污水处理厂实用工艺设计及计算

1、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0.61.0m/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

2、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。格栅栅条间隙拟定为 25.00mm 。1.2 设计流量：a. 日平均流量Qd=45000m 3/d 1875m 3/h=0.52m 3/s=520L/sKz 取 1.4b. 最大日流量Qmax=K z Qd=1.4 X1875m 3/h=2625m3/h=0.73m3/s1.3 设计参数：栅条净间隙为b=25.0mm栅前流速v仁0.7m/s过栅流速 0.6m/s栅前部分长度： 0.5m格栅倾角3 =60 单位栅渣量：3i=0.05m 3 栅渣 /10 3m 3 污水1.4 设计计算:确定栅前水深根据

3、最优水力断面公式B-计算得:22 0.1530.70.66mBih0.33m2所以栅前槽宽约0.66m。栅前水深h 0.33m格栅计算h 栅前水深,V污水的过栅流速,m/s。说明：Qmax最大设计流量，m /S ；a 格栅倾角，度（）；栅条间隙数（n）为Qmax sin 0.153 , sin 60ehv0.025 0.3栅槽有效宽度（设计采用？10圆钢为栅条，即S=0.01m 。B S(n1)bn 0.01(30 1) 0.02530=1.04(m)通过格栅的水头损失h2h2K h02h0sin2gho计算水头损失;g 重力加速度;K格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取E阻力系数，其数

4、值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，1.794 s 3 b40.0130.62h23 1.79sin 600.025(m)0.0252 9.81H=h+h i +h 2=0.33+0.3+0.025=0.655(m)（hi栅前渠超高，一般取0.3m ）所以：栅后槽总高度 H栅槽总长度LL1B Bi2*ta n i1.040.662* ta n 200.52mL20.26m2H1 h h1 = 0.3+0.33 = 0.63H10.63LL1L2 1.00.50.52 0.26 1.00.52.64mtantan 60L1进水渠长，m ;L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m ；B1

5、进水渠宽，;a1进水渐宽部分的展开角，-般取20 。一一、1V1Z iFf图一格栅简图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Wi=0.05m 3/10 3m3,每日栅渣量为W QmaxWi 864000.153 0.05 864003,*W=0.4m 3/dKz 10001.64 1000拦截污物量大于0.3m 3/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2010年算，设计1组，分为2格)设计流速：v=0.25m/s水力停留时间：t=30s2. 设计计算(1) 沉砂池长度：L=vt=0.25

6、X30=7.5m(2) 水流断面积：A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2(3) 池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=1.2m0.6m ，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QiTXi2K10541.3 102 32 1.5 1050.26m3(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3m 3/10 5m3,K:污水流量总变化系数1.5(6)沉砂斗各部分尺寸及容积:设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水

7、平面的倾角为60斗高hd=0.5m ，则沉砂斗上口宽:2hdtan 60a12 0.5 tan600.51.1m沉砂斗容积:电（2a2 2aa1 2a） 匹（2 1.122 1.1 0.56 62 0.52）0.34m3(略大于V仁0.26m3，符合要求)(7)沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06坡向沉砂斗长度为L2L 2a27.5 2 1.122.65m则沉泥区高度为h3=h d+0.06L 2 =0.5+0.06 X2.65=0.659m池总高度H :设超高h1=0.3m ，H=h 1 +h 2+h 3=0.3+0.5+0.66=1.46m(8) 进水渐宽部分长度L1tan 2

8、02.42 0.94tan 201.43m(9) 出水渐窄部分长度L3=L i=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=301/1.5=200.7L/s，符合要求则 Vmin=Q 平均日/A=0.2007/1.204=0.170.15m/s(11 )计算草图如下:I -ri第三节沉淀池3.1 采用中心进水辐流式沉淀池：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 =1m 3/(m 2h)；出水堰负荷1.7L/Sm（146.88m 3/md）；沉 淀 时 间 T=2h ；h3为缓冲层高度，取0.5m; hs为挂泥板高度,取 0.5

9、m。污泥斗下半径r2=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A Q 竺 1042m2 q 13.2.1.2单池面积A单池A 1042521m2 （取 530 m2）n 23.2.1.3池直径4A 单池=4 530= 25.98m （取.3.14530m）3.2.1.4沉淀部分有效水深（h2）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h2 3m沉淀池部分有效容积33 1591.98m3沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）h4r10.052620.55m2沉淀池周边（有效）水深H。h

10、2hhh53 0.5 0.5 4.0m 4.0m（一 6.5 6,满足规定）H4污泥斗容积污泥斗高度h6(ri叨tg(2 1) tg601.73mh62ri33.14 1.733(222 112)12.7m3池底可储存污泥的体积为:V2hi43.14 0.8 (1323313 22 ) 166.63m共可储存污泥体积为：V1 V212.7166.63 179.33m3沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2m3.3 进水系统计算单池设计流量 521m 3/h ( 0.145m 3/s)进水管设计流量：0.145 X(1+R)=O.145 X1.5=0.218m 3/s0.218 4管径

11、D1=500mm, v121.11m/ sD12进水竖井进水井径米用1.2m ,出水口尺寸0.30 X1.2m 2，共6个沿井壁均匀分布出水口流速0.218v20.101m/s( 0.15m/s)0.30 1.2 6紊流筒计算图六进水竖井示意图筒中流速 V30.03 0.02m/s,（取0.03m/s）Q进0 2182筒直径紊流筒过流面积 f - 一 7.27m2紊流30.03D34f；4 7.27；3.143m3.4出水部分设计环形集水槽内流量 q集=0.145 m 3/s环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算。槽宽 b 2 0.9 （k q集）0.4 =0.91.4 0.145 0.4=

12、0.48m（其中k为安全系数采用1.2 1.5）设槽中流速 v=0.5m/s90。三角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 堰。出水溢流堰的设计（采用出水三角堰90 ）堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）H1=0.04m每个三角堰的流量 q 12 472 473q11.343HJ 1.343 0.04 .0.0004733m /s343.3三角堰个数niQ单qi00丽333064个设计时取* 307个Lni343.4三角堰中心距(D 2b)3.14 (36 2 0.48)图七溢流堰简图六、氧化沟1.设计参数拟用卡罗塞(Carrousel )氧

13、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2010年设计 分2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为 2.6 104 3Q=10000m 3/d=115.8L/s 。2 1.3总污泥龄：20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则 MLSS=2700曝气池：DO = 2mg/LNOD=4.6mgO 2/mgNH 3-N 氧化，可利用氧 2.6mgO 2/NO 3 N 还原a=0.9p=0.98其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD 5b=0.07d -1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO

14、3-N/kgMLVSS dKi=0.23d -1 K0 2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L（保持PH 7.2）:所需碱度7.1mg碱度/mgNH 3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO 3-N还原硝化安全系数：2.5脱硝温度修正系数：1.082设计计算（1）碱度平衡计算：1）设计的出水BODs为20 mg/L，则出水中溶解性 BOD5 = 20-0.7 X20 X1.42 X（1 e-23 x5） =6.4 mg/L2）采用污泥龄20d，则日产泥量为：aQSr 0.6 10000 （1906.4）550.8 kg/d1 btm 1000 （10.05 20）设其中有12.4 %为氮

15、，近似等于TKN中用于合成部分为：0.124 550.8=68.30 kg/d即：TKN 中有 68.3010006.83mg/L 用于合成。10000需用于氧化的 NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L需用于还原的 NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L3）碱度平衡计算已知产生O.1mg/L碱度/除去1mg BOD 5，且设进水中碱度为250mg/L，剩余碱度=250-7.1 X25.17+3.0 X14.17+0.1 x(190 6.4) =132.16 mg/L计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH 7.2 mg/L(2)硝化区容积计算:硝化速率为0.

16、47e0.098 T 15 005T 1.158N 10O2Ko2O20.47e0.098 15 150.05 15 1.1581021.3 2=0.204 d-1故泥龄：tw10.2044.9 d采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.5 4.9=12.5d原假定污泥龄为20d，则硝化速率为:1200.05d-1单位基质利用率:0.05 0.050.60.167 kg BODs/kgMLVSS.d10994kgMLVSS=f XMLSS=0.753600=2700 mg/L硝化容积：V10994 1000 4071.9m32700所需的MLVSS总量=(190 6.4) 100000.16

17、7 1000水力停留时间：4071.9 24 9.8h10000(3 )反硝化区容积:12 C时，反硝化速率为:q dnF0.03（丽）0.029T 200.03 仁240.0291.0812 20=0.017kgN0 3-N/kgMLVSS.d1417还原 NO3-N 的总量=10000 141.7kg/d1000141 7 脱氮所需 MLVSS=8335.3kg0.0198335 3脱氮所需池容：Vdn 8335.3 1000 3087.1 m32700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：匸159292.2m3.5 7其中好氧段长度为黔166.2m，缺

18、氧段长度为3087.13.5 7126.0m。72292 2则单个直道长：仝仝弯道处长度:321 2126656.55m66m（取 59m）故氧化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=7 4=28m (未计池壁厚)水力停留时间：tdn27784 247.4 h1000(4)氧化沟的总容积：总水力停留时间:t tn tdn 9.87.417.2h总容积：V Vn Vdn 4071.9 3087.17159m3(5 )氧化沟的尺寸:校核实际污泥负荷 Ns QSa10000 190 0.014kgBOD/kgMLSS dXV 3600 7159(6) 需氧量计算：采用如下经验公式计算：O2(kg

19、/d) A Sr B MLSS 4.6 Nr 2.6 NO3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。经验系数：A=0.5B=0.1需要硝化的氧量：Nr=25.171000010-3=251.7kg/dR=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7+4.6251.7-2.6141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h取 T=30 C,查表得a =0.8, p=0.9,氧的饱和度 Cs(30) =7.63 mg/L ,Cs(20) =9.17 mg/L米用表面机械曝气时，20 C时脱氧清

20、水的充氧量为:RdRCs(20 )Cs(T) C1.024T 20116.95 9.170.80 0.9 1 7.63 2 1.02430 20217.08kg/h查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径=3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO 2/h，每座氧化沟所需数量为n,则& 空型 1.74 取n=2台125125(7) 回流污泥量:可由公式R式中：X=MLSS=3.6g/L ，回流污泥浓度取10g/L。贝3.610 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%0.56 （50 %100 %，实际取 60 %）(8)

21、剩余污泥量:550.80.75240 0.25100010000 1334.4kg/d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:1334.410133.44m3 / d(9) 氧化沟计算草草图如下: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=10000 m3/d (每组)表面负荷：qb 范围为 1.0 1.5 m3/ m2.h，取 q=1.0 m3/ m2.h固体负荷：qs =140 kg/ m2.d水力停留时间(沉淀时间)：T=2.5 h堰负荷：取值范围为1.5 2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m

22、)2 设计计算(1) 沉淀池面积：按表面负荷算：A 10000417 m2qb1 24(2)沉淀池直径:4A4 4173.1423m16m有效水深为h=q bT=1.0 2.5=2.5m4mDhi232.59.2 (介于612)(3)贮泥斗容积：二沉池污泥为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h区所需存泥容积:100003706m3V 2Tw (1 R)QX 2 2 (1 0.6)3600w X Xr3600 10000则污泥区高度为kVw706h21.7 mA 417(4 )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=h 1+h 2+h 3+h 4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为i=0.05，则池底坡度降为b d. 23 2 c c h5i0.05 0.53m2 2则池中心总深度为H=h+h 5=4.9+0.53=5.43m(5)校核堰负荷:径深比Dh1hg232.98.28堰负荷D235.22 hh? hg 4.6100003.14 23138m3/(d.m) 1.6L/(s.m)2L/(s.m)以上各项均符合要求(6 )辐流式二沉池计算草图如下:图6辐流式沉淀池出水图7辐流式沉淀池计算草图二二八、接触消毒池与加氯间米用隔板式接触反应池1 设计参数