污水處理工藝設計計算書

./仲愷農業(yè)工程學院課程設計污水處理工藝設計計算書〔2014—2015學年第一學期班級給排121班姓名李子恒學號201210524123設計時間2014.12.15~2015.01.02指導老師劉嵩、孫洪偉成績城市建設學院2014年11月目錄TOC\o"1-3"\h\u191401課程設計目的和要求 4280121.1設計目的 4204441.2設計任務 4280121.3設計要求4204441.4原始資料4108882污水處理流程方案5125433處理程度的確定649954污水的一級處理 6187124.1格柵計算 6181924.1.1單獨設置的格柵 7292764.2沉砂池計算 10298664.3初次沉淀池計算1438094.3.1斜板沉淀池14170985污水的生物處理 19116695.1曝氣池 19284335.1.1設計參數 1993995.2.2平面尺寸計算 20221145.1.3進出水系統(tǒng) 22181045.1.4曝氣池出水設計 23118105.1.5其他管道設計 24136545.1.6剩余污泥量 24295226生物處理后處理25111866.1二沉淀池設計計算2583966.1.1池形選擇 25206716.1.2輻流沉淀池 25323386.2消毒設施設計計算32152996.2.1消毒劑的投加32254316.2.2平流式消毒接觸池33129096.3巴氏計量槽設計34322627污泥處理構筑物計算35113557.1污泥量計算35314727.1.1初沉池污泥量計算3570777.1.2剩余污泥量計算3622067.2污泥濃縮池37141047.2.1輻流濃縮池37254517.3貯泥池39121277.3.1貯泥池的作用40123277.3.2貯泥池計算40147437.4污泥消化池4132957.4.1容積計算42193117.4.2平面尺寸計算4443437.4.3消化池熱工計算45321027.4.4污泥加熱方式 48325008污水處理廠的布置 50276258.1污水處理廠平面布置 50302938.1.1平面布置原則5070528.1.2污水處理廠的平面布置圖52294918.2污水處理廠高程布置52140218.2.1高程布置原則52274328.2.2高程布置計算53298658.2.3污水處理廠高程圖551課程設計目的和要求1.1設計目的本設計是圍繞必修課程《水質工程學》開展的課程設計,課程設計是教學的重要組成部分,是將污水處理理論與工程設計相聯系的重要環(huán)節(jié),其目的在于：訓練學生設計與制圖的基本技能,復習和理解給水處理工程課程所講授的內容,培養(yǎng)學生動手能力和訓練嚴格的科學態(tài)度和工作作風,最終達到提高學生綜合運用理論知識獨立進行分析和解決實際工程技術問題的能力的目標。1.2設計任務根據所給的原始資料,計算污水的設計流量和水質〔已在《污水管網設計中完成》；〔2根據水質情況,地形和污水量,確定污水處理方法以及有關的處理構筑物；〔3對各處理構筑物進行工藝計算,確定其形式、數目與尺寸；〔4進行各處理構筑物的總體布置和污水處理流程的高程設計。1.3設計要求通過本設計,學生應該能夠達到以下幾點要求：〔1掌握污水處理工藝設計的基本程序和方法；〔2了解國家相關的方針和政策,正確使用專業(yè)的有關技術規(guī)范和規(guī)定；〔3通過訓練,具有污水處理工藝設計計算、編寫設計文件的能力；〔4熟練掌握手工和電腦制圖操作方法。1.4原始資料1.城市污水量：0.66m/s2.氣象資料①風向：常年主風向為東南風；②氣溫：年平均氣溫為21.0℃。最冷月為1月,最低平均氣溫8.1℃,最熱月為7月℃,最高平均氣溫33.5℃,最低溫度2℃。③濕度：相對濕度73%,最大蒸發(fā)量在2~4月,此時相對濕度60%左右。年平均絕對濕度17.8%,相對濕度81%。④降雨強度：年雨量一般為1000mm,多集中在6-9月,占全年降雨量的70%。年平均蒸發(fā)量約1800mm,q5=4.23L/s.100m2〔重現期P=3。⑤水溫：年平均為17℃,最高溫出現在7月,可達22.4℃；最低溫為1月,達10.9℃。每年2-10月,氣溫高于水溫；10月至次年1月,水溫高于氣溫,終年不結冰。3.工程地質資料根據鉆探資料分析,該市地下水儲藏量并不豐富,且含鐵量較高,地面覆蓋層主要為粘性黃土,厚度約3~5m,其次為半風化的巖石和砂質頁巖,較堅硬的巖石一般離地面4~8m,個別地段有巖石露頭。4.污水實測通過對該區(qū)域內的主要污水排放口進行實測,獲得污水進水的數據如下：pH：6.5-8.5；BOD5為140mg/L,COD為335mg/L,SS為120mg/L,該區(qū)域的污水以生活污水為主,工業(yè)廢水須經處理后排放至市政污水管網內。污水排放標準執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002》標準中的二級排放標準。2污水處理流程方案流程圖如下：沉砂池污水提升泵房格柵進水排放二沉池曝氣池初沉池消毒沉砂池污水提升泵房格柵進水排放二沉池曝氣池初沉池消毒一級消化貯泥池污泥濃縮池一級消化貯泥池污泥濃縮池二級消化二級消化圖1污水處理流程圖3處理程度的確定1.污水的處理程度計算式中的處理程度,%；C 進水的濃度,； 處理后污水排放的濃度,。則E1=〔335-60/335=82.09%2.污水的處理程度計算式中的處理程度,%； 進水的濃度,； 處理后污水排放的濃度,。則E2=〔140-20/140=85.71%3.污水的SS處理程度計算式中 SS的處理程度,%； 進水的SS濃度,； 處理后污水排放的SS濃度,。則E3=<120-20>/120=83.33%4污水的一級處理4.1格柵計算格柵是由一組平行的金屬柵條制成,斜置在污水流經的渠道上或水泵前集水并處,用以截留污水中的大塊懸浮雜質,以免后續(xù)處理單元的水泵或構筑物造成損害。格柵按照柵條形式分為直棒式格柵、弧形格柵、輻射式格柵、轉筒式格柵、活動格柵；按照格柵柵條間距分為粗格柵,柵條間距大于40mm；中格柵,柵條間距為15-35mm；細格柵,柵條間距為1-10mm。按照格柵除渣方式分為人工除渣格柵和機械除渣格柵。按照安裝方式分為單獨設置的格柵和格柵與沉砂池合建一處的格柵。其計算草圖如下：圖2格柵計算草圖4.1.1單獨設置的格柵設計中選擇兩組細格柵,N=2組,每組格柵單獨設置,每格格柵的設計流量為0.33m3/s.1.柵條的間隙數式中n——格柵柵條間隙數〔個Qmax——最大設計流量〔m3/s——格柵傾角N——設計的格柵組數〔組b——格柵柵條間隙〔mh——格柵柵前水深〔mv——格柵過柵流速〔m/s設計中取h=0.5m,v=1.0m/s,b=0.01mm,α=60°2.格柵槽的寬度式中B——格柵槽的寬度〔mS——每根格柵條的寬度〔m設計中取S=10mm〔m3.進水渠道漸寬部分長度式中L1——格柵前部漸寬段的長度〔m——進水渠漸寬段展開角度,一般取10°~30°B1——進水渠寬度〔m>設計中取B1=1m,=20°〔m4.柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度<m>5.通過格柵的水頭損失式中h1——通過格柵的水頭損失〔mh0——計算水頭損失〔mk——系數,格柵受柵渣堵塞時,水頭損失增大的倍數,一般取k=3g——重力加速度〔9.81m/s2ξ——阻力系數,其值與柵條的斷面形狀有關設計中采用柵條斷面為矩形的格柵,取,取β=2.426.柵后明渠的總高度設計中取柵前水渠道超高h2=0.3m,柵前槽高H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m,則：H=h+h1+h2=0.5+0.32+0.3=1.12〔m7.柵槽總長度式中L——柵槽總長度〔mL1——格柵前部漸寬段的長度〔mL2——格柵后部漸窄段的長度〔mH1——柵前渠中水深〔m〔m8.每日柵渣量式中W——每日柵渣量〔m3/dW1——柵渣量〔m3柵渣/103m3污水,取0.05m3柵渣/103m3污水KZ——污水流量總變化系數〔m3/d>0.2m3/d所以采用機械除渣及皮帶輸送機或無軸輸送柵渣。9.進水與出水渠道城市污水通過DN1000的管道送入進水渠道,設計中去進水渠道寬度B1=1m。進水水深h1=h=1.0m,出水渠道B2=B1=1m,水深h2=h1=0.5m.單獨設置的格柵平面布置如圖1所示。圖3單獨設置格柵平面圖4.2沉砂池計算沉砂池是借助于污水中的顆粒與水的比重不同,使大顆粒的沙粒、石子、煤渣等無機顆粒沉降,減少大顆粒物質在輸水管內沉積和消化池內沉積。沉砂池按照運行方式不同可分為平流式沉砂池,豎流式沉砂池,曝氣式沉砂池,渦流式沉砂池。本設計采用平流沉淀池。4.2.1平流沉砂池設計中選擇兩組平流式沉砂池,N=2組,分別與格柵連接,每組沉砂池設計流量為0.33m3/s.1.沉砂池長度L=v?t式中L——沉砂池的長度〔m；v——設計流量時的流速〔m/s,一般采用0.15~0.30m/s；t——設計流量時的流行時間〔s,一般采用30~60s。設計中取v=0.25m/s,t=30s。L=30×0.25=7.5m2.水流過水斷面面積式中A——水流過水斷面面積〔；Q——設計流量〔。m23.沉砂池寬度式中B——沉砂池寬度〔m；——設計有效水深〔m,一般采用0.25~1.0m。設計中取h2=0.8,每組沉砂池設兩格4.沉砂室所需面積式中X——城市污水沉砂量〔污水,一般采用30污水；T——清楚沉砂的間隔時間〔d,一般采用1~2d。設計中取T=2d,X=30污水5.每個沉砂斗容積式中——每個沉砂斗容積〔；n——沉砂斗格數〔個。設計中取每一個分格有2個沉砂斗,共有n=2×2×2=8個沉砂斗6.沉砂斗高度沉砂斗高度應能滿足沉砂斗儲存沉砂的要求,沉砂斗的傾角α>60°。式中——沉砂斗的高度〔m；——沉砂斗上口面積〔；——沉砂斗下口面積〔,一般采用0.4m×0.4m~0.6m×0.6m。設計中取沉砂斗上口面積為1.0m×1.0m,下口面積為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；——沉砂池底長度〔m。設計中取沉砂池地坡度i=0.028.沉砂池總高度H=+式中H——沉砂池總高度〔m；——沉砂池超高〔m,一般采用0.3~0.5m。設計中H=0.3+0.8+0.6=1.7m9.驗算最小流速式中——最小流速〔m/s,一般采用v≥0.15m/s；——最小流量〔,一般采用；——沉砂池格數〔個,最小流量時取1；——最小流量時的過水斷面面積〔。,符合要求10.進水渠道格柵的出水通過DN1200mm的管道送入沉砂池的進水渠道,然后向兩側配水進入進水渠道,污水在渠道內的流速為：式中——進水渠道水流流速〔m/s；——進水渠道寬度〔m；——進水渠道水深〔m。設計中取H1=0.5m,B1=1.0m11.出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水,出水堰可保證沉砂池內水位標高恒定,堰上水頭為：式中——堰上水頭〔m；m——流量系數,一般采用0.4~0.5；——堰寬〔m,等于沉砂池寬度。設計中取m=0.4,b2=1m出水堰自由跌落0.1~0.15m后進入出水槽,出水槽寬1.0m,有效水深0.5m,水流流速0.66m/s,出水流入出水管道。出水管道采用鋼管,管徑DN600。V=1.12m/s,i=0.0026212.排砂管道采用沉砂池底部管道排砂,排砂管道管徑DN200.平流式沉砂池平面布置圖如下：圖4平流式沉砂池平面布置圖4.3初次沉淀池計算初次沉淀池是借助于污水中的懸浮物質在重力的作用下可以下沉,從而與污水分離,初次沉淀池去除懸浮物40~60%,去除BOD20~30%。本次設計采用斜板沉淀池斜板沉淀池是根據"淺層沉淀"理論,在沉淀池內加設斜板或斜管,以提高沉淀效率的一種沉淀池。斜板沉淀池具有沉淀效率高,停留時間短,占地少等優(yōu)點。斜板沉淀池是利用污水從沉淀池下部進入,沿沉淀池自下而上地通過池內設置的斜板,在斜板中污水向上流動至水面集水槽排出,污泥向下沉淀在斜板底部下滑至沉淀池底的污泥斗中。設計中選擇兩組斜板沉淀池,N=2組,每組分為2格,每格設計流量0.165m3/s。4.3.1斜板沉淀池沉淀部分有效面積式中F——沉淀部分有效面積〔m2；Q——設計流量〔m3/s；——表面負荷〔m3/〔m2?h,一般采用3~6m3/〔m2?h。設計中取=4m3/〔m2?h沉淀池邊長式中a——沉淀池邊長〔m沉淀池內停留時間式中t——沉淀池內停留時間〔min；h2——斜板區(qū)上部水深〔m,一般采用0.5~1.0m；h3——斜板區(qū)高度〔m,一般采用0.866m。設計中取h2=1m污泥部分所需容積按去除水中懸浮物計算式中T——兩次清除污泥間隔時間〔d；C1——進水懸浮物濃度〔mg/L；C2——出水懸浮物濃度〔mg/L；Kz——生活污水量總變化系數；γ——污泥容重〔t/m3,約為1；P0——污泥含水率〔%。設計中T=1d,P0=97%,C1=120mg/L,C2=20mg/L每格沉淀池污泥部分所需容積式中——每格沉淀池部分所需的容積〔m3；污泥斗容積污泥斗設在沉淀池的底部,采用重力排泥,排泥管滲入污泥斗底部,為防止污泥斗底部積泥,污泥斗底部尺寸一般小于0.5m,污泥斗傾角大于60°,污泥斗設在沉淀池的底部。式中V1——污泥斗容積〔m3；a——沉淀池污泥斗上口邊長〔m；a1——沉淀池污泥斗底部邊長〔m；h4——污泥斗高度〔m。設計中取4個污泥斗,每個污泥斗上口邊長5.5m,污泥斗高為4.33m,污泥斗邊長底部邊長0.5m,則沉淀池總高度式中H——沉淀池總高度〔m；h1——沉淀池超高〔m,一般采用0.3~0.5m；h5——斜板區(qū)底部緩沖層高度〔m,一般采用0.5~1.0m。設計中取h1=0.3,h5=0.7mH=0.3+1.0+0.866+4.33+0.7=7.196m,設計中取H=7.2m進水集配水井沉淀池分為2組,每組分為2格,沉淀池進水端設集配水井,污水在集配水井中部的配水井平均分配,然后流進每組沉淀池。配水井內中心管直徑式中D2——配水井內中心管直徑〔m；v2——配水井內中心管上升流速〔m/s,一般采用≥0.6m/s。設計中取v2=0.7m/s配水井直徑式中D3——配水井直徑〔m；v3——配水井流速〔m/s,一般采用=0.2~0.4m/s。設計中取=0.3m/s進水渠道斜板沉淀池分為兩組,每組沉淀池進水端設進水渠道,配水井來的進水管從進水渠道一端進入,污水沿進水渠道流動,通過潛孔進入配水渠道,然后由穿孔花墻流入斜板沉淀池。式中v1——進水渠道水流流速〔m/s,一般采用≥0.4m/s；B1——進水渠道寬度〔m；H1——進水渠道水深〔m。設計中取B1=1m,H1=0.8m>0.4m/s進水穿孔花墻進水采用穿孔進水,穿孔花墻的開孔總面積為過水斷面的6~20%,則過孔流速為式中v2——穿孔花墻過孔流速〔m/s,一般采用0.05~0.15m/s；B2——孔洞的寬度〔m；h2——孔洞的高度〔m；n1——孔洞數量〔個。設計中取B2=0.4m,h2=0.4m,n1=25個出水堰沉淀池出水經過雙側出水堰跌落進入集水槽,然后流入出水管道排入集配水井外部的集水井內。出水區(qū)中間為出水渠0.8m,出水堰采用雙側90°三角形出水堰,三角堰頂寬0.16m,深0.08m,間隔0.1m,共有80個三角堰。三角堰安裝在集水槽的兩側,集水槽長6.0m,寬0.25m,深0.45m,有效水深0.25m,水流流速0.5m/s,每個沉淀池有4組集水槽,間距2.0m。三角堰后自由低落0.1~0.15m,三角堰有效水深為式中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,則出水堰水頭損失0.191m。出水渠道斜板沉淀池出水需要均勻收集,避免短流,設計中采用雙側90°三角形出水堰,三角堰安裝在4組集水槽兩側,集水槽將三角堰出水匯集送入出水渠道,出水渠道寬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,排泥管直徑DN300,排泥時間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,便于清通和排氣。排泥靜水壓頭采用1.2m。圖5斜板沉淀池剖面圖5污水的生物處理5.1曝氣池本設計采用厭氧—缺氧—好氧脫氮除磷工藝。5.1.1設計參數1水力停留時間A-A-O工藝的水力停留時間t一般采用6～8h,設計中取8h。2曝氣池內活性污泥濃度曝氣池內活性污泥濃度Xv一般采用2000～4000mg/L,設計中取Xv=3000mg/L。3回流污泥濃度式中——回流污泥濃度<mg/L>；SVI——污泥指數,一般采用100；r——系數,一般采用r=1.2。4污泥回流比式中R——污泥回流比；——回流污泥濃度mg/L,。解得：R=0.5。5.TN去除率式中e——TN去除率<%>；S1——進水TN濃度<mg/L>；S2——出水TN濃度<mg/L>。設計中取S2=15mg/L6.內回流倍數式中R內——內回流倍數。,設計中取R內為110%。5.2.2平面尺寸計算1.總有效容積式中V——總有效容積<m3>；Q——進水流量<m3/d>,按平均流量計；t——水力停留時間<d>,t=8/24d。設計中取Q=41684m3/d厭氧、缺氧、好氧各段內水力停留時間的比值為1:1:3,則每段水力停留時間分別為：厭氧池內水利停留時間t1=1.6h；缺氧池內水利停留時間t1=1.6h；好氧池內水利停留時間t1=4.8h。2.平面尺寸曝氣池總面積式中A——曝氣池總面積<m2>h——曝氣池有效水深〔m。設計中取h=4.0m每組曝氣池面積式中A——每座曝氣池的面積<m2>；N——曝氣池個數。設計中取N=2每組曝氣池共設5廊道,第1廊道為厭氧段,第2廊道為缺氧段,后3個廊道為好氧段,每廊道寬取7.0m,則每廊道長式中L——曝氣池每廊道長<m>；b——每廊道寬度<m>；n——廊道數。設計中取b=7.0m,n=5厭氧—缺氧—好氧池的平面布置圖如圖6所示。圖6厭氧—缺氧—好氧池平面布置圖5.1.3進出水系統(tǒng)1.曝氣池的進水設計初沉池的來水通過DN1000mm的管道送入厭氧—缺氧—好氧曝氣池首端的進水渠道,管道內的水流速度為0.84m/s。在進水渠道中污水從曝氣池進水口流入厭氧段,進水渠道寬1.0m,渠道內水深為1.0m,則渠道內最大水流速度式中——渠內最大水流速度〔m/s；——進水渠道寬度〔m>；——進水渠道有效水深<m>。設計中取b1=1.0m,h1=1.0m反應池采用潛孔進水,孔口面積式中F——每座反應池所需孔口面積<m2>；v2——孔口流速<m/s>,一般采用0.2～1.5m/s。設計中取v2=0.4m/s設每個孔口尺寸為0.5m×0.5m,則孔口數式中n——每座曝氣池所需孔口數〔個；f——每個孔口的面積<m2>。取n=3孔口布置圖如圖7所示。圖7孔口布置圖5.1.4曝氣池出水設計厭氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰,跌落出水,堰上水頭式中H——堰上水頭<m>；Q——每座反應池出水量<m3/s>,指污水最大流量〔0.579m/s與回流污泥量、回流量之和〔0.717×160%m3/s；m——流量系數,一般采用0.4～0.5；b——堰寬<m>；與反應池寬度相等。設計中取m=0.4,b=5.0m設計中取為0.19m。厭氧—缺氧—好氧池的最大出水流量為〔0.66+0.66/1.368×160%=1.43m3/s,出水管管徑采用DN1500mm,送往二沉池,管道內的流速為0.81m/s。5.1.5其他管道設計1污泥回流管道本設計中,污泥回流比為50%,從二沉池回流過來的污泥通過兩根DN500mm的回流管進入厭氧段,管內污泥流速為0.9m/s。2消化液回流管本設計中,消化液回流比為200%,從二沉池出水回流至缺氧段首端,硝化液回流管道管徑為DN1000mm,管內流速為0.9m/s。5.1.6剩余污泥量式中W——剩余污泥量<kg/d>；a——污泥產率系數,一般采用0.5～0.7；b——污泥自身氧化系數<d-1>,一般采用0.05～0.1；Q平——平均日污泥流量<m3/d>；Lr——反應池去除的SS濃度<kg/m3>,Lr=120-20=100mg/LSr——反應池去除BOD5濃度<kg/m3>,Srr=140-20=120mg/L。設計中取a=0.6,b=0.05W=0.6×41685××13895×3+0.1×41685×50%=3001kg/d6生物處理后處理6.1二沉淀池設計計算6.1.1池形選擇輻流沉淀池是利用污水從沉淀池中心管進入,沿中心管四周花墻流出。污水由池中心四周輻射流動,流速由大變小,水中的懸浮物在重力作用下下沉至沉淀池底部,然后用刮泥機將污泥推至污泥斗排走,或用吸泥機將污泥吸出排走。輻流沉淀池由進水裝置、中心管、穿孔花墻、沉淀區(qū)、出水裝置、污泥斗及排泥裝置組成本設計中采用機械吸泥的向心式圓形輻流沉淀池,進水采用中心進水周邊出水。6.1.2輻流沉淀池1.沉淀池表面積式中——單池表面積〔；——設計流量〔；——沉淀池的組數〔組；——表面負荷[<>],一般采用0.5～1.5<>。設計中取沉淀池的表面負荷=1.42.沉淀池直徑式中——沉淀池直徑〔m。3.沉淀池有效水深式中——沉淀池有效水深〔m；——沉淀時間〔h,一般采用1.5～3.0h。設計中取沉淀時間=2.5h4.徑深比D/h2=37.31/3.5=10.66合乎〔6—125．污泥部分所需容積式中V1——污泥部分所需容積〔m3Q0——污水平均流量〔m3/sR——污泥回流比〔%X——曝氣池中污泥濃度〔mg/LXr——二沉池排泥濃度〔mg/L設計中Q0=0.35m3/s,R=50%。Xr=106r/SVIX=RXr/<1+R>式中SVI——污泥容積指數,一般用70-150r——系數,一般采用1.2設計中取SVI=100Xr=12000mg/LX=3000mg/L6.沉淀池總高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中H——沉淀池總高度〔mh1——h2——沉淀池有效水深〔mh3——沉淀池緩沖層高度〔m,一般采用0.3mh4——沉淀池底部圓錐體高度〔mh5——沉淀池污泥區(qū)高度〔m設計中h1=0.3m,h3=0.3m,h2=3.5m采用機械刮吸泥機連續(xù)排泥,池底坡度為0.05h4=〔r-r1×i式中h4——沉淀池底部圓錐體高度〔mr——沉淀池半徑〔mr1——沉淀池進水豎井半徑〔m,一般采用1.0mi——沉淀池池底坡度設計中r=16.5m,r1=1.0m,i=0.05h4=〔16.5-1×0.05=0.775mh5=〔V1-V2/F式中V1——污泥部分所需容積〔m3V2——沉淀池底部圓錐體積〔m3A——沉淀池表面積〔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.進水管的設計Q1=Q+RQ0式中Q1——進水管設計流量〔m/s；Q——單池設計流量〔m/s；R——污泥回流比〔%；Q0——單池污水平均流量〔m3/s；Q=0.33+0.66/1.368/0.5/0.5=0.45m3/s進水管徑取D1=700mm流速8.進水豎井計算進水豎孔直徑為進水豎井采用多孔配水,配水口尺寸為,共設8個沿井壁均勻分布；流速為：,符合要求孔距為：設管壁厚為0.15m,則9.穩(wěn)流罩計算穩(wěn)流筒過流面積式中——穩(wěn)流筒筒中流速,一般采用。設計中取穩(wěn)流筒直徑D3:10.二沉池出水部分設計集水槽的設計本設計考慮集水槽為矩形斷面,取底寬0.6m,集水槽距外緣距池邊0.5m,集水槽壁厚采用0.15m,則集水槽寬度為：m。設計中采用,其中——安全系數,取1.5,得集水槽內水流速度為：符合要求。采用雙側集水環(huán)形集水槽計算,槽內終點水深為槽內起點水深為式中——槽內臨界水深,；——系數,一般采用1.0。設計中取出水堰后自由跌落0.10m,集水槽高度：0.1＋0.52=0.62m。集水槽斷面尺寸：0.6m×0.62m。11.出水堰計算q=設計中取b=0.1m,水槽距池壁0.5mm個根據規(guī)定二沉池出水堰負荷在1.5-2.9L/<s·m>之間,計算結果符合要求。12.出水管出水管管徑D=700mm13．排泥裝置吸泥管流量二沉池排出的污泥流量按50%的回流比計,則其回流量為：本設計中擬用6個吸泥管,每個吸泥管流量為：規(guī)范規(guī)定,吸泥管管徑一般在150～600mm之間,擬選用,,14.集配水井的設計計算<1>配水井中心管直徑式中——配水井中心直徑,；——中心管內污水流速,一般采用；設計中取,設計中取<2>配水井直徑：式中——配水井直徑,；——配水井內污水流速,一般采用。設計中取<3>集水井直徑式中——集水井直徑,；——集水井內污水流速,一般采用。設計中取〔4進水管管徑取進入二沉池的管徑D=700mm。校核流速：>0.7m/s,符合要求?！?出水管管徑由前面結果可知,出水管管徑D=700mm,v=0.86m/s〔6總出水管取總出水管管徑D=900mm,v=1.04m/s；集配水井內設有超越閥門,以便超越。圖8輻流二沉池示意圖6.2消毒設施設計計算6.2.1消毒劑的投加1．加氯量計算二級處理出水采用液氯消毒,液氯的投加量為每日的加氯量為：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——污水設計流量〔m3/s2．加氯設備液氯由真空轉自加氯機加入,加氯機設計三臺,采用二用一備。每小時的加氯量為456.192/24×2=19kg/h設計中采用型轉子加氯機。6.2.2平流式消毒接觸池本設計采用2個3廊式平流式消毒接觸池,計算如下：1.消毒接觸池容積式中——接觸池單池容積,；——消毒接觸時間,一般取。設計中取2.消毒接觸池表面積式中——消毒接觸池有效水深,。設計中取3.消毒接觸池池長式中——消毒接觸池廊道總長,；——消毒接觸池廊道單寬,。設計中取消毒接觸池采用3廊道,消毒接觸池長為：校核長寬比：,合乎要求4.池高設計中取超高為：5.進水部分每個消毒接觸池的進水管管徑,。6.混合采用管道混合的方式,加氯管線直接接入消毒接觸池進水管,為增強混合效果,加氯點后接的靜態(tài)混合器。7.出水計算采用非淹沒式矩形薄壁堰出流,設計堰寬為,計算為：出水管采用的管道將水送入巴氏計量槽,流速為。6.3巴氏計量槽設計本設計的計量設備選用巴氏計量槽,其優(yōu)點是水頭損失小,不易發(fā)生沉淀。1.計量槽主要部分尺寸,,,,式中——漸縮部分長度〔m；b——喉部寬度〔m；——喉部長度〔m；——漸擴部分長度〔m；——上游渠道寬度〔m；——下游渠道寬度〔m。設計中取=0.75m2.計量槽總長度計量槽應設在渠道的直線段上,直線段的長度不應小于渠道寬度的8～10倍,在計量槽上游,直線段不小于渠寬的2～3倍,下游不小于4～5倍。計量槽上游直線段長為：=3=3×1.57=4.14m計量槽下游直線段長為：=5=5×1.05=5.25m計量槽總長=++++=4.14+5.25+1.57+0.6+0.9=12.47m7污泥處理構筑物計算7.1污泥量計算初沉污泥是來自初沉池的污泥,污泥含水率較低,一般不需要濃縮處理,可直接進行消化,脫水處理。剩余污泥來自曝氣池,活性污泥微生物在降解有機物的同時,自身污泥量也在不斷增長,為保持曝氣池內污泥量的平衡,每日增加的污泥量必須要排出處理系統(tǒng),這部分的污泥稱作剩余污泥。含水率較高,需要先進行濃縮處理,然后進行消化,脫水處理。7.1.1初沉池污泥量計算有前面資料可知,初沉池采用重力排泥的運行方式,每1天排一次泥。1.因為處理污水包括工業(yè)廢水,按去除水中懸浮物計算式中Q——設計流量〔m3/hC1——進水懸浮物濃度〔kg/m3>C2——出水懸浮物濃度〔kg/m3取0.5C1K2——生活污水總變化系數——污泥容重〔kg/m3>,一般采用1000kg/m3P0——污泥含水率取97%T——間歇排泥時間,取4h2.按設計人口計算式中V-污泥部分所需容積<m3>;S—每人每日污泥量[L/<人·d>],一般采用0.3一0.8L/〔人·d;T一兩次清除污泥間隔時間<d>,一般采用重力排泥時,T=1一2d,采用機械刮泥排泥時,T=0.05-0.2d;N—設計人口數<人>;n一沉淀池組數。設計中S=0.3L/<人.d>,采用重力排泥時,清除污泥間隔時間T=1d.兩次計算結果取最大值作為初沉池污泥量初沉池污泥量Q1=2×50=100m3/d=100m3/次以每次排泥時間30min計,每次排泥4.16m3/h=0.0011m3/s7.1.2剩余污泥量計算1.曝氣池內每日增加的污泥量式中——每日增長的污泥量〔kg/d>——曝氣池進水BOD5濃度〔mg/L>Se——曝氣池出水BOD5濃度〔mg/LY——污泥產率系數,一般采用0.5-0.7,取0.6Q——污水平均流量〔m3/dV——曝氣池容積〔m3>Xv——揮發(fā)性污泥濃度MLVSS〔mg/L>Kd——污泥自身氧化率,一般采用0.04-0.1,取0.052.曝氣池每日排出的剩余污泥7.2污泥濃縮池污泥濃縮的對象是顆粒間的孔隙水,濃縮目的是在于縮小污泥的體積,便于后續(xù)污泥處理。濃縮前污泥含水率一般99%,濃縮后污泥含水率97%。采用幅流式污泥濃縮池,用帶柵條的刮泥機刮泥,采用靜壓排泥7.2.1輻流濃縮池進入濃縮池的剩余污泥量0.0016m3/s,采用2個濃縮池,則單池流量：Q=0.0016/2=0.0008m3/s=2.88m3/h1.沉淀池部分有效面積：式中F——沉淀池部分有效面積<m2>C——流入濃縮池的剩余污泥濃度〔kg/m3一般采用10kg/m3G——固體通量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沉淀池直徑：,取,6.10m3.濃縮池的容積：V=QT=0.0008360016=46.08m3式中T——濃縮池濃縮時間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.濃縮后剩余污泥量Q16.池底高度輻流沉淀池采用中心驅動刮泥機,池底需要做成1%的坡度,刮泥機連續(xù)轉動將泥推入污泥斗,池底高度：,取0.03m7.污泥斗容積h5=tg<a-b>=tg55°〔1.25-0.25=1.43m式中a——污泥斗上口半徑〔m取1.25mb——污泥斗底部半徑〔mq取0.25m——泥斗傾角,取55°污泥斗容積：污泥斗中污泥停留時間：8.濃縮池總高度: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——緩沖層高度,一般采用0.3-0.5m。h4——池底高度。h5——泥斗高度9．濃縮后分離出的污水量:式中q——濃縮后分離出的污水量〔m3/sQ——進入濃縮池的污水量〔m3/sP——濃縮前污泥含水率,一般采用99%P0——濃縮后污泥含水率,一般采用97%10．溢流堰濃縮池溢流出水經過溢流堰進入出水槽,然后匯入出水管排出。出水槽流量q=0.0005m3/s,設出水槽寬0.15m,水深0.05m,則水流速為0.2m/s溢流堰周長：,式中D——濃縮池直徑〔mb——出水槽寬<m溢流堰采用單側90°三角形出水堰,三角堰頂寬0.16m,深0.08m,每格沉淀池有三角堰18.21/0.16=114個,每個三角堰流量：三角堰水深：,設計中取為0.005m三角堰后自由跌落0.1m,則出水堰水頭損失為0.107m。輻流濃縮池計算草圖如下：圖9輻流濃縮池示意圖11．溢流管溢流水量0.0005m3/s,設溢流管管徑DN100mm,管內流速V=0.10m/s12．刮泥裝置濃縮池采用中心驅動刮泥機,刮泥機底部設有刮泥板,將泥推入污泥斗。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徑DN150mm。間歇將污泥排入貯泥池。7.3貯泥池7.3.1貯泥池的作用濃縮后的剩余污泥和初沉池污泥進入貯泥池,然后經投泥泵進入消化池處理系統(tǒng)。貯泥池主要作用為：調節(jié)污泥量,由于消化池采用污泥泵投加,貯泥池起到泵前調節(jié)池的作用,平衡前后處理裝置的流量；藥劑投加池,消化池運行條件要求嚴格,運行中需要投加的藥劑可直接在貯泥池進行調節(jié)；預加熱池,采用池外預熱時,起到預加熱池的作用。7.3.2貯泥池計算貯泥池用來貯存來自初沉池和濃縮池的污泥,由于污泥量不大,本設計采用2座豎流貯泥池1．貯泥池設計泥量：Q=Q1+Q2=100+23.042=146.08m3/d式中Q1——初沉污泥量〔m3/d>,由前面計算所得100m3/d,每日排泥1次,每次排泥量0.0011m3/s,持續(xù)時間30minQ2——濃縮后剩余污泥<m3/d,23.042=46.08m3/d2．貯泥池的容積m3式中Q——每日產泥量〔m3/dT——貯泥時間〔h,一般采用8-12h,取8hn——貯泥池個數取2貯泥池設計容積：式中h2——貯泥池有效水深〔m>,h3——污泥斗高度〔m>,a——污泥貯池邊長取5.0m,b——污泥斗底邊長〔m,n——污泥貯池個數,取2個,——污泥斗傾角取60度設計中取n=2個,a=3.0m,h2=2.0m,污泥斗底為正方形,邊長為b=1.0m＞24.34m3,符合要求。3．貯泥池高度：h=h1+h2+h3=0.3+3+1.73=4.03m,設計中取4m式中h1——超高,取0.3m4．管道部分每個貯泥池中設DN150mm的吸泥管一根,2個貯泥池互相連通,連通管DN200mm,共設有6根進泥管,4根來自初沉池,管徑均為DN200mm,2根來自污泥濃縮池,管徑均為DN150mm,貯泥池計算草圖如下：圖10貯泥池示意圖7.4污泥消化池污泥消化的目的是為了使污泥中的有機質,變?yōu)榉€(wěn)定的腐殖質,同時可以減少污泥體積,并改善污泥性質,使之易于脫水,減少和控制病原微生物獲得有用副產物沼氣等。目前污泥消化主要采用厭氧消化,主要構筑物為消化池。設計擬采用中溫二級消化處理,消化池的停留天數為30d,消化池控制溫度為33-35°C.計算溫度為35°C,新鮮污泥年平均溫度為21°C,日平均最低溫度8.1°C,池外介質為空氣時,全年平均氣溫為21°C,冬季室外計算溫度8.1°C,池外介質為土壤時全年平均氣溫均為21°C。冬季計算溫度為8.1°C,一級消化池進行加熱攪拌,二級消化池不加熱,不攪拌,均采用固定蓋式消化池。7.4.1容積計算1、一級消化池〔1一級消化池容積：式中n——消化池個數Q——污泥量〔m3P——投配比〔%,中溫消化時一級消化池一般采用5%～8%設計中取P=0.05,采用2座一級消化池,則每座池子的有效容積為：〔2各部分尺寸的確定=1\*GB3①取消化池直徑D=14m,=2\*GB3②集氣罩直徑d1=2m,一般為1-2m=3\*GB3③池底錐體圓臺直徑d2=2m,一般為0.5-2m=4\*GB3④集氣罩直徑高h1=1.5m,一般為1-2m=5\*GB3⑤上錐體高度：,取3m。式中——上錐體傾角,一般為150—300,本設計取=200,=6\*GB3⑥消化池主體高h3=D/2=8.5m=7\*GB3⑦下錐體高度：式中——上錐體傾角,取=100,=8\*GB3⑧則消化池總高度為：h=h1＋h2＋h3＋h4=1.5+2+8.5+1=13m總高度與與圓柱直徑比：H/D=13/14=0.92,符合要求〔0.8～1.0的要求一級消化池計算簡圖圖11一級消化池示意圖各部分容積計算集氣罩容積：V1=d12h1=×22×1.5=4.71m3弓形體容積：V2=m2圓柱部分容積：V3=D2h3=×192×10=1307.81m3下錐體容積：V4=h4×［〔2+〔2+〔2］=59.66m3消化池有效容積：V=V2+V3+V4=161.19+1307.81+59.66=1528.67m3>1460.80m3,符合要求二級消化池〔1一級消化池容積V=Q/np設計中投配率P采用10%,設2個二級消化池,則每個二級消化池的有效容積為：V=146.08/〔2×0.1=730.4m3〔2各部分尺寸的確定=1\*GB3①取消化池直徑D=11m,=2\*GB3②集氣罩直徑d1=2m,一般為1-2m=3\*GB3③池底錐體圓臺直徑d2=2m,一般為0.5-2m=4\*GB3④集氣罩直徑高h1=1.0m,一般為1-2m=5\*GB3⑤上錐體高度：,取1.7m。式中——上錐體傾角,一般為150—300,本設計取=200,=6\*GB3⑥消化池主體高h3=7m=7\*GB3⑦下錐體高度：式中——上錐體傾角,取=100,=8\*GB3⑧則消化池總高度為：h=h1＋h2＋h3＋h4=1+1.7+7+0.8=10.5m總高度與與圓柱直徑比：H/D=10.5/11=0.95,符合要求〔0.8～1.0的要求二級消化池計算簡圖圖12二級消化池計示意圖7.4.2平面尺寸計算1池蓋表面積：集氣罩表面積：F1=d12+πd1h1=×22+2×1.5π=12.56m2池頂表面積：F2=池蓋表面積：F=F1+F2=12.56+23.55=36.11m22>池壁表面積：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池底表面積7.4.3消化池熱工計算1.提高新鮮污泥溫度的耗熱量每座一級消化池投配的最大生污泥量：年平均耗熱量：式中Q1——提高污泥溫度所需平均熱量TD——中溫消化溫度,一般采用35°C,TS——新鮮污泥年平均溫度取21°C最大耗熱量為：2.消化池池體的耗熱量蓋部分全年耗熱量平均耗熱量：式中F2——池蓋表面積K2——池蓋傳熱系數,一般采用0.7kcal/〔m2.h.°C>TA——室外大氣平均溫度取21°CTA`——冬季室外計算溫度取8.1°C最大耗熱量：壁在地上部分全年耗熱量平均耗熱量：最大耗熱：式中F3——地面上池壁表面積取241.78m2K3——池壁傳熱系數取0.6kcal/<m2.h.°C3壁在地面以下部分全年耗熱量平均耗熱量：最大耗熱量：式中F4——地面以下池壁表面積為131.88m2K4——池壁傳熱系數,取0.45kcal/<m2.h.°CTB——室外大氣平均氣溫,21°CTB`——室外冬季計算溫度取8.1°C底部全年耗熱量：平均時最大時：5每座消化池池體全年耗熱量平均耗熱量：最大耗熱量：6消化池總耗熱量全年平均耗熱量：全年最大耗熱量：4.消化池保溫結構厚度計算1池蓋保溫結構厚度計算：式中——消化池池蓋混凝土結構厚度〔mm取250mm——鋼筋混凝土的導熱系數取1.33kacl/<m2.h.°C——保溫材料導熱系數,取0.02kacl/<m2.h.°CK2——池蓋傳熱系數,一般采用0.7kacl/<m2.h.°C2池壁保溫層厚度計算式中K3——池壁傳熱系數取0.6kacl/<m2.h.°C。設計中取=400mm,采用聚氨酯硬質泡沫塑料做為保溫材料,池壁在地面以上的保溫材料延伸到地面以下的深度為冰凍深度加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為保溫層時,其最小厚度的核算,土壤的導熱系數為=1.0kcal/<m2.h.°C,K5=0.45kcal/<m2.h.°C,設消化池池壁在地面以下的混凝土結構厚度為=400mm,則土壤的最小厚度可以滿足,故可不加其他的保溫措施。池底以下土壤作為保溫層,其最小厚度的核算消化池池底混凝土結構厚度為700mm,則保溫層厚度由于地下水位在池底混凝土結構厚度0.5以下,小于1.7m,需要采取保溫措施,降低保溫層厚度。采用聚氨酯泡沫塑料作為保溫材料,則保溫材料的厚度。池蓋,池壁的保溫材料采用硬質聚氨酯泡沫塑料,其厚度經計算分別為25mm,27mm和34mm,乘以1.3的修正系數,實際可采用50mm。二級消化池的保溫結構材料及厚度均與一級消化池相同,熱工計算僅適用于一級消化池,二級消化池無加熱與攪拌設備,僅利用余熱繼續(xù)進行消化。7.4.4污泥加熱方式本設計采用池外加熱法中的熱交換法加熱1熱交換器的計算設計采用套管式泥水熱交換器池外加熱,內管采用防銹的鋼管,外管采用鑄鐵管。污泥在內管流動,熱水在內外兩層套管中與內管污泥向相反方向流動。此種方法傳熱系數較高,設備處于池外,清掃和修理較容易。由前面資料料可知,消化池處理污泥量100m3/d,采用2座一級消化池,單池污泥量73.04m3/d。生污泥在進入一級消化池之前,與回流的一級消化池污泥先行混合后再進入熱交換器,其比例為1:2。則生污泥量為：回流的消化污泥量為：進入熱交換器的總污泥量為：取生污泥的日平均最低溫度為8.1°C,生污泥與消化污泥混合后的溫度為：熱交換器的套管長度按下式計算：式中Qmax——污泥消化池最大耗熱量〔kcal/h>D1——內管的管徑<mmK——熱交換器傳熱系數kcal/<m2.h.°C,一般采用600kcal/<m2.h.°C——平均溫差的對數<0C>設計中取內管D1=50的鋼管,外管管徑D2=90mm的鑄鐵管,則污泥在內管中的流速,滿足1.5—2.0m/s設計中傳熱系數采用K=600kcal/<m2.h.°C式中——熱交換器入口的污泥溫度〔Ts>和出口的熱水溫度〔Tw`>之差——熱交換器出口的污泥溫度〔Ts>和入口的熱水溫度〔Tw>之差.。污泥循環(huán)量為Qs=13.95m3/d設計中熱交換器的入熱水溫度Tw=85°C,Tw-Tw`采用10°C,Tw`=75°C,則所需熱水循環(huán)量QW核算內外管之間熱水的流速：則：每座消化池的套管式泥—水熱交換器的總長度：設每根管的長度為4m,其根數為29.78/4=7.44根,取8根8污水處理廠的布置在污水處理廠的廠區(qū)內有各處理單元的構筑物；連通各處理構筑物之間的管、渠極其他管線；輔助性建筑物；道路以及綠地等。因此,要對污水處理廠廠區(qū)內各種工程設施進行合理的平面規(guī)劃。8.1污水處理廠平面布置污水處理廠的平面布置包括：生產性的處理構筑物和泵房、鼓風機房、藥劑間、化驗室等輔助性建筑物以及各種管線等的布置。在廠區(qū)內還有道路系統(tǒng)、室外照明系統(tǒng)和美化的綠地設施。根據處理廠的規(guī)模大小,一般采用1：200—1：1000比例尺的地形圖繪制總平面圖,常用比例尺為1：500。8.1.1平面布置原則根據給水排水設計手冊,污水處理廠的平面布置應該遵守以下原則：〔1污水廠的廠區(qū)面積,應按項目總規(guī)?？刂?并作出分期建設的安排,合理確定近期規(guī)模,近期工程投入運行一年內水量宜達到近期設計規(guī)模的60％?！?污水廠的總體布置應根據廠內各建筑物和構筑物的功能和流程要求,結合廠址地形、氣候和地質條件,優(yōu)化運行成本,便于施工、維護和管理等因素,經技術經濟比較確定?！?污水廠廠區(qū)內各建筑物造型應簡潔美觀,節(jié)省材料,選材適當,并應使建筑物和構筑物群體的效果與周圍環(huán)境協調?！?生產管理建筑物和生活設施宜集中布置,其位置和朝向應力求合理,并應與處理構筑物保持一定距離?！?污水和污泥的處理構筑物宜根據情況盡可能分別集中布置。處理構筑物的間距應緊湊、合理,符合國家現行的防火規(guī)范的要求,并應滿足各構筑物的施工、設備安裝和埋設各種管道以及養(yǎng)護、維修和管理的要求?！?污水廠的工藝流程、豎向設計宜充分利用地形,符合排水通暢、降低能耗、平衡土方的要求?！?廠區(qū)消防的設計和消化池、貯氣罐、污泥氣壓縮機房、污泥氣發(fā)電機房、污泥氣燃燒裝置、污泥氣管道、污泥干化裝置、污泥焚燒裝置及其他危險品倉庫等的位置和設計,應符合國家現行有關防火規(guī)范的要求。〔8污水廠內可根據需要,在適當地點設置堆放材料、備件、燃料和廢渣等物料及停車的場地。〔9污水廠應設置通向各構筑物和附屬建筑物的必要通道,通道的設計應符合下列要求：1主要車行道的寬度：單車道為3.5～4.0m,雙車道為6.0～7.0m,并應有回車道；2車行道的轉彎半徑宜為6.0～10.0m；3人行道的寬度宜為1.5～2.0m；4通向高架構筑物的扶梯傾角一般宜采用30°,不宜大于45°；5天橋寬度不宜小于1.0m；6車道、通道的布置應符合國家現行有關防火規(guī)范要求,并應符合當地有關部門的規(guī)定?！?0污水廠周圍根據現場條件應設置圍墻,其高度不宜小于2.0m?！?1污水廠的大門尺寸應能容運輸最大設備或部件的車輛出入,并應另設運輸廢渣的側門?！?2污水廠并聯運行的處理構筑物間應設均勻配水裝置,各處理構筑物系統(tǒng)間宜設可切換的連通管渠?！?3污水廠內各種管渠應全面安排,避免相互干擾。管道復雜時宜設置管廊。處理構筑物間輸水、輸泥和輸氣管線的布置應使管渠長度短、損失小、流行通暢、不易堵塞和便于清通。各污水處理構筑物間的管渠連通,在條件適宜時,應采用明渠。管廊內宜敷設儀表電纜、電信電纜、電力電纜、給水管、污水管、污泥管、再生水管、壓縮空氣管等,并設置色標。管廊內應設通風、照明、廣播、電話、火