污水处理工艺设计计算书

./仲恺农业工程学院课程设计污水处理工艺设计计算书〔2014—2015学年第一学期班级给排121班姓名李子恒学号201210524123设计时间2014.12.15~2015.01.02指导老师刘嵩、孙洪伟成绩城市建设学院2014年11月目录TOC\o"1-3"\h\u191401课程设计目的和要求 4280121.1设计目的 4204441.2设计任务 4280121.3设计要求4204441.4原始资料4108882污水处理流程方案5125433处理程度的确定649954污水的一级处理 6187124.1格栅计算 6181924.1.1单独设置的格栅 7292764.2沉砂池计算 10298664.3初次沉淀池计算1438094.3.1斜板沉淀池14170985污水的生物处理 19116695.1曝气池 19284335.1.1设计参数 1993995.2.2平面尺寸计算 20221145.1.3进出水系统 22181045.1.4曝气池出水设计 23118105.1.5其他管道设计 24136545.1.6剩余污泥量 24295226生物处理后处理25111866.1二沉淀池设计计算2583966.1.1池形选择 25206716.1.2辐流沉淀池 25323386.2消毒设施设计计算32152996.2.1消毒剂的投加32254316.2.2平流式消毒接触池33129096.3巴氏计量槽设计34322627污泥处理构筑物计算35113557.1污泥量计算35314727.1.1初沉池污泥量计算3570777.1.2剩余污泥量计算3622067.2污泥浓缩池37141047.2.1辐流浓缩池37254517.3贮泥池39121277.3.1贮泥池的作用40123277.3.2贮泥池计算40147437.4污泥消化池4132957.4.1容积计算42193117.4.2平面尺寸计算4443437.4.3消化池热工计算45321027.4.4污泥加热方式 48325008污水处理厂的布置 50276258.1污水处理厂平面布置 50302938.1.1平面布置原则5070528.1.2污水处理厂的平面布置图52294918.2污水处理厂高程布置52140218.2.1高程布置原则52274328.2.2高程布置计算53298658.2.3污水处理厂高程图551课程设计目的和要求1.1设计目的本设计是围绕必修课程《水质工程学》开展的课程设计,课程设计是教学的重要组成部分,是将污水处理理论与工程设计相联系的重要环节,其目的在于：训练学生设计与制图的基本技能,复习和理解给水处理工程课程所讲授的内容,培养学生动手能力和训练严格的科学态度和工作作风,最终达到提高学生综合运用理论知识独立进行分析和解决实际工程技术问题的能力的目标。1.2设计任务根据所给的原始资料,计算污水的设计流量和水质〔已在《污水管网设计中完成》；〔2根据水质情况,地形和污水量,确定污水处理方法以及有关的处理构筑物；〔3对各处理构筑物进行工艺计算,确定其形式、数目与尺寸；〔4进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计。1.3设计要求通过本设计,学生应该能够达到以下几点要求：〔1掌握污水处理工艺设计的基本程序和方法；〔2了解国家相关的方针和政策,正确使用专业的有关技术规范和规定；〔3通过训练,具有污水处理工艺设计计算、编写设计文件的能力；〔4熟练掌握手工和电脑制图操作方法。1.4原始资料1.城市污水量：0.66m/s2.气象资料①风向：常年主风向为东南风；②气温：年平均气温为21.0℃。最冷月为1月,最低平均气温8.1℃,最热月为7月℃,最高平均气温33.5℃,最低温度2℃。③湿度：相对湿度73%,最大蒸发量在2~4月,此时相对湿度60%左右。年平均绝对湿度17.8%,相对湿度81%。④降雨强度：年雨量一般为1000mm,多集中在6-9月,占全年降雨量的70%。年平均蒸发量约1800mm,q5=4.23L/s.100m2〔重现期P=3。⑤水温：年平均为17℃,最高温出现在7月,可达22.4℃；最低温为1月,达10.9℃。每年2-10月,气温高于水温；10月至次年1月,水温高于气温,终年不结冰。3.工程地质资料根据钻探资料分析,该市地下水储藏量并不丰富,且含铁量较高,地面覆盖层主要为粘性黄土,厚度约3~5m,其次为半风化的岩石和砂质页岩,较坚硬的岩石一般离地面4~8m,个别地段有岩石露头。4.污水实测通过对该区域内的主要污水排放口进行实测,获得污水进水的数据如下：pH：6.5-8.5；BOD5为140mg/L,COD为335mg/L,SS为120mg/L,该区域的污水以生活污水为主,工业废水须经处理后排放至市政污水管网内。污水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》标准中的二级排放标准。2污水处理流程方案流程图如下：沉砂池污水提升泵房格栅进水排放二沉池曝气池初沉池消毒沉砂池污水提升泵房格栅进水排放二沉池曝气池初沉池消毒一级消化贮泥池污泥浓缩池一级消化贮泥池污泥浓缩池二级消化二级消化图1污水处理流程图3处理程度的确定1.污水的处理程度计算式中的处理程度,%；C 进水的浓度,； 处理后污水排放的浓度,。则E1=〔335-60/335=82.09%2.污水的处理程度计算式中的处理程度,%； 进水的浓度,； 处理后污水排放的浓度,。则E2=〔140-20/140=85.71%3.污水的SS处理程度计算式中 SS的处理程度,%； 进水的SS浓度,； 处理后污水排放的SS浓度,。则E3=<120-20>/120=83.33%4污水的一级处理4.1格栅计算格栅是由一组平行的金属栅条制成,斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水并处,用以截留污水中的大块悬浮杂质,以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅、活动格栅；按照格栅栅条间距分为粗格栅,栅条间距大于40mm；中格栅,栅条间距为15-35mm；细格栅,栅条间距为1-10mm。按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅。按照安装方式分为单独设置的格栅和格栅与沉砂池合建一处的格栅。其计算草图如下：图2格栅计算草图4.1.1单独设置的格栅设计中选择两组细格栅,N=2组,每组格栅单独设置,每格格栅的设计流量为0.33m3/s.1.栅条的间隙数式中n——格栅栅条间隙数〔个Qmax——最大设计流量〔m³/s——格栅倾角N——设计的格栅组数〔组b——格栅栅条间隙〔mh——格栅栅前水深〔mv——格栅过栅流速〔m/s设计中取h=0.5m,v=1.0m/s,b=0.01mm,α=60°2.格栅槽的宽度式中B——格栅槽的宽度〔mS——每根格栅条的宽度〔m设计中取S=10mm〔m3.进水渠道渐宽部分长度式中L1——格栅前部渐宽段的长度〔m——进水渠渐宽段展开角度,一般取10°~30°B1——进水渠宽度〔m>设计中取B1=1m,=20°〔m4.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度<m>5.通过格栅的水头损失式中h1——通过格栅的水头损失〔mh0——计算水头损失〔mk——系数,格栅受栅渣堵塞时,水头损失增大的倍数,一般取k=3g——重力加速度〔9.81m/s2ξ——阻力系数,其值与栅条的断面形状有关设计中采用栅条断面为矩形的格栅,取,取β=2.426.栅后明渠的总高度设计中取栅前水渠道超高h2=0.3m,栅前槽高H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m,则：H=h+h1+h2=0.5+0.32+0.3=1.12〔m7.栅槽总长度式中L——栅槽总长度〔mL1——格栅前部渐宽段的长度〔mL2——格栅后部渐窄段的长度〔mH1——栅前渠中水深〔m〔m8.每日栅渣量式中W——每日栅渣量〔m3/dW1——栅渣量〔m3栅渣/103m3污水,取0.05m3栅渣/103m3污水KZ——污水流量总变化系数〔m3/d>0.2m3/d所以采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送栅渣。9.进水与出水渠道城市污水通过DN1000的管道送入进水渠道,设计中去进水渠道宽度B1=1m。进水水深h1=h=1.0m,出水渠道B2=B1=1m,水深h2=h1=0.5m.单独设置的格栅平面布置如图1所示。图3单独设置格栅平面图4.2沉砂池计算沉砂池是借助于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,减少大颗粒物质在输水管内沉积和消化池内沉积。沉砂池按照运行方式不同可分为平流式沉砂池,竖流式沉砂池,曝气式沉砂池,涡流式沉砂池。本设计采用平流沉淀池。4.2.1平流沉砂池设计中选择两组平流式沉砂池,N=2组,分别与格栅连接,每组沉砂池设计流量为0.33m3/s.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=0.25m/s,t=30s。L=30×0.25=7.5m2.水流过水断面面积式中A——水流过水断面面积〔；Q——设计流量〔。m23.沉砂池宽度式中B——沉砂池宽度〔m；——设计有效水深〔m,一般采用0.25~1.0m。设计中取h2=0.8,每组沉砂池设两格4.沉砂室所需面积式中X——城市污水沉砂量〔污水,一般采用30污水；T——清楚沉砂的间隔时间〔d,一般采用1~2d。设计中取T=2d,X=30污水5.每个沉砂斗容积式中——每个沉砂斗容积〔；n——沉砂斗格数〔个。设计中取每一个分格有2个沉砂斗,共有n=2×2×2=8个沉砂斗6.沉砂斗高度沉砂斗高度应能满足沉砂斗储存沉砂的要求,沉砂斗的倾角α>60°。式中——沉砂斗的高度〔m；——沉砂斗上口面积〔；——沉砂斗下口面积〔,一般采用0.4m×0.4m~0.6m×0.6m。设计中取沉砂斗上口面积为1.0m×1.0m,下口面积为0.5m×0.5m校核沉砂斗角度tgα==2.16,α=65°>60°,符合要求。7.沉砂室高度式中——沉砂室高度〔m；i——砂池底坡度,一般采用0.01~0.02；——沉砂池底长度〔m。设计中取沉砂池地坡度i=0.028.沉砂池总高度H=+式中H——沉砂池总高度〔m；——沉砂池超高〔m,一般采用0.3~0.5m。设计中H=0.3+0.8+0.6=1.7m9.验算最小流速式中——最小流速〔m/s,一般采用v≥0.15m/s；——最小流量〔,一般采用；——沉砂池格数〔个,最小流量时取1；——最小流量时的过水断面面积〔。,符合要求10.进水渠道格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道,然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为：式中——进水渠道水流流速〔m/s；——进水渠道宽度〔m；——进水渠道水深〔m。设计中取H1=0.5m,B1=1.0m11.出水管道出水采用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——堰上水头〔m；m——流量系数,一般采用0.4~0.5；——堰宽〔m,等于沉砂池宽度。设计中取m=0.4,b2=1m出水堰自由跌落0.1~0.15m后进入出水槽,出水槽宽1.0m,有效水深0.5m,水流流速0.66m/s,出水流入出水管道。出水管道采用钢管,管径DN600。V=1.12m/s,i=0.0026212.排砂管道采用沉砂池底部管道排砂,排砂管道管径DN200.平流式沉砂池平面布置图如下：图4平流式沉砂池平面布置图4.3初次沉淀池计算初次沉淀池是借助于污水中的悬浮物质在重力的作用下可以下沉,从而与污水分离,初次沉淀池去除悬浮物40~60%,去除BOD20~30%。本次设计采用斜板沉淀池斜板沉淀池是根据"浅层沉淀"理论,在沉淀池内加设斜板或斜管,以提高沉淀效率的一种沉淀池。斜板沉淀池具有沉淀效率高,停留时间短,占地少等优点。斜板沉淀池是利用污水从沉淀池下部进入,沿沉淀池自下而上地通过池内设置的斜板,在斜板中污水向上流动至水面集水槽排出,污泥向下沉淀在斜板底部下滑至沉淀池底的污泥斗中。设计中选择两组斜板沉淀池,N=2组,每组分为2格,每格设计流量0.165m3/s。4.3.1斜板沉淀池沉淀部分有效面积式中F——沉淀部分有效面积〔m2；Q——设计流量〔m3/s；——表面负荷〔m3/〔m2▪h,一般采用3~6m3/〔m2▪h。设计中取=4m3/〔m2▪h沉淀池边长式中a——沉淀池边长〔m沉淀池内停留时间式中t——沉淀池内停留时间〔min；h2——斜板区上部水深〔m,一般采用0.5~1.0m；h3——斜板区高度〔m,一般采用0.866m。设计中取h2=1m污泥部分所需容积按去除水中悬浮物计算式中T——两次清除污泥间隔时间〔d；C1——进水悬浮物浓度〔mg/L；C2——出水悬浮物浓度〔mg/L；Kz——生活污水量总变化系数；γ——污泥容重〔t/m3,约为1；P0——污泥含水率〔%。设计中T=1d,P0=97%,C1=120mg/L,C2=20mg/L每格沉淀池污泥部分所需容积式中——每格沉淀池部分所需的容积〔m3；污泥斗容积污泥斗设在沉淀池的底部,采用重力排泥,排泥管渗入污泥斗底部,为防止污泥斗底部积泥,污泥斗底部尺寸一般小于0.5m,污泥斗倾角大于60°,污泥斗设在沉淀池的底部。式中V1——污泥斗容积〔m3；a——沉淀池污泥斗上口边长〔m；a1——沉淀池污泥斗底部边长〔m；h4——污泥斗高度〔m。设计中取4个污泥斗,每个污泥斗上口边长5.5m,污泥斗高为4.33m,污泥斗边长底部边长0.5m,则沉淀池总高度式中H——沉淀池总高度〔m；h1——沉淀池超高〔m,一般采用0.3~0.5m；h5——斜板区底部缓冲层高度〔m,一般采用0.5~1.0m。设计中取h1=0.3,h5=0.7mH=0.3+1.0+0.866+4.33+0.7=7.196m,设计中取H=7.2m进水集配水井沉淀池分为2组,每组分为2格,沉淀池进水端设集配水井,污水在集配水井中部的配水井平均分配,然后流进每组沉淀池。配水井内中心管直径式中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≥0.6m/s。设计中取v2=0.7m/s配水井直径式中D3——配水井直径〔m；v3——配水井流速〔m/s,一般采用=0.2~0.4m/s。设计中取=0.3m/s进水渠道斜板沉淀池分为两组,每组沉淀池进水端设进水渠道,配水井来的进水管从进水渠道一端进入,污水沿进水渠道流动,通过潜孔进入配水渠道,然后由穿孔花墙流入斜板沉淀池。式中v1——进水渠道水流流速〔m/s,一般采用≥0.4m/s；B1——进水渠道宽度〔m；H1——进水渠道水深〔m。设计中取B1=1m,H1=0.8m>0.4m/s进水穿孔花墙进水采用穿孔进水,穿孔花墙的开孔总面积为过水断面的6~20%,则过孔流速为式中v2——穿孔花墙过孔流速〔m/s,一般采用0.05~0.15m/s；B2——孔洞的宽度〔m；h2——孔洞的高度〔m；n1——孔洞数量〔个。设计中取B2=0.4m,h2=0.4m,n1=25个出水堰沉淀池出水经过双侧出水堰跌落进入集水槽,然后流入出水管道排入集配水井外部的集水井内。出水区中间为出水渠0.8m,出水堰采用双侧90°三角形出水堰,三角堰顶宽0.16m,深0.08m,间隔0.1m,共有80个三角堰。三角堰安装在集水槽的两侧,集水槽长6.0m,宽0.25m,深0.45m,有效水深0.25m,水流流速0.5m/s,每个沉淀池有4组集水槽,间距2.0m。三角堰后自由低落0.1~0.15m,三角堰有效水深为式中Q——三角堰流量〔；——三角堰水深〔m,一般采用三角堰高度的。=0.042m三角堰后自由跌落0.15m,则出水堰水头损失0.191m。出水渠道斜板沉淀池出水需要均匀收集,避免短流,设计中采用双侧90°三角形出水堰,三角堰安装在4组集水槽两侧,集水槽将三角堰出水汇集送入出水渠道,出水渠道宽0.8m,有效水深0.8m,水流流速0.62m/s。排泥管沉淀池采用重力排泥,排泥管直径DN300,排泥时间t=20min,排泥管流速v=0.82m/s,排泥管伸入污泥斗底部。排泥管上端高出水面0.3m,便于清通和排气。排泥静水压头采用1.2m。图5斜板沉淀池剖面图5污水的生物处理5.1曝气池本设计采用厌氧—缺氧—好氧脱氮除磷工艺。5.1.1设计参数1水力停留时间A-A-O工艺的水力停留时间t一般采用6～8h,设计中取8h。2曝气池内活性污泥浓度曝气池内活性污泥浓度Xv一般采用2000～4000mg/L,设计中取Xv=3000mg/L。3回流污泥浓度式中——回流污泥浓度<mg/L>；SVI——污泥指数,一般采用100；r——系数,一般采用r=1.2。4污泥回流比式中R——污泥回流比；——回流污泥浓度mg/L,。解得：R=0.5。5.TN去除率式中e——TN去除率<%>；S1——进水TN浓度<mg/L>；S2——出水TN浓度<mg/L>。设计中取S2=15mg/L6.内回流倍数式中R内——内回流倍数。,设计中取R内为110%。5.2.2平面尺寸计算1.总有效容积式中V——总有效容积<m3>；Q——进水流量<m3/d>,按平均流量计；t——水力停留时间<d>,t=8/24d。设计中取Q=41684m3/d厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间的比值为1:1:3,则每段水力停留时间分别为：厌氧池内水利停留时间t1=1.6h；缺氧池内水利停留时间t1=1.6h；好氧池内水利停留时间t1=4.8h。2.平面尺寸曝气池总面积式中A——曝气池总面积<m2>h——曝气池有效水深〔m。设计中取h=4.0m每组曝气池面积式中A——每座曝气池的面积<m2>；N——曝气池个数。设计中取N=2每组曝气池共设5廊道,第1廊道为厌氧段,第2廊道为缺氧段,后3个廊道为好氧段,每廊道宽取7.0m,则每廊道长式中L——曝气池每廊道长<m>；b——每廊道宽度<m>；n——廊道数。设计中取b=7.0m,n=5厌氧—缺氧—好氧池的平面布置图如图6所示。图6厌氧—缺氧—好氧池平面布置图5.1.3进出水系统1.曝气池的进水设计初沉池的来水通过DN1000mm的管道送入厌氧—缺氧—好氧曝气池首端的进水渠道,管道内的水流速度为0.84m/s。在进水渠道中污水从曝气池进水口流入厌氧段,进水渠道宽1.0m,渠道内水深为1.0m,则渠道内最大水流速度式中——渠内最大水流速度〔m/s；——进水渠道宽度〔m>；——进水渠道有效水深<m>。设计中取b1=1.0m,h1=1.0m反应池采用潜孔进水,孔口面积式中F——每座反应池所需孔口面积<m2>；v2——孔口流速<m/s>,一般采用0.2～1.5m/s。设计中取v2=0.4m/s设每个孔口尺寸为0.5m×0.5m,则孔口数式中n——每座曝气池所需孔口数〔个；f——每个孔口的面积<m2>。取n=3孔口布置图如图7所示。图7孔口布置图5.1.4曝气池出水设计厌氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰,跌落出水,堰上水头式中H——堰上水头<m>；Q——每座反应池出水量<m3/s>,指污水最大流量〔0.579m/s与回流污泥量、回流量之和〔0.717×160%m3/s；m——流量系数,一般采用0.4～0.5；b——堰宽<m>；与反应池宽度相等。设计中取m=0.4,b=5.0m设计中取为0.19m。厌氧—缺氧—好氧池的最大出水流量为〔0.66+0.66/1.368×160%=1.43m3/s,出水管管径采用DN1500mm,送往二沉池,管道内的流速为0.81m/s。5.1.5其他管道设计1污泥回流管道本设计中,污泥回流比为50%,从二沉池回流过来的污泥通过两根DN500mm的回流管进入厌氧段,管内污泥流速为0.9m/s。2消化液回流管本设计中,消化液回流比为200%,从二沉池出水回流至缺氧段首端,硝化液回流管道管径为DN1000mm,管内流速为0.9m/s。5.1.6剩余污泥量式中W——剩余污泥量<kg/d>；a——污泥产率系数,一般采用0.5～0.7；b——污泥自身氧化系数<d-1>,一般采用0.05～0.1；Q平——平均日污泥流量<m3/d>；Lr——反应池去除的SS浓度<kg/m3>,Lr=120-20=100mg/LSr——反应池去除BOD5浓度<kg/m3>,Srr=140-20=120mg/L。设计中取a=0.6,b=0.05W=0.6×41685××13895×3+0.1×41685×50%=3001kg/d6生物处理后处理6.1二沉淀池设计计算6.1.1池形选择辐流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管进入,沿中心管四周花墙流出。污水由池中心四周辐射流动,流速由大变小,水中的悬浮物在重力作用下下沉至沉淀池底部,然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走,或用吸泥机将污泥吸出排走。辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池,进水采用中心进水周边出水。6.1.2辐流沉淀池1.沉淀池表面积式中——单池表面积〔；——设计流量〔；——沉淀池的组数〔组；——表面负荷[<>],一般采用0.5～1.5<>。设计中取沉淀池的表面负荷=1.42.沉淀池直径式中——沉淀池直径〔m。3.沉淀池有效水深式中——沉淀池有效水深〔m；——沉淀时间〔h,一般采用1.5～3.0h。设计中取沉淀时间=2.5h4.径深比D/h2=37.31/3.5=10.66合乎〔6—125．污泥部分所需容积式中V1——污泥部分所需容积〔m3Q0——污水平均流量〔m3/sR——污泥回流比〔%X——曝气池中污泥浓度〔mg/LXr——二沉池排泥浓度〔mg/L设计中Q0=0.35m3/s,R=50%。Xr=106r/SVIX=RXr/<1+R>式中SVI——污泥容积指数,一般用70-150r——系数,一般采用1.2设计中取SVI=100Xr=12000mg/LX=3000mg/L6.沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中H——沉淀池总高度〔mh1——h2——沉淀池有效水深〔mh3——沉淀池缓冲层高度〔m,一般采用0.3mh4——沉淀池底部圆锥体高度〔mh5——沉淀池污泥区高度〔m设计中h1=0.3m,h3=0.3m,h2=3.5m采用机械刮吸泥机连续排泥,池底坡度为0.05h4=〔r-r1×i式中h4——沉淀池底部圆锥体高度〔mr——沉淀池半径〔mr1——沉淀池进水竖井半径〔m,一般采用1.0mi——沉淀池池底坡度设计中r=16.5m,r1=1.0m,i=0.05h4=〔16.5-1×0.05=0.775mh5=〔V1-V2/F式中V1——污泥部分所需容积〔m3V2——沉淀池底部圆锥体积〔m3A——沉淀池表面积〔m2V2=0.775×3.14/3×〔16.52+16.5+1=235.15=235〔m3h5=〔1389.47-235/848.57=1.36mH=0.3+3.5+0.3+0.775+1.36=6.235=6.3m7.进水管的设计Q1=Q+RQ0式中Q1——进水管设计流量〔m/s；Q——单池设计流量〔m/s；R——污泥回流比〔%；Q0——单池污水平均流量〔m3/s；Q=0.33+0.66/1.368/0.5/0.5=0.45m3/s进水管径取D1=700mm流速8.进水竖井计算进水竖孔直径为进水竖井采用多孔配水,配水口尺寸为,共设8个沿井壁均匀分布；流速为：,符合要求孔距为：设管壁厚为0.15m,则9.稳流罩计算稳流筒过流面积式中——稳流筒筒中流速,一般采用。设计中取稳流筒直径D3:10.二沉池出水部分设计集水槽的设计本设计考虑集水槽为矩形断面,取底宽0.6m,集水槽距外缘距池边0.5m,集水槽壁厚采用0.15m,则集水槽宽度为：m。设计中采用,其中——安全系数,取1.5,得集水槽内水流速度为：符合要求。采用双侧集水环形集水槽计算,槽内终点水深为槽内起点水深为式中——槽内临界水深,；——系数,一般采用1.0。设计中取出水堰后自由跌落0.10m,集水槽高度：0.1＋0.52=0.62m。集水槽断面尺寸：0.6m×0.62m。11.出水堰计算q=设计中取b=0.1m,水槽距池壁0.5mm个根据规定二沉池出水堰负荷在1.5-2.9L/<s·m>之间,计算结果符合要求。12.出水管出水管管径D=700mm13．排泥装置吸泥管流量二沉池排出的污泥流量按50%的回流比计,则其回流量为：本设计中拟用6个吸泥管,每个吸泥管流量为：规范规定,吸泥管管径一般在150～600mm之间,拟选用,,14.集配水井的设计计算<1>配水井中心管直径式中——配水井中心直径,；——中心管内污水流速,一般采用；设计中取,设计中取<2>配水井直径：式中——配水井直径,；——配水井内污水流速,一般采用。设计中取<3>集水井直径式中——集水井直径,；——集水井内污水流速,一般采用。设计中取〔4进水管管径取进入二沉池的管径D=700mm。校核流速：>0.7m/s,符合要求。〔5出水管管径由前面结果可知,出水管管径D=700mm,v=0.86m/s〔6总出水管取总出水管管径D=900mm,v=1.04m/s；集配水井内设有超越阀门,以便超越。图8辐流二沉池示意图6.2消毒设施设计计算6.2.1消毒剂的投加1．加氯量计算二级处理出水采用液氯消毒,液氯的投加量为每日的加氯量为：q=q0Q×86400/1000q=8×0.66×86400/1000=456.192kg/d式中q——每日加氯量〔kg/d;q0——液氯投量〔mg/L；Q——污水设计流量〔m3/s2．加氯设备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。每小时的加氯量为456.192/24×2=19kg/h设计中采用型转子加氯机。6.2.2平流式消毒接触池本设计采用2个3廊式平流式消毒接触池,计算如下：1.消毒接触池容积式中——接触池单池容积,；——消毒接触时间,一般取。设计中取2.消毒接触池表面积式中——消毒接触池有效水深,。设计中取3.消毒接触池池长式中——消毒接触池廊道总长,；——消毒接触池廊道单宽,。设计中取消毒接触池采用3廊道,消毒接触池长为：校核长宽比：,合乎要求4.池高设计中取超高为：5.进水部分每个消毒接触池的进水管管径,。6.混合采用管道混合的方式,加氯管线直接接入消毒接触池进水管,为增强混合效果,加氯点后接的静态混合器。7.出水计算采用非淹没式矩形薄壁堰出流,设计堰宽为,计算为：出水管采用的管道将水送入巴氏计量槽,流速为。6.3巴氏计量槽设计本设计的计量设备选用巴氏计量槽,其优点是水头损失小,不易发生沉淀。1.计量槽主要部分尺寸,,,,式中——渐缩部分长度〔m；b——喉部宽度〔m；——喉部长度〔m；——渐扩部分长度〔m；——上游渠道宽度〔m；——下游渠道宽度〔m。设计中取=0.75m2.计量槽总长度计量槽应设在渠道的直线段上,直线段的长度不应小于渠道宽度的8～10倍,在计量槽上游,直线段不小于渠宽的2～3倍,下游不小于4～5倍。计量槽上游直线段长为：=3=3×1.57=4.14m计量槽下游直线段长为：=5=5×1.05=5.25m计量槽总长=++++=4.14+5.25+1.57+0.6+0.9=12.47m7污泥处理构筑物计算7.1污泥量计算初沉污泥是来自初沉池的污泥,污泥含水率较低,一般不需要浓缩处理,可直接进行消化,脱水处理。剩余污泥来自曝气池,活性污泥微生物在降解有机物的同时,自身污泥量也在不断增长,为保持曝气池内污泥量的平衡,每日增加的污泥量必须要排出处理系统,这部分的污泥称作剩余污泥。含水率较高,需要先进行浓缩处理,然后进行消化,脱水处理。7.1.1初沉池污泥量计算有前面资料可知,初沉池采用重力排泥的运行方式,每1天排一次泥。1.因为处理污水包括工业废水,按去除水中悬浮物计算式中Q——设计流量〔m3/hC1——进水悬浮物浓度〔kg/m3>C2——出水悬浮物浓度〔kg/m3取0.5C1K2——生活污水总变化系数——污泥容重〔kg/m3>,一般采用1000kg/m3P0——污泥含水率取97%T——间歇排泥时间,取4h2.按设计人口计算式中V-污泥部分所需容积<m³>;S—每人每日污泥量[L/<人·d>],一般采用0.3一0.8L/〔人·d;T一两次清除污泥间隔时间<d>,一般采用重力排泥时,T=1一2d,采用机械刮泥排泥时,T=0.05-0.2d;N—设计人口数<人>;n一沉淀池组数。设计中S=0.3L/<人.d>,采用重力排泥时,清除污泥间隔时间T=1d.两次计算结果取最大值作为初沉池污泥量初沉池污泥量Q1=2×50=100m3/d=100m3/次以每次排泥时间30min计,每次排泥4.16m3/h=0.0011m3/s7.1.2剩余污泥量计算1.曝气池内每日增加的污泥量式中——每日增长的污泥量〔kg/d>——曝气池进水BOD5浓度〔mg/L>Se——曝气池出水BOD5浓度〔mg/LY——污泥产率系数,一般采用0.5-0.7,取0.6Q——污水平均流量〔m3/dV——曝气池容积〔m3>Xv——挥发性污泥浓度MLVSS〔mg/L>Kd——污泥自身氧化率,一般采用0.04-0.1,取0.052.曝气池每日排出的剩余污泥7.2污泥浓缩池污泥浓缩的对象是颗粒间的孔隙水,浓缩目的是在于缩小污泥的体积,便于后续污泥处理。浓缩前污泥含水率一般99%,浓缩后污泥含水率97%。采用幅流式污泥浓缩池,用带栅条的刮泥机刮泥,采用静压排泥7.2.1辐流浓缩池进入浓缩池的剩余污泥量0.0016m3/s,采用2个浓缩池,则单池流量：Q=0.0016/2=0.0008m3/s=2.88m3/h1.沉淀池部分有效面积：式中F——沉淀池部分有效面积<m2>C——流入浓缩池的剩余污泥浓度〔kg/m3一般采用10kg/m3G——固体通量kg/<m2.h>。一般采用0.8-1.2kg/<m2.h>,取1.0kg/<m2.hQ——入流剩余污泥流量〔m3/h沉淀池直径：,取,6.10m3.浓缩池的容积：V=QT=0.0008360016=46.08m3式中T——浓缩池浓缩时间h,一般采用10-16h,取16h4.沉淀池有效水深：h2=V/F=46.08/28.8=1.6m5.浓缩后剩余污泥量Q16.池底高度辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机,池底需要做成1%的坡度,刮泥机连续转动将泥推入污泥斗,池底高度：,取0.03m7.污泥斗容积h5=tg<a-b>=tg55°〔1.25-0.25=1.43m式中a——污泥斗上口半径〔m取1.25mb——污泥斗底部半径〔mq取0.25m——泥斗倾角,取55°污泥斗容积：污泥斗中污泥停留时间：8.浓缩池总高度:h=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.6+0.3+0.03+1.43=3.66m。式中h1——超高〔m>一般采用0.3mh2——有效水深h3——缓冲层高度,一般采用0.3-0.5m。h4——池底高度。h5——泥斗高度9．浓缩后分离出的污水量:式中q——浓缩后分离出的污水量〔m3/sQ——进入浓缩池的污水量〔m3/sP——浓缩前污泥含水率,一般采用99%P0——浓缩后污泥含水率,一般采用97%10．溢流堰浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽,然后汇入出水管排出。出水槽流量q=0.0005m3/s,设出水槽宽0.15m,水深0.05m,则水流速为0.2m/s溢流堰周长：,式中D——浓缩池直径〔mb——出水槽宽<m溢流堰采用单侧90°三角形出水堰,三角堰顶宽0.16m,深0.08m,每格沉淀池有三角堰18.21/0.16=114个,每个三角堰流量：三角堰水深：,设计中取为0.005m三角堰后自由跌落0.1m,则出水堰水头损失为0.107m。辐流浓缩池计算草图如下：图9辐流浓缩池示意图11．溢流管溢流水量0.0005m3/s,设溢流管管径DN100mm,管内流速V=0.10m/s12．刮泥装置浓缩池采用中心驱动刮泥机,刮泥机底部设有刮泥板,将泥推入污泥斗。13．排泥管剩余污泥量0.00027m3/s,泥量很小,采用污泥管道最小管径DN150mm。间歇将污泥排入贮泥池。7.3贮泥池7.3.1贮泥池的作用浓缩后的剩余污泥和初沉池污泥进入贮泥池,然后经投泥泵进入消化池处理系统。贮泥池主要作用为：调节污泥量,由于消化池采用污泥泵投加,贮泥池起到泵前调节池的作用,平衡前后处理装置的流量；药剂投加池,消化池运行条件要求严格,运行中需要投加的药剂可直接在贮泥池进行调节；预加热池,采用池外预热时,起到预加热池的作用。7.3.2贮泥池计算贮泥池用来贮存来自初沉池和浓缩池的污泥,由于污泥量不大,本设计采用2座竖流贮泥池1．贮泥池设计泥量：Q=Q1+Q2=100+23.042=146.08m3/d式中Q1——初沉污泥量〔m3/d>,由前面计算所得100m3/d,每日排泥1次,每次排泥量0.0011m3/s,持续时间30minQ2——浓缩后剩余污泥<m3/d,23.042=46.08m3/d2．贮泥池的容积m3式中Q——每日产泥量〔m3/dT——贮泥时间〔h,一般采用8-12h,取8hn——贮泥池个数取2贮泥池设计容积：式中h2——贮泥池有效水深〔m>,h3——污泥斗高度〔m>,a——污泥贮池边长取5.0m,b——污泥斗底边长〔m,n——污泥贮池个数,取2个,——污泥斗倾角取60度设计中取n=2个,a=3.0m,h2=2.0m,污泥斗底为正方形,边长为b=1.0m＞24.34m3,符合要求。3．贮泥池高度：h=h1+h2+h3=0.3+3+1.73=4.03m,设计中取4m式中h1——超高,取0.3m4．管道部分每个贮泥池中设DN150mm的吸泥管一根,2个贮泥池互相连通,连通管DN200mm,共设有6根进泥管,4根来自初沉池,管径均为DN200mm,2根来自污泥浓缩池,管径均为DN150mm,贮泥池计算草图如下：图10贮泥池示意图7.4污泥消化池污泥消化的目的是为了使污泥中的有机质,变为稳定的腐殖质,同时可以减少污泥体积,并改善污泥性质,使之易于脱水,减少和控制病原微生物获得有用副产物沼气等。目前污泥消化主要采用厌氧消化,主要构筑物为消化池。设计拟采用中温二级消化处理,消化池的停留天数为30d,消化池控制温度为33-35°C.计算温度为35°C,新鲜污泥年平均温度为21°C,日平均最低温度8.1°C,池外介质为空气时,全年平均气温为21°C,冬季室外计算温度8.1°C,池外介质为土壤时全年平均气温均为21°C。冬季计算温度为8.1°C,一级消化池进行加热搅拌,二级消化池不加热,不搅拌,均采用固定盖式消化池。7.4.1容积计算1、一级消化池〔1一级消化池容积：式中n——消化池个数Q——污泥量〔m3P——投配比〔%,中温消化时一级消化池一般采用5%～8%设计中取P=0.05,采用2座一级消化池,则每座池子的有效容积为：〔2各部分尺寸的确定=1\*GB3①取消化池直径D=14m,=2\*GB3②集气罩直径d1=2m,一般为1-2m=3\*GB3③池底锥体圆台直径d2=2m,一般为0.5-2m=4\*GB3④集气罩直径高h1=1.5m,一般为1-2m=5\*GB3⑤上锥体高度：,取3m。式中——上锥体倾角,一般为150—300,本设计取=200,=6\*GB3⑥消化池主体高h3=D/2=8.5m=7\*GB3⑦下锥体高度：式中——上锥体倾角,取=100,=8\*GB3⑧则消化池总高度为：h=h1＋h2＋h3＋h4=1.5+2+8.5+1=13m总高度与与圆柱直径比：H/D=13/14=0.92,符合要求〔0.8～1.0的要求一级消化池计算简图图11一级消化池示意图各部分容积计算集气罩容积：V1=d12h1=×22×1.5=4.71m3弓形体容积：V2=m2圆柱部分容积：V3=D2h3=×192×10=1307.81m3下锥体容积：V4=h4×［〔2+〔2+〔2］=59.66m3消化池有效容积：V=V2+V3+V4=161.19+1307.81+59.66=1528.67m3>1460.80m3,符合要求二级消化池〔1一级消化池容积V=Q/np设计中投配率P采用10%,设2个二级消化池,则每个二级消化池的有效容积为：V=146.08/〔2×0.1=730.4m3〔2各部分尺寸的确定=1\*GB3①取消化池直径D=11m,=2\*GB3②集气罩直径d1=2m,一般为1-2m=3\*GB3③池底锥体圆台直径d2=2m,一般为0.5-2m=4\*GB3④集气罩直径高h1=1.0m,一般为1-2m=5\*GB3⑤上锥体高度：,取1.7m。式中——上锥体倾角,一般为150—300,本设计取=200,=6\*GB3⑥消化池主体高h3=7m=7\*GB3⑦下锥体高度：式中——上锥体倾角,取=100,=8\*GB3⑧则消化池总高度为：h=h1＋h2＋h3＋h4=1+1.7+7+0.8=10.5m总高度与与圆柱直径比：H/D=10.5/11=0.95,符合要求〔0.8～1.0的要求二级消化池计算简图图12二级消化池计示意图7.4.2平面尺寸计算1池盖表面积：集气罩表面积：F1=d12+πd1h1=×22+2×1.5π=12.56m2池顶表面积：F2=池盖表面积：F=F1+F2=12.56+23.55=36.11m22>池壁表面积：地面以上部分：F3=πDh5=π×14×5.5=241.78m2地面以下部分：F4=πDh6=π×14×3=131.88m2池底表面积7.4.3消化池热工计算1.提高新鲜污泥温度的耗热量每座一级消化池投配的最大生污泥量：年平均耗热量：式中Q1——提高污泥温度所需平均热量TD——中温消化温度,一般采用35°C,TS——新鲜污泥年平均温度取21°C最大耗热量为：2.消化池池体的耗热量盖部分全年耗热量平均耗热量：式中F2——池盖表面积K2——池盖传热系数,一般采用0.7kcal/〔m2.h.°C>TA——室外大气平均温度取21°CTA`——冬季室外计算温度取8.1°C最大耗热量：壁在地上部分全年耗热量平均耗热量：最大耗热：式中F3——地面上池壁表面积取241.78m2K3——池壁传热系数取0.6kcal/<m2.h.°C3壁在地面以下部分全年耗热量平均耗热量：最大耗热量：式中F4——地面以下池壁表面积为131.88m2K4——池壁传热系数,取0.45kcal/<m2.h.°CTB——室外大气平均气温,21°CTB`——室外冬季计算温度取8.1°C底部全年耗热量：平均时最大时：5每座消化池池体全年耗热量平均耗热量：最大耗热量：6消化池总耗热量全年平均耗热量：全年最大耗热量：4.消化池保温结构厚度计算1池盖保温结构厚度计算：式中——消化池池盖混凝土结构厚度〔mm取250mm——钢筋混凝土的导热系数取1.33kacl/<m2.h.°C——保温材料导热系数,取0.02kacl/<m2.h.°CK2——池盖传热系数,一般采用0.7kacl/<m2.h.°C2池壁保温层厚度计算式中K3——池壁传热系数取0.6kacl/<m2.h.°C。设计中取=400mm,采用聚氨酯硬质泡沫塑料做为保温材料,池壁在地面以上的保温材料延伸到地面以下的深度为冰冻深度加0.5m,即延伸地面以下2.35m。3池壁在地面以下的部分以土壤作为保温层时,其最小厚度的核算,土壤的导热系数为=1.0kcal/<m2.h.°C,K5=0.45kcal/<m2.h.°C,设消化池池壁在地面以下的混凝土结构厚度为=400mm,则土壤的最小厚度可以满足,故可不加其他的保温措施。池底以下土壤作为保温层,其最小厚度的核算消化池池底混凝土结构厚度为700mm,则保温层厚度由于地下水位在池底混凝土结构厚度0.5以下,小于1.7m,需要采取保温措施,降低保温层厚度。采用聚氨酯泡沫塑料作为保温材料,则保温材料的厚度。池盖,池壁的保温材料采用硬质聚氨酯泡沫塑料,其厚度经计算分别为25mm,27mm和34mm,乘以1.3的修正系数,实际可采用50mm。二级消化池的保温结构材料及厚度均与一级消化池相同,热工计算仅适用于一级消化池,二级消化池无加热与搅拌设备,仅利用余热继续进行消化。7.4.4污泥加热方式本设计采用池外加热法中的热交换法加热1热交换器的计算设计采用套管式泥水热交换器池外加热,内管采用防锈的钢管,外管采用铸铁管。污泥在内管流动,热水在内外两层套管中与内管污泥向相反方向流动。此种方法传热系数较高,设备处于池外,清扫和修理较容易。由前面资料料可知,消化池处理污泥量100m3/d,采用2座一级消化池,单池污泥量73.04m3/d。生污泥在进入一级消化池之前,与回流的一级消化池污泥先行混合后再进入热交换器,其比例为1:2。则生污泥量为：回流的消化污泥量为：进入热交换器的总污泥量为：取生污泥的日平均最低温度为8.1°C,生污泥与消化污泥混合后的温度为：热交换器的套管长度按下式计算：式中Qmax——污泥消化池最大耗热量〔kcal/h>D1——内管的管径<mmK——热交换器传热系数kcal/<m2.h.°C,一般采用600kcal/<m2.h.°C——平均温差的对数<0C>设计中取内管D1=50的钢管,外管管径D2=90mm的铸铁管,则污泥在内管中的流速,满足1.5—2.0m/s设计中传热系数采用K=600kcal/<m2.h.°C式中——热交换器入口的污泥温度〔Ts>和出口的热水温度〔Tw`>之差——热交换器出口的污泥温度〔Ts>和入口的热水温度〔Tw>之差.。污泥循环量为Qs=13.95m3/d设计中热交换器的入热水温度Tw=85°C,Tw-Tw`采用10°C,Tw`=75°C,则所需热水循环量QW核算内外管之间热水的流速：则：每座消化池的套管式泥—水热交换器的总长度：设每根管的长度为4m,其根数为29.78/4=7.44根,取8根8污水处理厂的布置在污水处理厂的厂区内有各处理单元的构筑物；连通各处理构筑物之间的管、渠极其他管线；辅助性建筑物；道路以及绿地等。因此,要对污水处理厂厂区内各种工程设施进行合理的平面规划。8.1污水处理厂平面布置污水处理厂的平面布置包括：生产性的处理构筑物和泵房、鼓风机房、药剂间、化验室等辅助性建筑物以及各种管线等的布置。在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿地设施。根据处理厂的规模大小,一般采用1：200—1：1000比例尺的地形图绘制总平面图,常用比例尺为1：500。8.1.1平面布置原则根据给水排水设计手册,污水处理厂的平面布置应该遵守以下原则：〔1污水厂的厂区面积,应按项目总规模控制,并作出分期建设的安排,合理确定近期规模,近期工程投入运行一年内水量宜达到近期设计规模的60％。〔2污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求,结合厂址地形、气候和地质条件,优化运行成本,便于施工、维护和管理等因素,经技术经济比较确定。〔3污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观,节省材料,选材适当,并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调。〔4生产管理建筑物和生活设施宜集中布置,其位置和朝向应力求合理,并应与处理构筑物保持一定距离。〔5污水和污泥的处理构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、合理,符合国家现行的防火规范的要求,并应满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各种管道以及养护、维修和管理的要求。〔6污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用地形,符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求。〔7厂区消防的设计和消化池、贮气罐、污泥气压缩机房、污泥气发电机房、污泥气燃烧装置、污泥气管道、污泥干化装置、污泥焚烧装置及其他危险品仓库等的位置和设计,应符合国家现行有关防火规范的要求。〔8污水厂内可根据需要,在适当地点设置堆放材料、备件、燃料和废渣等物料及停车的场地。〔9污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道,通道的设计应符合下列要求：1主要车行道的宽度：单车道为3.5～4.0m,双车道为6.0～7.0m,并应有回车道；2车行道的转弯半径宜为6.0～10.0m；3人行道的宽度宜为1.5～2.0m；4通向高架构筑物的扶梯倾角一般宜采用30°,不宜大于45°；5天桥宽度不宜小于1.0m；6车道、通道的布置应符合国家现行有关防火规范要求,并应符合当地有关部门的规定。〔10污水厂周围根据现场条件应设置围墙,其高度不宜小于2.0m。〔11污水厂的大门尺寸应能容运输最大设备或部件的车辆出入,并应另设运输废渣的侧门。〔12污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置,各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。〔13污水厂内各种管渠应全面安排,避免相互干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通,在条件适宜时,应采用明渠。管廊内宜敷设仪表电缆、电信电缆、电力电缆、给水管、污水管、污泥管、再生水管、压缩空气管等,并设置色标。管廊内应设通风、照明、广播、电话、火