污水处理厂毕业设计全套计算书.docx
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污水处理厂毕业设计全套计算书
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4.2.9
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4.2.11
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4.3
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第1章城市污水雨水管网的设计计算
1.1、城市污水管网的设计计算
1.1.1确定城市污水的比流量:
由资料可知,XX市人口为41.3万(1987年末的统计数字),属于中小城市,居民生活用水定额(平
均日)取150l/cap.d。
而污水定额一般取生活污水定额的80-90%,因此,污水定额为150l/cap.d*80%=120
l/cap.d。
则可计算出居住区的比流量为
q0=864*120/86400=1.20(l/s)
1.1.2各集中流量的确定:
1市柴油机厂
○
450*103*3.0=15.624(l/s)
2新酒厂取用9.69(l/s)
○
3市九中取用15.68(l/s)
○
4火车站设计流量取用6.0(l/s)
○
总变化系数K
Z
=2.7
(Q为平均日平均时污水流量,
l/s)。
当Q<5l/s
时,K
Z
=2.3;当Q〉1000l/s
时,
Q0.11
KZ=1.3;其余见下表:
Q
5
15
40
70
100
200
500
KZ
2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
对于城市居住区面积及街坊的划分可见蓝图所示,而对城市污水管段的计算由计算机计算,其结果可见后
附城市污水管网设计计算表。
1.2、城市雨水管网的设计计算:
计算雨水管渠设计流量所用的设计暴雨强度公式及流量公式可写成:
q=167A1(1+clgP)/
(t1+mt2+b)n
式中:
q——设计暴雨强度(l/(s·ha))
P——设计重现期(a)
t1——地面集水时间(min)
m——折减系数
t
2
——管渠内雨水流行时间(min)
A
1
﹑b﹑c﹑n——地方系数。
首先,确定暴雨强度公式:
由资料可计算径流系数ψ
ψ=5%*0.9+15%*0.9+5%*0.4+17%*0.3+13%*0.15
=0.68
暴雨强度公式:
参考长沙的暴雨强度公式:
q=3920(1+0.68lgp)/(t+17)0.86
重现期p=1年,地面集水时间取t1=10min,t=t
1+mt2,
折减系数取m=2.0,
所以
可以确定该地区的暴雨强度公式为:
q0=ψ*q=0.68*3920*(1+0.7lg1.0
)/(27+2∑t2)0.86
=2665.6/(27+2∑t2)0.86
对于城市雨水汇水面积及其划分可见蓝图所示,而对城市雨水管段的计算由计算机计算,其结果可见后附
。
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的城市雨水管网设计计算表。
特别说明:
将雨湖设为一个雨水处理调节水池,雨湖的面积约为11000m3,根
据雨湖两侧的地面标高差约为0.2m则:
设雨湖的有效调节水深为0.1m,所以调节水池的容积为1100m2。
设调节水池24h排空一次则:
进入雨湖外排管段的集水井的调节水量为:
11000000/86400=12.73(l/s)
第2章城市污水处理厂的设计计算
2.1、污水处理构筑物的设计计算
2.1.1中格栅设计:
为保证后续污水提升泵房的安全运行,隔除较大的漂浮物质及垃圾,在污水提升泵房前端设有中格栅。
格栅的间距为e=40mm,栅前部分长度0.5m,中隔栅设2组,水量小时可只开一组,水量大时两组都开启。
配置自动除渣设备。
栅前流速取0.6m/s,
栅前水深根据最优水力断面公B1=2h=
2Q
2*0.382
=
=1.13m,则h=0.56m,
v
0.6
过栅流速取v=0.7m/s,栅条间隙e=20mm,格栅的安装倾角为
60°,则栅条的间隙数为:
n=Q
max*sinа0.5/ehv
=0.382*
(sin60°)0.5/(0.02*0.56*0.7
)
=45.3
n
取46
栅槽宽度:
取栅条宽度为
S=0.01m
B2=S*(n-1)+e*n
=0.01*
(23-1)+0.02*23=0.68m,即每个槽宽为0.68m,则槽宽度B=2*0.68=1.36m(考虑了墙厚)。
栅槽总长度:
L=L
1
+L
2
+1.0+0.5+
H1,
tg
L
1
=B
B1=(1.36-1.13)/(2*tg20°)=0.32m]
2tg
1
L2=L1/2=0.16mH
1=h+h2=0.56+0.3=0.86m
则,L=L
1
+L
2
+1.0+0.5+
H1
tg
=0.32+0.16+1.0+0.5+0.86/tg60°=2.48m
333
每日栅渣量:
(单位栅渣量取W1=0.05m栅渣/10m污水)
W=Q*W=3*104*0.05/103=1.5m3/d〉0.2m3/d
1
宜采用机械清渣方式。
栅槽高度:
起点采用h1=0.5m,则栅槽高度为H=0.56+0.5=1.06m。
由于格栅在污水提升泵前,栅渣清除需用吊车。
为了便于操作,将栅槽增高0.8m,以便在工作平台上设置渣筐,栅渣直接从栅条落入栅筐,然后运走。
2.1.2细格栅设计:
设栅前水深h=0.56m,进水渠宽度B1=2h=1.13。
过栅流速取v=0.8m/s,栅条间隙e=10mm,格栅的安
。
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装倾角为60°,则
栅条的间隙数为:
n=Qmax·sinа0.5/ehv
=0.382*
(sin60°)0.5
/(0.01*0.56*0.8
)
=79.35
n
取80
栅槽宽度:
取栅条宽度为
S=0.01m
B
2=S*(n-1)+e*n
=0.01*
(80-1)+0.01*80
=1.59m
取1.60m
进水渠道渐宽部分长度:
L1=
(B2-B
1)/2tg
1=(1.59-1.13
)/2tg20°=0.65m
1—进水渠展开角,B2=B—栅槽总宽,B1—进水渠宽度。
栅槽与出水渠连接渠的渐宽长度:
L2=L1/2=0.65/2=0.32m
过栅水头损失:
设栅条为矩形断面,h
=k*ξ*v
2
*sin/2g
1
2
k—系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增大的倍数,取k=3;
v2—过栅流速;
4
ξ—阻力系数,与栅条断面形状有关,ξ
=
(s/e)3
,当为矩形断面时,=2.42。
4
代入数据得:
h
1
=3*2.42*(0.01/0.01
)3
*0.8
2*sin60°/(2*9.81)
=0.21m
为避免造成栅前涌水,故将栅后槽底下降h1作为补偿。
栅后槽总的高度:
取栅前渠道超高为h2=0.3(m),栅前槽高H1=h+h2=0.86m
H=h1+h+h2=0.21+0.56+0.3=1.07m
栅槽总长度:
L=l2+l1+0.5+1.0+H1/tg60°
=0.32+0.65+1.0+0.5+0.86/tg60°
=2.97m
每日栅渣量:
取W1=0.1m3/(103*m3)
W=Qmax*W1*86400/(K总*1000)
=0.382*0.1*86400/(1.4*1000)
=2.4m3/d〉0.2m3/d宜采用机械清渣方式
中格栅和细格栅均采用型号为JT的阶梯式格栅清污机,并选用?
285型长度为5m的无轴螺旋运送机两
台。
。
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2.1.3污水提升泵站
设计参数:
1平均秒流量Q=261.564(l/s)
○
2最大秒流量Q=261.564*1.46=381.88(l/s)
○max
3进水管管底标高
31.624m,管径D
g
=900mm,充满h/d=0.3,
○
水面标高
31.957m,地面标高38.300m。
4出水管提升后的水面标高
38.800m经100m管长至污水处理构
○
筑物。
选择集水池与机器间合建式的圆型泵站,考虑
3台水
泵(其中
1台备用)。
设计内容:
每台水泵的容量为
Qmax/2=381.88/2=190.94
(l/s),集水池容积相当于采用一台泵
6min的容量:
W=190.94*60*6/1000=68.74(m3)。
有效水深采用H=2.0m,则集水池面积为
34.37m2。
选泵前总扬程估算:
经过格栅的水头损失为
0.1m,集水池最低工作水位与所需提升的最高水位之间的高差为:
38.800-(31.624-0.9*0.37-0.1-2.0
)=9.609(m)
出水管管线水头损失:
a)总出水管:
Q=381.88l/s,选用管径500mm,v=1.94m/s,1000i=9.88。
当一台水泵运转时,Q=190.94l/s
,
v=0.97m/s〉0.7m/s。
设总出水管管中心埋深1.0m,局部损失为沿程损失的
30%,则泵站外管线水头损失为:
[320+(38.800-38.300+1.0
)]*9.88*1.3/1000=4.129m
b)水泵总扬程:
泵站内的管线水头损失假设为
1.5m,考虑自由水头为1.0m,则水泵的总扬程为:
H=1.5+4.129+9.609+1.0=16.239
(m)
c)选泵:
选用250WD污水泵3台(其中1台备用),水泵参数如下:
Q=180.5—278l/s
H=12—17m
转数n=730
转/分轴功率
N=37—64KW配电动机功率
70KW效率
=69.5—73%
允许吸上真空高度
Hs=4.2—5.2m叶轮直径D=460mm
d)泵站经平剖面布置后,对水泵总扬程进行核算:
吸水管路水头损失计算:
每根吸水管Q=190.94l/s,选用管径450mm,v=1.21m/s,1000i=4.41。
根据图示,直管部分长度为1.2m,喇叭口(=0.1),Dg=450mm90o弯头1个(=0.67),Dg=450mm闸门1
个(=0.1),Dg=450×dg200mm渐缩管1个(=0.21)
沿程损失:
1.2*4.41/1000=0.0053m
局部损失:
(0.1+0.67+0.1)*1.212/2g+0.21*6.52/2g=0.518(m)
则吸水管路水头总损失为:
0.518+0.0053=0.523(m)
出水管路水头损失计算:
(计算图见泵房平剖面图)
每根出水管Q=190.94l/s,选用管径400mm,v=1.53m/s,1000i=8.23。
从最不利点A点起,沿A、B、C、D、
。
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E线顺序计算水头损失:
A—B段
Dg200×400mm渐放管
1个(=0.30),Dg400mm单向阀
1个(=1.40),Dg400mm90o弯头1个(
=0.60),
Dg400mm阀门1个(
=0.10)。
局部损失:
0.30*6.52
/2g+(1.40+0.60+0.10
)*1.532
/2g=0.90(m)
B—C段
选用Dg500mm管径,Q=190.94l/s,v=0.97m/s,1000i=2.60,直管部分长0.70m,XX字管1个(=1.5,
转弯流)。
沿程损失:
0.70*2.60/1000=0.002(m)
局部损失:
1.5*1.532/2g=0.179(m)
C—D段
选用Dg500mm管径,Q=381.88l/s,v=1.94m/s,1000i=9.88,直管部分长0.70m,XX字管1个(=0.10,
直流)。
沿程损失:
0.70*9.88/1000=0.007
(m)
局部损失:
0.10*1.942/2g=0.019
(m)
D—E段
直管部分长5.0m,XX字管1个(
=0.10),Dg
500mm90o弯头2个(
=0.64)。
沿程损失:
5.0*9.88/1000=0.049(m)
局部损失:
(0.10+2*0.64)1.942/2g=0.265(m)
综上,出水管路总水头损失为:
4.128+0.90+0.002+0.179+0.007+0.019+0.049+0.265=5.549(m)
则水泵所需总扬程:
H=0.523+5.549+9.609+1.0=16.688(m)
故选用250WD型污水泵是合适的。
2.1.4平流沉砂池(设2组)
1长度:
○
设平流沉砂池设计流速为v=0.25m/s停留时间t=40s,则,
沉砂池水流部分的长度(即沉砂池两闸板之间的长度):
L=v*t=0.25*40=10m
2水流断面面积:
○
2
A=Qmax/v=0.382/0.25=1.52m
3池总宽度:
设n=2格,每格宽b=1.2m,则,
○
B=n*b=2*1.2=2.4m(未计隔离墙厚度,可取0.2m)
4有效深度:
○
。
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h2=A/B=1.52/2.4=0.64m
5沉砂室所需的容积:
○
V=Qmax*T*86400*X/(kz*105)
V—沉砂室容积,m3;X—城市污水沉砂量,取3m3砂量/105m3污水;
T—排泥间隔天数,取2d;K总—流量总变化系数,为1.4。
代入数据得:
V=86400*0.382*2*3/(1.4*105)=1.41m3,则每个沉砂斗容积为V'=V/(2*2)=1.41/(2*2)=0.35
m3.
6沉砂斗的各部分尺寸:
○
设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为
55°,斗高h3ˊ=0.5m,则
沉砂斗上口宽:
a=2h3ˊ/tg55°+a1
=2*0.5/1.428+0.5
=1.2m
沉砂斗的容积:
V0
2
2
)
=(h3ˊ/6)*(a+a*a
1+a1
=0.5/6*
(1.22+1.2*0.5+0.5
2)
=0.35m
3=V'
这与实际所需的污泥斗的容积很接近,符合要求;
7沉砂室高度:
○
采用重力排砂,设池底坡度为0.06,坡向砂斗,
L2=(L-2*a)/2=(10-2*1.2)/2=3.8m
h3=h3ˊ+0.006L2=0.5+0.06*3.8
=0.728m
8池总高度:
○
设沉砂池的超高为h1=0.3m,则
H=h1+h2+h3=0.3+0.64+0.728=1.67m
9进水渐宽及出水渐窄部分长度:
○
进水渐宽长度L1=(B-B1)/2tg1
=(2.4-1.0)/(2*tg20°)=1.92m
出水渐窄长度L3=L1=1.92m
10校核最小流量时的流速:
○
最小流量为Qmin=261.564/2=130.782l/s,则
Vmin=Qmin/A=0.130782/0.76=0.172m/s〉0.15m/s符合要求
另外,需要说明的是沉砂池采用静水压力排砂,排出的砂子可运至污泥脱水间一起处理。
2.1.5厌氧池
。
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1设计参数
○
进入厌氧池的最大流量为
Qmax=0.382m3/s,考虑到厌氧池和氧化沟可作为一个处理单元,总的水力停
留时间超过了20h,所以设计水量按最大日平均时考虑:
Q=Q/k
3
=0.382/1.46=0.26m/s。
共设两座厌氧池,
maxz
每座设计流量为0.13m3/s,水力停留时间:
T=2.5h,污泥浓度:
X=3g/l,污泥回流浓度为:
XR=10g/l
;
2
设计计算
○
a.
厌氧池容积:
V=Q*T=130*10-3*2.5*3600=1170m3
b.厌氧池的尺寸水深取h=5m,则
厌氧池的面积为:
A=V/h=1170/5=234m2
1/21/2
厌氧池的直径为:
D=(4A/3.14)=(4*234/3.14)
考虑到0.3m的超高,所以池子的总高度为H=h+0.3=5.3m
c.污泥回流量的计算:
1回流比的计算:
○
R=X/(Xe-X)=3/(10-3)=0.42
2污泥回流量:
○
QR=R*Q=0.42*130*10-3*86400=4717.4m3/d=196.56m3/h
选用型号为JBL800-2000型的螺旋浆式搅拌机,两台
该种型号的搅拌机的技术参数如下;
浆板直径:
800-2000mm,转速:
4-134(r/min),
功率:
4.5-22KW,浆叶数:
3个。
2.1.6氧化沟
1设计参数
○
氧化沟设计为两组。
氧化沟按照最大日平均时间流量设计,每个氧化沟的流量为130l/s,即11232m3/d。
进水BOD5:
So=200mg/l出水BOD5:
Se=20mg/l
进水NH3-N:
40mg/l出水NH3-N:
15mg/l
总污泥龄;22dMLSS:
4000mg/lf=MLVSS/MLSS=0.7
曝气池:
DO=2mg/lNOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化,
-
可利用氧2.6mgO2/mgNO3-N还原α=0.9β=0.98
其他参数:
a=0.6kgoss/kgBOD5,b=0.051/d
脱氮效率:
qdn=0.0312kgNO-3-N/(kgMLVSS*d)
k1=0.231/dk02=1.3mg/l
剩余碱度:
100mg/l(保持PH≥7.2)
所需要的碱度:
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:
1.0
2设计计算
○
a)碱度平衡计算
I.由于设计的出水BOD5为20mg/l,则出水中溶解性BOD5为:
20-0.7*20*1.42*(1-e-0.23*5)=6.4mg/l
II.采用污泥龄22d,则日产泥量为:
aQlr
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