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污水廠設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
第一章 污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算
一、泵前中格柵
1．設(shè)計(jì)參數(shù)：
設(shè)計(jì)流量Q=2.6×104m3/d=301L/s
柵前流速v1=0.7m/s，過(guò)柵流速v2=0.9m/s
柵條寬度s=0.01m，格柵間隙e=20mm
柵前部分長(zhǎng)度0.5m，格柵傾角α=60°
單位柵渣量ω1=0.05m3柵渣/103m3污水
2．設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計(jì)算得:柵前槽寬，則柵前水深
（2）柵條間隙數(shù)(取n=36)
（3）柵槽有效寬度B=s（n-1）+en=0.01（36-1）+0.02×36=1.07m
（4）進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度
（其中α1為進(jìn)水渠展開(kāi)角）
（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度
（6）過(guò)柵水頭損失（h1）
因柵條邊為矩形截面，取k=3，則
其中ε=β（s/e）4/3
h0：計(jì)算水頭損失
k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3
ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)β=2.42
（7）柵后槽總高度（H）
取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m
柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.47+0.103+0.3=0.87
（8）格柵總長(zhǎng)度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα
=0.23+0.12+0.5+1.0+0.77/tan60°
=2.29m
（9）每日柵渣量ω=Q平均日ω1=
=0.87m3/d>0.2m3/d
所以宜采用機(jī)械格柵清渣
（10）計(jì)算草圖如下：
二、污水提升泵房
1.設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)流量：Q=301L/s，泵房工程結(jié)構(gòu)按遠(yuǎn)期流量設(shè)計(jì)
2.泵房設(shè)計(jì)計(jì)算
采用氧化溝工藝方案，污水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單，對(duì)于新建污水處理廠，工藝管線(xiàn)可以充分優(yōu)化，故污水只考慮一次提升。污水經(jīng)提升后入平流沉砂池，然后自流通過(guò)厭氧池、氧化溝、二沉池及接觸池，最后由出水管道排入神仙溝。
各構(gòu)筑物的水面標(biāo)高和池底埋深見(jiàn)第三章的高程計(jì)算。
污水提升前水位-5.23m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.65m（即細(xì)格柵前水面標(biāo)高）。
所以，提升凈揚(yáng)程Z=3.65-（-5.23）=8.88m
水泵水頭損失取2m
從而需水泵揚(yáng)程H=Z+h=10.88m
再根據(jù)設(shè)計(jì)流量301L/s=1084m3/h，采用2臺(tái)MF系列污水泵，單臺(tái)提升流量542m3/s。采用ME系列污水泵（8MF-13B）3臺(tái)，二用一備。該泵提升流量540～560m3/h，揚(yáng)程11.9m，轉(zhuǎn)速970r/min，功率30kW。
占地面積為π52＝78.54m2，即為圓形泵房D＝10m,高12m,泵房為半地下式，地下埋深7m，水泵為自灌式。
計(jì)算草圖如下：
三、泵后細(xì)格柵
1．設(shè)計(jì)參數(shù)：
設(shè)計(jì)流量Q=2.6×104m3/d=301L/s
柵前流速v1=0.7m/s，過(guò)柵流速v2=0.9m/s
柵條寬度s=0.01m，格柵間隙e=10mm
柵前部分長(zhǎng)度0.5m，格柵傾角α=60°
單位柵渣量ω1=0.10m3柵渣/103m3污水
2．設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計(jì)算得柵前槽寬，則柵前水深
（2）柵條間隙數(shù) （取n=70）
設(shè)計(jì)兩組格柵，每組格柵間隙數(shù)n=35條
（3）柵槽有效寬度B2=s（n-1）+en=0.01（35-1）+0.01×35=0.69m
所以總槽寬為0.69×2+0.2＝1.58m（考慮中間隔墻厚0.2m）
（4）進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度
（其中α1為進(jìn)水渠展開(kāi)角）
（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度
（6）過(guò)柵水頭損失（h1）
因柵條邊為矩形截面，取k=3，則
其中ε=β（s/e）4/3
h0：計(jì)算水頭損失
k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3
ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)β=2.42
（7）柵后槽總高度（H）
取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m
柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.47+0.26+0.3=1.03
（8）格柵總長(zhǎng)度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα
=0.88+0.44+0.5+1.0+0.77/tan60°=3.26m
（9）每日柵渣量ω=Q平均日ω1=
=1.73m3/d>0.2m3/d
所以宜采用機(jī)械格柵清渣
（10）計(jì)算草圖如下：
四、沉砂池
采用平流式沉砂池
1. 設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)流量：Q=301L/s（按2010年算，設(shè)計(jì)1組，分為2格）
設(shè)計(jì)流速：v=0.25m/s
水力停留時(shí)間：t=30s
2. 設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）沉砂池長(zhǎng)度：
L=vt=0.25×30=7.5m
（2）水流斷面積：
A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2
（3）池總寬度：
設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)T=2d，即考慮排泥間隔天數(shù)為2天，則每個(gè)沉砂斗容積
（每格沉砂池設(shè)兩個(gè)沉砂斗，兩格共有四個(gè)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(shè)計(jì)斗底寬a1=0.5m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高h(yuǎn)d=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(shè)計(jì)池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長(zhǎng)度為
則沉泥區(qū)高度為
h3=hd+0.06L2 =0.5+0.06×2.65=0.659m
池總高度H ：設(shè)超高h(yuǎn)1=0.3m，
H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m
（8）進(jìn)水漸寬部分長(zhǎng)度:
（9）出水漸窄部分長(zhǎng)度:
L3=L1=1.43m
（10）校核最小流量時(shí)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(jì)算草圖如下：
五、厭氧池
1.設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)流量：2010年最大日平均時(shí)流量為Q′=Q/Kh=301/1.3=231.5L/s，每座設(shè)計(jì)流量為Q1′=115.8L/s，分2座
水力停留時(shí)間：T=2.5h
污泥濃度：X=3000mg/L
污泥回流液濃度：Xr=10000mg/L
考慮到厭氧池與氧化溝為一個(gè)處理單元，總的水力停留時(shí)間超過(guò)15h，所以設(shè)計(jì)水量按最大日平均時(shí)考慮。
2.設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）厭氧池容積：
V= Q1′T=115.8×10-3×2.5×3600=1042m3
（2）厭氧池尺寸：水深取為h=4.0m。
則厭氧池面積：
A=V/h=1042/4=261m2
厭氧池直徑：
m （取D=19m）
考慮0.3m的超高，故池總高為H=h+0.3=4+0.3=4.3m。
（3）污泥回流量計(jì)算：
1）回流比計(jì)算
R =X/（Xr-X）=3/（10-3）=0.43
2）污泥回流量
QR =RQ1′=0.43×116=49.79L/s=4302m3/d
六、氧化溝
1.設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)。氧化溝按2010年設(shè)計(jì)分2座，按最大日平均時(shí)流量設(shè)計(jì)，每座氧化溝設(shè)計(jì)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/kgMLVSS·d
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(shè)計(jì)計(jì)算
（1）堿度平衡計(jì)算：
1）設(shè)計(jì)的出水為20 mg/L，則出水中溶解性＝20-0.7×20×1.42×（1－e-0.23×5）=6.4 mg/L
2）采用污泥齡20d，則日產(chǎn)泥量為：
kg/d
設(shè)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(jì)算
已知產(chǎn)生0.1mg/L堿度 /除去1mg BOD5，且設(shè)進(jìn)水中堿度為250mg/L，剩余堿度=250-7.1×25.17+3.0×14.17+0.1×（190－6.4）=132.16 mg/L
計(jì)算所得剩余堿度以CaCO3計(jì)，此值可使PH≥7.2 mg/L
（2）硝化區(qū)容積計(jì)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(shè)計(jì)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=f×MLSS=0.753600=2700 mg/L
所需的MLVSS總量=
硝化容積：m3
水力停留時(shí)間：h
（3）反硝化區(qū)容積：
12℃時(shí)，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(shí)間：h
（4）氧化溝的總?cè)莘e：
總水力停留時(shí)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(zhǎng):。其中好氧段長(zhǎng)度為，缺氧段長(zhǎng)度為。
彎道處長(zhǎng)度:
則單個(gè)直道長(zhǎng): (取59m)
故氧化溝總池長(zhǎng)=59+7+14=80m，總池寬=74=28m（未計(jì)池壁厚）。
校核實(shí)際污泥負(fù)荷
（6）需氧量計(jì)算：
采用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
其中：第一項(xiàng)為合成污泥需氧量，第二項(xiàng)為活性污泥內(nèi)源呼吸需氧量，第三項(xiàng)為硝化污泥需氧量,第四項(xiàng)為反硝化污泥需氧量。
經(jīng)驗(yàn)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(jī)械曝氣時(shí)，20℃時(shí)脫氧清水的充氧量為：
查手冊(cè)，選用DY325型倒傘型葉輪表面曝氣機(jī)，直徑Ф＝3.5m,電機(jī)功率N=55kW,單臺(tái)每小時(shí)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(tái)
（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(shí)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(gè)氧化溝產(chǎn)泥量為：
（9）氧化溝計(jì)算草草圖如下：
七、二沉池
該沉淀池采用中心進(jìn)水，周邊出水的幅流式沉淀池，采用刮泥機(jī)。
1．設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)進(jìn)水量：Q=10000 m3/d （每組）
表面負(fù)荷：qb范圍為1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h
固體負(fù)荷：qs =140 kg/ m2.d
水力停留時(shí)間（沉淀時(shí)間）：T=2.5 h
堰負(fù)荷：取值范圍為1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)
2．設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）沉淀池面積:
按表面負(fù)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(shí)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(shè)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(fù)荷：
徑深比
堰負(fù)荷
以上各項(xiàng)均符合要求
（6）輻流式二沉池計(jì)算草圖如下：
八、接觸消毒池與加氯間
采用隔板式接觸反應(yīng)池
1．設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)流量：Q′=20000m3/d=231.5 L/s（設(shè)一座）
水力停留時(shí)間：T=0.5h=30min
設(shè)計(jì)投氯量為：ρ＝4.0mg/L
平均水深：h=2.0m
隔板間隔：b=3.5m
2．設(shè)計(jì)計(jì)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(gè)，
則廊道總寬為B＝（2+1）3.5＝10.5m 取11m
接觸池長(zhǎng)度L= 取20m
長(zhǎng)寬比
實(shí)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(mǎn)足有效停留時(shí)間的要求
（2）加氯量計(jì)算：
設(shè)計(jì)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(jī)兩臺(tái)，單臺(tái)投氯量為1.5～2.5kg/h。
配置注水泵兩臺(tái)，一用一備，要求注水量Q=1—3m3/h,揚(yáng)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(shè)置混合攪拌機(jī)2臺(tái)（立式），混合攪拌機(jī)功率N0
實(shí)際選用JWH—310—1機(jī)械混合攪拌機(jī)，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(shè)計(jì)為縱向板流反應(yīng)池。在第一格每隔3.8m設(shè)縱向垂直折流板，在第二格每隔6.33m設(shè)垂直折流板，第三格不設(shè)
（4）接觸消毒池計(jì)算草圖如下：