2022年氧化沟工艺设计计算.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 1 概述1.1 设计任务和依据1.1.1 设计题目20 万 m 3/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,处理才能为 200000m3/d,内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计运算、设备选型、平面布置、高程运算；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爱护法20222污水综合排放标准GB897820023生活杂用水水质标准CJ25.1894给水排水设计手册 1-105水污染防治法1.2 设计要求1通过调查讨论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； 必需考虑安全运行的条件, 确保污水厂处理后到达排放要求；同时注意污水处理厂内的环境卫生,尽量美观；设计原就仍包括：基础数据牢靠；厂址挑选合理； 工艺先进有用； 防止二次污染； 运行治理便利； 挑选合理的设计方案；2完成一套完整的设计运算说明书；说明书应包括：污水处理工程设计的主要原始资料；污水水量的运算、污泥处理程度运算；污水泵站设计；污水污泥处理单元构筑物的具体设计运算； 设计方案比照论证； 厂区总平面布置说明等；设计说明书要求内容完整,运算正确文理通顺；3毕业设计图纸应精确的表达设计意图,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 图面力求布置合理、 正确清楚,1.4,排水采纳分流制；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 1-1 设计要求项目进水水质 mg/L 出水水质 mg/L BOD 5260 30 COD 400 100 SS 380 30 TN 50 25 TP 8 3 2 设计运算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；格栅按外形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,中格栅 1040mm,细格栅 310mm三种；栅条的断面外形有圆形、 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,阻力缺失小的优点 8；本设计采纳两道中格栅、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 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1.2 设计原就图栅条 工作平台进 水 1图1 中格栅运算草图 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=Kz Q 3/s；4设过栅流速：v =0.8m/s；5格栅安装倾角：602.1.4 中格栅 2 道设计运算1进水渠道宽度运算 依据最优水利断面公式：代入v0 .8ms得：B 1QB 1hvB 1B 12v2 B 1v22 Q21 . 612 . 00 mv.0 8就栅前水深：hB 11 m22格栅间隙数3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - nQmaxsin2 bhv就n式中： Qmax最大废水设计流量m3/s； 格栅安装倾角60 75取 60 ；h栅前水深m；b栅条间隙宽度,取20mm； 过栅流速m/s；3 . 23sin6086 个；20 . 0210 8.验算平均水量流速3栅槽宽度= 0.80m/s,符合 0.651.0 ；BSn1bn式中： S栅条宽度,取 0.015m；B栅槽宽度, m；代入得：B.00159310 . 02933 0. m4进水渠道渐宽部分的长度运算l 1 B B 12 tan 1式中 1 渐宽部分的绽开角,一般采纳 20 ；代入得：l 1 3 2 1 . 37 m2 tan 205进水渠道渐窄部分的长度运算l2l11 .370 .69m226通过格栅的水头缺失式中：h 1kS4v2sin2.42；3b2gh 水头缺失, m ； 格栅条的阻力系数,查表得知4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - k 格栅污物堵塞时的水头缺失增大系数,一般取k3；就h 132 .420 .01540.82sin600.14m30.022g7栅后槽总高度式中：Hhh 1h 21.0140 3.1 . 44 mh 超高,取 0.3m；8栅槽总长度Ll1l20.51 .0H1.370. 691.51 .444. 39mtantan609每日栅渣量WQmaxw1864003.20.05.864004.9m3d3/d KZ10001000142式中： w1取0 . 05 m 3 10 33 m；采纳机械栅渣打包机降栅渣打包,汽应采纳机械除渣或无轴传送栅渣,车运走；2 细格栅 2 道设计运算1进水渠道宽度运算依据最优水利断面公式：代入v.1 0ms得：B 10 .QB 1hvB 1B1v2 B 1v222 Q2.1 611 . 79 mv1 0.就栅前水深：hB 190m22格栅间隙数nQmaxsin2 bhv5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 式中： Qmax 最大废水设计流量, m 3/s； 格栅安装倾角 60 75 ,取 60 ；h栅前水深 m；b栅条间隙宽度,取 20mm； 过栅流速, 1m/s；就n2.323sin601 0.84 个0 . 020 . 93栅槽宽度BSn1bn式中： S B栅槽宽度, m；B.0018410 . 02842 .51 m4进水渠道渐宽部分的长度运算式中：l1BB 120 ；2tan1 渐宽部分的绽开角,一般采纳就：l12.511.790 .99m2tan205进水渠道渐窄部分的长度运算l2l10 .990.49m226通过格栅的水头缺失式中：h 1kS4v2sink3；3b2gh 水头缺失, m ；就h 1 格栅条的阻力系数,查表得知2.42；k 格栅污物堵塞时的水头缺失增大系数,一般取32 .42.00141 .02sin600.19m30 .022g6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7栅后槽总高度式中：Hhh 1h 20 . 900 . 190 3.139 mh 超高,取 0.3m；8栅槽总长度Ll1l20.51 .0H0. 990.491 .51.393 . 78mtantan609每日栅渣量WQmaxw 1864003 .230.04864003 .993 md3汽KZ100010001 .42式中： w1取0 . 04m 3 1033 m；应采纳机械除渣或无轴传送栅渣,采纳机械栅渣打包机降栅渣打包,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 60 ,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、上海 惠罗环境工程；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全部污水,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；因采纳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行设计 9；排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池和帮助间；泵站形式的挑选取决于水力条件和工程造价,其它考虑因素仍有： 泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地势地物、挖渠及施工方案、治理水平、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：7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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,采纳矩形,机器间、机组管道和附属设备布置便利,启动简洁,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,水泵启动便利；3自灌式泵房,采纳自灌式水泵,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,备,操作简洁；其优点为启动准时牢靠, 不需引水帮助设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； 但治理人员必需能娴熟的把握水泵的启动程序；由以上可知,本设计因水量较大,并考虑到造价、自动化掌握等因素,以及施工的便利与否,采纳自灌式半地下式矩形泵房；2.2.2 污水泵房一般规定1应依据远近期污水量,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仍是分期建设,是永久性仍是半永久性,以打算 其标准和设施；3依据污水经泵站抽升后,出口入河道、灌渠仍是进处理厂处理来挑选合 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,答应渗漏,做法按结构设计标准要求；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泵站构筑物不答应地下水渗入,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才能,应按进水管的最大时污水量计,并应满 足最大布满度时的流量要求；7尽量挑选类型相同最多不超过两种型号和口径的水泵,以便修理,但仍须满意低流量时的需求；8由于生活污水,对水泵有腐蚀作用,故污水泵站尽量采纳污水泵,在大 的污水泵站中,无大型污水泵时才选用清水泵 10；8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2.3 水泵设计运算1流量的确定：Q 3 . 23 m 3 s；本设计拟定选用 8 台潜污泵 6 用 2 备,就每台泵的设计流量为：Q .0 55 m 3s；2水泵的选用依据水泵在给水排水设计手册第11 册上查得采纳 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 mm 流量m3h 扬程 m 转速rmin 功率 kw 效率980 45 350 1100 10 生产厂家：石家庄水泵厂2.3 沉砂池 2.3.1 沉砂池的比照挑选沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同,等无机颗粒沉降, 以去除相对密度较大的无机颗粒；流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类；1平流沉砂池使大颗粒的沙粒、 石子、煤渣 按水流方向的不同可分为平优点：沉淀成效好,耐冲击负荷,适应温度变化；工作稳固,构造简洁,易 于施工,便于治理；缺点：占地大,配水不匀称,易显现短流和偏流,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,排泥便利,运行治理易行；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匀称；3旋流沉砂池钟式沉砂池优点：占地面积小,可以通过调剂转速,使得沉砂成效最好,同时由于采纳 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,爱护较复杂；9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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别离,通过调剂布气量可掌握污水的旋流速度,使除砂效率较稳固, 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,角,并且由于多了曝气装置而使费用增加；其他型易产生偏流或死基于以上四种沉砂池的比较,本工程设计确定采纳曝气沉砂池；2.3.2 设计说明一般平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物,使沉砂的后续处理难度增加；采纳曝气沉砂池见图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；11.5；3 m 空气；3有效水深应为 2.03.0m,宽深比一般采纳4处理每立方米污水的曝气量宜为0 .10 .25进水方向应与池中旋流方向一样,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 应依据实际情形确定；0.03L 运算,合流制污水的沉砂量7砂斗容积不应大于 2d 的沉砂量, 采纳重力排砂时, 砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于 55 ；8池子的外形应尽可能不产生偏流或死角,在集砂槽邻近可安装纵向挡板；10名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 9池底坡度一般取为0.10 .5；10沉砂池除砂宜采纳机械方法,并经砂水别离后贮存或外运；2.3.4 设计运算1池子总有效容积 V 设 t=2min,就V60tQ max602.323387 . 6 m32水流断面积 A设1v=0.1m/s水平流速；=.323=323. m2A=Q maxv 10 . 13池总宽度 B 设 h2=2.5设计有效水深, B=Ah2沉砂池分为四格 n=4,就每格宽度 b,b=B/4=3.23m；b3 .231 .29,在1.01 .5之间；h2 .54池长 LLV60vt600 .1212mA5每小时所需空气量q污水；qd Qmax3600式中： d 13 m 污水所需空气量,3 m（空气）3 m设计中： d =02.3 m（空气）3 m污水就q3600Q maxd2325 . 63 mh；6沉砂室所需容积V,设 T=2d清除沉砂的间隔时间V=Q maxX T86400Kz106式中： X 城市污水沉砂量 3 m /1063 m 污水,设计中取 30；11名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - K 生活污水流量总变化系数；就： V3. 2330286400m314.1067沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a =0.5m,斗壁与水平面的倾角为60 ,沉砂斗高度h21 m；就沉砂斗的上口宽度为：a2 h2a1210.51. 65mtan60tan60沉砂斗的有效容积：Vh 2 a2aa 1a 1 2 1 . 65 21. 65.0 50 5.2.3 798 m 33 m 38池子总高设池底坡度为0.4,坡向沉砂斗,池子超高h 10.3 m就池底斜坡部分的高度：h30 .4Bb0 .4129.8 .90 .8 m22H= h1h+h +h 39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：v 1Q1B1Hv 进水渠道水流流速,ms；B m ；H1m；v 110. 8180. 84ms2.0 .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900mm900mm,流速校核：12名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - vQmax0.81491.01msA0 .90.10进水口水头缺失h2 v1. 061. 06.12 010. 055m2g29. 81进水口采纳方形闸板, 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出水堰运算出水采纳沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水,恒定,堰上水头为：出水堰可保证沉砂池内水位标高2H2.4Q3m0.4；m b 22g式中： m 流量系数,一般取00 .5,设计中取b 堰宽, m2就：H 2 0 . 814 30 . 27 m0 4. 3 . 23 2 9 . 81出水堰后自由跌落高度 0 . 12 m,出水流入出水槽,出水槽宽度 B 2 0.1 m,出水槽水深 h 2 0 . 6 m,水流流速 v 2 .0 84 m s；采纳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 DN 1300 mm,管内流速 v 3 1 . 34 m s,水利坡度 i 2 . 39,水流经出水槽流入配水井；12排砂装置采纳吸砂泵排砂,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 配水井设计运算配水井中心管直径D 4 Qv '2式中 ：D 配水井中心直径, m；13名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - ' v 中心管内污水流速,一般采纳v'.06ms；2设计中取v'0 . 8ms,2 .27 m,取整为 2500mm；2D4 Q'v 243 .233 . 14.0 8配水井直径：D14 QD' v 3.0 2.0 4msv 3 '式中' v 配水井内污水流速,一般采纳设计中取v 3 '.035 ms2 . 5.3 78 mD 14 QD4.324' v 33 . 140 . 352.5 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 BOD 260 30 COD 400 100 SS 380 30 TN 50 25 TP 8 3 2.5.2 设计运算1污泥龄稳固化法：cXv0 .77YS rKdfb式中：细胞降解过程中有23的残余物为不行生物降解物质；c 污泥稳固化污泥龄；14名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - Kd 微生物自身氧化率,取0.05；bf VSS 可生物降解系数；X MLSS 中有机部分,mgL,X v0 . 30 . 7X；0 .1,易降解代入得：c0.0. 776.26d0502验证出水BOD5出水中BOD 包括水中溶解性的BOD 和出水 SS中BOD ；出水中溶解性BOD ：Se11Kdk' Yc式中：k 最大比底物利用速率与饱和常数的比值,0.02城市污水常取 0.083；就Se0.0910 .4510. 052 .18mgL26出水 SS 中BOD ：' SeSSfbf就Se'30.060 . 59fXvXmgL11 . 18mgLS 标验证S eS e'2 . 1893运算氧化有机物和硝化氨氮所需容积V 1QYcS 0dSe2000000 .45262002 .18508625.m3Xv1Kc400010. 05264氧化有机物和硝化氨氮所需停留时间t 1V 150862 5.246 . 10 hQp2000005脱氨量的运算15名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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外形,所以,需要氧化的氨氮浓度为：N氧化 TN 0 N e式中：TN 进水中总氮的浓度,mg L；N 出水中氨氮的浓度,mg L；代入得 N 氧化 50-25 25 mg L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,就需要的脱氮量为：P x式中：N脱N氧化-C%xPQ p40007631 .3 kgdP 产泥量中有机部分,kgd；YQ PS 0S eKd VXv.0452000002002 . 180 . 0550862 . 5N脱50 . 127631 3.20000010000 . 42mgL6脱氮需要的体积式中：V 2dnQpN脱Ndn ,TNdn,20T20XvNdnN, 温度 T 时反硝化速率； 温度修正系数, 1.09；代入：Ndn,20 温度 20时反硝化速率,取0.05；V 22000000 . 42915.63 m20000.051.097脱氮需要的停留时间t2V 2915 6.240 . 11 hQp2000008氧化沟总体积和停留时间VV 1V 2k50862 . 518668 . 8 0 5.103556 2.3 mTt1t2k6.100 .1112.42h05.16名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 9排泥量及排泥系统产泥量运算全部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：P sQpTSS 'TSSe' TSS 进入反应池中无机悬浮物的浓度；TSSe 出水生物反应池悬浮物的浓度,用出水指标；代入：Ps20000075309000kgdd3dPx7631 . 3kgdXP xP S90007631 3.16631 3.kg排泥量：设污泥含水率P99.3mQs1PX10001166313.2375.90.9931000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需氧量运算考虑脱氮工艺的需氧量 Oa kg d 为有机物氧化需氧量 O 、微生物自身氧化需氧量 O 、保持好氧池肯定溶解氧 O 所需氧、 硝化需氧量 O 之和减去反硝化产氧量 O ；即 Oa O 1 O 2 O 3 O 4 O 5O 1 aQ p S 0 S e 0 . 5 200000 200 2 . 18 1000 19782 kg dO 2 bXV .0 15 4000 50862 . 5 1000 1271 . 56 kg dO 3 dQ p 1 5. 200000 1000 300 kg d17名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - O 4Qpr nN氧化2000004 6.25100023000kgdO 5 Q p r dn N 脱 200000 2 . 86 .0 42 1000 240 . 24 kg dOa 19782 1271 . 56 300 23000 240 . 24 44113 . 32 kg d每小时的需氧量 O a 'O a T A式中：T 曝气时间就 Oa '44113 . 32 24 1838 . 06 kg h考虑安全系数 1.4,就 Oa 1 . 4 344113 . 32 121046 . 95 kg d去除每 kgBOD 的需氧量：Oa 121046 . 951000 3 . 06 kgO 2 kgBOD 5Q S 0 S 200000 200 2 . 18 标准状态下需氧量为：式中：OsCsTOaCs2020C1 . 024T 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；就OsCs气压修正系数= P P标=1；L；2020时氧的饱和度,取Cs20.917mgCs2525时氧的饱和度,取Cs25.8 38mgL；850 .121046.959. 170242520194574. 24kgd0.9518.3821 .11氧化沟尺寸设氧化沟五座, 工艺反应的有效系数af0 . 75,单座氧化沟有效容积三组沟道采纳相同的容积,就每组沟道容积：18名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - V单沟103556.217259.37m36取每组沟道单沟宽度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：AV单沟17259.373835. 41 m2h4 .5弯道部分面积：A 1B.0 15222.0 1522487 . 31 m22直线段部分面积：A 2AA 13835 .41487 . 313348 . 11 m 2直线段长度：L2A 23348.1176.09mB2222.5.3 曝气设备挑选此项目挑选转刷曝气机；1单座氧化沟需氧量：Oa 1Oa121046. 9524209. 39kgO 2d2 mh,单台转刷n5采纳直径 D=1000mm 的转刷曝气机,充氧才能25kgO 2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nLO a124209.3940.34m254252422519台；6通过运算,选用 Mammoth-1000 型转刷曝气机,具体规格如下：表 3-4 转刷曝气机