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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
2、计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1.4b. 最大日流量Qmax=KzQd=1.41875m3/h=2625m3/h=0.73m3/s1.3 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计算得： 所以栅前槽宽约0.66m。栅前水深h
3、0.33m1.4.2 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 =栅槽有效宽度（）设计采用10圆钢为栅条，即S=0.01m。=1.04(m)通过格栅的水头损失h2h0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几何形状有关，对于圆形断面， 所以：栅后槽总高度HH=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 0.3+0.330.63L1进水渠长，m； L2栅槽与出水渠连接处渐窄
4、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 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=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=30s2. 设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2530=7.5m（2）水流断面积：A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2（3）池总宽度：设计n=2
5、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（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：沉砂斗容积： （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 则沉泥区高度为h3
6、=hd+0.06L2 =0.5+0.062.65=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:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=1.43m（10）校核最小流量时的流速：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：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(14
7、6.88m3/md)；沉淀时间T=2h；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3.2.1.2 单池面积 （取530）3.2.1.3 池直径 （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3.2.1.5 沉淀池部分有效容积3.2.1.6 沉淀池坡底落差 （取池底坡度i=0.05）3.2.1.7 沉淀池周边（有效）水深 3.2.1.8 污泥斗容积池底可储存污泥的体积为：3.2.1.9 沉淀池总高度H=0.47+4+1.73
8、=6.2m3.3 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)=0.1451.5=0.218m3/s管径D1=500mm，3.3.2 进水竖井 进水井径采用1.2m，出水口尺寸0.301.2m2，共6个沿井壁均匀分布出水口流速 3.3.3 紊流筒计算 图六 进水竖井示意图筒中流速 紊流筒过流面积 紊流筒直径 3.4 出水部分设计3.4.1 环形集水槽内流量=0.145 m3/s3.4.2 环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算。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，
9、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=0.04m3.4.3.2每个三角堰的流量q13.4.3.3三角堰个数n13.4.3.4三角堰中心距图七 溢流堰简图六、氧化沟1.设计参数拟用卡罗塞（Carrousel）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Q1=10000m3/d=115.8L/s。总污泥龄：20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=
10、2700曝气池：DO2mg/LNOD=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/kgBOD5 b=0.07d-1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSSdK1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L(保持PH7.2):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：1.082.设计计算（1）碱度平衡计算：1）设计的出水为20 mg/L，则出水中溶解性20-0.7201.42（1e-0.235）=6.4
11、 mg/L2）采用污泥龄20d，则日产泥量为： kg/d 设其中有12.4为氮，近似等于TKN中用于合成部分为： 0.124550.8=68.30 kg/d 即：TKN中有mg/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PH7.2 mg/L（2）硝化
12、区容积计算： 硝化速率为 =0.204 d-1故泥龄：d 采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d 原假定污泥龄为20d，则硝化速率为： d-1 单位基质利用率： kg/kgMLVSS.d MLVSS=fMLSS=0.753600=2700 mg/L 所需的MLVSS总量= 硝化容积：m3 水力停留时间：h（3）反硝化区容积： 12时，反硝化速率为： =0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d还原NO3-N的总量=kg/d 脱氮所需MLVSS=kg 脱氮所需池容： m3 水力停留时间：h （4）氧化沟的总容积： 总水力停留时间：h 总容积：m3 （5）氧化沟的尺寸：
13、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:。其中好氧段长度为，缺氧段长度为。弯道处长度:则单个直道长: (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 （6）需氧量计算： 采用如下经验公式计算: 其中：第一项为合成污泥需氧量，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=25.171000010-3=251.7kg/dR=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7+4.6251.7-2
14、.6141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h取T=30，查表得=0.8,=0.9,氧的饱和度=7.63 mg/L，=9.17 mg/L 采用表面机械曝气时，20时脱氧清水的充氧量为： 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 取n=2台（7）回流污泥量： 可由公式求得。式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度取10g/L。则： （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： 如由池底排除，二沉
15、池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为： （9）氧化沟计算草草图如下：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设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m2（2）沉淀池直径： 有效水深为 h=qbT=1.02.5=2.5m4m （介于612）（3）贮泥斗容积： 为了防
16、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： 则污泥区高度为 （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+0.3=4.9m设池底度为i=0.05，则池底坡度降为 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 堰负荷以上各项均符合要求（6）辐流式二沉池计算草图如下：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
17、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=231.510-33060=417 m3 表面积m2 隔板数采用2个，则廊道总宽为B（2+1）3.510.5m 取11m 接触池长度L= 取20m 长宽比 实际消毒池容积为V=BLh=11202=440m3 池深取20.32.3m (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=42000010-3=80kg/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1.52.5kg/h。 配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=13m3/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 实际选用JWH3101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：