12万吨城镇污水处理设计计算书.docx
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12万吨城镇污水处理设计计算书
12万吨城镇污水处理设计
前言……………………………………………………………………………..1
第一部分设计说明书………………………………………………………2
第一章原始资料……………………………………………………2
第二章工艺流程的确定……………………………………………………3
第三章主要构筑物………………………………………….…………....3
第四章平面布置……………………………………………………….4
第五章高程布置……………………………………………………….5
第二部分计算说明书……………………………………………………….7
第一章格栅………………………………………………………………….7
第二章提升泵房……………………………………………………………9
第三章沉砂池……………………………………………………………….10
第四章初沉池……………………………………………………………….12
第五章……………………………………………….14
第六章二沉池……………………………………………………………….20
参考文献…………………………………………………………………………25
第一部分设计说明书
一、原始资料
(一)自然条件
1地理位置:
某县地处东经115019'~115043',北纬35023'~35043'。
县城东西长32公里,南北宽37公里。
2风向
春夏秋冬三季主导风向为东南风,频率为12%,其次为北风,频率为10%,平均风速3.2m/s,总面积1032平方公里。
3气温
某县常年平均气温13.50°C,历年极端最高气温41.50°C,历年极端最低气温-20.30°C。
4地形地貌及工程地质:
某县位黄河冲积平原,受黄河决口影响,急流冲刷,缓流淤积,形成自然流沟108条,多为西南东北流向。
某县地势西南高,东北、东南部低,最高处海拔高程55.5米,最低处海拔高程46.2米,中部地面高程一般为49.5米。
自然坡降为五千分之一到七千分之一。
某县地基承栽力为80~12kpa。
某县地震烈度为7度,土壤最大冻结深度0.50~0.60m。
(二)社会条件
1人口
2002年城区现状人口为7.5万人。
城区近期(2005年)规划人口为9万人,远期(2010年)规划人口为12万人。
2污水及水质情况
污水处理厂的进水水质为:
COD<420mg/LBOD5<200mg/L
SS<200mg/LTN<45mg/L
NH3-N<30mg/LTP<3mg/L
处理后的出水水质指标为:
COD≤60mg/LBOD5≤20mg/L
SS≤20mg/LTN≤20mg/L
NH3-N≤8mg/LTP≤1.5mg/L
二、工艺流程的确定
该项目污水处理的特点为:
①污水以有机污染为主,BOD/COD=0.48,可生化性较好,其它难以生物降解的污染物一般不超标:
②污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值为典型城市污水值。
针对以上特点及出水要求,现有城市污水处理技术的特点,以采用生化处理最为经济。
由于将来可能要求出水回用.考虑到出水要求脱氮除磷目地,根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查,要达到确定的治理目标,可采用“A2/O活性污泥法”。
工艺流程:
三、主要构筑物
序号
名称
规格(m)
数量(座)
设计参数
主要设备
1格栅L×B=3.16×1.652计流量Q=165600m3/d
栅条间隙b=15mm过栅流速v=1.0m/s机械除渣机两套
2提升泵房L×B×H=10×8×51计流量Q=165600m3/d
单泵流量Q=2400m3/h潜污泵4台手动起闭机
3沉砂池L×B=18×3.222计流量Q=165600m3/d
水平流速v=0.3m/s有效水深h=1.0m砂水分离器
4初沉池L×B=27×62计流量Q=165600m3/d
q=2.0m3/(m2·h)停留时间t=1.5h刮泥机贮渣斗
5
曝气池L×B×H=71.5×7.55×52计流量Q=120000m3/dBOD=200,去处效率90%鼓风机微孔曝气器
6二沉池D×H=46.1×6.152计流量Q=120000m3/d
q=1.5m3/(m2·h)
停留时间t=2.5h刮泥机出水堰板
四、平面布置
1总平面布置原则
该污水处理厂厂为新建工程,总平面布置包括:
污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置,各种管线、管道及渠道的平面布置,各种辅助建筑物与设施的平面布置。
总图布置时应遵从以下几条原则。
(1)处理构筑物与设施的布置直顺应流程、集中紧凑.以便于节约用地和运行管理。
(2)_工艺构筑物与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异,分别相对独立布置,并协调好与环境条件的关系(如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等。
(3)构(建)之间的间距应满足交通、管道(渠)敷设、施工和运行管理等方面的要求。
(4)管道(线)与渠道的平面布置,应与其高程布置相协调,应顺应污水处理厂各种介质输送的要求,尽量避免多次提升和迂回曲折,便于节能降耗和运行维护。
(5)协调好辅建筑物,道路,绿化与处理构(建)筑物的关系,做到方便生产运行,保证安全畅通,美化厂区环境。
2总平面布置结果
污水由北边排水总干管截流进入,经处理后由该排水总干管和泵站排入河流。
总平面布置参见附图(平面布置图)。
五、高程布置
1高程布置原则
(1)充分利用地形地势及城市排水系统,使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑,排出厂外。
(2)协调好高程布置与平面布置的关系,做到既减少占地,又利于污水、污泥输送,并有利于减少工程的投资和运行成本。
(3)做好污水高程布置与污泥高程布置的配合,尽量同时减少两者的提升次数和高度。
(4)协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计,既便于正常排放,又有利于检修排空。
2.高程布置时,应注意事项:
(1)选择一条距离最大,水头事实最大流程计算。
(2)计算水头损失时,一般应以近期最大流量(或泵的最大水量)作为设计流量。
(3)污水流程与泥流程的配合。
尽量减少抽升污泥量。
3.高程布置的方法:
实质上讲:
进行高程计算,以接受水体的最高水位(设计洪水位)为起点,逆污水处理流程向上推计算,最后确定出提升泵站的扬程。
4高成计算
高程计算表
构筑物名称构筑物水头损失构筑物的间距流量(m3/d)连接管径/mm流速m/s坡度沿程损失/m局部损失/m水头损失/m总损失/m水面标高/m地面标高/m水面与地面差/m
进水管16560010001.020000-30-3
进水井0.201656000000.2-3.20-3.2
格栅间0.301656000000.3-3.50-3.5
提升泵房0.201656000000.2-3.70-3.7
沉砂池0.5301656000.33.50.1050.0530.1580.6581.701.7
初沉池0.620165600553.50.070.0350.1050.7051.301.3
曝气池0.4251200001000
×21.13.50.0880.0440.1320.5321.001.0
二沉池0.6251200001300
×21.14.50.1130.0120.0570.6570.800.8
出水井0.32012000025000.3440.080.040.120.42-1.320-1.32
第二部分计算说明书
一格栅
泵前设置格栅的作用是保护水泵,而名渠格栅的作用是保证后续处理系统的正常工作。
目前普通的做法是将泵前格栅均做成明渠格栅。
一般泵前格栅为粗格栅(间距10-25mm),采用机械清渣时,由于机械连续工作,格栅余渣较少,阻力损少几乎不变,通常不设渐变段。
格栅型号:
链条式机械格栅
(1)水泵处理系统前格栅栅条间隙,应符合下列要求:
1)人工清除25-40mm
2)机械清除16-25mm
3)最大间隙40mm
(2)在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3/d),一般应采用机械清渣。
(3)格栅倾角一般用45°~75°,机械格栅倾角一般为60°~70°
(4)通过格栅的水头损失一般采用o.08~O.15m
(5)过栅流速一般采用0.6~1.Om/s。
1主要设计参数
设计流量日平均污水量Q为120000m3/d,总变化系数K=1.38,则设计流量Q=165600m3/d,
栅条宽度S=10mm,
栅条间隙宽度B=15mm,
过栅流速1.0m/s,
栅前流速0.9m/s,
栅前渠道水深1.2m,
格栅倾角60°C,
数量2座,
栅渣量格栅间隙为15mm,栅渣量W按1000m3污水产渣0.05m3计。
2工艺尺寸
格栅尺寸过栅流量Q1
m3/s=0.9584m3/s
栅条间隙数n
(取n=47)
栅条建筑宽度B
B=s(n一1)+bn=0.01X(47-1)+0.0015×47=1.165m
通过格栅的水头损失
格栅断面为迎背水面均为半圆形断面(β=1.167),格栅水头损失h1
(取h1=0.13m)
栅后槽总高度H
H=h+h1+h2=1.2+0.13+0.3=1.63m
格栅的总建筑长度L
取进水渠道宽B1=1,其渐宽部位展开角为,取进水倾角进水渠道宽部位长度
则L2=0.5L1=0.5m
L=L1+L2+1.0+0.5+
(5)每日栅渣量计算
栅渣量W=
格栅设计示意图
二、提升泵房
1、水泵选择
设计水量165600m3/d,选择用4台潜污泵(3用1备)
所需扬程为
选择500Qw-22-220型潜污泵,泵的参数见下表
出口直/mm流量/m3/h扬程转速r/min功率/kw效率/%
50024002274022084.65
2、集水池
(1)、容积:
按一台泵最大流量时6min的出流量设计,则集水池的有效容积
V
(2)、面积:
取有效水深H=3m,则面积F=V/H=240/3=80m2
集水池长度取10m,则宽度B=F/L=80/10=8m
集水池平面尺寸L×B=10m×8m
保护水深为1.2m,实际水深为4.2m
(3)、泵位及安装
潜污泵直接置于集水池内,潜污泵检修采用移动吊架。
三沉砂池
沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒,以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。
沉砂池可以分为平流式、竖流式、和暴气式沉砂池等三种基本型式。
沉砂池设计中,必需按照下列原则:
1.城市污水厂一般均应设置沉砂池,座数或分格数应不少于2座(格),并按并联运行原则考虑。
2.设计流量应按分期建设考虑:
(1)当污水自流进入时,应按每期的最大设计流量计算;
(2)当污水为用提升泵送入时,则应按每期工作水泵的最大组合流量计算;
(3)合流制处理系统中,应按降雨时的设计流量计算。
3.沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65,粒径为0.2以上的颗粒为主。
4.城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算,其含水率为60%,容量为1500kg/m。
5.贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算,贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55,排砂管直径应不小于0.3m。
6.沉砂池的超高不宜不于0.3m。
7.除砂一般宜采用机械方法。
当采用重力排砂时,沉砂池和晒砂厂应尽量靠近,以缩短排砂管的长度。
1、设计参数:
设计流量Qmax=165600m3/d=6900m3/h=1.917m3/s,设计水力停留时间t=60s
水平流速v=0.3m/S
(1)长度L=vt=0.3×60=18m
(2)水流断面面积
A=Qmax/v=1.917/0.3=6.39m2
(3)池总宽度
B=A/h2=,有效水深h2=1m
(4)贮砂斗所需容积:
V=
T=2d,X=30m3/106m3。
(5)每个沉砂斗的容积
设每一分格有2格沉砂斗,则
V1=
(6)沉砂斗各部分尺寸:
设贮砂斗底宽bl=O.5m;斗壁与水平面的倾角60。
,贮砂斗高,
贮砂斗上口宽度
(7)贮砂斗容积
(8)贮砂室高度
设采用重力排砂,池底坡度i=6%,坡向砂斗,则
(9)池总高度:
H=h1+h2+h3=O.3+1.0+1.92=3.22m
(10)核算最小流速
(符合要求)
平流式沉砂池示意图
四、初沉池
初沉池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。
沉淀池一般分为平流式、竖流式、和辅流式三种。
每个沉淀池分为进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。
选型:
平流式沉淀池
1、设计参数:
统计流量(最大流量)
表面水力负荷:
沉淀时间:
1.5h
水平流速:
5mm/s
初沉池型:
平流式
2尺寸计算
(1)池子总面积表明负荷取q=2.Om3/(m2·m)
(2)沉淀部分有效水深
h2=qt=2×1.5=3m取t=1.5h
(3)沉淀部分有效容积
V=Qmax×t×3600=1.917×1.5×3600=1035.8
(4)沉淀池长度
B=A/L=3.450.6/27=127.8m
(5)池子总宽度
B=A/L=3450.6/27=127.8m
(6)池子个数,宽度取b=6m
n=B/b=127.8/6=22
(7)校核长宽比
L/b=27/6=4.5>4(符合要求)
(8)污泥部分所需总容积
初沉池效率设计为50%,
设污泥含水率97%,两次排泥时间间隔T=2d,污泥容重
(9)每格池污泥斗所需容积
=800/22=36.4
(10)污泥斗的容积
(11)污泥斗以上梯形部分污泥容积
L1=27+0.5+0.3=2708m
L2=6m
(12)污泥斗和梯形部分容积
V1+V2=62.3+21.6=83.9m3>36.4m3
(13)沉淀池总高度
H=取9米
五、
首先判断是否可采用
COD/TN=420/45=9.33>8
TP/BOD5=3/200=0.015<0.06符合条件
1、设计参数
设计最大流量Q=120000m3/d池型:
廊道式
进水水质,
出水水质
BOD5污泥负荷N=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)
回流污泥浓度XR=8000mg/L污泥回流比R=100%
2曝气池的设计计算
(1)混合液悬浮固体浓度
(2)反应池容积
(3)反应池总水力停留时间
t=V/Q=30000/120000=0.25d=6h
(4)各段水力停留时间和容积
厌氧:
缺氧:
好氧=1:
1:
3
厌氧池水力停留时间t厌=0.26=1.2h,池容V厌=0.230000=6000m3
缺氧池水力停留时间t缺=0.26=1.2h,池容V缺=0.230000=6000m3
好氧池水力停留时间t好=0.66=3h,池容V好=0.630000=18000m3
(5)厌氧段总磷负荷
(6)、反应池主要尺寸
反应池总容积V=30000m3,设两组V单=V/2=15000m3
取有效水深h=4.0m,则S单=V单/2=15000m3
采用7廊道式推流式反应池,廊道宽b=7.5m
校核:
b/h=7.5/4.0=1.9(满足b/h=1~2)
L/b=71.5/7.5=9.54(满足L/B=5~10)
取超高为1.0m,则反应池总高H=4.0+1.0=5.0m
2反应池进、出水系统计算
(1)进水管
单组反应池进水管设计流量Ql=Q/2=12000/2×86400=0.695m3/s
管道流速v=1.0m/s
管道过水断面面积A=Ql/V=0.695/1.0=0.695m2
管径
取出水管管径DN=1000mm
校核管道流速
(2)回流污泥渠道
单组反应池回流污泥渠道设计流量QR
渠道流速,
取回流污泥管管径DN=800mm
(3)进水井
反应池进水孔尺寸:
进水孔流量
孔口流速v=0.7m/s
孔口过水断面积A=Q/V=1.39/0.7=1.986m2
孔口尺寸取1.2m×0.9m
进水竖井平面尺寸2.5m×2.5m
出水堰及出水竖井
按矩形堰流量公式:
堰上水头高
出水孔过流量
孔口流速v=0.7m/s
孔口过水断面积A=Q/v=2.4325/0.7=3.475m2
孔口尺寸取2.0m×1.0m
进水竖井平面尺寸2.5m×2.0m
出水管
单组反应池出水管设计流量Q5=Q3=2.4325m3/s
管道流速v=O.8m/s,管道过水断面积
取出水管管径DN=2500mm
校核管道流速
3曝气系统的设计计算
(1)平均需氧量
取,则
==28800kg/d=1200kg/h
每日去除的
去除每千克BOD5的需氧量=28800/21600=1.3kgO2/kgBOD5接近与经验数值
(2)最大需氧量
在不利条件下运行,最大需要量与平均需氧量之比为1.7,则
O2=1.7O2=1.7×1200=2040kg/h
(3)供气量
采用鼓风曝气,微孔曝气器。
曝气器铺设于池底,距池底0.2m,淹没深度3.8m,氧转移效率EA=20%,计算温度T=30C。
微孔曝气器出口处绝对压力
空气离开曝气池时氧的百分比为
曝气池中平均溶解氧饱和浓度为
20C脱氧清水的充氧量:
取
相应最大时标准需氧量
曝气池平均供气量
相应最大时供气量
(4)所需空气压力p
P=h1+h2+h3+h4+h=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9m
(5)曝气器数量计算(以单组反应池计算)。
按供氧能力计算所需曝气器数量。
(6)供风管道计算
供风干管道采用环状布置
流量
流速v=10m/S
管径
取干管管径为DN=1000mm
单侧供气(向单侧廊道供气)支管
流速v=10m/s
管径
取支管管径为DN=400mm
双侧供气,
管径取支管管径DN=550mm
(7)污泥回流设备
污泥回流比R=100%
污泥回流量QR=RQ=1×120000=120000
设回流污泥泵房l座,内设3台潜污泵(2用l备)
单泵流量
水泵扬程根据竖向流程确定。
(8)混合液回流设备
①混合液回流泵
混合液回流比
混合液回流量
设混合液回流泵房2座,每座泵房内设3台潜污泵(2用l各)
②混合液回流管
混合液回流管设计
泵房进水管设计流速
管道过水断面积
管径
取泵房进水管管径DN=1200mm
校核管道流速
③泵房压力出水管设计流
,
管道过水断面积
管径取泵房压力出水管径DN=950mm
六、二沉池
为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便,常采用圆形辐流式二沉池。
二沉池为中心进水,周边出水,幅流式沉淀池,共2座。
1.设计参数
设计流量1.39,表面负荷为1.5,沉淀时间2.5h
2.池体设计计算
(1)二沉池表面面积
A=Q/2=1.39×3600/1.5=3336
(2)单池面积
(3)二沉池直径
(设计取46.1m)
(4)池体有效水深
=qt=1.5×2.5=3.75m
(5)沉淀部分有效容积
(6)沉淀池底坡度落差
(取池底坡度i=0.05)
(7)沉淀池周边有效水深
校核径深比:
(符合要求6—12)
(8)沉淀池总高度
(9)二沉池污泥区所须存泥容积
取存泥时间不宜小于2h,T=4.0h
3.进水系统计算
(1)进水管计算
单池设计污水流量
进水管设计流量
管径
流速坡降为1000i=1.83
(2)进水竖井
进水竖井采用=1.5m,
出水口尺寸0.45×1.5,共6个沿井壁均匀分布。
出水口流速=1.39/0.45×1.5×6=0.344m/S
(3)稳流筒计算
取筒中流速=0.03m/s
稳流筒过流面积
稳流筒直径
4.出水部分设计
(1)单池设计流量
(2)环形集水槽内流量
(3)环形集水槽设计”
采用周边集水槽,单侧集水,每池只有一个总出水口,安全系数k取I.2
集水槽宽度取b=0.65m
集水槽起点水深为
集水槽终点水深为
槽深取1.0m,采用双侧集水环形集水槽计算,取槽宽b=1.0m,槽中流速v=0.6m/s
槽内终点水深:
槽内起点水深:
校核:
当水流增加一倍时,q=0.4875,v’=O.8m/s
设计取环形槽内水深为1.0m,集水槽总高为1.0+0.3(超高)=1.3m。
采用三角堰。
(4)出水溢流堰的设计
采用出水三角堰(),堰上水头(三角楼底部止上游水面的高度)
每个三角堰的流量
三角堰个数
三角堰中心距(单侧出水)
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- 12 城镇 污水处理 设计 计算