污水處理設計計算

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第三章 污水處理廠工藝設計及計算 第一節(jié) 格柵 。 1.1 設計說明 柵條的斷面主要根據(jù)過柵流速確定，過柵流速一般為0.6～1.0m/s，槽內(nèi)流速0.5m/s左右。如果流速過大，不僅過柵水頭損失增加，還可能將已截留在柵上的柵渣沖過格柵，如果流速過小，柵槽內(nèi)將發(fā)生沉淀。此外，在選擇格柵斷面尺寸時，應注意設計過流能力只為格柵生產(chǎn)廠商提供的最大過流能力的80%，以留有余地。格柵柵條間隙擬定為25.00mm。 1.2 設計流量： a.日平均流量 Qd=45000m3/d≈1875m3/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 設計參數(shù)： 柵條凈間隙為b=25.0mm 柵前流速ν1=0.7m/s 過柵流速0.6m/s 柵前部分長度：0.5m 格柵傾角δ=60 單位柵渣量：ω1=0.05m3柵渣/103m3污水 1.4 設計計算： 1.4.1 確定柵前水深 根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得： 所以柵前槽寬約0.66m。柵前水深h≈0.33m 1.4.2 格柵計算 說明： Qmax—最大設計流量，m3/s； α—格柵傾角，度（）； h—柵前水深，m； ν—污水的過柵流速，m/s。 柵條間隙數(shù)（n）為 = 柵槽有效寬度（） 設計采用10圓鋼為柵條，即S=0.01m。 =1.04(m) 通過格柵的水頭損失h2 h0—計算水頭損失； g—重力加速度； K—格柵受污物堵塞使水頭損失增大的倍數(shù)，一般取3； ξ—阻力系數(shù)，其數(shù)值與格柵柵條的斷面幾何形狀有關(guān)，對于圓形斷面， 所以：柵后槽總高度H H=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m) （h1—柵前渠超高，一般取0.3m） 柵槽總長度L ＝0.3+0.33＝0.63 L1—進水渠長，m； L2—柵槽與出水渠連接處漸窄部分長度，m； B1—進水渠寬，； α1—進水漸寬部分的展開角，一般取20。 圖一 格柵簡圖 1.4.3 柵渣量計算 對于柵條間距b=25.0mm的中格柵，對于城市污水，每單位體積污水爛截污物為W1=0.05m3/103m3，每日柵渣量為 =0.4m3/d 攔截污物量大于0.3m3/d，宜采用機械清渣。 二、沉砂池 采用平流式沉砂池 1. 設計參數(shù) 設計流量：Q=301L/s（按2010年算，設計1組，分為2格） 設計流速：v=0.25m/s 水力停留時間：t=30s 2. 設計計算 （1）沉砂池長度： L=vt=0.2530=7.5m （2）水流斷面積： A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2 （3）池總寬度： 設計n=2格，每格寬取b=1.2m>0.6m，池總寬B=2b=2.4m （4）有效水深： h2=A/B=1.204/2.4=0.5m （介于0.25～1m之間） （5）貯泥區(qū)所需容積：設計T=2d，即考慮排泥間隔天數(shù)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(shù)1.5 （6）沉砂斗各部分尺寸及容積： 設計斗底寬a1=0.5m，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： （略大于V1=0.26m3，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+0.062.65=0.659m 池總高度H ：設超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m （8）進水漸寬部分長度: （9）出水漸窄部分長度: L3=L1=1.43m （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=301/1.5=200.7L/s 則vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0.17>0.15m/s，符合要求 （11）計算草圖如下： 第三節(jié) 沉淀池 3.1 采用中心進水輻流式沉淀池： 圖四 沉淀池簡圖 3.2 設計參數(shù)： 沉淀池個數(shù)n=2；水力表面負荷q’=1m3/(m2h)；出水堰負荷1.7L/sm(146.88m3/md)；沉淀時間T=2h；污泥斗下半徑r2=1m，上半徑r1=2m；剩余污泥含水率P1=99.2% 3.2.1 設計計算： 3.2.1.1 池表面積 3.2.1.2 單池面積 （取530） 3.2.1.3 池直徑 （取530m） 3.2.1.4 沉淀部分有效水深(h2) 混合液在分離區(qū)泥水分離，該區(qū)存在絮凝和沉淀兩個過程，分離區(qū)的沉淀過程會受進水的紊流影響，取 3.2.1.5 沉淀池部分有效容積 3.2.1.6 沉淀池坡底落差 （取池底坡度i=0.05） 3.2.1.7 沉淀池周邊（有效）水深 3.2.1.8 污泥斗容積 池底可儲存污泥的體積為： 3.2.1.9 沉淀池總高度 H=0.47+4+1.73=6.2m 3.3 進水系統(tǒng)計算 3.3.1 單池設計流量521m3/h（0.145m3/s） 進水管設計流量：0.145(1+R)=0.1451.5=0.218m3/s 管徑D1=500mm， 3.3.2 進水豎井 進水井徑采用1.2m， 出水口尺寸0.301.2m2，共6個沿井壁均勻分布 出水口流速 3.3.3 紊流筒計算 圖六 進水豎井示意圖 筒中流速 紊流筒過流面積 紊流筒直徑 3.4 出水部分設計 3.4.1 環(huán)形集水槽內(nèi)流量=0.145 m3/s 3.4.2 環(huán)形集水槽設計 采用單側(cè)集水環(huán)形集水槽計算。 設槽中流速v=0.5m/s 設計環(huán)形槽內(nèi)水深為0.4m，集水槽總高度為0.4+0.4（超高）=0.8m，采用90三角堰。 3.4.3 出水溢流堰的設計（采用出水三角堰90） 3.4.3.1 堰上水頭（即三角口底部至上游水面的高度） H1=0.04m 3.4.3.2每個三角堰的流量q1 3.4.3.3三角堰個數(shù)n1 3.4.3.4三角堰中心距 圖七 溢流堰簡圖 六、氧化溝 1.設計參數(shù) 擬用卡羅塞（Carrousel）氧化溝，去除BOD5與COD之外，還具備硝化和一定的脫氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放標準。氧化溝按2010年設計分2座，按最大日平均時流量設計，每座氧化溝設計流量為 Q1′＝=10000m3/d=115.8L/s。 總污泥齡：20d MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 則MLSS=2700 曝氣池：DO＝2mg/L NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3—N還原 α＝0.9 β＝0.98 其他參數(shù)：a=0.6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1 脫氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSSd K1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L 剩余堿度100mg/L(保持PH≥7.2): 所需堿度7.1mg堿度/mgNH3-N氧化；產(chǎn)生堿度3.0mg堿度/mgNO3-N還原 硝化安全系數(shù)：2.5 脫硝溫度修正系數(shù)：1.08 2.設計計算 （1）堿度平衡計算： 1）設計的出水為20 mg/L，則出水中溶解性＝20-0.7201.42（1－e-0.235）=6.4 mg/L 2）采用污泥齡20d，則日產(chǎn)泥量為： kg/d 設其中有12.4％為氮，近似等于TKN中用于合成部分為： 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 需用于還原的NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L 3）堿度平衡計算 已知產(chǎn)生0.1mg/L堿度 /除去1mg BOD5，且設進水中堿度為250mg/L，剩余堿度=250-7.125.17+3.014.17+0.1（190－6.4）=132.16 mg/L 計算所得剩余堿度以CaCO3計，此值可使PH≥7.2 mg/L （2）硝化區(qū)容積計算： 硝化速率為 =0.204 d-1 故泥齡：d 采用安全系數(shù)為2.5，故設計污泥齡為：2.54.9=12.5d 原假定污泥齡為20d，則硝化速率為： d-1 單位基質(zhì)利用率： kg/kgMLVSS.d MLVSS=fMLSS=0.753600=2700 mg/L 所需的MLVSS總量= 硝化容積：m3 水力停留時間：h （3）反硝化區(qū)容積： 12℃時，反硝化速率為： =0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d 還原NO3-N的總量=kg/d 脫氮所需MLVSS=kg 脫氮所需池容： m3 水力停留時間：h （4）氧化溝的總?cè)莘e： 總水力停留時間： h 總?cè)莘e： m3 （5）氧化溝的尺寸： 氧化溝采用4廊道式卡魯塞爾氧化溝，取池深3.5m，寬7m，則氧化溝總長:。其中好氧段長度為，缺氧段長度為。 彎道處長度: 則單個直道長: (取59m) 故氧化溝總池長=59+7+14=80m，總池寬=74=28m（未計池壁厚）。 校核實際污泥負荷 （6）需氧量計算： 采用如下經(jīng)驗公式計算: 其中：第一項為合成污泥需氧量，第二項為活性污泥內(nèi)源呼吸需氧量，第三項為硝化污泥需氧量,第四項為反硝化污泥需氧量。 經(jīng)驗系數(shù)：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量： Nr=25.171000010-3=251.7kg/d R=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7 +4.6251.7-2.6141.7 =2806.81kg/d=116.95kg/h 取T=30℃，查表得α=0.8,β=0.9,氧的飽和度=7.63 mg/L，=9.17 mg/L 采用表面機械曝氣時，20℃時脫氧清水的充氧量為： 查手冊，選用DY325型倒傘型葉輪表面曝氣機，直徑Ф＝3.5m,電機功率N=55kW,單臺每小時最大充氧能力為125kgO2/h，每座氧化溝所需數(shù)量為n,則 取n=2臺 （7）回流污泥量： 可由公式求得。 式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥濃度取10g/L。則： （50％～100％，實際取60％） 考慮到回流至厭氧池的污泥為11%，則回流到氧化溝的污泥總量為49%Q。 （8）剩余污泥量： 如由池底排除，二沉池排泥濃度為10g/L，則每個氧化溝產(chǎn)泥量為： （9）氧化溝計算草草圖如下： 七、二沉池 該沉淀池采用中心進水，周邊出水的幅流式沉淀池，采用刮泥機。 1．設計參數(shù) 設計進水量：Q=10000 m3/d （每組） 表面負荷：qb范圍為1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h 固體負荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留時間（沉淀時間）：T=2.5 h 堰負荷：取值范圍為1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m) 2．設計計算 （1）沉淀池面積: 按表面負荷算：m2 （2）沉淀池直徑： 有效水深為 h=qbT=1.02.5=2.5m<4m （介于6～12） （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： 則污泥區(qū)高度為 （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 則池邊總高度為 h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m 設池底度為i=0.05，則池底坡度降為 則池中心總深度為 H=h+h5=4.9+0.53=5.43m （5）校核堰負荷： 徑深比 堰負荷 以上各項均符合要求 （6）輻流式二沉池計算草圖如下： 八、接觸消毒池與加氯間 采用隔板式接觸反應池 1．設計參數(shù) 設計流量：Q′=20000m3/d=231.5 L/s（設一座） 水力停留時間：T=0.5h=30min 設計投氯量為：ρ＝4.0mg/L 平均水深：h=2.0m 隔板間隔：b=3.5m 2．設計計算 （1）接觸池容積： V=Q′T=231.510-33060=417 m3 表面積m2 隔板數(shù)采用2個， 則廊道總寬為B＝（2+1）3.5＝10.5m 取11m 接觸池長度L= 取20m 長寬比 實際消毒池容積為V′=BLh=11202=440m3 池深取2＋0.3＝2.3m (0.3m為超高) 經(jīng)校核均滿足有效停留時間的要求 （2）加氯量計算： 設計最大加氯量為ρmax=4.0mg/L,每日投氯量為 ω＝ρmaxQ=42000010-3=80kg/d=3.33kg/h 選用貯氯量為120kg的液氯鋼瓶，每日加氯量為3/4瓶,共貯用12瓶，每日加氯機兩臺，單臺投氯量為1.5～2.5kg/h。 配置注水泵兩臺，一用一備，要求注水量Q=1—3m3/h,揚程不小于10mH2O （3）混合裝置： 在接觸消毒池第一格和第二格起端設置混合攪拌機2臺（立式），混合攪拌機功率N0 實際選用JWH—310—1機械混合攪拌機，漿板深度為1.5m,漿葉直徑為0.31m,漿葉寬度0.9m，功率4.0Kw 解除消毒池設計為縱向板流反應池。在第一格每隔3.8m設縱向垂直折流板，在第二格每隔6.33m設垂直折流板，第三格不設