水处理课程设计

1、污水处理厂的设计计算目录第一章 污水处理厂的设计计算21 污水处理构筑物设计计算21.1 中格栅21.2 细格栅41.3 旋流沉砂池61.4 厌氧水解池61.5 氧化沟61.6 二沉池121.7 接触消毒池132 污泥处理构筑物设计计算142.1 浓缩池142.2 贮泥池15第一章 污水处理厂的设计计算1 污水处理构筑物设计计算1.1 中格栅1. 设计说明 型式：平面型，倾斜安装机械格栅； 格栅材质：水下部分为不锈钢，水上部分为碳钢，涂料防腐； 格栅与皮带输送机连锁，由 PL

2、C 自动顺序控制，亦可现场操作； 栅前水深与市政管网接入污水处理厂管道规格相适应； 格栅过栅流速不宜小于 0.6m/s，不宜大于 1.5m/s。2. 设计计算（1）栅条的间隙数 n，个n=Qmaxsin bhv式中， Qmax 最大设计流量，m3/s，取 Qmax =0.4 m3 / s ；格栅倾角，（°），取60°；b栅条间隙，m，取 b0.03m；h栅前水深，m，取 h0.5m；v过栅流速，m/s，取&

3、#160;v0.6m/s。设机械格栅1组，则：n=0.4sin60°0.03×0.5×0.642格栅框架内的栅条数目为42个。（2）栅槽宽度设栅条宽度 S0.01m，则：2B = S(n -1) + bn = 0.01´ (42 -1) + 0.03´42= 1.67m（3）通过格栅的水头损失h1 = h0kh0= v22gsin ，=(sb)43式中：h1设计水头损失，m；h0计算水头损失，m；

4、g重力加速度，m/s2；k系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般取 3；阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边矩形断面，2.42。则：h1 =h0k=(sb)43 v22g(sin)k =2.42×0.010.0343×0.6×0.62×9.81sin60°×3=0.027m(4)栅后总高度H,m设栅前渠道超高h2=0.4mH=h+h1+h2=0.5+0.027+0.40.927m（5）栅槽总长度 L，mL=L1+L2+1.0+0.5+H1tan 式中

5、：L1进水渠道渐宽部分的长度，m。设进水渠宽B10.65m，其渐宽部分展开角度1=20°，进水渠道内的流速为 0.60m/s，L1= B-B12tan 1 = 1.67-0.652tan 20°1.40mL2栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m。L2=0.5L1=0.70mH1栅前渠道深，m。H1=h+h2 =0.5+0.4= 0.9m + 则：L=1.40+0.7+1.0+0.5+ 0.9tan 60°4.12m= + »（6）每日栅渣量 W,m3/dW = Qmax W1×864001000KZ式中W1为栅渣量，本工程栅条间隙为

6、10mm，取W1 = 0.07m3 /103 m3 ，W=0.4×0.07×864001000×1.43 =1.69 m3/d > 0.2 m3/d所以采用机械清渣。3. 格栅选型查给水排水设计手册第五册城镇排水选用 CH 型正耙回转格栅除污机，相关参数如表 1.1。表 1.1 格栅除污机选型型号池深栅条间距整机功率安装倾角CH1m30mm1.1kw60°1.2 细格栅1. 设计计算（1）栅条的间隙数n，个n=Qmaxs

7、in bhv式中， Qmax 最大设计流量，m3/s，取 Qmax =0.4 m3 / s ；格栅倾角，（°），取60°；b栅条间隙，m，取 b0.01m；h栅前水深，m，取 h1.0m；v过栅流速，m/s，取 v0.6m/s。设机械格栅1组，则：n=0.4sin60°0.01×1.0×0.662格栅框架内的栅条数目为62个。（2）栅槽宽度设栅条宽度 S0.01m，则：B = S(n -1)

8、60;+ bn = 0.01´ (62 -1) + 0.01´62 =1.23m（3）通过格栅的水头损失h1 = h0kh0= v22gsin ，=(sb)43式中： h1设计水头损失，m；h0计算水头损失，m；g重力加速度，m/s2；k系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般取 3；阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边矩形断面，2.42。则：h1 =h0k=(sb)43 v22g(sin)k =2.4

9、2×0.010.0143×0.6×0.62×9.81sin60°×3=0.12m(4)栅后总高度H,m设栅前渠道超高h2=0.4mH=h+h1+h2=1.0+0.12+0.41.52m（5）栅槽总长度 L，mL=L1+L2+1.0+0.5+H1tan 式中：L1进水渠道渐宽部分的长度，m。设进水渠宽B10.45m，其渐宽部分展开角度1=20°，进水渠道内的流速为 0.60m/s，L1= B-B12tan 1 = 1.23-0.452tan 20°1.07mL2栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m。L2=

10、0.5L1=0.54mH1栅前渠道深，m。H1 = h+h2 =1.0+0.4=1.4m + 则：L=1.07+0.54+1.0+0.5+ 1.4tan 60°3.92m（6）每日栅渣量 W,m3/dW = Qmax W1×864001000KZ式中W1为栅渣量，本工程栅条间隙为10mm，取W1 = 0.1m3 /103 m3 ，W=0.4×0.1×864001000×1.43 =2.4 m3/d > 0.2 m3/d所以采用机械清渣。2. 格栅选型查给水排水设计手册第

11、五册城镇排水选用 BLQ-Y 型台车式清污机，相关参数如表 1.2。表 1.2 格栅选型型号池深栅条间距整机功率安装倾角BLQ-Y2m10mm2.1kw60°1.3 旋流沉砂池设计流量为Qmax =0.4 m3 / s,据此选择型号为550的旋流沉砂池。1.4 厌氧水解池 1. 设计原理 利用厌氧消化的酸性发酵阶段，不延伸到厌氧消化中反应时间长，控制要求严的甲烷发酵阶段。利用水解、酸化时，产酸菌对环境要求不太严及反应速录快的特点，将污水中的大分子有机物及难以生物降解的有机物转化为小分子有机物；悬浮固体及胶态性物质水解为可溶性物质，从而

12、可提高污水的可生化性。2. 设计计算由上文已知处理污水的可生化性较好，该水解酸化池主要起到的是调节水质作用，本污水处理厂处理的不仅有生活污水，还有工业废水，水质在不同时段变化大，因此，设计时更多考虑的是它的调节性能。设计流量：Q=35000m3/d 拟设计两座水解池，一池两格，便于维修保养。（1） 有效容积：V = Qt = 35000÷24×10÷2=7292m3式中，t停留时间，设为10h； Q设计流量，m3/d。（2）池面积： 设有效水深h 为5.5m，则:S= Vh = 72925.5 =1325.7m2设置长为35m，宽为40m，高度为6m，即尺寸为：3

13、5×40×6m(H)。1.5 氧化沟 1. 设计方法氧化沟的设计可用延时曝气池的设计方法进行，即从污泥产量WV=0 出发，导出曝气池体积，然后按氧化沟工艺条件布置成环状循环混合式或carrousel 式。氧化沟中循环流速为0.30.6m/s，有效深度15m。平行设计两组氧化沟，每组设计流量Q=17500m3/d。2. 设计计算 （1）BOD5 浓度 氧化沟出水溶解性BOD5 浓度为Se。为了保证沉淀池出水可溶解性BOD5 浓度S20mg/L，必须控制氧化沟出水所含溶解性BOD5 浓度Se，因为沉淀池出水中的VSS 也是构成BOD5 浓度的一个组成部分。Se=S-S1式中：S

14、1 为沉淀池出水中的VSS 所构成的BOD5 浓度。S1=1.42(VSS/TSS)×TSS×0.68=1.42×0.68×20×0.68=13.13 mg/L =则Se= SS1 =2013.486.87mg / L（2）氧区容积V1： 按污泥负荷计算： 根据“采用活性污泥法典型设计参数”取污泥负荷Ls=0.1kg BOD5/(kgMLSS·d)：V1=Q(S0-Se)LsX式中：Q设计流量， m3/d; S0好氧区进水BOD5 值，mg/L； Se好氧区出水BOD5 值，mg/L； c污泥泥龄（SRT），d；X好氧区混合液污泥浓度

15、MLVSS，mg/L，取2500mg/L； Ls污泥负荷，kg BOD5/(kgMLSS·d)。V1=Q(S0-Se)LsX=17500×（160-6.87）0.1×2500=10719.1m3按污泥泥龄计算：硝化细菌的生长速率n 硝化所需最小平均停留时间cm，最低温度10，氧的半速常数KO2 取2.0mg/L，pH 按7.0 考虑，则0=0.47e0.098（T-15）NN+100.051T-1.158×DOKO2+DO×1-0.833(7.2-pH)=0.47e0.098（10-15）1515+100.051×10-1.158&#

16、215;22+2×1-0.833(7.2-7)=0.118d-1因此：cm=1n=10.118=8.47d考虑安全系数来设计污泥停留时间，SF 取2.5cd=SFcm=8.47×2.5=21.15由于考虑对污泥部分进行稳定，并达到更好的脱氮效果，实际污泥泥龄设为30d。取Y=0.5kgMLVSS/kgBOD5,Kd=0.06d-1，c=30d， qV1=QYc（S0-Se）Xv(1+Kdc)=17500×0.5×30×（160-6.87）3000×0.8×（1+0.06×30）=5981.7 m3 故可以取曝气池容

17、积为11000 m3。（3）好氧区水力停留时间HRT：t = V1Q =11000×2417500 =15.1h（4）剩余污泥量X： 按表观污泥产率算：Yobs=Y1+Kdc=0.51+0.06×30=0.17X=Xv0.8=YobsQ(S0-Se)0.8=0.17×17500×(160-6.87)0.8=569.45kg/d根据污泥泥龄计算：X=V1Xc = 11000×250030 =916.65 kg/d式中：X氧化区MLVSS浓度，取2500gVSS/m3。故，剩余污泥量为961.65kg/d。去除每1kgBOD5产生的干污泥量为：X

18、Q(S0-Se) = 961.6517500×(160-6.87) ×103=0.34kg（5）脱氮部分 需氧化的氨氮量N1： 假设剩余污泥中的含氮率为12.4%，则用于生物合成总氮量N0 为：N0=0.124×X×1000Q式中：N0用于生物合成总氮量N0，mg/L。 根据上面所得数据，则：N0=0.124×X×1000Q = 0.124×961.65×100017500 = 6.81 mg/LN1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需氮N0=30-15-6.81=8.19 mg/L脱氮量Nr： Nr=进水T

19、KN-出水TN-生物合成所需氮N0=30-20-6.81=3.19 mg /L = -脱氮所需的容积V2： 脱硝率qdn,20=0.05kgNH3-N/kgMLVSS·d，不同温度下脱硝率：qdn(T)=qdn(20)×1.08(T-20)则，10时脱硝率： qdn(T)=qdn(20)×1.08(10-20)=0.05×1.08(10-20)=0.023 kgNH3-N/kgMLVSS·d脱氮所需容积V2:V2=N1QqdnXv = 17500×8.190.023×2500 = 2492.6m3脱氮水力停留时间t2：t=V

20、2Q=2492.617500=0.14d=3.4h（6）氧化沟总体积V 及停留时间t 氧化沟总体积V：V=V1+V2=10719.1+2492.6=13211.7m3=+停留时间t :=t=VQ=13211.717500=0.75d=18h校核污泥负荷N：N=QS0XV=17500×1602500×13211.7=0.084 kgBOD5/kgMLVSSd符合要求。（7）需氧量 实际需氧量AOR： AOR=去除BOD5 需氧量-剩余污泥中BOD5 需氧量+去除NH3-N 耗氧量-剩余污泥中NH3-N 耗氧量-脱氮产氧量 去除BOD5需氧量D1：D1=a'Q(S0-S

21、e)+b'VX式中：a'活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率，即活性污泥每 代谢1kg BOD5 所需要的氧量，kgO2/kg b'活性污泥微生物內源代谢的自身氧化过程的需氧率，即1kg 活 性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kgO2/（kg·d）。取a¢ = 0.52 kgO2/kg， b¢= 0.12 kgO2/（kg·d）则：D1=a'Q(S0-Se)+b'VX=0.52×17500×(160-6.87)+0.12×13211.7×2500×10-35357

22、kg/d 剩余污泥中BOD5 需氧量D2D2=1.42×Xv=1.42×733.3=1041.3 kg/d 去除NH3-N 耗氧量D3： 每1kgNH3-N 需要消耗4.6kgO2,则D3=4.6(TKN-NH3-N)Q/1000=4.6×8.19×17500÷1000=659.3 kg/d 剩余污泥中NH3-N 耗氧量D4剩余污泥中NH3-N 耗氧量D4 为污泥含氮率与氧化沟剩余污泥的积。D4=961.65×4.6×0.124=548.5 kg/d 脱氮产氧量D5： 每还原1kgN2 产生2.86kgO2，则：D5=2.8

23、6×13×17500÷1000=650.7 kg/d 总需氧量D：AOR=D1-D2+D3+D4+D5 =5357-1041.3+659.3+548.5+650.7=6174.2 kg/d考虑安全系数1.4，则：AOR= 6174.2×1.4=8643.8 kg/d每1kgBOD5 需要氧气的量=AORQ(S0-Se)=8643.817500×(160-6.87)×103 =3.22kgO2/kgBOD5（8）标态下需氧量SOR：SOR=AORCS(20)(CsT)×1.024T-20式中：Cs（20） 20氧的饱和度，9.

24、17mg/L； T取25； Cs（T）25氧的饱和度，8.38mg/L； C溶解氧浓度，mg/L； 修正系数，取0.85； 所在地区实际气压与标准大气压比值； 修正系数，取0.95。 根据已知条件，C=3.0 mg/L，则：SOR=AORCS(20)(CsT)×1.024T-20=8643.8×9.170.85(0.95×1×8.38-3)×1.02425-20=16695.0kg/d每1kgBOD5 需要氧气的量=SORQ(S0-Se)=16695.017500×(160-6.87)×103 =6.23kgO2/kgBOD

25、5（9）氧化沟尺寸 单座氧化沟有效容积 V=13211.7m3取氧化沟有效水深H 有效=5m，超高为1m，则氧化沟的深度H=5+1=6m氧化沟面积A:A=VH有效 =13211.75=2642.3m2设单沟道宽度b=10m，中间墙厚度为0.30m； 弯道部分面积A1：A1=10×2+0.3022×3×2+24×10+3×0.322-2×10+3×0.322=970.86m2直线部分面积A2:A2=A-A1=2642.3-970.86=1671.4m2单沟直线段长度L：L=A24×b=1671.44×10=

26、41.7m42m（10）回流污泥计算 根据物料平衡：(TSS)Q+XRQR=(Q+QR)X式中：QR回流污泥量m3/d; XR回流污泥浓度，根据公式：XR=106SVISVI 取100，取1，XR 为10000mg/L。 TSSQ+XRQR=Q+QRX 200×17500+10000×QR =(17500+QR)×2500则QR=5366.7m3/d，污泥回流比R=30.7%进出水管流量Q1:Q1=1+R×Q2=1.307×17500×124×3600=0.277m3/s流速v=1.0m/s 则过水断面A：A=Q1v=0.2

27、771.0=0.277m2管径d:d=4A=4×0.277 =0.594m,取600mm校核管道流速v：V=Q1A=0.277(0.62)2 = 0.98m/s ,符合要求（11）出水堰及出水竖井:Q=1.86bH32式中：b堰宽，m； H堰上水头高，取0.2m。b=Q1.86H32=0.2771.86×0.232 = 1.67为了便于选型，b 取1.7m,校正堰上水高:H=3(Q1.86b)2=30.2271.86×1.72=0.197m出水竖井：考虑堰安装要求，堰两边各留0.3m 操作距离。出水竖井长L = 0.3´2+b = 0.6+1.7 = 2

28、.3m；出水竖井长B 根据安装需要B=1.4m；氧化沟出水孔尺寸b´h =1.7m´0.5m。1.6 二沉池 1. 设计说明 该沉淀池采用中间进水，周边出水的辐流式沉淀池，采用双周边传动全桥式刮吸泥机， 近期两座。2. 设计参数 设计进水量：Q=35000m3/d,n=2,每座沉淀池Q=17500m3/d 表面负荷： qb=1.5m3/(m2·h)×堰上负荷： 1.5L/（s·m）×3. 设计计算： （1）沉淀池面积F：F=Qmaxnqb=350002×24×1.5=486.1m2（2）沉淀池尺寸计算： 由（1）可

29、知每座沉淀池面积F=486.1m2，则沉淀池直径 D：D=4F=4×486.1=24.87m25m实际沉淀池面积F：F=D24=×2524=490.9m2校核堰上负荷：q'=Q02×3.6×D=175002×3.6×24××25=1.29L/(sm)沉淀时间取2.0h，则有效水深 h2：h2=qb×t=1.5×2.0=3.0m（3）贮泥斗容积V： 为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用2h，所需容积：V=41+RQxx+xr=4(1+0.307)×1750024×40004000+8000=1270.7m3式中，x混合液污泥浓度，mg/L，设为4000mg/L； xr回流污泥浓度，mg/L 设为8000mg/L； R污泥回流比，30.7%。（4）污泥区高度h5：h5=VF=1270.7490.92.59m（5）沉淀池总高度： 超高h1 取0.3m，缓冲层h4 取0.5m， 设池底坡度为0.06，污泥斗直径d=2m，池中心与池边落差h3：h3=0.06×D-d2=0.06×25-22=0.69m则沉淀池总高度HH=h1+h2+h3+h4+h5 =0.3+3.0+0.6