污水处理厂工艺设计及计算.pdf

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1、第三章污水处理厂工艺设计及计算第一节 格栅进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于生活污水预处理。1.1 设计说明栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.61.0m/s，槽内流速0.5m/s 左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计

2、过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为25.00mm。1.2 设计流量：a.日平均流量Qd=45000m3/d1875m3/h=0.52m3/s=520L/s Kz取 1.4 b.最大日流量Qmax=KzQd=1.41875m3/h=2625m3/h=0.73m3/s 1.3设计参数：栅条净间隙为b=25.0mm 栅前流速 1=0.7m/s 过栅流速 0.6m/s 栅前部分长度：0.5m 格栅倾角=60单位栅渣量：1=0.05m3栅渣/103m3污水1.4设计计算：1.4.1 确定栅前水深根据最优水力断面公式221BQ计算得：mQB66.07.015

3、3.0221mBh33.021所以栅前槽宽约0.66m。栅前水深h0.33m 1.4.2 格栅计算说明：Qmax最大设计流量，m3/s；格栅倾角，度（）；h栅前水深，m；污水的过栅流速，m/s。栅条间隙数（n）为ehvQnsinmax=)(306.03.0025.060sin153.0条栅槽有效宽度（B）设计采用?10 圆钢为栅条，即S=0.01m。30025.0)130(01.0)1(bnnSB=1.04(m)通过格栅的水头损失h202hKhsin220ghh0计算水头损失；g重力加速度；K格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；阻 力 系 数，其 数 值与 格 栅 栅 条 的 断 面

4、 几 何形 状 有 关，对 于 圆 形 断面，3479.1bs)(025.060sin81.926.0025.001.079.132342mh所以：栅后槽总高度H H=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m)（h1栅前渠超高，一般取0.3m）栅槽总长度L mBBL52.020tan*266.004.1tan*2111mLL26.021211hhH 0.3+0.330.63 mHLLL64.260tan63.05.00.126.052.0tan5.00.1121L1进水渠长，m；L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；B1进水渠宽，；1进水渐宽部分的展开角，一般取20。图一

5、格栅简图1.4.3栅渣量计算对于栅条间距b=25.0mm 的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水烂截污物为W1=0.05m3/103m3，每日栅渣量为100064.18640005.0153.01000864001maxzKWQW=0.4m3/d 拦截污物量大于0.3m3/d，宜采用机械清渣。二、沉砂池采用平流式沉砂池1.设计参数设计流量：Q=301L/s（按 2010 年算，设计 1 组，分为 2 格）设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=30s 2.设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.25 30=7.5m（2）水流断面积：A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2（3）

6、池总宽度：设计 n=2 格，每格宽取 b=1.2m0.6m，池总宽 B=2b=2.4m（4）有效水深：h2=A/B=1.204/2.4=0.5m（介于 0.251m 之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2 天，则每个沉砂斗容积354511126.0105.1232103.1102mKTXQV（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）其中 X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，K：污水流量总变化系数1.5（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽 a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高 hd=0.5m，则沉砂斗上口宽：mahad1.15.060tan5.02

7、60tan21沉砂斗容积：322211234.0)5.025.01.121.12(65.0)222(6maaaahVd（略大于 V1=0.26m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为maLL65.221.125.7222则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2=0.5+0.06 2.65=0.659m 池总高度 H：设超高 h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m（8）进水渐宽部分长度:mBBL43.120tan94.024.220tan211（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=1.43m（10）校核最小流量时的流

8、速：最小流量即平均日流量Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s 则 vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0.170.15m/s，符合要求（11）计算草图如下：进水图4 平流式沉砂池计算草图出水第三节 沉淀池3.1 采用中心进水辐流式沉淀池：图四沉淀池简图3.2 设计参数：沉淀池个数n=2；水力表面负荷q=1m3/(m2h)；出水堰负荷1.7L/sm(146.88m3/md)；沉淀时间T=2h；。为挂泥板高度，取；为缓冲层高度，取5m.0h5m.0h53污泥斗下半径r2=1m，上半径r1=2m；剩余污泥含水率P1=99.2%3.2.1 设计计算：3.2.1.1 池表面积

9、2104211042mqQA3.2.1.2单池面积2m52121042nA单池A（取 5302m）3.2.1.3池直径m98.2514.35304A4D单池（取 530m）3.2.1.4沉淀部分有效水深(h2)混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，取mh323.2.1.5沉淀池部分有效容积322298.1591342614.34mhDV3.2.1.6沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）mrDih55.0222605.02143.2.1.7沉淀池周边（有效）水深mmhhhH0.40.45.05.035320),65.6426(0满足规定HD3

10、.2.1.8污泥斗容积73m.1tg60)12(tg)rr(h0216污泥斗高度32222212161.7m12)1122(373.114.33rrrrhV池底可储存污泥的体积为：32221124263.166)221313(38.014.34mrRrRhV321179.33m166.637.12VV共可储存污泥体积为：3.2.1.9沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2m 3.3 进水系统计算3.3.1单池设计流量521m3/h（0.145m3/s）进水管设计流量：0.145(1+R)=0.145 1.5=0.218m3/s管径 D1=500mm，s/1.11mD40.218211v

11、3.3.2进水竖井进水井径采用1.2m，出水口尺寸0.30 1.2m2，共 6 个沿井壁均匀分布出水口流速)/15.0(/101.062.130.0218.02smsmv3.3.3紊流筒计算图六进水竖井示意图筒中流速)s/03m.0(,/02.003.03取smv紊 流 筒 过 流 面积2327.703.0218.0Qfm进紊流 筒 直 径mfD314.327.74433.4 出水部分设计3.4.1环形集水槽内流量集q=0.145 m3/s 3.4.2环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算。）为安全系数采用（其中槽宽集5.12.1m48.0145.04.19.0)(9.024.04.0kqk

12、b设槽中流速v=0.5m/s 设计环形槽内水深为0.4m，集水槽总高度为0.4+0.4（超高）=0.8m，采用 90三角堰。3.4.3出水溢流堰的设计（采用出水三角堰90）3.4.3.1堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）H1=0.04m 3.4.3.2每个三角堰的流量q1smHq/0004733.004.0343.1343.1347.247.2113.4.3.3三角堰个数n1个设计时取个单3074.3060004733.0145.0q11Qn3.4.3.4三角堰中心距mbDnLL358.030748.0236(14.3307)2(11）图七溢流堰简图六、氧化沟1.设计参数拟用卡罗塞（Ca

13、rrousel）氧化沟，去除BOD5与 COD 之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N 低于排放标准。氧化沟按2010 年设计分 2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为Q13.12106.24=10000m3/d=115.8L/s。总污泥龄：20d MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则 MLSS=2700 曝气池：DO2mg/L NOD=4.6mgO2/mgNH3-N 氧化，可利用氧 2.6mgO2/NO3N 还原 0.9 0.98 其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5b=0.07d-1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/

14、kgMLVSS d K1=0.23d-1Ko2=1.3mg/L 剩余碱度 100mg/L(保持 PH 7.2):所需碱度 7.1mg 碱度/mgNH3-N 氧化；产生碱度 3.0mg 碱度/mgNO3-N 还原硝化安全系数：2.5 脱硝温度修正系数：1.08 2.设计计算（1）碱度平衡计算：1）设计的出水5BOD为 20 mg/L，则出水中溶解性5BOD20-0.7201.42（1e-0.235）=6.4 mg/L 2）采用污泥龄 20d，则日产泥量为：8.550)2005.01(1000)4.6190(100006.01mrbtaQSkg/d 设其中有 12.4为氮，近似等于TKN 中用于合

15、成部分为：0.124 550.8=68.30 kg/d 即：TKN 中有83.610000100030.68mg/L 用于合成。需用于氧化的 NH3-N=34-6.83-2=25.17 mg/L 需用于还原的 NO3-N=25.17-11=14.17 mg/L 3）碱度平衡计算已知产生 0.1mg/L 碱度/除去 1mg BOD5，且设进水中碱度为250mg/L，剩余碱度=250-7.125.17+3.014.17+0.1（1906.4）=132.16 mg/L 计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使 PH 7.2 mg/L（2）硝化区容积计算：硝化速率为22158.105.015098.0

16、21047.0OKONNeOTTn23.12102247.0158.11505.01515098.0e=0.204 d-1故泥龄：9.4204.011nwtd 采用安全系数为 2.5，故设计污泥龄为：2.5 4.9=12.5d 原假定污泥龄为 20d，则硝化速率为：05.0201nd-1单位基质利用率：167.06.005.005.0abunkg5BOD/kgMLVSS.d MLVSS=f MLSS=0.753600=2700 mg/L 所需的 MLVSS 总量=kg109941000167.010000)4.6190(硝化容积：9.40711000270010994nVm3水力停留时间：8.

17、924100009.4071nth（3）反硝化区容积：12时，反硝化速率为：20029.0)(03.0TdnMFq201208.1029.0)24163600190(03.0=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d 还原 NO3-N 的总量=7.14110000100017.14kg/d 脱氮所需 MLVSS=3.8335019.07.141kg 脱氮所需池容：1.3087100027003.8335dnVm3水力停留时间：4.72410004.2778dnth（4）氧化沟的总容积：总水力停留时间：2.174.78.9dnnttth 总容积：71591.30879.4071dnnVVVm

18、3（5）氧化沟的尺寸：氧化沟采用 4 廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m，宽 7m，则氧化沟总长:m2.29275.37159。其中好氧段长度为m2.16675.39.4071，缺氧段长度为m0.12675.31.3087。弯道处长度:m6621221273则单个直道长:m55.564662.292(取 59m)故氧化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=74=28m（未计池壁厚）。校核实际污泥负荷dkgMLSSkgBODXVQSNas/014.07159360019010000（6）需氧量计算：采用如下经验公式计算:326.26.4)/(NONMLSSBSAdkgOrr其中：第一项为合

19、成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。经验系数：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量：Nr=25.1710000 10-3=251.7kg/d R=0.5 10000(0.19-0.0064)+0.1 4071.9 2.7+4.6251.7-2.6 141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h 取 T=30，查表得 =0.8,=0.9,氧的饱和度)30(sC=7.63 mg/L，)20(sC=9.17 mg/L 采用表面机械曝气时，20时脱氧清水的充氧量为：20)()20(0024.1TTssCCRCRhkg/08.217

20、024.1263.719.080.017.995.1162030查手册，选用 DY325 型倒伞型叶轮表面曝气机，直径3.5m,电机功率 N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则74.112508.2171250Rn取 n=2台（7）回流污泥量：可由公式XXXRr求得。式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度rX取 10g/L。则：56.06.3106.3R（50100，实际取 60）考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。（8）剩余污泥量：dkgQw/4.133410000100025.024075.08.550

21、如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为：dm/44.133104.13343（9）氧化沟计算草草图如下：备用曝气机可暂不安装栏杆图5 氧化沟计算草图上上钢梯走道板走道板出水管至流量计井及二沉池进水管接自提升泵房及沉砂池七、二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。1设计参数设计进水量：Q=10000 m3/d（每组）表面负荷：qb范围为 1.01.5 m3/m2.h，取 q=1.0 m3/m2.h 固体负荷：qs=140 kg/m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h 堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m，取 2.0 L/(s.m)2

22、设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：41724110000bqQAm2（2）沉淀池直径：mmAD162314.341744有效水深为h=qbT=1.02.5=2.5m4m 2.95.2231hD（介于 612）（3）贮泥斗容积：为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积：370610000360036002410000)6.01(22)1(2mXXQXRTVrww则污泥区高度为mAVhw7.14177062（4）二沉池总高度：取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为 h4=0.3m 则池边总高度为h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.

23、3=4.9m 设池底度为 i=0.05，则池底坡度降为midbh53.005.0222325则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m（5）校核堰负荷：径深比28.89.22331hhD22.56.423321hhhD堰负荷)./(2)./(6.1)./(31382314.310000msLmsLmdmDQ以上各项均符合要求（6）辐流式二沉池计算草图如下：图6 辐流式沉淀池进水排泥出水图7 辐流式沉淀池计算草图出水进水八、接触消毒池与加氯间采用隔板式接触反应池 1 设计参数设计流量：Q=20000m3/d=231.5 L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min 设计

24、投氯量为：4.0mg/L 平均水深：h=2.0m 隔板间隔：b=3.5m 2 设计计算（1）接触池容积：V=QT=231.510-330 60=417 m3表面积2092417hVAm2 隔板数采用 2 个，则廊道总宽为 B（2+1）3.5 10.5m 取 11m 接触池长度 L=mBAL9.195.10209取 20m 长宽比7.55.320bL实际消毒池容积为 V=BLh=11 20 2=440m3池深取 20.3 2.3m (0.3m为超高)经校核均满足有效停留时间的要求（2）加氯量计算：设计最大加氯量为 max=4.0mg/L,每日投氯量为maxQ=4 20000 10-3=80kg/

25、d=3.33kg/h 选用贮氯量为 120kg 的液氯钢瓶，每日加氯量为3/4 瓶,共贮用 12 瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为1.5 2.5kg/h。配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1 3m3/h,扬程不小于 10mH2O（3）混合装置：在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2 台（立式），混合搅拌机功率 N0 kWQTGN25.01053500602315.01006.11053224220实际选用 JWH 3101 机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为 0.31m,浆叶宽度 0.9m，功率 4.0Kw 解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m 设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m 设垂直折流板，第三格不设（4）接触消毒池计算草图如下：图8 接触消毒池工艺计算图