污水处理厂工艺设计

1、3 污水厂设计计算书3.1污水处理构筑物设计计算3.1.1中格栅3.1.1.1设计参数：设计流量Q=60000m3/d栅前流速v1=0.6m/s，过栅流速v2=1.0m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=25mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60°单位栅渣量1=0.06m3栅渣/103m3污水3.1.1.2设计计算（1）设过栅流速v=1.0m/s，格栅安装倾角为60度则:栅前槽宽 栅前水深（2）栅条间隙数(取n=58)（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（58-1）+0.025×58=2m（4）进水渠道渐宽部分长度（其中1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水

2、渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则（0.080.15）其中=（s/e）4/3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=4.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.67+4.3=4.97m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.67+0.094+4.3=5.06m（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+1.1/tan=0.9+0.45+0.5+1.0+1.1*4.97/tan60°=6m（9）每日栅渣量=Q

3、平均日1=3.6m3/d>0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣（10）计算草图如下：图2 中格栅设计简图3.1.1.1设计参数：设计流量Q=60000m3/d栅前流速v1=0.6m/s，过栅流速v2=0.8m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60°单位栅渣量1=0.06m3栅渣/103m3污水3.1.1.2设计计算（1）设过栅流速v=0.8m/s，格栅安装倾角为60度则:栅前槽宽 栅前水深（2）栅条间隙数(取n=140)设计两组格栅，每组格栅间隙数n=70条（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（70-1）+0.01&#

4、215;70=1.39m所以总槽宽为B=1.39×2+0.152.93m（考虑中间隔墙厚0.15m）（4）进水渠道渐宽部分长度（其中1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则其中=（s/e）4/3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.75+0.3=1.05m栅后槽总高度H=h+h1+h2=1.05+0.21+0.3=1.26m（8）格栅

5、总长度L=L1+L2+0.5+1.0+1.1/tan=3+1.5+0.5+1.0+1.1*1.05/tan60°=6.67m（9）每日栅渣量=Q平均日1=4.8m3/d>0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣3.1.2污水提升泵房本设计采用干式矩形半地下式合建式泵房，它具有布置紧凑、占地少、结构较省的特点。集水池和机器间由隔水墙分开，只有吸水管和叶轮浸没在水中，机器间经常保持干燥，以利于对泵房的检修和保养，也可避免对轴承、管件、仪表的腐蚀。在自动化程度较高的泵站，较重要地区的雨水泵站、开启频繁的污水泵站中，应尽量采用自灌式泵房。自灌式泵房的优点是启动及时可靠，不需引水的辅助设备，

6、操作简便；缺点是泵房较深，增加工程造价。采用自灌式泵房时水泵叶轮（或泵轴）低于集水池的最低水位，在高、中、低三种水位情况下都能直接启动。泵房剖面图如图2所示。图3 污水提升泵房设计简图3.1.2.1设计概述选择水池与机器间合建式的方形泵站，用6台泵（2台备用），每台水泵设计流量：Q=1390L/s，泵房工程结构按远期流量设计采用AAO工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、缺氧池、曝气池、二沉池及计量堰，最后由出水管道排入受纳水体。各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。3.1.2.2集水间计算选

7、择水池与机器间合建的半地下式方形泵站，用6台泵（2台备用）每台泵流量为：Q0=1390/4=347.5L/s集水间容积，相当与1台泵5分钟容量W=105m3有效水深采用h=2m，则集水池面积为F105/252.5m23.1.2.3水泵总扬程估算（1）集水池最低工作水位与所需提升最高水位之前的高差为：m（2）出水管线水头损失每台泵单用一根出水管，共流量为Q0=1390/4=347.5L/s选用管径为600mm的铸铁管，查表得v=1.66m,1000i=5.75m，设管总厂为30m，局部损失占沿程的30，则总损失为：（3）泵站内的管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m（4）水头总扬程为

8、取11m3.1.2.4校核总扬程泵站平面布置后对水泵总扬程进行校核计算（1）吸水管路的水头损失 每根吸水管的流量为350L/s，每根吸水管管径为600mm，流速v=1.66m/s，只管长度为1.65m。沿程损失直管部分长度1.65m，进口闸阀一个（）Dg600350偏心管一个（）局部损失（0.5+0.609）1.662/2g+0.24.882/2g=0.41m吸水管路总损失为：0.01+0.410.42m（2）出水管路的水头损失：管路总长度取25m，渐扩管1个（）90度弯头四个（）沿程损失 255.75/1000i0.14m局部损失（0.3+0.609+41.01）1.72/2g+0.24.8

9、82/2g0.94m出水管路总损失为 0.14+0.941.08m（3）水泵所需总扬程为21.8-13.9+1.5+0.42+1.0810.9m。取11m。采用6台长沙水泵厂制造的56LKSB-10立式斜流泵，两台备用。该泵单台提升流量340L/s，扬程11.3m，转速370r/min，功率500kW污水泵房设计占地面积120m2（12*10）高10m,地下埋深5米。3.1.3、沉砂池采用平流式沉砂池3.1.3.1 设计参数设计流量：Q=1157L/s（设计1组，分为2格）设计流速：v=0.25m/s水力停留时间：t=40s3.1.3.2设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.25×

10、40=10.0m（2）水流断面积：A=Qmax/v=1.39/0.25=5.56m2 取5.6m2。（3）池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=3.5m>0.6m，池总宽B=2b=7m（4）有效水深：h2=A/B=5.6/7=0.8m （介于0.251m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（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3m3/105m3，K：污水流量总变化系数1.2（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1=2m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=0.5m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：（

11、略大于V1=2.6m3，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，坡向沉砂斗长度为则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.5+0.06×3.9=0.734m池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.73=1.46m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=5.4m（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=1390/1.2=1157L/s则vmin=Q平均日/A=1.157/5.6=0.21>0.15m/s，符合要求（11）计算草图如下：图3 平流式沉沙池设计计算草图3

12、.1.4、初沉池3.1.4.1设计概述本设计中采用中央进水幅流式沉淀池两座。则每座设计进水量：Q=25000m3/d采用周边传动刮泥机。表面负荷：qb范围为1.5-3.0m3/ m2.h ，取q=23/m2h水力停留时间（沉淀时间）：T=2h3.1.4.2设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷计算：m2（2）沉淀池直径：有效水深为：h1=qbT=2.02=4m（介于612）（3）贮泥斗容积：本污水处理厂设计服务人口数为80万人。贮泥时间采用Tw=4h，初沉池污泥区所需存泥容积：设池边坡度为0.05，进水头部直径为2m，则：h2=(R-r)×0.05=(18-1)×0.05=0

13、.85m锥体部分容积为：（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则二沉池总高度Hh1+h2+h3+h4=4+0.85+0.4+0.3=5.55m则池边总高度为h=h1+h3+h4=4+0.4+0.3=4.7m（5）校核堰负荷：径深比 介于6-12之间，符合要求。堰负荷要设双边进水的集水槽。（6）辐流式初沉池计算草图如下：图4 幅流式初沉池设计计算草图3.1.5、厌氧池3.1.5.1.设计参数设计流量：最大日平均时流量Q=1.39m3=1390L/s 水力停留时间：T=1h3.1.5.2.设计计算（1）厌氧池容积：V= QT=1.39×1×3

14、600=5004m3（2）厌氧池尺寸：水深取为h=4.5m。则厌氧池面积：A=V/h=5004/4.5=1112m2池宽取50m，则池长L=F/B=1112/50=22.24。取23m。设双廊道式厌氧池。考虑0.5m的超高，故池总高为H=h+0.3=4.5+0.5=5.0m。3.1.6、缺氧池计算3.1.6.1.设计参数设计流量：最大日平均时流量Q=1.39m3=1390L/s 水力停留时间：T=1h3.1.6.2.设计计算（1）缺氧池容积：V=QT=1.39×1×3600=5004m3（2）缺氧池尺寸：水深取为h=4.5m。则缺氧池面积：A=V/h=5004/4.5=11

15、12m2池宽取50m，则池长L=F/B=1112/50=22.24。取23m。考虑0.5m的超高，故池总高为H=h+0.3=4.5+0.5=5.0m。3.1.7、曝气池设计计算本设计采用传统推流式曝气池。3.1.7.1、污水处理程度的计算取原污水BOD5值（S0）为250mg/L，经初次沉淀池及缺氧池、厌氧段处理，按降低25*10考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值（S）为：S250（1-25）187.5mg/L计算去除率，对此，首先按式BOD55（1.42bXC）=7.1XC计算处理水中的非溶解性BOD5值,上式中C处理水中悬浮固体浓度，取用综合排放一级标准20mg/L;b-微生物自身氧化

16、率，一般介于0.05-0.1之间，取0.09；X-活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4得BOD57.10.090.4205.1mg/L.处理水中溶解性BOD5值为：20-5.114.9mg/L去除率3.1.7.2、曝气池的计算与各部位尺寸的确定曝气池按BOD污泥负荷率确定拟定采用的BOD-污泥负荷率为0.25BOD5/(kgMLSS·kg)但为稳妥计，需加以校核，校核公式：Ns=K2值取0.0200,Se=14.9mg/L,=0.92,f=代入各值，BOD5/(kgMLSS·kg)计算结果确证，Ns取0.25是适宜的。(2)确定混合液污泥浓度（X）根据已确定的Ns值，查

17、图*11得相应的SVI值为120-140，取值140根据式 X=X-曝气池混合液污泥浓度R-污泥回流比取r=1.2,R=100，代入得：X=mg/L取4300mg/L。(3)确定曝气池容积，由公式代入各值得：m3根据活性污泥的凝聚性能，混合液污泥浓度（X）不可能高于回流污泥浓度（Xr）。mg/LX<Xr污泥龄天按污泥龄进行计算，则曝气池容积为：m3其中Q-曝气池设计流量（m3/s）-设计污泥龄（d）高负荷0.2-2.5，中5-15，低20-30Xr-混合液挥发性悬浮固体平均浓度（mgVSS/L）Xv=fx=0.75*4300mg/L根据以上计算，取曝气池容积V=18000m3（4）确定曝

18、气池各部位尺寸名义水力停留时间h实际水力停留时间h设两组曝气池，每组容积为18000/29000m3池深H=4.5m,则每组面积 F=9000/4.52000m2池宽取B=8m，则B/H=8/4.5=1.8 ，介于1-2之间，符合要求。池长 L=F/B=2000/8=250m设五廊道式曝气池，则每廊道长：L1L/5=250/5=50m取超高0.5m，则池总高为H=4.5+0.55.0m3.1.7.3、曝气系统的计算与设计本设计采用鼓风曝气系统（1）、需气量计算每日去除的BOD值：kg/d理论上，将1gNO3-N还原为N2需碳源有机物（BOD5表示）2.86g.一般认为，BOD5/TKN比值大于

19、4-6时，认为碳源充足*11。原污水中BOD5含量为150-250mg/L，总氮含量为45-55mg/L,取BOD5为200mg/L，氮为50mg/L,则碳氮比为4，认为碳源充足。AAO法脱氮除磷的需氧量：2g/(gBOD5),3.43g/(gNH+3-N),1.14g/(gNO-2-N),分解1gCOD需NO-2-N0.58g或需NO-3-N0.35g*12。因处理NH+4-N需氧量大于NO-2-N，需氧量计算均按NH+4-N计算。原水中NH+3-N含量为35-45 mg/L，出水NH+4-N含量为25mg/L。平均每日去除NOD值，取原水NH+4-N含量为40 mg/L，则：kg/L日最大

20、去除NOD值：kg/L日平均需氧量：O2=BOD+COD=2×1.68×1000+4.57×1500×1000=4.0455×107/d取4.1×104/d，即1710/h。日最大需氧量：O2max=BOD+COD=2×1.2×1.68×1000+4.57×2000×1000=4.946×107/d即2060/h。最大时需氧量与平均时需氧量之比：3.1.7.4、供气量的计算本设计采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.3米处，淹没水深4.2米，计算温度定为30摄氏度。选

21、用Wm-180型网状膜空气扩散装置*14。其特点不易堵塞，布气均匀，构造简单，便于维护和管理，氧的利用率较高。每扩散器服务面积0.5，动力效率2.7-3.7O2/KWh，氧利用率12-15。查表*得:水中溶解氧饱和度 Cs(20)=9.17mg/L, Cs(30)=7.63mg/L.(1)空气扩散器出口的绝对压力（Pb）：PbP+9.8×103H其中：P-大气压力 1.013×105Pa H-空气扩散装置的安装深度，mPb1.013×105Pa+9.8×103×4.2=1.425×103Pa(2)空气离开曝气池面时，氧的百分比：其中，

22、EA-空气扩散装置的氧转移效率，一般6-12对于网状膜中微孔空气扩散器，EA取12，代入得：（3）曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利温度条件30摄氏度），即：其中，CS-大气压力下，氧的饱和度mg/L得mg/L（4）换算为在20摄氏度的条件下，脱氧轻水的充氧量，即：取值0.85，0.95，C=1.875,=1.0;代入各值，得：kg/h取2250kg/h。相应的最大时需氧量为：kg/h取2700kg/h。（5）曝气池的平均时供氧量:（6）曝气池最大时供氧量：（7）每m3污水供气量：m3空气/ m3污水3.1.7.5、空气管系统计算选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路，在空气流量变化处

23、设设计节点，统一编号列表计算。按曝气池平面图铺设空气管。空气管计算见图见图5。在相邻的两廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管，全曝气池共设50根曝气竖管，每根竖管供气量为：曝气池总平面面积为4000m3。每个空气扩散装置的服务面积按0.49m3计，则所需空气扩散装置的总数为：个为安全计，本设计采用9000个空气扩散装置，则每个竖管上的空气扩散装置数目为：个每个空气扩散装置的配气量为：将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图进行计算。根据表4计算，得空气管道系统的总压力损失为：网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa，则总压力损失为：

24、5880+603.686483.68Pa为安全计，设计取值9.8kPa。空气扩散装置安装在距曝气池底0.3米处，因此，鼓风机所需压力为：鼓风机供气量：最大时供气量：7.1×104m3/h，平均时供气量：6.25×104 m3/h。根据所需压力和供气量，决定采用RG-400型鼓风机8台，5用3备，根据以上数据设计鼓风机房。3.1.7.6、回流污泥泵房取回流比R=1,设三台回流污泥泵，备用一台，则每台污泥流量为选用螺旋泵的型号为LXB-1000*13。据此设计回流污泥泵房。3.1.8、二沉池3.1.8.1设计概述本设计中采用中央进水幅流式沉淀池六座。则每座设计进水量：Q=250

25、00m3/d采用周边传动刮泥机。表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=13/m2h水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5h3.1.8.2设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷计算：m2（2）沉淀池直径：有效水深为：h1=qbT=1.02.5=2.5m<4m（介于612）（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：设池边坡度为0.05，进水头部直径为2m，则：(R-r)×0.05=(15-1)×0.05=0.7m锥体部分容积为：另需一段柱体装泥，设其高为h3，则：（4）二沉池总高度：取二沉池缓冲层

26、高度h5=0.4m，超高为h2=0.3m则二沉池总高度Hh1+h2+h3+h4+h5=2.5+0.3+0.65+0.7+0.4=4.55m则池边总高度为h=h1+h2+h3+h5=2.5+0.3+0.65+0.4=3.85m（5）校核堰负荷：径深比均在6-12之间，符合要求。堰负荷符合要求，单边进水即可。（6）辐流式二沉池计算草图如下：图6 幅流式二沉池设计计算简图3.1.9计量堰设计计算本设计采用巴氏计量槽,主要部分尺寸：L2=0.6mL3=0.9mB1=1.2b+0.48(m)B2=b+0.3(m)应设计在渠道直线段上，直线段长度不小于渠道宽度的8-10倍，计量槽上游直线段不小于渠宽2-3

27、倍，下游不小于4-5倍，喉宽b一般采用上游渠道水面宽的1/2-1/3。当W0.25-0.3时，为自由流，大于为潜没流，矩形堰流量公式为其中m0取0.45，H为渠顶水深，b为堰宽，Q为流量。查表*16得；Q1389L/s则 H1=0.70m,b=1m则 =0.5×1+1.2=1.7mL2=0.6mL3=0.9mB1=1.2b+0.48(m)=1.2×1+0.48=1.68mB2=b+0.3(m)=1.3m取H2=0.45m，则为自由流。计算简图如图7：图7 巴氏计量堰设计计算简图3.2 污泥处理部分构筑物计算3.2.1污泥浓缩池设计计算：污泥含水率高，体积大，从而对污泥的处理、利用及输送都造成困难，所以对污泥进行浓缩。重力浓缩法是利用自然的重力沉降作用，使固体中的间隙水得以分离。重力浓缩池可分为间歇式和连续式两种，我们选用间歇式重力浓缩池。如图8所示：图8 污泥浓缩池设计简图3.2.1.1浓缩污泥量的计算其中， 每日增长（排放）的挥发性污泥量（VSS），/d；Q(Sa-Se) 每日的有机污染物降解量，/d；Y 污泥产率，生活污水0.5-0.65，城市污水0.4-0.5；VXV-曝气池内，混合液中挥发性悬浮固体总量，XV=MLVSS；Kd衰减系数，生活污水0.05-0.1，城市污水0.07左右取Y0.5，Kd0.07，Sa187.5mg/L，Se20mg/L,