课程设计-水质工程学：排水工程-四川大学-廖建平

水质匸程学课程设计＜11)水质匸程学课程设计＜11)第第#页共21页7紫外消毒池的设计计算7.1紫外消毒技术的优势紫外消毒是一种高效、安全、环保、经济的消毒技术，能够有效地灭活致病病毒、细菌和原生动物，而且儿乎不产生任何消毒副产物。因此，在给水、污水、中水回用和工业水处理的消毒中，紫外消毒逐渐发展成为一种非常有效的消毒技术。紫外消毒技术具有下列明显的优点。（1）高效率消毒杀菌紫外消毒技术具有其它消毒技术无可比拟的杀菌效率。杀菌效率可达99%-99.9%o下表列岀紫外消毒技术对常见儿种细菌病毒的杀菌时间一般只需1秒以内。而传统氯气、臭氧等化学消毒方法要达到紫外消毒技术的杀菌效果一般需要20分钟至1小时的时间。表格2紫外消毒技术对常见细菌病毒的杀菌效率种类名称100%杀灭所需的时间（秒）种类名称100%杀火所需的时间（秒）细菌类大肠杆菌0.36细菌类结核（分支）杆菌141白喉杆菌0.25霍乱弧菌164破伤风杆菌0.33假单胞杆菌属D.37肉毒梭菌0.80沙门氏菌属151痢疾杆菌 13.15肠道发烧菌属141炭疽杆菌).30鼠伤寒杆菌D.53钩端螺旋杆菌).20志贺氏菌属D.28嗜肺军团菌属).20葡萄球菌属1.23微球菌属)41.53链球菌属D.45病毒类腺病毒工10病毒类流感病毒D.23噬菌胞病毒).20脊髓灰质炎病毒D.80柯萨奇病毒).08轮状病毒D.52爱柯病毒).73烟草花叶病毒16爱柯病毒I型).75乙肝病毒3.73霉菌抱子黑曲霍5.67霉菌抱子软砲子D.33曲霉属0.73■&80青靈菌属2.93-0.87大粪真菌3.0产毒青霉2.0-3.33毛霊菌属3.23-4.67青靈其它菌类D.87水藻类蓝绿藻10-40水藻类草履虫属7.30小球藻属193绿藻1.22线虫卵3.40原生动物属类4-6.70鱼类病Fungi病1.60感染性胰坏死病4.0白斑病2.67鱼类病病毒性岀血病1.6(2)消毒杀菌广谱性紫外消毒技术在口前所有的消毒技术中，杀菌的广谱性是最高的。它对儿乎所有的细菌，病毒都能高效率杀灭。并且对一些对人类危害极大的，而氯气以至臭氧无法或不能有效杀灭的寄生虫类(例如隐性包囊虫cryptosporidium,贾第鞭毛虫giardia等)都能有效杀灭。无消毒副产物由于紫外消毒技术可以被控制为仅仅是杀菌，并不加入任何化学药剂，无消毒副产物，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染，不改变水中任何成分。对氯消毒来说，其与水中有机物产生的有机氯已被公认为对人体有致癌作用，并且水中含有的氯化合物在某些场合下会起到反作用，对水中生物以及水环境产生毒害。臭氧消毒也有类似的问题，大量难闻有毒的未溶解到水中的臭氧挥发到空气中，有害于附近工作人员的身心健康。运行安全、可靠传统的消毒技术如采用氯或臭氧，其消毒剂本身就属于剧毒、易燃、易爆的物质。这些物质的使用对操作现场人员以及周围环境和居民安全产生潜在的威胁，需要特别小心。我国的公安、消防及环保等部门对这些高危物质的使用有严格的运输、保存和操作规定。这些都极大地增加了基层使用单位领导、操作人员和周边居民的心理负担和不安全感。现代紫外消毒系统不存在这样的安全隐患，是一种对周边环境以及操作人员相对安全可靠得多的消毒技术。运行维护费用低通常一种高效率的技术总是和高成本，高运行费用联系在一块。但是，紫外消毒技术却是例外。由于九十年代对紫外消毒核心技术的完善，紫外消毒技术不仅消毒效率是所有消毒手段中最高的，而且消毒运行维护最简单，运行成本最低。在千吨处理量水平可达到每吨水4厘人民币其至更低，因此，其性能价格比是所有消毒技术中最高的。它既具有其它消毒技术无法比拟的高效率，乂具有成本和运行费低的优点。在千吨水处理量水平，它的成本只是氯消毒的1/2,是氯加脱氯消毒的2/5,更只有臭氧消毒成本的1/9。即使在十万吨处理量水平，紫外消毒技术的投资及运行成本也远远低于其它消毒技术。安装、操作简便紫外消毒系统为模块化设计，安装简便，适合任何的安装现场条件，不破坏现场的设备、管线和建筑结构。系统只需接上电源，即可一年365天，每天24小时连续运行，清洗灯管时无需停机，除定期需1-2小时例行维护外，均可不间断地使用。而氯和臭氧消毒操作复杂，对操作人员质素要求高，任何疏忽都可能使消毒效果下降，甚至造成严重的事故。占地小，无噪音日处理万吨水的紫外消毒设备仅需4平方米的运行操作空间，日处理5万吨污水的紫外消毒系统仅需1条(10米X2米)水渠。而化学消毒方法则需要儿倍于此的药剂接触池用地。另外，紫外消毒设备黑自流式供水(无需水泵)，不产生任何噪音。连续大水量消毒U前紫外消毒技术在实际应用中已达到日处理150万吨水量，如实际需要还可以更大，这是氯加脱氯及臭氧消毒方法难以做到的。污水消毒不要求保持持久的消毒杀菌能力，只需要瞬间杀灭致病性病毒、细菌和原生动物等，达到排放标准即可。紫外消毒技术无消毒副产物，不会对周圉水环境产生不良影响，能够连续大水量消毒等优势决定了紫外消毒技术在污水处理消毒中具有很大的适用性、经济型，本设计选择紫外线消毒技术对二级处理后的污水进行消毒处理。7.2紫外消毒池设计计算从网上查找企业样本，依据加拿大TROJAN公司生产的紫外线消毒系统的主要参数，选用设备型号UV4000PLUS,辐射时间：10-100s,UV4000PLUS紫外线消毒设备每3800m3/d需要2.5根灯管，每根灯管的功率为2800wo需要灯管数：7?= X2.5=7.875,取8根3800选用4根灯管为一个模块，则模块数N二2,则共有灯管8根。按设备要求紫外消毒池深度取0.5m,设池中水流速度为0.3m/so紫外消毒池过水断面积：人Q11970 2A=—= =0.462〃广v24x3600x0.3消毒池宽度：B=—= =0.924/h,取加H0.5消毒池实际水流流速为：0 11970 ,v=—= =0.277/??/sA24x3600x0.5消毒池长度：每个模块长度2.46m,本设计为便于施工取2・3m。校核紫外线消毒辐射时间：2.46x20.277=17.7652.46x20.277=17.7658污泥浓缩池的设计计算采用连续式重力浓缩池污泥产量初沉池污泥产量K(m3/d)干固体量： 炉Gn沪300X0.55X7500X10—1237.5(kg/d)v_1QQC(刀01-103(100-/?)p式中，G为原污水中悬浮物浓度，为300mg/L,n为初次沉淀池沉淀效率55%,0为设计•污水量7500m'/d,q为污泥含水率取96%,Q为初沉污泥容重以1000kg/m3ito则：_100x300x0.55x7500 31_心(100-96)x1000m剩余污泥产量K(m3/d)已知产率系数Y二0.5,污泥自身氧化率20.1,剩余污泥浓度取Xr=10*X10_3kg/m3o干固体：u/_SX_YQ(S.-Se)-K(iVXvW2=T=f=0.5x7500x(175-20)-0.1x965.1x0.7x4000xl0_3=44432f〃0.7 _ '湿污泥体积:X湿污泥体积:XrIO*10“污泥浓缩池所需面积月污泥固体通量选用GL=40kg/(m:•d),设计釆用两个圆形池子。=1237.5+444.32=2】02存2x40浓缩池直径D阿_/4x21.02阿_/4x21.02VV=V3.14=5.2m浓缩池深度〃浓缩池工作部分的有效水深：仏=八'1+'1),式中T为浓缩时间取12h。

・24nA人」2x(31+44.43)“％- 24x2x21.02超高3m,缓冲层高度^=0.3m,浓缩池设机械刮泥，池底坡度2=0.05,污泥斗下底直径彷1.0m,上底直径2二2.4m。池底坡度造成的深度：/i4=[牛土)/=|a；?」卜0.05=0.07m污泥斗高度：心=(°"卜tan55°=[士刁-"丄)xtan55°=1.0m浓缩池深度：H^hi+hz+Mh.+hs^O.3+0.9+0.3+0.07+1.0二2.57m9污泥消化池的设计计算9.1设计参数混合污泥经浓缩后，含水率为97%,污泥量73.2m7d,挥发性固体含量为70%。采用中温消化，消化后VSS去除50%,投配率6〜8%。9.2设计计算消化池有效容积计算根据污泥龄以计算：片0蜕式中，仪为污泥龄取20d。V=73.2X20=1464m3,取1500m3池体设计采用中温两级消化，容积比为一级:二级二2:1,则一级消化池总容积为1000m3,用2座池，单池容积为500m’。二级消化容积为500m3,用1座池。一级、二级消化池釆用相同的池型，为圆柱形消化池。计算简图见附图。消化池直径D采用9m,集气罩直径D3=2m,高h.=2.0m,池底锥底直径dc=2m,锥角采用15°o故： h、=h3=1tan15°=0.94〃？消化池柱体高度九应大于9/2=4.5m,采用厶二彷9m。地面以上柱体高人二5m,地面以下柱体高人二4m。消化池总高度:H二h+hz+hj+h•产9+0.94+0.94+2=12.88m消化池各部容积：集气罩容积：V,=^―-xh,="目1二-x2=6.28/zr4 4上盖容积:D2 Dd. d； 1 “a 9x2 22 …“ 3——+—+—=-^x0.94—+ +—=25.33m、4 4 4) 3 4 4 4 丿下锥体容积等于上盖容积，即V3=V3=25.33m3柱体容积：V,=x/?,=-V14^X9-x9=572.3/n3故消化池有效容积V二V1+V2+V3二572.3+25.33+25.33二623m3>500m3消化池各部分表面积：集气罩表面积：A4=-d^+7TdJi4=^^x22+3A4x2x2=\5.7m24 4上盖表面积：4=-(£>+6/；)=-(9+2)-=62Am22、37sina2' 7sin15°下锥体表面积：兀r，、人 /rx22兀，…0.94 7=——+—(£)+厶)一—= +—(9+2) =65.6/rr4 2 ~sina4 2sin15°消化池柱体表面积：A=/rZ地=3.14x9x9=254.3川故消化池总表面积：A二扎+凡+人3+扎二254.3+65.6+62.4+15.7=398m:污泥经浓缩、消化之后，产生的沼气可供厂区职工及镇区居民作生活燃料之用，从污泥消化池排除的剩余污泥经脱水堆肥后可供镇区附近农田及山林作农肥加以利用。10污水处理厂平面布置综合考虑地形、地质、气象、水文、远期发展、环境影响等因素，力求达到污水处理厂流程合理、节约用地、建设投资省、管理方便、环境优美、并能与后期发展合理结合。污水处理厂的平面布置考虑以下儿点原则：布置紧凑，以减少污水处理厂的占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理，各构筑物之间留必要的施工和检修间距；充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用；各构筑物之间连接管尽量简单、短捷，尽量避免立体交义，并考虑施工、检修方便。建筑物布置应注意朝向和风向；把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全；对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，乂要考虑远期工程建成后整体布局的合理性，还应该考虑分期施工方便。综合以上原则，本设计中污水处理厂的平面布置亮点如下：考虑近远期结合，分期建设，预留远期建设用地，并使近期工程集中布置；厂址选择在离镇区有一定距离的海拔较低处，充分利用地形高差，生产处理构筑物呈梯级布置，依翥重力自流出水，构筑物一边与等高线平行，尽量减少挖填方；处理构筑物与设施的布置顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理；功能分区明确，生活区、管理区、污水处理区及污泥处理区相对独立，生产处理构筑物与生活建筑物分开布置，减少相互之间的干扰，保证生产安全和环境卫生；构(建)筑物之间布置双车道7m宽的大道，道路网络基本呈方格网状，大道连接各生产生活建筑物构筑物，间距满足交通、管道(渠)敷设、施丄和运行管理等各方面的要求；厂区雨水就近顺应地势排入河流，厂区生活污废水送入污水处理系统；厂区空闲地方均充分绿化，污水处理厂环境优美。污水处理厂平面布置详见图纸。11污水处理厂高程布置表格3处理构筑物之间连接管渠水力计算表管渠名称设计流M(L/s)管渠设计参数尺寸D(nun)或BXH(m)11/D水深h(m)i流速v(m/s)长度Km)■12345678出厂管136.54500.850.380.00250.95142曝气沉淀池岀水渠34.1253000.60」80.00320.778曝气沉淀池集水槽34.12503X0.530.385.9曝气沉淀池入流管34.1253000.60.00320.778入配水井管道136.54500.002530.1初沉池岀水管34.1253000.003214.5初沉池集水槽0.3X0.530.3初沉池入水管34.1253000.003212.6沉砂池出水管道136.54500.002514.5沉砂池入水管136.54500.002519.1设计流量为：=7500m3/d=86.8L/s,=二11970m7d=136.5L/so高程计算如下：河流最高洪水位 260.00m排水总管末端水位跌水7.8m 260.80m曝气沉淀池出水水位沿程损失二0・0025X142=0.36m 267.16m

沿程损失二0・0032X8=0.03m局部损失二6X0.77沿程损失二0・0032X8=0.03m局部损失二6X0.7724-24-g=0.18m曝气沉淀池水位流经沉淀曝气池的水头损失取0.3m堰上水头0.02m集水槽起端水深0.38m自山跌落0.Im267.19m267.37m267.67m267.69m268.07m268.17m局部损失=6X0.77'*2*g二0.18m 268.35m沿程损失二0.0032X8二0.03m 268.38m沿程损失二0.0025X30.1+0.0024X4.6+0.0032X14.5=0.14m52mTOC\o"1-5"\h\z平流沉淀池中水头损失0.4m 268. 92m堰上水头0.02m 268. 94m集水槽起端水深0. 38m 269. 32m自由跌落0.lm 269. 42m沿程损失二0.0032