，则取井径为1.60m。配水井直径设计中取，则取井径为2.20m。2.5消毒处理2.2.1液氯投加量计算污水的三级处理需进行消毒。本设计中采用液氯消毒。仓库储量按计算，每天的液氯投加量为，日处理水量为2.5万吨。则加氯量G为：储氯量W为：2.2.2加氯设备的选择设置两用一备共三台加氯机，投加量为0~10kg/h。选择三只1000kg容量的钢瓶储存液氯。2.2.3加氯间和氯库加氯间可放置加氯设备，而氯库则用于储备氯。两者合建