污水处理厂初步的设计计算

1、污水处理厂初步的设计计算1概述1.1设计的依据本设计采用的主要规范及标准：城市污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002二级排放标准室外排水设计规范(1997年版)(GBJ 14-87)给水排水工程概预算与经济评价手册2原水水量与水质和处理要求2.1原水水量与水质要求指标Q=60000n/dBOD=190mg/L COD=360mg/L SS=200mg/LNHN=45mg/L TP=5mg/L2.2处理要求污水排放的要求执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002二级排放标准：BOI5K 30mg/LCOD 100mg/L SS 30mg/L25 (30) mg/L T

2、P 3mg/L3污水处理工艺的选择本污水处理厂水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002二级排放标准，其污染物的最高允许排放浓度为：BODX 30mg/L; CO氐100mg/L; SS30mg/L; NHNW 25 (30) mg/L; TP 0.2 m 3/d KZ 000宜采用机械清渣图4-2格栅计算示意图细格栅的设计与计算其计算简图如图4-2所示QmaxNbhv(1) 格栅间隙数：设栅前水深h=0.5m,过栅流速v=0.9m/s,栅条间隙宽度b=0.006m, 格栅倾角=60,格栅数为2。=0-652sin 60109 个2 0.006 0.5 0.9格栅宽度：设栅

3、条宽度S=0.01m,B=S(n-1)+bn=0.01 x( 109-1)+0.006 x 109=1.73 1.75m(3)进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道宽B1=1.6m,其渐宽部分的展开角:1 =20(进水渠道内的流速为0.82m/s), 0. 22m,B-B11.75-1.60l1 =2tg ： 1 2tg 20(4)栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度:h _0.22=0.11m通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面(1 =2.42 , K=3),4m= i S J sin ： K1 b 2g42.420.01 祥 0.92 . “0 c0.006i 汽sin 60 汉 319

4、.6=0.51m(6) 栅后槽总高度：设栅前渠道超高h2=0.3m.H 二 h h|h2 =0.5+0.3+0.51 1.3m(7) 栅槽总长度:H1oL l20.5 1.0tg60= 0.22 0.110.5 1.0 05 013=2.41mtg60(8) 每日栅渣量：在格栅间隙为6mm的情况下，设栅渣量为每1000用污水产0.07 m,2 1.2 1000W 二 86400 = 0652 O07 86400 =1.65n3/d 0.2 m 知 KZ 000宜采用机械清渣。4.1.1.4 曝气沉砂池的设计与计算4-3所示。具体的计算过程如下: 设 t=2min.本设计采用曝气沉砂池是考虑到为

5、污水的后期处理做好准备。建议设两组沉砂池一备一用。其计算简图如图(1)池子总有效容积：、,3V=Qmax t X 60=0.652 X 2X 60=78 m(2) 水流断面积:A=Qmax = 0 =9.31m2V10.07沉砂池设两格，有效水深为2.00m,单格的宽度为2.4m。池长：V 78L= =8.38m,取 L=8.5 mA 9.31(4)每格沉砂池沉砂斗容量：3V0 =0.6 X 1.0 X 8.5=5.1 m(5)每格沉砂池实际沉砂量：设含砂量为 20 m3/106 m3污水，每两天排一次,Vo - 20 60.652 86400 2=1.13 5.1m3106 2图4-3曝气沉

6、砂池计算示意图(6)每小时所需空气量：设曝气管浸水深度为2.5 m，查表得单位池长所需空气量3为 28 m/(m h),q=28X 8.5 X (1+15%)X 2=547.4 m34.1.1.5 厌氧池的设计与计算4.1.1.5.1 设计参数设计流量为60000 m3/d，设计为两座每座的设计流量为 30000 m3/d 水力停留时间：T =2h。污泥浓度：X =3000mg/L污泥回流液浓度：XR =10000 mg/L4.1.1.5.2 设计计算(1)厌氧池的容积：V 二 QT =30000X 2/24=2500 m(2) 厌氧池的尺寸：水深取为h=5,则厌氧池的面积:250052=50

7、0 m。厌氧池直径:3.144 500考虑0.3的超高，故池总高为 H = h 0.3=5.3 m(3) 污泥回流量的计算回流比计算：R=0.42Xr -X污泥回流量:Qr = RQ =0.42 X 30000=12600 nVd4.1.1.6 Carrousel氧化沟的设计与计算氧化沟，又被称为循环式曝气池，属于活性污泥法的一种。见图4-4氧化沟计算示 意图。本次设计采用Carrousel型氧化沟，共两组。每组设计如下：导流墙曝气器进水和回流污泥曝气器低氧区高氧区图4-4 Carrousel氧化沟计算示意图4.1.1.6.1 设计参数设计流量 Q=30000n/d 设计进水水质 BOD=19

8、0mg/L; COD=360mg/L SS=200mg/L NHPN=45mg/L;污水水温 T =25C。设计出水水质 BODK 30mg/L; COD 100mg/L; SS 30mg/L; NH_N 25 (30) mg/L; TP 3mg/L。污泥产率系数 Y=0.55;污泥浓度(MLSS X=4000mg/L;挥发性污泥浓度(MLVSSXV=2800mg/L;污泥龄礼=30d;内源代谢系数Kd=0.055.4.1.1.6.2 设计计算去除BOD氧化沟出水溶解性BOD浓度S。为了保证沉淀池出水 BOD浓度Se 30mg/L,必须控 制所含溶解性BOD浓度S,因为沉淀池出水中的VSS也是

9、构成BOD&度的一个组成部分。S=S-SiS为沉淀池出水中的VSS所构成的BOD浓度。S=1.42(VSS/TSS) x TSSX (1-e 卫23 5 )=1.42 x 0.7 x 20 x (1-e 23 5 )=13.59 (mg/L)S=20-13.59=6.41(mg/L)好氧区容积V。好氧区容积计算采用动力学计算方法。Vi=YgS。-S)1=Xv(12c)=0.55 x 30 x 30000 x (0.16 0.00641)2.8x(1 +0.055x30)3=10247m好氧区水力停留时间：t=也=10247 24 =8.20h Q 30000剩余污泥量厶X二 X=Q(S0 -

10、S)(Y1 - Kc)Q(X。-XJ -QX=2096 (kg/d )去除每1kgBOD所产生的干污泥量XQ(S。-S)=0.499 (kgDS/kgBOD)。脱氮需氧化的氨氮量N。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量为：“ 0.124 769.93 1000 o no/ ”、Nd=3.82(mg/L)25000需要氧化的氨氮量N=进水TKN-出水NHkN-生物合成所需要的氨N。N =45-15-3.82=26.18(mg/L)脱氮量NR进水TKN-出水TN-生物合成所需要的氨 N=45-20-3.82=21.18(mg/L)脱氮所需要的容积U脱硝率 qdn(t)

11、= q dn(20) x 1.08(T-20) =0.035 x 1.08(14-20) =0.022kg脱氮所需要的容积：QNr30000 21.183Vf=10315 mqdnXv0.022 2800脱氮水力停留时间t2 :V2= _2=8.25 hQ氧化沟总体积V及停留时间t:V=V+2=10247+10315= 20562m3t=V/Q=16.45 h校核污泥负荷 N = 严签1薦=.83 kgBOD5/ kgMLVSS -d 1氧化沟尺寸：取氧化沟有效水深为 5m,超高为1m,氧化沟深6n。V2氧化沟面积为 A= =20562/5= 4112.4 mh单沟宽10m中间隔墙宽0.25m

12、。贝U弯道部分的面积为：320+0.25、2八 3 (2)川 10 3 0.252A=2 ()二 10=965.63m2直线段部分的面积：2A=A-A) =4112.4 -965.63= 3146.77 m单沟直线段长度:LA = 3146.77 =78.67 m 取 79m。4 b 4 10进水管和出水管：污泥回流比 R=63.4%进出水管的流量为：Q=(1 + R)Q =1.634 X30000ni/d= 0.568 m/s，管道流速为 v = 1.0m/s。 则管道过水断面：A=Q = 0.568 =0.568 mV 1管径d=,4 A一 =0.850 m,取管径 850mm校核管道流速

13、:v=Q=0.94mA需氧量 实际需氧量AOR=DD2-D3+D-D5去除BOD需氧量：D=aQ(S _S) b VX =7754.03(kg/d) (其中 a =0.52 , b =0.12)剩余污泥中BOD需氧量：D2=1.42 . X1=1131.64(kg/d)剩余污泥中NHPN耗氧量：3汇也X=454.57(kg/d)(0.124 为污泥含氮率)去除NHPN的需氧量:脱氮产氧量：D4=4.6 X( TKN-出水 NHkN) X Q/1000=3450(kg/d)D=2.86 X 脱氮量=1514.37(kg/d)AOR= DD2D3+D-D5=8103.45(kg/d)考虑安全系数

14、1. 2，则 AOR=8103.45 1.2=11344.83(kg/d)去除每1kgBOD需氧量=AORQ(S。-S)=11344.8325000 (0.16 -0.00641)标准状态下需氧量=2.95( kgQ/kgBOD) SORSOR=aAOR Cs(20)( XCs(t)-C) 1.024仃0)(CS(20)20E时氧的饱和度，取 9.17mg/L ; T=25C； Cs(t)25C时氧的饱和度，取 8.38mg/L ; C溶解氧浓度，取 2 mg/L; a =0.85 ; B =0.95 ; p =0.909)SOR=11344.83 9.170.85 (0.95 0.909 8

15、.38 -2) 1.024(25 -20)=20764.89(kg/d)去除每1kgBOD需氧量=SORQ(S。-S)=5.41 (kgQ/kgBOD)曝气设备的选择：设两台倒伞形表面曝气机，参数如下：叶轮直径：4000mm叶轮转速：28R/min;浸没深度：1m 电机功率：210KVy充氧量：2.1kgO2/(kW- h)。二沉池的设计与计算其计算简图如图4-5所示4.1.1.7.1 设计参数Qmax =652 L/s=2347.2 m3 /h;氧化沟中悬浮固体浓度X =4000 mg/L;二沉池底流生物固体浓度Xr =10000 mg/L;污泥回流比R=63.4%。4.1.1.7.2 设计

16、计算(1)沉淀部分水面面积 F根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷q=0.9m3/(m2 h),设两座二次沉淀池 n =2.nq2347.22 0.9= 1304池子的直径 D-40.76 (m)，取 D=40m(3) 校核固体负荷G24 汉(1 十R)QX 24(1 + 0.634)30000汉 4000(-I =1304=141.18 kg/(m 2 d)(符合要求)沉淀部分的有效水深h2设沉淀时间为2.5hh2 = qt = 0.9 X 2.5=2.25 (m)污泥区的容积V2T(1 R)QX 2 2 (1 0.634) 30000 400024 (100004000)=1945.2

17、 (m )24 (X Xr)24 (100004000)污泥区高度h4污泥斗高度。设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径 D2=1.6m,上部直径D1=4.0m,倾角为 60,贝h4=DD2 tg 60=4 虫 tg 60 =2.1 (m)Vi 二 h i D12 Di D厂：D： i3-2-=13.72 (m3)12圆锥体高度D - D1404h4 =1 0.05 =4 0.05 = 0.9(m)2 2V2 =也 D2 DD1 D1212=09 (40240 4 42)=418.25(m3)12竖直段污泥部分的高度.V -乂 -V21945.2 -13.72 -418.25h4 =F =

18、1304=1.16(m)污泥区的高度 hu =h4 h4 h4 =2.1+0.9+1.16=4.16(m)沉淀池的总高度H设超高 h1=0.3m,缓冲层高度h3 =0.5m则 H =h1 h2 h3 h4 =0.3+2.25+0.5+4.16=7.21m取 H =7.2 m4.1.1.8接触池的设计与计算采用隔板式接触反应池。其计算简图如图4-5所示4-1图4-5二沉池设计计算图4.1.1.8.1 设计参数水力停留时间：t=30min平均水深：h=2.4m。 隔板间隔：b=1.5m。池底坡度：3%排泥管直径：DN=200mm4.1.1.8.2 设计计算接触池容积：3V =Qt =0.652 X

19、 30X 60=1174 m水流速度:v/06520.18 m/shb 2.4 1.5表面积:2489.2 m2.4则廊道总宽度为 B=11X b=11X 1.5=16.5m。匚 Q 1174F 二一 h廊道总宽度：隔板数采用10个， 接触池长度：詈=296m取30-水头损失，取0.4m。4.2 CASS工艺（方案二）工艺的特点1. 此工艺建设费用低，与常规活性污泥法相比，省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污 泥回流设备，工艺流程简洁，建设费用可节省10%-25%占地面积可减少20%-35%2. 运转费用省。由于曝气是周期性的，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高, 节能效果显著,运转费用可节

20、省10%- 25%此外,本工程采用水下曝气机代替传统鼓风 机曝气,消除了噪音污染。3. 有机物去除率高，出水水质好。4. 管理简单,运行可靠,能有效防止污泥膨胀。与传统的SBRX艺相比,CASS最大的 特点在于增加了一个生物选择区，且连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水）,没有明显标 志的反应阶段和闲置阶段。设置生物选择区的主要目的是使系统选择出良好的絮凝性生 物。5. 污泥产量低，性质稳定。4.2.2 CASS工艺的设计与计算CASS工艺的设计原始资料与氧化沟的相同。并且本工艺的中格栅、污水提升泵房、 细格栅以及曝气沉砂池的设计与第一方案的相同。第二方案的污泥处理系统的计算与第 一方案的也相同

21、在此就不再重复计算。本设计中的CASS反应池分两组每组分四格。每组的处理流量为25000mVd。这里只对CASST艺进行设计计算。计算如图5-7所示。其 具体计算如下：1曝气时间ta设混合液污泥的浓度 X=2500mg/L,污泥负荷=0.1kgBOD/kgMLSS,充水比 =0.24，曝气时间ta为：ta 二注=24 .24 160 =3.7 4( h)NsX 0.1 25002.沉淀时间ts当污泥浓度小于3000 mg/L时，污泥界面沉降速度为:41 7u =7.4 10 TX式中，T为污水温度。设污水温度T=10C，污泥的界面沉降速度:设曝气池水深u =7.4 104TX7=7.4 X 1

22、04X 10X 2500-1.7 =1.24(m/h)H =5m缓冲层高度为e = 0.5m沉淀时间ts为:ts=0.24 5 OSH1.5(h)1.243.运行周期t设排水时间td=0.5h，运行周期t = ta ts td =4+1.5+0.5=6 (h)每日周期数:24n2=464.曝气池容积V曝气池个数n!=4,每座曝气池容积:v = 30000 =6510( m )n1 n20.24 汉 4 汉 424 16024Sq5.复核出水溶解性BOD根据设计出水水质，出水溶解性 BOD应小于10.55mg/L。 本设计中出水溶解性BO0Se0=5.6 (mg/L)24 Xfta n224 0

23、.022 2500 0.75 4 4计算结果满足设计要求。6. 计算剩余污泥量活性污泥自身氧化系数:(25)二 Kd(2)f0.06 1.04(10鈔=0.041剩余生物污泥量g :.：Xv 二 YqSo _Se _ KdV LfSnm 1000100024其中 Se 二 Sz -7.1Kd fCe式中Se出水溶解性BOD);Sz 二沉池出水总 BOD,取Sz=20mg/L;Kd活性污泥自身氧化系数，为 0.06 ;f 二沉池出水SS中VSS所占的比例，取0.75 ;Ce二沉池出水SS,取20mg/L。Se =20-7.1 X 0.06 X 0.75 X 20=13.6 (mg/L)带入数据得：XV =2196-1334.55=861.45 (kg/d )剩余非生物污泥Xs:Co - CeXs = Q(1-fbf)-1000=30000 X( 1-0.7 X 0.75 ) X( 195-20) /1000=2078.13(kg/d )剩余污泥总量：X = Xv + Xs=861.45+2078.13=2939.58 (kg/d )剩余污泥浓度N r :Nr = -Nw250 =3290 (mg/L)1-1-0.247. 复核污泥泥龄甘fN wVnn 2taC 24 Xv0.75 250