污水处理厂工艺设计及计算

污水处理厂工艺设

计及计算

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第三章污水处理厂工艺设计及计算

第一节格栅

进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的

漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于

后续处理过程的杂物。

拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设

备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成,动力装置采用悬挂式

涡轮减速机，结构紧凑,调整维修方便，适用于生活污水预处理。

1.1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~

l.0m/s,槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不但过栅水头损失增

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。另外，在选择格栅断面尺寸符，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。格栅栅

条间隙拟定为25.00mm。

1.2设计流量：

a.日平均流量

e<i=45000m3/dx1875m3/h=0.52m3/s=520L/s

K,取1.4

b.最大日流量

333

(2/Mor=Kz•Qd=1.4x1875m/h=2625m/h=0.73m/s

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1.3设计参数：

栅条净间隙为b=25.0mm栅前流速vl=0.7m/s

过栅流速0.6m/s栅前部分长度：0.5m

格栅倾角6=60°单位栅渣量:①尸0.05m3栅渣/gm?污

水

1.4设计计算：

1.4.1确定栅前水深

根据最优水力断面公式Q=等计算得：

国F叵.066,”旦233〃，

因此栅前槽宽约0.66m。栅前水深h^O.33m

1.4.2格栅计算

说明：Qmax—最大设计流量,m3/s;a一格栅倾角度(。);

h—栅前水深,m;V一污水的过栅流速,m/s。

栅条间隙数(n)为

n=QmaxJsina_O.153xJsin60。=30(条)

f~乐0.025x0.3x0.6-'八

栅槽有效宽度(B)

设计采用01。圆钢为栅条，即S=0.0lmo

B=S(〃-1)+bn=0.01x(30-1)+0.025x30=1.04(m)

经过格栅的水头损失h2

〃2=Kxho

V2.

ho=——sina

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ho一计算水头损失；g一重力加速度;

K一格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数,一般取3;

4一阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于

4

圆形断面工=L79X([3

'0.01¥0.62

112=3x1.79xxsin60。=0.025。〃)

<0.025；2x9.81

因此:栅后槽总高度H

H=h+h]+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m)(hi—栅前渠超

高,一般取0.3m)

栅槽总长度L

“=上也=叫受=0.52〃?

2*tanai2*tan20°

L2=—=0.26/fi

2

用=〃+历=0.3+0.33=0.63

L=LI+L2+1.0+0.5+—=0.52+0.26+1.()+0.5+=2.64m

tanatan60:

Li一进水渠长,m;L2一栅槽与出水渠连接处渐窄部分长

度,m;

BI一进水渠宽,；ai一进水渐宽部分的展开角,一般取

20

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图一格栅简图

1.4.3栅渣量计算

对于栅条间距b=25.0mm的中格栅,对于城市污水，每单位体积

污水烂截污物为W尸O.O5m3/lO3m3,每日栅渣量为

W=QmaMX86400=().153x0.()5x864(X)4m3/d

1KzXlOOO_1.64x1000

拦截污物量大于0.3m3/d,宜采用机械清渣。

二、沉砂池

采用平流式沉砂池

1.设计参数

设计流量:Q=301L/s(按算，设计1组，分为2格)

设计流速:v=0.25m/s

水力停留时间：t=30s

2.设计计算

⑴沉砂池K度：

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L=vt=0.25x30=7.5m

(2)水流断面积：

A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2

⑶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

13x10-X2X3=02W

2K02xl.5xl05

(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3m3/105m;

K:污水流量总变化系数1.5

⑹沉砂斗各部分尺寸及容积：

设计斗底宽a尸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：

242x0.5八u-

a=+0=----------1-0.5=[Am

tan60°tan60°

沉砂斗容积:

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丫=生(2/+2佝+2«,2)=—(2x1.12+2x1.1x0.5+2x().52)=0.34m3

66

(略大于Vl=0.26m3,符合要求)

⑺沉砂池高度:采月重力排砂，设计池底坂度为0.06,坡向沉砂斗长

L-2a7.5-2xl.l

度为L==2.65"?

222

则沉泥区高度为

h3=hd+0.06L2=0.5+0.06x2.65=0.659m

池总高度H:设超高hi=0.3m,

H=hi+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m

⑻进水渐宽部分长度:

B—2B12.4-2x0.94

匕二=1.43〃，

tan20°tan20°

⑼出水渐窄部分长度：

L3=LI=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/L5=200.7L/s

则Vmin=Q平均日/A=0./1.204=0.17>0.15m/s,符合要求

(11)计算草图如下：

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图4平流式沉砂池计算草佟

第三节沉淀池

3.1采用中心进水福流式沉淀池：

图四沉淀池简图

3.2设计参数：

沉淀池个数n=2;水力表面负荷q=lm3/(m2h);出水堰负荷

1.7L/s•m(146.88m3/m•d);沉淀时间

T=2h；h?为缓冲层高度，取0.5m；hs为挂泥板高度，取0.5m。污泥斗下半径

「2=1m,上半径ri=2m;剩余污泥含水率Pi=99.2%

3.2.1设计计算：

3.2.1.1池表面积

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q'1

3.2.1.2单池面积

A单池=3=1^=5210?(取530m2)

321.3池直径

D=^4^7=^4xgo=2598m(取530m)

3.2.1.4沉淀部分有效水深(h*

混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分

离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，取力2=3小

3.2.1.5沉淀池部分有效容积

V=—•儿=314x26"x3=1591.98〃/

4-4

3.2.1.6沉淀池坡底落差(取池底坡度i=0.05)

h4=Zx-y-rj=0.05x-2=0.55m

3.2.1.7沉淀池周边(有效)水深

n

HQ=h2++为=3+0.5+0.5=4.0m>4.0m(——=—=6.5>6,满足规定)

为4

321.8污泥斗容积

污泥斗高度he=(^-r2)-tgar=(2-1)xtg6O°=1.73m

23，14L73223

匕=^-(r,+r,/-2+r/)=^x(2+2xl+l)=i2.7m

池底可储存污泥的体积为：

2314，8223

V2=*x(/?2+Rr+r,)='^°x(13+13x2+2)=166.63/n

共可储存污泥体积为：

3

V1+V2=12.7+166.63=179.33m

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3.2.1.9沉淀池总高度

H=0.47+4+1.73=6.2m

3.3进水系统计算

3.3.1单池设计流量521m3/h(0.145m3/s)

进水管没计流量：0.145x(l+R)=0.145x

1.5=0.218m3/s

管径Di=500mm,匕-Q2^x4-i.iim/s

D“

3.3.2进水竖井

进水井径采用L2m,

出水口尺寸0.30xL2nA共6个沿井壁均匀分布

出水口流速

0.218

®0.101〃z/s(<0.15/72/5)

-0.30x1.2x6

333紊流筒计算图六进水竖井示意

图

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筒中流速匕=0.03~0.02〃?/s,（取0.03m/s）

紊流筒过流面积丁普一端二727/紊流筒直径

3.4出水部分设计

3.4.1环形集水槽内流量夕集=0.145m3/s

3.4.2环形集水槽设计

采用单侧集水环形集水槽计算。

槽宽〃=2x0.9x（h*产=0.9x（1.4x0.145）°'=0.48m

（其中改为安全系数采用.2~1.5）

设槽中流速v=0.5m/s

设计环形槽内水深为0.4m,集水槽总高度为0.4+0.4（超

高）=0.8m,采用90°三角堰。

343出水溢流堰的设计（采用出水三角堰90。）

3.4.3.1堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）Hi=0.04m

3.4.3.2每个三角堰的流量卬

.=1.343=1.343x0.04247=O.OO（M733m3/s

3.4.3.3三角堰个数m

。单二0.145=306.4个（设计时取307个）

-q7"0.0004733

343.4三角堰中心距

J以…=3.14x(36-2x0.48)=。3,〃

307307

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图七溢流堰简图

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

Q'=2；；,=10000m3/d=115.8L/So

总污泥龄：20d

MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75贝［JMLSS=2700

曝气池:DO=2mg/L

NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgCh/NO3—N还

原

a=0.90=0.98

其它参数:a=0.6kgVSS/kgBOD5b=0.07d1

脱氮速率:qdn=0.0312kgNO3-NOgMLVSS・d

Ki=0.23d/Ko2=1.3mg/L

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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/mg

NO3-N还原

硝化安全系数25

脱硝温度修正系数：108

2.设计计算

⑴碱度平衡计算：

1)设计的出水80%为20mg/L,则出水中溶解性802=20-0.7

x20x1.42x(l-6。23X5)=6.4mg/L

2)采用污泥龄20d,则日产泥量为：

0.6x10000x(190-6.4)

监=550.8kg/d

1+33(X)0x(1+0.05x20)

设其中有12.4%为氮，近似等于TKN中用于合成部分为:

0.124x550.8=68.30kg/d

即:TKN中有色就竺=6.83mg/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/L

3)碱度平衡计算

已知产生0.1mg/L碱度/除去ImgBOD5,且设进水中碱度为2

50mg/L,剩余碱度=250-7.1x25.17+3.0x14.17+0.1x(190-6.4)=13

2.16mg/L

计算所得剩余碱度以CCO3计，此值可使PH>7.2mg/L

(2)优化区容积计算：

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硝化速率为

09N

[0.47G。时-⑸XX

%+I。。.05Z」58

_KQ+。2.

22

[047e。•丽(岳⑸卜

2+]0005x15-1.1581.3+2

=0.204d“

故泥龄:"=2=d^=4.9d

采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为:2.5x4.9=12.5d

原假定污泥龄为20d,则硝化速率为:

—=0.05dd

=

20

单位基质利用率:

_().05+0.()5

bl=--------=().167kgBODjkgMINSS.d

0.6

MLVSS=fxMLSS=0.75x3600=2700mg/L

所需的MLVSS总量=(190-6.4)X10000=I09W

0.167x100()6

硝化容积:匕1000=4071.9irP

水力停留时间3=凝2x24=9.8h

(3)反硝化区容积:

12。。时，反硝化速率为:

q=0.03(-)4-0.029吐。)

(lnM

190(,2-20)

0.03x(--------------)+0.029x1.08

3600x—

24

=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d

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还原N0.3-N的总量二盘10000=141.7kg/d

脱氮所需MLVSS=^=8335.3kg

脱氮所需池容=■^需xl000=3087.1m3

水力停留时间:必=^x24=7.4h

(4)氧化沟的总容积：

总水力停留时间：

-8+7.4=17.2h

总容积:

丫=匕+V.=4071.9+3087.1=7159m3

(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:盗=292,2.。其中好氧段长度为畏=166,2.，缺氧

段长度为需"历

乃x7)x21

弯道处长度：3x-----1------=2=66777

22

则单个直道长:--------=56.55/〃(取59m)

4

故氧化沟总池长=59+7+14=80m,总池宽=7x4=28m(未计池壁

厚)。

校核实际污泥负荷M=需=翳费=0.01软gBO»kgMLSSY

(6)需氧量计算：

采用如下经驹公式计算：

O2(kg/d)=AxSr+BxMLSS+4.62.6xNQ

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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3佥系数A=0.5B=0.1

需要硝化的氧量：

3

Nr=25.xx-=251.7kg/d

R=0.5x10000x(0.19-0.0064)+0.1x4071.9x2.7

+4.6x251.7-2.6x141.7

=2806.8lkg/d=116.95kg/h

取T=30C,查表得a=0.8,0=0.9,氧的饱和度C(3。。)=7.63mg

/L,CW)=9.17mg/L

采用表面机械曝气时,20C时脱氧清水的充氧量为：

R二—Gq.)________

(r2<))

°-c\fipCs{T}-c]xl.024-

__________116.95x9.17_________

-0.80X[0.9X1X7.63-2]X1.024(30-20)

=217.08kg/h

查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径①=3.5m,

电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgCh/h,每座氧

化沟所需数量为n,则〃=需=誓=1.74取n=2台

14—J1乙

(7)回流污泥量：

可由公式R=11求得。

Xr-X

式中:X=MLSS=3.6g/L,回流污泥浓度X,取10g/Lo贝！J：

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R==0.56(50%—100%.实际取60%)

10-3.6

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%QO

(8)剩余污泥量：

550.8240x0.25⑺八八八

=----+--------x1000()=

0.751000

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：

^^二133.44〃/〃

10

(9)氧化沟计算草草图如下:

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上

，.

・

水

进

接

管

升

捉

房

泵

沉

及

池

砂

图5氧化沟计算草图

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=1000。m3/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L5—2.9L/s.m,取2.0L/（s.m）

2.设计计算

⑴沉淀池面积：

按表面负荷算:A=义=粤粤=417m2

纭1X24

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4x417”必

(2)沉淀池直径:/)=-----------=23>16/7?

3.14

有效水深为h=qbT=1.0x2.5=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：

10000

2x2x(l+o.6)x---------X3600

="如R)QX=---------------24---------------=706疝

X+Xr3600+1(X)00

则75泥区局度为

=1.777?

A417

⑷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=hi+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m

设池底度为仁0。5,则池底坡度降为

/?=-~~—i=—~~-x0.05=0.53加

’522

则池中心总深度为

H=h+h5=4.9+0.53=5.43m

⑸校核堰负荷：

径深比

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—=—=8.28

h+42.9

D23

—=5.22

%+〃2+%34.6

堰负荷

卷=3管;3=138m3/(d.M=1.6L/(s")<2L/(s.m)

以上各项均符合要求

(6)辐流式二沉池计算草图如