氧化沟工艺污水厂设计计算书

1、设计计算书第一章 构筑物设计计算第一节污水处理系统1 格栅与提升泵1.1 格栅设计计算1.1.1 主要设计参数日均污水量：Qd为 15 万m3/d总变化系数KZ： 1.3（平均日流量大于1000L/s 的 KZ为 1.3）设计流量Qmax=KzQd=1.3*15 万 m3/d =2.26m 3/s栅条宽度S=10mm=0.01m （矩形断面）栅条间隙宽度b=20mm=0.02m过栅流速v=0.8m/s栅前水深h=1.2m格栅倾角=60。 （ （45。 75。 ）超高 h=0.3m1.1.2 设计计算由水力最优断面公式Q=（ B12*v） /2 得到 B1=2.38， h=B1/2=1.19 实

2、际中取 1.2 计算（ 1）栅条的间隙数（分两组）：49 实际数目为n-1=48 个sin 考虑格栅倾角的经验系数（ 2）栅槽宽度栅槽宽度B 一般比格栅宽0.20.3m 也可以不加，此取加0.2每组栅槽宽B= S n 1 bn 0.2=0.01*（ 49-1 ） +49*0.05+0.2=1.66m设每组栅槽间隔0.10m，总长度栅槽宽度：B=2B +0.10=3.42m进水渠道渐宽部分的长度L118设进水渠宽B1=2.1m ,其渐宽部分展开角度1 =20o(进水渠道内的流速为2.26/(2.38*1.2)=0.791m/s ，在0.4 0.9 范围内，符合要求)L1=(B1-B2)/2tan

3、 1 =1.43m栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2=0.715mh损 =0.0815m( 3)栅后槽总高度H因粗格栅间隙较大，水利损失很少，可忽略不计设栅前渠道超高h2=0.3mH=h 损 +h1+h2=1.2+0.3=1.58(m)( 4)格栅总长度(L)L=L1+L2+0.5+1.0+1.30/tan =1.43+0.715+0.5+1.0+(1.2+0.30)/tan60=4.51m( 5)每日栅渣量(W)污水流量总变化系数为1.3，则每日栅渣量W=( Qmax*W1*86400)/(K z*1000)=3m 3/d 0.2m 3/d式中：Kz -总变化系数，取1.3；W

4、 每日栅渣量, m 3/d；W1 栅渣量m3/103m3污水一般为每1000m3 污水产 3.31m 3；W0.2m 3/d 所以采用机械清渣。1.2 提升泵站1.2.1 泵站流量计算选用 6 台泵( 4 用 2 备)。每台泵的最大流量Q=(Qmax*Kz)/N=(150000*1.3)/4=4850m 3/d=0.564m 3/s1.2.2 集水池计算1)集水池容积V集水池容积不小于最大一台泵的5min 出水量V=Q*t=0.564*5*60=169.2 ，设计中取170m3（ 2）集水池面积S集水池有效水深一般为1.52.0m ，本设计中取2.0m, 超高 0.3m 即 2.3m2S=V/

5、h=85m 2（ 3）集水池长度L设计集水池宽B=5mL=S/B=85/5=17m ，设计 17m 中取4）提升水泵扬程一个水泵用一条管径，单台水泵的流量Q=0.564m3/s=2030m3/h选用 550QW3500-7-110 型潜污泵。详细参数见下表：型号排出口径（mm）流量(m 3/h)扬程（m）转速(r/min)功率(kw)效率（%）重量(kg)550QW3500-7-1105503500774511077.523001.3 细格栅1.3.1 主要设计参数栅条宽度S=0.01m栅条间隙宽度b=0.01m（ 细格栅 b 在 0.0050.01m 范围内 ）过栅流速v2=1m/s （ v

6、 在 0.61.0 范围内）格栅倾角=60。 （ （45 。 75。 ）超高 h=0.3mB1 为 2Q/v 的平方根=2.126栅前渠道水深h=B1/2=1m1.3.2 设计计算（ 1）栅条的间隙数格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核，则（ 2）栅条间隙数N=105取 105/组sin 考虑格栅倾角的经验系数（ 3）每个栅槽宽度B= S n 1 bn 0.2 =2.29m所以总槽宽为B=2.29 2+0.15 4.73m（考虑中间隔墙厚0.15m ）进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B1=2.126m , 其渐宽部分展开角度1 =20（进水渠道内的流速为o2.26/2.12*

7、0.8=0.97m/s ，符合要求）L1=（B1-B2）/2tan 1 =3.45m（ 4）栅槽与进水渠道连接处渐窄部分长度L2=L1/2=1.73m（ 5）通过格栅的水头损失h1v sin k =0.32(m)设栅条断面是锐边矩形断面=2.421 b 2g取 h1 为 0.32mK 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数。一般采用3g 重力加速度9.8（ m/s2）（ 6）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.8+0.32+0.3=1.42（m）（ 7）栅槽总长度H1tgL= L1 L2 0.5 1.01=3.45+1.73+0.5+1.0+1.1/tg60=7.

8、43(m)H1栅前渠道深（m）8）每日栅渣量W=( Qmax*W1*86400)/(K z*1000)=10.5m /dW0.2m 3/d宜采用机械清渣，采用回转式格栅除污机HF1200 型，功率为0.7KW（ 9）格栅间占地面积10X4.1=41m 3 2 沉砂池2.1 主要设计参数设计中选择2 座平流式沉砂池，每座取2 格，分别与格栅连续，每座沉砂池设计流量为1.13m3/s。2.2 设计计算2.2.1 沉砂池长度L=v t式中， L 沉砂池的长度（m）；v 设计流量时的流速（m/s），一般采用0.15-0.30m/s ；t设计流量时的流行时间（s），一般采用30-60s 。设计中取v=0

9、.25m/s ， t=50s。L 0.25 50 12.5m2.2.2 水流过水断面面积QAv式中，A水流过水断面面积（m2）；Q 设计流量（m3/s）。A 10.1235 4.52m2A2.2.3 沉砂池宽度Bh2式中，B沉砂池宽度（m）；h2 设计有效水深（m），一般采用0.25-1.0m 。设计中取h2 =1.0m ，4.52B4.52m1.02.2.4 贮砂室所需容积Q X T 86400 V1000 Kz式中，X城市污水沉砂量L/m3（污水），一般采用0.03 L/m3污水；T 清除沉砂的间隔时间（d），一般采用1-2d；KZ污水流量总变化系数，为1.2。设计中取T=2d ， X=0

10、.03L /m3（污水）1.13 0.03 2 86400 4.88m31000 1.22.2.5 每个贮砂斗容积V0 V n式中，V0每个贮砂斗容积（m3）；n 贮砂斗格数（个）。设计中取每一个分格有2 个贮砂斗，共有n 2 2 2 8个贮砂斗4.883V 00.61m82.2.6 贮砂斗高度贮砂斗高度应能满足贮砂斗储存沉砂的要求，贮砂斗的倾角 60 。h33V0f1f1 f2 f2式中，h3 贮砂斗的高度（m）；f 1 贮砂斗上口面积（m2）；f2 贮砂斗下口面积（m2），一般采用0.4m 0.4m 0.6m 0.6m。设计中取贮砂斗上口面积为1.24m 1.24m，下口面积为0.5m 0

11、.5mh33 0.612.6m1.24 1.241.24 0.5 0.5 0.5校核贮砂斗角度tg2h37.0， =82 601.24 0.52.2.7 贮砂室高度h3h3il 2L 2b2 bh3 i32式中，h3贮砂室高度（m）；i 沉砂池底坡度；l 2 沉砂池底长度（m）；b2贮砂斗的上口宽（m）；b 两个贮砂斗之间的间隔壁厚，取0.2m设计中采用重力排砂，取i=1%h32. 6 0. 0112. 5 2 1. 24 0. 222. 65m2.2.8 沉砂池总高度H h1 h2 h3式中，H沉砂池总高度（m）；h1 沉砂池超高（m），一般采用0.3-0.5m 。设计中取h1 0.3mH

12、0.3 1.0 2.65 3.95m2.2.9 验算最小流速QminV minn1 Amin式中， V min 最小流速（m/s），一般采用V 0.15m/s；QQQ min 最小流量（m2/s），一般采用平均日流量Q日平均K 1.5n1 沉砂池格数（个），最小流量时取1；A min 最小流量时的过水断面面积（m2）。1.13Vmin0.167m/ s 0.15m/ s，符合要求min 1 1.5 4.522.2.10 进水渠道进入进水渠道，污水在渠道内的流速为：格栅的出水通过DN1200 的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水B1H 1式中， V 1进水渠道水流流速（m/s）；B1 进水

13、渠道宽度（m）；H 1 进水渠道水深（m ）。设计中取H 1=0.8m ， B1 =1.0m1.13V11.4m/s11 0.82.2.11 出水管道出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为： H 1式中， H 1 堰上水头（m）；m 流量系数，一般采用0.4-0.5；b2 堰宽（ m），等于沉砂池宽度。设计中取m 0.4， b2 3.4mH11.130.33m0.4 3.419.60.1-0.15m 后进入出水槽，出水槽宽1.0m，有效水深0.8m，水流流速0.8m/s，出水流入出水管道。出水管道采用钢管，管径DN1200 。2.2.12 排砂管道采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN

14、1200 。平流式沉砂池平面布置图如下：3 配水井3.1 配水井内中心管直径D22 V2式中，D2配水井内中心管直径（m）；V2配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用V2 0.6m/s。设计中取V2 =0.6m/s4 2.26 1D221.55m3.14 0.63.2 配水井直径D34QD22 V3式中，D3配水井直径（m）；V3配水井流速（m/s），一般采用V3=0.2-0.4m/s设计中取V3 =0.2m/s4 2.26 1D32 1.5529.6m33.14 0.2取 D3=9.6m。3.3 配水井高度设计中取停留时间为5min ，无效面积占5%，确定配水井体积13V 1.05Qt

15、1.05 2.2660 5 356m32配水井高度h V3564.9m1212 D23.14 9.644设计中取h=5m 。平流沉砂后污水进入配水井向氧化沟配水，每两组氧化沟设配水井一座，同时回流污水也经配水井向氧化沟分配。配水井尺寸 9.6 5m。配水井设分水钢闸门两座，选用SYZ 型闸门规格为 800mm，配手摇式启闭机两台（2t）。4 氧化沟4.1 主要设计参数氧化沟设计流量：Q=150000m 3/d =6250m 3/h=1.74m 3/s进水水质：BOD=210mg/LCOD=390mg/LSS=210mg/L出水水质：BOD=20mg/LCOD=60 mg/LSS=20 mg/L

16、4.2 设计计算出水 BOD 为 20mg/L ，处理水中非溶解性BOD ，用下列公式求得：=13.6mg/LCe出水中 BOD 浓度故处理水中溶解性BOD 为 20-13.6=6.4mg/L采用污泥龄20d，则日产污泥量为：=8329kg/dQ氧化沟设计流量污泥增长系数，一般为0.50.7 ，取 0.6b污泥自身氧化率，一般为0.040.1 ，取 0.06Lt(L0-Le)去除的BOD 浓度 mg/Ltm污泥龄 d4.2.1 硝化区容积计算：n硝化菌的生长率；d-1n)max硝化菌最大生长率；d-1N出水中NH4+-N 的浓度，取15mg/LKn硝化的半速常数T温度(取最不利8 )O2氧化沟

17、中溶解氧浓度，取2.0mg/LKO2氧的半速率常数，取1.3mg/L可算得 n=0.171L/d则泥龄tw=1/ n=5.86d安全系数取3.0，则设计污泥龄为原设定污泥龄为20d，故硝化速率为： n=1/20=0.05d -1单位基质利用率：污泥增长系数一般为0.50.7，取 0.6b污泥自身氧化率一般为0.040.1 ，取 0.06活性污泥浓度MLSS 一般为 2500mg/L4000mg/L ，取 MLSS=4000mg/L 。MLVSS 和 MLSS 的比值是固定的，为0.75 左右，则取0.7，故：则所需 MLVSS 总量：硝化容积：水力停留时间：4.2.2 反硝化区容积：缺氧区设计

18、水温14反硝化速率0.06还原NO3-N 总量：脱氮所需MLVSS ：脱氮池容积：水力停留时间：214.2.3 氧化沟总参数：总水力停留时间：符合 1024h 的水力停留时间总容积：氧化沟采用4 廊道式卡鲁塞尔氧化沟，共建筑4 个池，池深取4m，宽6m，则每个氧化沟长：好氧段为：缺氧段：弯道处长度：单个直道长：（取 150m ）则氧化沟总池长=150+6+12=168m ，总池宽=6*4=24m4.2.4 氧化沟尺寸：4.2.5 循环比计算：根据规范，氧化沟中污水流速大于0.25m/s ，本设计取0.28m/st0=L/v=652/0.28=38.8minHRT=10.01h=600.6min

19、循环比：4.2.6 每座氧化沟需氧量计算：A经验系数，取0.5Sr去除的 BOD 浓度B经验系数，取0.1MLSS 混合液悬浮固体浓度Nr需要硝化的氧量：得 O2=6542.5kg/d=272.6kg/h采用表面机械曝气时，有：a经验系数，取0.8R经验系数，取0.9P密度，取1C混合液中溶解氧浓度大约23mg/L ，取 2mg/L得 R0=642kg/h查手册采用DB400 型型倒伞曝气机，直径4m，电机功率110kW，单台每小时最大充氧能力为200kg/h ，则（取 n=4 台 ）4.2.7 回流污泥量：X氧化沟中混合液污泥浓度，4000mg/LXr二沉池回流污泥浓度，8000mg/L回流

20、污泥量：QR=RQ=0.95 150000=142500m 3/d4.2.8 进出水管径：进水水管控制流速小于1m/s取 v=1.2m/s ，得 D=679mm ，取 700mmV=0.434/0.7 2 =0.28m/s出水堰：由 BLv=Q maxV=0.28m/sQ=0.434m 3/s B 取 0.3m得 L=5.17m ，取 L=6m4.2.9 氧化沟水力计算：水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。将氧化沟作为明渠，沿程损失可用曼宁公式计算：R水力半径L氧化沟总长度n沟壁粗糙系数，取0.013V氧化沟内的平均流速m/s局部水头损失可由下式表示：其中：Kb弯道阻力系数，一般为0.51

21、 ，取 0.8Kv垂直挡板阻力系数，kv=5.4 1.5=15.27Ki倾斜挡流板阻力系数，ki=4.3 1.5=12.16则h1=0.113m可算出氧化沟总水力损失：h=0.113+0.0075=0.1205m在每座氧化沟弯道处设置DQT040 型低速潜水推流器1 台，功率4.0kW，位于出水堰的下游。 5 二沉池 5.1 主要设计参数使用幅流式沉淀池，使用中进周出。设计参数为：设计流量Q =6250 m3/h 变化系数K=1.3 所以 Q=1.3*6250=8125 m 3/h表面负荷q =1.0m3/(m2h)停留时间(沉淀时间)t=1.5h污泥回流比R=0.95， Nw(MLSS)=2

22、800mg/L5.2 设计计算设使用沉淀池个数n=4则沉淀池的水面面积为2F=Q/nq =8125/4*1=2031.25m2沉淀池直径为D=(4F/ )(1/2)=50.8m实际表面负荷为q=Q/nF=6250/(4*1589.6)=0.98 m 3/(m2h)单池设计流量为Q0=Q/n=6250/4=1562.5 m 3/h二沉池有效水深H1=Q0t/A=qt=0.98*1.5=1.47m校核堰口负荷q1=Q0/(2*3.6 *D)=1.36L/(s m)4，长深比L/h(8,12) ，符合要求校核实际体积V =hBL=3780m3V=3625m 3，符合要求混合设备选用JBK-2200

23、框式调速搅拌机3 台，库存备用1 台，直径2200mm ，高 2000mm ，电机功率4kw。混合设备设置在接触池第一、二廊道起始处。计算草图：第二节污泥处理系统1 污泥回流泵站氧化沟的相对标高为+4m，氧化沟前的集水井相对标高为-5 m ，则污泥回流泵所需提升最小高度为：9 m选用 300QW8 00-12 型的潜水排污泵5 台 ( 4 用 1 备) ， 单台提升能力为800m3/h ，提升高度为12m,电动机转速n=980r/min, 功率N=45kW，出口直径为300mm。2 污泥浓缩池2.1 污泥量剩余污泥量Xv aQLv - bVXv fQ(SSo SSe)其中： a 污泥增殖系数，

24、一般取0.5-0.7，此处取0.6；Q平均日污水量，m3/d；3Lv生化池去除的BOD 浓度，kg/m3；b 污泥自身氧化率，即衰减系数，d-1，一般为0.04-0.075 ，此处取 0.06d-1；V曝气池容积，此处取氧化沟容积，m3；3Xv MLVSS 浓度， kg/m3。f SS 的污泥转换率，无试验资料时取0.5-0.7，此处取0.63SSo 生化池进水悬浮物浓度(kg/m3)3SSe生化池出水悬浮物浓度(kg/m3)取 MLVSS/MLSS=0.7 ； Xv=0.6 150000 190 10-3-0.06 81335 0.7 2800 10-3+0.6 150000 190 10-

25、3(kg/d)=24635.00kg/d ；来自二沉池的剩余活性污泥量W=Xv0.7=35192.86kg/d ；36二沉池污泥浓度Xr=8000mg/L=8g/L=8kg/m 3；剩余活性污泥体积Ws= W =4399.11m3/d=183.30m 3/h；Xr本设计中取浓缩前污泥含水率P0为 99.4% ， 浓缩后污泥含水率P1 为 97%；取浓缩时间T=16h ；设辐流式污泥浓缩池2 座，单池流量Q1=Ws/2=2199.55m 3/d=91.65m 3/h。2.2 设计计算2.2.1 浓缩池断面面积1Wc每座污泥浓缩池的水平断面积At1 Ws ct2 M取入流污泥的浓度c 为 6g/L

26、 ，固体通量M 取 30kg/(m 2 d)；则 At2199.55 630439.91m2直径 D4 At=23.67m 。2.2.2 浓缩池高度浓缩池有效水深h1 1 T Ws16 91.65 3.33m；1 2 24 At439.91径深比 D/h1=7.1 ，符合计算要求；取超高h2=0.5m，缓冲层高度h3=0.3m ；刮泥设备所需池底坡度造成的深度h4=Di/2， i 为池底坡度，常取0.05，则 h4=0.59m ；浓缩池下方设污泥斗，采用重力排泥；设计中取污泥斗夹角为50，斗口宽为2.4m，斗底直径1m，则斗高h5=tan50(1.2-0.5)=0.83m故浓缩池高度H=h 1

27、+h2+h3+h4+h5=5.55m 。2.2.3 污泥斗容积污泥斗容积为V1h5(r12 r1r2 r22 ) =1.99m 3污泥斗以上圆锥体部分污泥容积V2h43 (r1r1r2 r2 ) =96.20m污泥斗总容积V=V1+V2=98.19m 32.2.4 浓缩后污泥量QnW(s1-P0) 4399.11( 1-0.994)3=879.82m /d1 - P1)1 - 0.97)2.3 溢流堰2.3.1 污水量浓缩后分离出的污水量Qw=Ws(P0 P1) =3519.29m 3/d=0.04m 3/s1 P12.3.2 溢流堰设计计算浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排

28、出。单池出水槽流量为Qw/2=0.02m 3/s，设出水槽宽0.20m ，水深 0.10m，则流速为1.0m/s周长 C= （ D 2b） =73.10m溢流堰采用直角三角堰，堰宽为0.16m，深 0.08m。三角堰个数为C/0.16=456.875 （个），取457 个。2.3.3 管道设计污水量 Qw=0.04m 3/s；污泥量Qn=0.01m 3/s；则每座污水量为0.02m 3/s，污泥量为0.005m 3/s；故取排水管管径为DN500，排泥管管径为DN1503 贮泥池3.1 贮泥池尺寸污泥量 Qn=879.82m 3/d，设矩形贮泥池1 座，贮泥周期为8h，体积 V Qn 8 =293.27m 3;24设贮泥池高为hz=3m，断面积F=97.76m 2；取断面尺寸为11m 9m；贮泥池底部为斗形，底面尺寸为2.5m 2m；设贮泥斗高度为1m，取超高为0.5m，则贮泥池总高度H=4.5m 。3.2 吸泥管贮泥池中设DN200 的吸泥管2 根。4 脱水机房4.1 设计参数本设计中选用带式压滤机；浓缩后污泥含水率P1 为 97% ，脱水后泥饼的含水率P2约为75%；污泥量 Qn=879.82m 3/d；4.2 设计计算设置3 台带式压滤机，