污水處理廠工藝設計

1、3 污水廠設計計算書3.1污水處理構筑物設計計算3.1.1中格柵3.1.1.1設計參數：設計流量Q=60000m3/d柵前流速v1=0.6m/s，過柵流速v2=1.0m/s柵條寬度s=0.01m，格柵間隙e=25mm柵前部分長度0.5m，格柵傾角=60°單位柵渣量1=0.06m3柵渣/103m3污水3.1.1.2設計計算（1）設過柵流速v=1.0m/s，格柵安裝傾角為60度則:柵前槽寬 柵前水深（2）柵條間隙數(取n=58)（3）柵槽有效寬度B=s（n-1）+en=0.01（58-1）+0.025×58=2m（4）進水渠道漸寬部分長度（其中1為進水渠展開角）（5）柵槽與出水

2、渠道連接處的漸窄部分長度（6）過柵水頭損失（h1）因柵條邊為矩形截面，取k=3，則（0.080.15）其中=（s/e）4/3h0：計算水頭損失k：系數，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數，取k=3：阻力系數，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時=2.42（7）柵后槽總高度（H）取柵前渠道超高h2=4.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.67+4.3=4.97m柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.67+0.094+4.3=5.06m（8）格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+1.1/tan=0.9+0.45+0.5+1.0+1.1*4.97/tan60°=6m（9）每日柵渣量=Q

3、平均日1=3.6m3/d>0.2m3/d所以宜采用機械格柵清渣（10）計算草圖如下：圖2 中格柵設計簡圖3.1.1.1設計參數：設計流量Q=60000m3/d柵前流速v1=0.6m/s，過柵流速v2=0.8m/s柵條寬度s=0.01m，格柵間隙e=10mm柵前部分長度0.5m，格柵傾角=60°單位柵渣量1=0.06m3柵渣/103m3污水3.1.1.2設計計算（1）設過柵流速v=0.8m/s，格柵安裝傾角為60度則:柵前槽寬 柵前水深（2）柵條間隙數(取n=140)設計兩組格柵，每組格柵間隙數n=70條（3）柵槽有效寬度B=s（n-1）+en=0.01（70-1）+0.01&#

4、215;70=1.39m所以總槽寬為B=1.39×2+0.152.93m（考慮中間隔墻厚0.15m）（4）進水渠道漸寬部分長度（其中1為進水渠展開角）（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（6）過柵水頭損失（h1）因柵條邊為矩形截面，取k=3，則其中=（s/e）4/3h0：計算水頭損失k：系數，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數，取k=3：阻力系數，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時=2.42（7）柵后槽總高度（H）取柵前渠道超高h2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.75+0.3=1.05m柵后槽總高度H=h+h1+h2=1.05+0.21+0.3=1.26m（8）格柵

5、總長度L=L1+L2+0.5+1.0+1.1/tan=3+1.5+0.5+1.0+1.1*1.05/tan60°=6.67m（9）每日柵渣量=Q平均日1=4.8m3/d>0.2m3/d所以宜采用機械格柵清渣3.1.2污水提升泵房本設計采用干式矩形半地下式合建式泵房，它具有布置緊湊、占地少、結構較省的特點。集水池和機器間由隔水墻分開，只有吸水管和葉輪浸沒在水中，機器間經常保持干燥，以利于對泵房的檢修和保養(yǎng)，也可避免對軸承、管件、儀表的腐蝕。在自動化程度較高的泵站，較重要地區(qū)的雨水泵站、開啟頻繁的污水泵站中，應盡量采用自灌式泵房。自灌式泵房的優(yōu)點是啟動及時可靠，不需引水的輔助設備，

6、操作簡便；缺點是泵房較深，增加工程造價。采用自灌式泵房時水泵葉輪（或泵軸）低于集水池的最低水位，在高、中、低三種水位情況下都能直接啟動。泵房剖面圖如圖2所示。圖3 污水提升泵房設計簡圖3.1.2.1設計概述選擇水池與機器間合建式的方形泵站，用6臺泵（2臺備用），每臺水泵設計流量：Q=1390L/s，泵房工程結構按遠期流量設計采用AAO工藝方案，污水處理系統(tǒng)簡單，對于新建污水處理廠，工藝管線可以充分優(yōu)化，故污水只考慮一次提升。污水經提升后入平流沉砂池，然后自流通過厭氧池、缺氧池、曝氣池、二沉池及計量堰，最后由出水管道排入受納水體。各構筑物的水面標高和池底埋深見高程計算。3.1.2.2集水間計算選

7、擇水池與機器間合建的半地下式方形泵站，用6臺泵（2臺備用）每臺泵流量為：Q0=1390/4=347.5L/s集水間容積，相當與1臺泵5分鐘容量W=105m3有效水深采用h=2m，則集水池面積為F105/252.5m23.1.2.3水泵總揚程估算（1）集水池最低工作水位與所需提升最高水位之前的高差為：m（2）出水管線水頭損失每臺泵單用一根出水管，共流量為Q0=1390/4=347.5L/s選用管徑為600mm的鑄鐵管，查表得v=1.66m,1000i=5.75m，設管總廠為30m，局部損失占沿程的30，則總損失為：（3）泵站內的管線水頭損失假設為1.5m，考慮自由水頭為1.0m（4）水頭總揚程為

8、取11m3.1.2.4校核總揚程泵站平面布置后對水泵總揚程進行校核計算（1）吸水管路的水頭損失 每根吸水管的流量為350L/s，每根吸水管管徑為600mm，流速v=1.66m/s，只管長度為1.65m。沿程損失直管部分長度1.65m，進口閘閥一個（）Dg600350偏心管一個（）局部損失（0.5+0.609）1.662/2g+0.24.882/2g=0.41m吸水管路總損失為：0.01+0.410.42m（2）出水管路的水頭損失：管路總長度取25m，漸擴管1個（）90度彎頭四個（）沿程損失 255.75/1000i0.14m局部損失（0.3+0.609+41.01）1.72/2g+0.24.8

9、82/2g0.94m出水管路總損失為 0.14+0.941.08m（3）水泵所需總揚程為21.8-13.9+1.5+0.42+1.0810.9m。取11m。采用6臺長沙水泵廠制造的56LKSB-10立式斜流泵，兩臺備用。該泵單臺提升流量340L/s，揚程11.3m，轉速370r/min，功率500kW污水泵房設計占地面積120m2（12*10）高10m,地下埋深5米。3.1.3、沉砂池采用平流式沉砂池3.1.3.1 設計參數設計流量：Q=1157L/s（設計1組，分為2格）設計流速：v=0.25m/s水力停留時間：t=40s3.1.3.2設計計算（1）沉砂池長度：L=vt=0.25×

10、40=10.0m（2）水流斷面積：A=Qmax/v=1.39/0.25=5.56m2 取5.6m2。（3）池總寬度：設計n=2格，每格寬取b=3.5m>0.6m，池總寬B=2b=7m（4）有效水深：h2=A/B=5.6/7=0.8m （介于0.251m之間）（5）貯泥區(qū)所需容積：設計T=2d，即考慮排泥間隔天數為2天，則每個沉砂斗容積（每格沉砂池設兩個沉砂斗，兩格共有四個沉砂斗）其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，K：污水流量總變化系數1.2（6）沉砂斗各部分尺寸及容積：設計斗底寬a1=2m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高hd=0.5m，則沉砂斗上口寬：沉砂斗容積：（

11、略大于V1=2.6m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，設計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度為則沉泥區(qū)高度為h3=hd+0.06L2 =0.5+0.06×3.9=0.734m池總高度H ：設超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.73=1.46m（8）進水漸寬部分長度:（9）出水漸窄部分長度:L3=L1=5.4m（10）校核最小流量時的流速：最小流量即平均日流量：Q平均日=Q/K=1390/1.2=1157L/s則vmin=Q平均日/A=1.157/5.6=0.21>0.15m/s，符合要求（11）計算草圖如下：圖3 平流式沉沙池設計計算草圖3

12、.1.4、初沉池3.1.4.1設計概述本設計中采用中央進水幅流式沉淀池兩座。則每座設計進水量：Q=25000m3/d采用周邊傳動刮泥機。表面負荷：qb范圍為1.5-3.0m3/ m2.h ，取q=23/m2h水力停留時間（沉淀時間）：T=2h3.1.4.2設計計算（1）沉淀池面積:按表面負荷計算：m2（2）沉淀池直徑：有效水深為：h1=qbT=2.02=4m（介于612）（3）貯泥斗容積：本污水處理廠設計服務人口數為80萬人。貯泥時間采用Tw=4h，初沉池污泥區(qū)所需存泥容積：設池邊坡度為0.05，進水頭部直徑為2m，則：h2=(R-r)×0.05=(18-1)×0.05=0

13、.85m錐體部分容積為：（4）二沉池總高度：取二沉池緩沖層高度h3=0.4m，超高為h4=0.3m則二沉池總高度Hh1+h2+h3+h4=4+0.85+0.4+0.3=5.55m則池邊總高度為h=h1+h3+h4=4+0.4+0.3=4.7m（5）校核堰負荷：徑深比 介于6-12之間，符合要求。堰負荷要設雙邊進水的集水槽。（6）輻流式初沉池計算草圖如下：圖4 幅流式初沉池設計計算草圖3.1.5、厭氧池3.1.5.1.設計參數設計流量：最大日平均時流量Q=1.39m3=1390L/s 水力停留時間：T=1h3.1.5.2.設計計算（1）厭氧池容積：V= QT=1.39×1×3

14、600=5004m3（2）厭氧池尺寸：水深取為h=4.5m。則厭氧池面積：A=V/h=5004/4.5=1112m2池寬取50m，則池長L=F/B=1112/50=22.24。取23m。設雙廊道式厭氧池?？紤]0.5m的超高，故池總高為H=h+0.3=4.5+0.5=5.0m。3.1.6、缺氧池計算3.1.6.1.設計參數設計流量：最大日平均時流量Q=1.39m3=1390L/s 水力停留時間：T=1h3.1.6.2.設計計算（1）缺氧池容積：V=QT=1.39×1×3600=5004m3（2）缺氧池尺寸：水深取為h=4.5m。則缺氧池面積：A=V/h=5004/4.5=11

15、12m2池寬取50m，則池長L=F/B=1112/50=22.24。取23m?？紤]0.5m的超高，故池總高為H=h+0.3=4.5+0.5=5.0m。3.1.7、曝氣池設計計算本設計采用傳統(tǒng)推流式曝氣池。3.1.7.1、污水處理程度的計算取原污水BOD5值（S0）為250mg/L，經初次沉淀池及缺氧池、厭氧段處理，按降低25*10考慮，則進入曝氣池的污水，其BOD5值（S）為：S250（1-25）187.5mg/L計算去除率，對此，首先按式BOD55（1.42bXC）=7.1XC計算處理水中的非溶解性BOD5值,上式中C處理水中懸浮固體濃度，取用綜合排放一級標準20mg/L;b-微生物自身氧化

16、率，一般介于0.05-0.1之間，取0.09；X-活性微生物在處理水中所占比例，取值0.4得BOD57.10.090.4205.1mg/L.處理水中溶解性BOD5值為：20-5.114.9mg/L去除率3.1.7.2、曝氣池的計算與各部位尺寸的確定曝氣池按BOD污泥負荷率確定擬定采用的BOD-污泥負荷率為0.25BOD5/(kgMLSS·kg)但為穩(wěn)妥計，需加以校核，校核公式：Ns=K2值取0.0200,Se=14.9mg/L,=0.92,f=代入各值，BOD5/(kgMLSS·kg)計算結果確證，Ns取0.25是適宜的。(2)確定混合液污泥濃度（X）根據已確定的Ns值，查

17、圖*11得相應的SVI值為120-140，取值140根據式 X=X-曝氣池混合液污泥濃度R-污泥回流比取r=1.2,R=100，代入得：X=mg/L取4300mg/L。(3)確定曝氣池容積，由公式代入各值得：m3根據活性污泥的凝聚性能，混合液污泥濃度（X）不可能高于回流污泥濃度（Xr）。mg/LX<Xr污泥齡天按污泥齡進行計算，則曝氣池容積為：m3其中Q-曝氣池設計流量（m3/s）-設計污泥齡（d）高負荷0.2-2.5，中5-15，低20-30Xr-混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度（mgVSS/L）Xv=fx=0.75*4300mg/L根據以上計算，取曝氣池容積V=18000m3（4）確定曝

18、氣池各部位尺寸名義水力停留時間h實際水力停留時間h設兩組曝氣池，每組容積為18000/29000m3池深H=4.5m,則每組面積 F=9000/4.52000m2池寬取B=8m，則B/H=8/4.5=1.8 ，介于1-2之間，符合要求。池長 L=F/B=2000/8=250m設五廊道式曝氣池，則每廊道長：L1L/5=250/5=50m取超高0.5m，則池總高為H=4.5+0.55.0m3.1.7.3、曝氣系統(tǒng)的計算與設計本設計采用鼓風曝氣系統(tǒng)（1）、需氣量計算每日去除的BOD值：kg/d理論上，將1gNO3-N還原為N2需碳源有機物（BOD5表示）2.86g.一般認為，BOD5/TKN比值大于

19、4-6時，認為碳源充足*11。原污水中BOD5含量為150-250mg/L，總氮含量為45-55mg/L,取BOD5為200mg/L，氮為50mg/L,則碳氮比為4，認為碳源充足。AAO法脫氮除磷的需氧量：2g/(gBOD5),3.43g/(gNH+3-N),1.14g/(gNO-2-N),分解1gCOD需NO-2-N0.58g或需NO-3-N0.35g*12。因處理NH+4-N需氧量大于NO-2-N，需氧量計算均按NH+4-N計算。原水中NH+3-N含量為35-45 mg/L，出水NH+4-N含量為25mg/L。平均每日去除NOD值，取原水NH+4-N含量為40 mg/L，則：kg/L日最大

20、去除NOD值：kg/L日平均需氧量：O2=BOD+COD=2×1.68×1000+4.57×1500×1000=4.0455×107/d取4.1×104/d，即1710/h。日最大需氧量：O2max=BOD+COD=2×1.2×1.68×1000+4.57×2000×1000=4.946×107/d即2060/h。最大時需氧量與平均時需氧量之比：3.1.7.4、供氣量的計算本設計采用網狀膜型中微孔空氣擴散器，敷設于距池底0.3米處，淹沒水深4.2米，計算溫度定為30攝氏度。選

21、用Wm-180型網狀膜空氣擴散裝置*14。其特點不易堵塞，布氣均勻，構造簡單，便于維護和管理，氧的利用率較高。每擴散器服務面積0.5，動力效率2.7-3.7O2/KWh，氧利用率12-15。查表*得:水中溶解氧飽和度 Cs(20)=9.17mg/L, Cs(30)=7.63mg/L.(1)空氣擴散器出口的絕對壓力（Pb）：PbP+9.8×103H其中：P-大氣壓力 1.013×105Pa H-空氣擴散裝置的安裝深度，mPb1.013×105Pa+9.8×103×4.2=1.425×103Pa(2)空氣離開曝氣池面時，氧的百分比：其中，

22、EA-空氣擴散裝置的氧轉移效率，一般6-12對于網狀膜中微孔空氣擴散器，EA取12，代入得：（3）曝氣池混合液中平均氧飽和度（按最不利溫度條件30攝氏度），即：其中，CS-大氣壓力下，氧的飽和度mg/L得mg/L（4）換算為在20攝氏度的條件下，脫氧輕水的充氧量，即：取值0.85，0.95，C=1.875,=1.0;代入各值，得：kg/h取2250kg/h。相應的最大時需氧量為：kg/h取2700kg/h。（5）曝氣池的平均時供氧量:（6）曝氣池最大時供氧量：（7）每m3污水供氣量：m3空氣/ m3污水3.1.7.5、空氣管系統(tǒng)計算選擇一條從鼓風機房開始最長的管路作為計算管路，在空氣流量變化處

23、設設計節(jié)點，統(tǒng)一編號列表計算。按曝氣池平面圖鋪設空氣管?？諝夤苡嬎阋妶D見圖5。在相鄰的兩廊道的隔墻上設一根干管，共5根干管，在每根干管上設5對配氣豎管，共10條配氣豎管，全曝氣池共設50根曝氣豎管，每根豎管供氣量為：曝氣池總平面面積為4000m3。每個空氣擴散裝置的服務面積按0.49m3計，則所需空氣擴散裝置的總數為：個為安全計，本設計采用9000個空氣擴散裝置，則每個豎管上的空氣擴散裝置數目為：個每個空氣擴散裝置的配氣量為：將已布置的空氣管路及布設的空氣擴散器繪制成空氣管路計算圖進行計算。根據表4計算，得空氣管道系統(tǒng)的總壓力損失為：網狀膜空氣擴散器的壓力損失為5.88kPa，則總壓力損失為：

24、5880+603.686483.68Pa為安全計，設計取值9.8kPa?？諝鈹U散裝置安裝在距曝氣池底0.3米處，因此，鼓風機所需壓力為：鼓風機供氣量：最大時供氣量：7.1×104m3/h，平均時供氣量：6.25×104 m3/h。根據所需壓力和供氣量，決定采用RG-400型鼓風機8臺，5用3備，根據以上數據設計鼓風機房。3.1.7.6、回流污泥泵房取回流比R=1,設三臺回流污泥泵，備用一臺，則每臺污泥流量為選用螺旋泵的型號為LXB-1000*13。據此設計回流污泥泵房。3.1.8、二沉池3.1.8.1設計概述本設計中采用中央進水幅流式沉淀池六座。則每座設計進水量：Q=250

25、00m3/d采用周邊傳動刮泥機。表面負荷：qb范圍為1.01.5 m3/ m2.h ，取q=13/m2h水力停留時間（沉淀時間）：T=2.5h3.1.8.2設計計算（1）沉淀池面積:按表面負荷計算：m2（2）沉淀池直徑：有效水深為：h1=qbT=1.02.5=2.5m<4m（介于612）（3）貯泥斗容積：為了防止磷在池中發(fā)生厭氧釋放，故貯泥時間采用Tw=2h，二沉池污泥區(qū)所需存泥容積：設池邊坡度為0.05，進水頭部直徑為2m，則：(R-r)×0.05=(15-1)×0.05=0.7m錐體部分容積為：另需一段柱體裝泥，設其高為h3，則：（4）二沉池總高度：取二沉池緩沖層

26、高度h5=0.4m，超高為h2=0.3m則二沉池總高度Hh1+h2+h3+h4+h5=2.5+0.3+0.65+0.7+0.4=4.55m則池邊總高度為h=h1+h2+h3+h5=2.5+0.3+0.65+0.4=3.85m（5）校核堰負荷：徑深比均在6-12之間，符合要求。堰負荷符合要求，單邊進水即可。（6）輻流式二沉池計算草圖如下：圖6 幅流式二沉池設計計算簡圖3.1.9計量堰設計計算本設計采用巴氏計量槽,主要部分尺寸：L2=0.6mL3=0.9mB1=1.2b+0.48(m)B2=b+0.3(m)應設計在渠道直線段上，直線段長度不小于渠道寬度的8-10倍，計量槽上游直線段不小于渠寬2-3

27、倍，下游不小于4-5倍，喉寬b一般采用上游渠道水面寬的1/2-1/3。當W0.25-0.3時，為自由流，大于為潛沒流，矩形堰流量公式為其中m0取0.45，H為渠頂水深，b為堰寬，Q為流量。查表*16得；Q1389L/s則 H1=0.70m,b=1m則 =0.5×1+1.2=1.7mL2=0.6mL3=0.9mB1=1.2b+0.48(m)=1.2×1+0.48=1.68mB2=b+0.3(m)=1.3m取H2=0.45m，則為自由流。計算簡圖如圖7：圖7 巴氏計量堰設計計算簡圖3.2 污泥處理部分構筑物計算3.2.1污泥濃縮池設計計算：污泥含水率高，體積大，從而對污泥的處理、利用及輸送都造成困難，所以對污泥進行濃縮。重力濃縮法是利用自然的重力沉降作用，使固體中的間隙水得以分離。重力濃縮池可分為間歇式和連續(xù)式兩種，我們選用間歇式重力濃縮池。如圖8所示：圖8 污泥濃縮池設計簡圖3.2.1.1濃縮污泥量的計算其中， 每日增長（排放）的揮發(fā)性污泥量（VSS），/d；Q(Sa-Se) 每日的有機污染物降解量，/d；Y 污泥產率，生活污水0.5-0.65，城市污水0.4-0.5；VXV-曝氣池內，混合液中揮發(fā)性懸浮固體總量，XV=MLVSS；Kd衰減系數，生活污水0.05-0.1，城市污水0.07左右取Y0.5，Kd0.07，Sa187.5mg/L，Se20mg/L,