氧化沟工艺设计计算1

1、1.1 设计任务和依据1.1.1 设计题目20万m3/d生活污水氧化沟处理工艺设计。1.1.2 设计任务本设计方案是对某地生活污水的处理工艺，处理能力为200000m3/d，内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算。完成总平面布置图、主要构筑物的平面图和剖面图。1.1.3 设计依据（1）中华人民共和国环境保护法（2014）（2）污水综合排放标准（GB89782002）（3）生活杂用水水质标准（CJ25.189）（4）给水排水设计手册1-10（5）水污染防治法1.2 设计要求（1）通过调查研究并收集相关资料经过技术与经济分析，做到技术可行、经济合理。必须考虑安全运

2、行的条件，确保污水厂处理后达到排放要求。同时注意污水处理厂内的环境卫生，尽量美观。设计原则还包括：基础数据可靠；厂址选择合理；工艺先进实用；避免二次污染；运行管理方便。选择合理的设计方案。（2）完成一套完整的设计计算说明书。说明书应包括：污水处理工程设计的主要原始资料；污水水量的计算、污泥处理程度计算；污水泵站设计；污水污泥处理单元构筑物的详细设计计算；设计方案对比论证；厂区总平面布置说明等。设计说明书要求内容完整，计算正确文理通顺。（3）毕业设计图纸应准确的表达设计意图，图面力求布置合理、正确清晰，符合工程制图要求。1.3 设计参数某地生活污水200000m3/d，其总变化系数为1.4，排水

3、采用分流制。表1-1 设计要求项目进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)BOD5CODSSTNTP26040038050830100302532 设计计算2.1 格栅2.1.1 设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，在污水处理系统（包括水泵）前，均须设置格栅，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50100mm），中格

4、栅（1040mm），细格栅（310mm）三种。栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。而其中具有强度高，阻力损失小的优点8。本设计采用两道中格栅、两道细格栅，迎水面为半圆形的矩形的栅条,选用机械清渣。2.1.2 设计原则（图）图3-1 格栅结构示意图2.1.3 设计参数（1）原水水量：Q3/s；（2）取流量总变化系数为：Kz=1.4；（3）设计流量：Qmax=KzQ3/s；（4）设过栅流速：=0.8m/s；（5）格栅安装倾角：2.1.4 中格栅（2道）设计计算（1）进水渠道宽度计算根据最优水利断面公式： 代入得：则栅前水深：（2）格栅间隙数式中：

5、Qmax最大废水设计流量 m3/s；格栅安装倾角 取； h栅前水深 m；b栅条间隙宽度，取20mm；过栅流速 m/s。则。验算平均水量流速= 0.80m/s，符合(0.651.0) 。（3）栅槽宽度式中：S栅条宽度，取0.015m； B栅槽宽度，m。代入得：（4）进水渠道渐宽部分的长度计算 式中渐宽部分的展开角，一般采用。代入得：（5）进水渠道渐窄部分的长度计算（6）通过格栅的水头损失式中：水头损失，；格栅条的阻力系数，查表得知；格栅污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取。则（7）栅后槽总高度式中：超高，取0.3m。（8）栅槽总长度 （9）每日栅渣量>3/d式中：w1取。应采用机械除渣或无

6、轴传送栅渣，采用机械栅渣打包机降栅渣打包，汽车运走。2 细格栅（2道）设计计算（1）进水渠道宽度计算根据最优水利断面公式：代入得：则栅前水深：（2）格栅间隙数式中：Qmax最大废水设计流量，m3/s； 格栅安装倾角，取； h栅前水深m；b栅条间隙宽度，取20mm；过栅流速，1m/s。则（3）栅槽宽度式中：S B栅槽宽度，m。 （4）进水渠道渐宽部分的长度计算 式中：渐宽部分的展开角，一般采用。则：（5）进水渠道渐窄部分的长度计算（6）通过格栅的水头损失式中：水头损失，；格栅条的阻力系数，查表得知；格栅污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取。则（7）栅后槽总高度式中：超高，取0.3m。（8）栅槽总

7、长度 （9）每日栅渣量3式中：w1取。应采用机械除渣或无轴传送栅渣，采用机械栅渣打包机降栅渣打包，汽车运走。选用NC400型机械格栅两台。设备宽度400mm，有效栅宽250mm，有效栅隙30mm，运动速度3m/min,水流速度1m/s，安装角度，电机功率0.25kw，支座长度960mm，格栅槽深度500mm，格栅地面高度360mm。生产厂：上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。2.2污水泵房2.2.1 设计说明污水总泵站接纳来自城市排水管网来的所有污水，其任务是将这些污水抽送到污水处理厂，以利于处理厂各构筑物的设置。因采用城市污水与雨水分流制，故本设计仅对城市污水排水系统的泵站进

8、行设计9。排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池和辅助间。泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。 污水泵站的主要形式： (1)合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4 台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大； (2)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4 台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。 

9、(3)自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。 (4)非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。由以上可知，本设计因水量较大，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用自灌式半地下式矩形泵房。 2.2.2 污水泵房一般规定(1)应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管之设计流量相同；(2)应明确泵站是一次建成还是分期建设，是永久性还是半永久

10、性，以决定其标准和设施；(3)根据污水经泵站抽升后，出口入河道、灌渠还是进处理厂处理来选择合适的泵站位置；(4)污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙隔开，允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建式，集水井和机器间要保持安全的施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方形；(5)泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5米的防水措施；(6)选泵机组泵站泵的总抽生能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；(7)尽量选择类型相同（最多不超过两种型号）和口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；(8)由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故

11、污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵10。2.2.3 水泵设计计算（1）流量的确定：。本设计拟定选用8台潜污泵（6用2备），则每台泵的设计流量为：。（2）水泵的选用根据水泵在给水排水设计手册第11册上查得采用QW型潜水排污泵。表3-1 350QW1100-10-45型潜水排污泵的规格性能表型号出口直径（）流量（）扬程（）转速（）功率（）效率（）35011001098045生产厂家：石家庄水泵厂2.3 沉砂池2.3.1 沉砂池的对比选择沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的沙粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，以去除相对密度较大的无机颗粒。按水流方向的不同可

12、分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。 （1）平流沉砂池 优点：沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。 缺点：占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。 （2）竖流沉砂池 优点：占地少，排泥方便，运行管理易行。 缺点：池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。 （3）旋流沉砂池（钟式沉砂池） 优点：占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最

13、好，同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。 缺点：气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂。（4）曝气沉砂池 优点：克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。 缺点：由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加。基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。2.3.2 设计说明普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的

14、后续处理难度增加。采用曝气沉砂池（见图3-2）可以克服这一缺点11。图3-2 曝气沉砂池示意图2.3.3 设计参数（1）水平流速为0.1m/s；（2）最大流量时停留时间为13min；（3）有效水深应为2.03.0m，宽深比一般采用11.5；（4）处理每立方米污水的曝气量宜为空气；（5）进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直；（6）污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算，合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定；（7）砂斗容积不应大于2d的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于；（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板；（9）池底坡度

15、一般取为；（10）沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。2.3.4 设计计算（1）池子总有效容积V设t=2min，则 （2）水流断面积A设=0.1m/s（水平流速）。A=（3）池总宽度B设h2=2.5（设计有效水深），B=沉砂池分为四格（n=4）,则每格宽度b，b=B/4=3.23m。，在之间。（4）池长L（5）每小时所需空气量q式中：1污水所需空气量，污水。设计中：=污水则。（6）沉砂室所需容积V，设T=2d（清除沉砂的间隔时间）V=式中：城市污水沉砂量(污水)，设计中取；生活污水流量总变化系数。则：（7）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽=0.5m，斗壁与水平面的倾角为，沉砂斗高度。则

16、沉砂斗的上口宽度为：沉砂斗的有效容积：（8）池子总高设池底坡度为，坡向沉砂斗，池子超高则池底斜坡部分的高度：H=+（9）进水渠道格栅的出水通过DN1300mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后进入沉砂池，进水渠道的水流流速：式中：进水渠道水流流速，；。水流经过进水渠道再分别由进水口进入沉砂池，进水口尺寸，流速校核：（10）进水口水头损失进水口采用方形闸板，SFZ型明杆或镶钢铸铁方形闸门SFZ-900，沉砂斗采用H46Z-2.5旋启式底阀，公称直径200mm。（11）出水堰计算出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：式中：流量系数，一般取，设计中取；堰宽

17、，则：出水堰后自由跌落高度，出水流入出水槽，出水槽宽度，出水槽水深，水流流速。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水槽用钢混管，管径，管内流速，水利坡度，水流经出水槽流入配水井。（12）排砂装置采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池。2.4配水井设计计算配水井中心管直径式中 ：D配水井中心直径，m；中心管内污水流速，一般采用。设计中取，取整为2500mm。配水井直径：式中 配水井内污水流速，一般采用设计中取2.5 三槽式氧化沟2.5.1 处理要求表3-2 污水进出水水质要求项目进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)BODCODSSTNTP2

18、60400380508301003025 32.5.2 设计计算（1）污泥龄稳定化法：式中：细胞降解过程中有23的残余物为不可生物降解物质；污泥稳定化污泥龄；微生物自身氧化率，取0.05；VSS可生物降解系数；MLSS中有机部分，。代入得：（2）验证出水出水中包括水中溶解性的和出水中。 出水中溶解性：式中：最大比底物利用速率与饱和常数的比值，易降解城市污水常取0.083。则出水SS中：则验证（3）计算氧化有机物和硝化氨氮所需容积（4）氧化有机物和硝化氨氮所需停留时间（5）脱氨量的计算假设总氮中非氨态氮没有硝酸盐的存在形式，而是大分子中的化合态氮，其在生物氧化过程中需要经过氨态氮这一形态，所以，

19、需要氧化的氨氮浓度为：式中：进水中总氮的浓度，；出水中氨氮的浓度，。代入得脱氮的量，需要扣除生物合成的氮量，假设生物中的含氮量为C，则需要的脱氮量为：式中：产泥量中有机部分，。（6）脱氮需要的体积式中：温度T时反硝化速率；温度修正系数，1.09；温度20时反硝化速率，取0.05。代入：（7）脱氮需要的停留时间（8）氧化沟总体积和停留时间（9）排泥量及排泥系统产泥量计算所有生物反应池中的泥包括两部分，一部分是无机的，一部分是有机的，无机的部分是悬浮物，有机的是微生物代谢的产泥量。无机部分的污泥量：式中：进入反应池中无机悬浮物的浓度；出水生物反应池悬浮物的浓度，用出水指标。代入：排泥量：设污泥含水

20、率排泥系统剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井。（10）需氧量计算考虑脱氮工艺的需氧量为有机物氧化需氧量、微生物自身氧化需氧量、保持好氧池一定溶解氧所需氧、硝化需氧量之和减去反硝化产氧量。即每小时的需氧量式中：曝气时间则考虑安全系数1.4，则去除每的需氧量：标准状态下需氧量为：式中：污水中杂质影响修正系数，取0.85；污水含盐量影响修正系数，取0.95； C混合液溶解氧浓度，取C=4.0 最小为2；气压修正系数 =1；20时氧的饱和度，取；25时氧的饱和度，取。则（11）氧化沟尺寸设氧化沟五座，工艺反应的有效系数，单座氧化沟有效容积三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积：取每组沟道单沟宽

21、度B=22m，有效水深h=4.5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度b=0.15m。每组沟道面积：弯道部分面积：直线段部分面积：直线段长度：2.5.3 曝气设备选择此项目选择转刷曝气机。（1）单座氧化沟需氧量：采用直径D=1000mm的转刷曝气机，充氧能力25，单台转刷曝气机有效长度为6m。（2）每组氧化沟需曝气机有效长度所需曝气转刷台数台。通过计算，选用Mammoth-1000型转刷曝气机，具体规格如下：表3-4 转刷曝气机规格和性能型号直径(m)有效长度(m)电动机功率(kw)叶片浸深(mm)充氧能力(kgO2/m2h)M-1000163025-30252.6 消毒设施2.6.1 设计说明污

22、水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅度的减少，但是细菌的绝对值还十分可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水在排入水体前，应进行消毒处理。目前，用消毒剂消毒能产生有害物质，影响人们的身体健康已广为人知，氯化是当今消毒采用的普遍方法。消毒设备应按连续工作设置，消毒设备的工作时间、消毒剂投加量，可根据所排放水体的卫生要求及季节条件掌握。一般在水源的上游、旅游日、夏季应严格连续消毒，其他情况时可视排出水质及环境要求，经有关单位同意，采用间断消毒或酌减消毒剂投量12。2.6.2 消毒剂的对比选择（1）液氯优点：价格便宜，效果可靠，投配设备简单。缺点：对生物有毒害作用，并且可产生致癌

23、物质。适用于大、中型规模的污水处理厂。（2）漂白粉 优点：投加设备简单，价格便宜。缺点：除与液氯相同的缺点外，尚有投配量不准确，溶解剂调制不便，劳动量大。适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂。（3）臭氧 优点：消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物、色、味等，污水中pH，温度对消毒效果影响小，不产生难处理的或生物积累性残余物。缺点：投资大，成本高，设备管理复杂 。适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂。此项目选择加氯消毒。2.6.3 消毒剂的投加（1）加氯量计算二级处理出水采用液氯消毒，液氯的投加量为。则加氯量为：（2）加氯设备

24、60;液氯由真空转自加氯机加入，加氯机设计三台，采用二用一备。设计中采用ZJ-1型转子加氯机。2.6.4 接触消毒池的选择 本设计采用传统的隔板反应池，设计数量为1座。2.6.4.1 接触消毒池的设计参数（1）水力停留时间t=30min； （2）隔板间距2.5m；（3）池体有效水深2.0m ；（4）池底坡度2%3%；（5）超高0.3m；（6）排泥管管径>150mm。2.6.4.2 接触消毒池的设计计算接触池容积：表面积：隔板数采用4个，则廊道总宽为：接触池长度：实际消毒池容积为：2.7 污泥处理系统2.7.1 污泥泵房的设计计算污泥泵的选型由剩余污泥量为据污

25、泥量选用4台PN型污泥泵，3用1备，其型号、规格见下表：表3-5 PN型污泥泵型号流量Q（）扬程H（m）转速n（）泵轴功率（kw）配用电动功率（kw）效率（）泵重（kg）4PN100411470554610002.7.2 污泥浓缩池的选择及设计计算（1）污泥浓缩池的选择污泥浓缩池主要是降低污泥中的空隙水，来达到使污泥减容的目的。浓缩池可分为重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池按其运行方式可分为间歇式和连续式。 浮选浓缩池：适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高，贮泥能力小。 重力浓缩池：用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多，运行

26、费用低，动力消耗小13。 综上所述，本设计采用间歇式重力浓缩池。采用矩形泵房，泵房长12m，宽5m，高5m。（2）污泥浓缩池的设计计算设计参数：污泥固体通量：浓缩池面积式中：Q污泥量，；污泥固体浓度，；污泥固体通量，；则浓缩池直径设计采用n=4个圆形辐流池单池面积：浓缩池直径：浓缩池深度H 浓缩池工作部分的有效水深： 超高，缓冲层高度，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i=1/20，污泥斗下底直径D1=1.0m，上底直径D2=2.4m。 池底坡度造成的深度：污泥斗高度： 浓缩池深度：H=h1+h2+h3+h4+h52.7.3 污泥脱水机（1）污泥脱水方

27、法及压滤机的选择污泥脱水的方法有自然干化、机械脱水及污泥烧干、焚烧等方法。污泥经泥泵到达压滤机，加药时药剂在溶解池内搅拌加入清水溶解，经加药泵打入压滤机与污泥反应脱水，泥饼经皮带输送外运。本设计采用污泥机械脱水法。本工艺采用带式压滤机，其优点有：运行可连续运转，生产效率高，噪音小；耗电少，仅为真空过滤机的十分之一；低速运转时，维护管理简单，运行稳定可靠；运行费用低，附件设备较少14。（2）带式压滤机的设计计算从池中排出的污泥体积每日所产污泥量（设污泥脱水后含水率为70）每小时处理污泥（按带式压滤机每天工作16小时计算）压滤机型号采用DY1000带式压滤机五台，四用一备，其规格见下表：表3-6

28、DY1000带式压滤机型号过滤带处理量（kg/h2m2）传动电机宽度（mm）速度（m/min）型号功率（kw）转速（r/min）DY100010004150-440YCT-32-41000-12502.7.5 脱水机房的布置机房设有4台泵，其中2台加泥泵，将污泥从贮泥池抽到压滤机，另2台泵为投药泵，向污泥中投加混凝剂，投加的药剂为阳离子聚丙烯酰胺，投加药量占污泥干重的0.2%，以改善污泥的脱水性能，提高压滤机的生产能力，污泥脱水后，有皮带输出，直接由运输车运走。 脱水机房的尺寸为32m´12m´3.5m，房内包括值班室，加药间和污泥外运存车处。3 污水高程布置3.

29、1 高程布置任务污水处理厂污水处理高程布置的任务是：确定各构筑物和泵房的标高；确定污水处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在构筑物之间畅通的流动，保证污水处理厂的正常运行。3.2 高程布置考虑事项（1）选择一条最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统都能够正常运行； （2）计算水头损失时，一般以近期最大的流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头； （3）在作高程布置时应该注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少抽升的污泥量16。 3.3 构筑物间的确定从便于维修和清刷的要求考虑，连接污水处理构筑物之间的渠道以矩形为宜，在必要时或必要部位，也可采用钢筋混凝土管或铸铁管，在零碎区域为防止冬季污水在明渠内冻结，在明渠上加盖板为防止