自来水厂课程设计计算书.docx
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自来水厂课程设计计算书
课程设计(论文)计算书
课程
水质工程学
课题名称
南京市六合区19000吨生活污水处理及中水回用工程设计
院(系)
专业
姓名
学号
起讫日期
指导教师
年月日
中格栅
每天处理水量Q=10000+9×1000=19000m3
1.格栅计算
Qmax=0.22m3/s,K总=1.50,计算格栅各部尺寸?
设栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,用中格栅,栅条间隙e=20mm,格栅安装倾角α=60。
栅条的间隙数:
n=Qmax
/ehv=0.22
/(0.02×0.4×0.9)≈28.4
栅槽宽度:
用式B=S(n-1)+en,取栅条宽度S=0.01m
B=S(n-1)+en=0.01(28.4-1)+0.02×28.4=0.9m
进水渠道渐宽部分长度:
若进水渠宽B1=0.65m,渐宽部分展开角α1=20。
此是进水渠道内的流速为0.77m/s,
L1=(B-B1)/(2tgα1)=(0.9-0.65)/2tg20。
≈0.34m
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:
L2=L1/2=0.34/2=0.17m
过栅水头损失:
因栅条为矩形截面,取k=3,并将已知数据代入式h1=kh0=kξ(v2/2g)sinα
h1=kξ(v2/2g)sinα=3×2.42×(0.01/0.02)4/3×(0.92/2×9.81)sin60。
=0.103m
栅后槽总高度:
取栅前渠道超高h2=0.3m,栅前槽高H1=h+h2=0.7m
H=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.8m
栅槽总长度:
L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tg60。
=0.34+0.17+0.5+1.0+0.7/tg60。
=2.42m
每日栅渣量
用公式W=QmaxW1×86400/(K总×1000),取W1=0.07m3/103m3
W=QmaxW1×86400/(K总×1000)=0.22×0.07×86400/(1.50×1000)=0.9m3/d
采用机械清渣。
水泵房
选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.
细格栅
细格栅与沉砂池合建
设计中选取两组格栅,每组设计流量为0.11m3/s
1.格栅间隙数n=Q
/(bhv)=0.11×
/(0.11×0.4×0.9)=28.4m
2.栅格宽度:
用式B=s(n-1)+en,取栅条宽度s=0.11m
B=0.11×(28.4-1)+0.01×28.4=0.56
3.通过格栅的水头损失
h1=Kβ(s/b)4/3×0.92/2g×sin60。
=0.26m
3.格栅部分长度
L=0.5+1.0+h1/tan60。
=1.91m
每日栅渣量
用公式W=QmaxW1×86400/(K总×1000),取W1=0.13m3/103m3
W=0.22×0.13×86400/(1.61×1000)=1.53m3/d采用机械清渣。
平流沉砂池
设计中选择2组平流沉砂池,N=2组,每组沉砂池设计流量为0.11m3/s
1.沉砂池长度,取v=0.25m/s,t=30s
L=vt=7.5m
2.水经过断面面积A=Q/v=0.11/0.25=0.44m2
3.沉砂池宽度,h2=0.40m
每组沉砂池设两格B=A/h2=(0.44/2)/0.4=0.55取0.6m
4.沉砂室所需容积
V=QXT86400/106=0.22×0.75×30×2×86400=0.86m3
5.每个沉砂斗容积,设计中取每个分格有两个沉砂斗,共n=2×2×2=8个
V0=V/n=0.86/8=0.11m3
6.沉砂斗高度α>60。
H3’=3V0/[f1+(f1f2)1/2+f2]=3×0.11/[0.6×0.6+(0.6×0.4)1/2+0.4×0.4]=0.43m
Tanα=2H3’/(1.24-0.5)α=60。
7.沉砂室宽度
h3=H3’+il2=0.43+0.02×0.5×(7.5-2×0.6)=0.50m
8.沉砂池总高度
H=h1+h2+h3=0.3+0.4+0.5=1.2m
9.验算最小流速
Vmin=Qmin/n1Amin=0.75×0.22×0.75/1×0.5×0.44=0.56m/s>0.15m/s
10.进水渠道
污水在渠道内的流速为V1=Q/B1H1=0.11/0.4×0.4=0.69m/s
11.出水管道
堰上水头H1=(Q1/mb2(2g)1/2)2/3取m=0.4b2=0.6
H1=0.139m=0.14m
厌_缺_好氧池
设计参数
1.水力停留时间
A-A-O水力停留时间t一般采用6-8h,t=8h
2.活性污泥浓度
XV一般采用2000-4000mg/L,设计中取XV=3000mg/L
3.回流污泥浓度
Xr=106r/SVIr-系数,一般采用r=1.2
4.污泥回流比
XV=R/(1+R)×Xr’
R-污泥回流比,Xr’–回流污泥浓度Xr’=fXr=0.75×12000=9000mg/L
3000=R/(1+R)×9000解得R=0.5
5.TN去除率
e=(S1-S2)/S1=(38-25)/38=34.20%
e-TN去除率
S1-进水浓度S2-出水浓度
6.内回流倍数
R内=e/(1-e)=0.342/(1-0.342)=0.5197
R内内回流倍数,R内=0.52,设计中去60%
平面尺寸计算
1.总有效容积
V=Qt
V-总有效容积
Q-进水流量,按平均流量计
t-水力停留时间
设计中Q=19000m3/d
V=Qt=19000×8/24=6334m3
厌氧,缺氧,好氧各段内水力停留时间比值1:
1:
3,则每段水力停留时间厌氧t1=1.6h,缺氧t2=1.6h,好氧t3=4.8h
2.平面尺寸
总面积A=V/hA-总面积
h-有效水深
设计中取h=4.2m
A=6334/4.2=1508.1m2
每组池面积A1=A/NN取2
A1=1508.1/2=754.05m2
每组共设5个廊道,第一个廊道为厌氧段,第二段为缺氧段,后3段为好氧段,每段宽取4.5m,每段廊道长L=A1/bn=754.05/4.5×5=33.52m
L-每廊道长b-宽度n-廊道数
进出水系统
1.曝气池进水设计
初沉池的来水通过DN400的管道送入曝气池首端的进水渠道,管道内的水流速度为0.88m/s.在进水渠道内,水流分别流向两侧,从厌氧段进入,进水渠道内水深为0.4m,则渠道内的最大水流速度v1=Qs/(Nb1h1)
式中v1-渠道内最大水流速度
b1-进水渠道宽度
h1-进水渠道有效水深
设计中取b1=0.5m,h1=0.4m
v1=Qs/(Nb1h1)=0.22/(2×0.5×0.4)=0.55m/s
反应池采用潜孔进水,孔口面积
F=Qs/(Nv2)=0.22/(2×0.4)=0.275m2
式中F-每座反应池所需孔口面积
v2-孔口流速
设每个孔口尺寸为0.25×0.25m,则孔口数
N=F/f=0.275/(0.25×0.25)=4个
2.曝气池出水设计
出水采用矩形薄壁堰,跌落出水,堰上水头
H=(Q/mb(2g)1/2)2/3
式中H-堰上水头
Q-每座反应池出水量
m-流量系数,一般采用0.4-0.5
b-堰宽
设计中取m=0.4,b=4.5
H=(Q/mb(2g)1/2)2/3=0.015m
最大出流量为0.242m3/s,出水管管径采用DN600,送向二沉池,管内流速为0.9m/s
3.剩余污泥量
W=αQ平Sr-bVXv+LrQ平×50%
式中W-剩余污泥量
α-污泥产率系数,一般采用0.5-0.7
b-污泥自身氧化系数,一般采用0.05-0.1
Q平-平均日污水流量
Lr-反应池去除的SS浓度(kg/m3),Lr=270×70%-30=159=0.159kg/m3
Sr-反应池去除BOD5浓度(kg/m3),Sr=168-30=138=0.138kg/m3
设计中取α=0.6,b=0.05
W=αQ平Sr-bVXv+LrQ平×50%
=0.6×19000×0.138-0.05×19000/3×3+0.159×19000×50%
=1573.2-950+1510.5
=2133.7kg/d
曝气池
1.原污水BOD(So)240mg/L,经厌氧,缺氧后,BOD按降低30%考虑,则进入曝气池的污水,BOD的值(Sa)为
Sa=240×(1-30%)=168.00
计算去除率,即BOD5=7.1bXaCe
Ce-处理水中悬浮固体浓度,取值为30
b-微生物自身氧化率,一般介于0.05-0.1之间取值0.09
Xa-活性微生物在处理水中所占比例,取值0.4
代入各值:
BOD5=7.1×0.09×0.4×30=7.7mg/L
处理水中溶解性BOD5值为:
30-7.7=22.3mg/L
去除率η=(168.00-22.3)/168=86.7%
2.BOD污泥负荷法计算
(1)BOD污泥负荷率的确定
拟定采用BOD污泥负荷率为0.3kgBOD5/(kgmlss·d),校验公式为:
Ns=K2Sef/η,K2取0.0185,Se取22.3mg/L,η=86.7%,f=mlvss/mlss=0.75
代入各值Ns=0.0185×22.3×0.75/86.7%=0.36kgBOD5/(kgmlss·d)
(2)确定混合液污泥浓度(X)
根据已确定的Ns值,取SVI=100,根据式X=Rr106/(1+R)SVI,r=1.2,R=0.5
代入X=0.5×1.2×106/(1+0.5)×100=4000mg/L
(3)确定曝气池容积
根据式V=QSa/NsX,Sa=168mg/L
代入得V=19000×168/0.36×4000=2217m3
3.曝气系统的计算与设计
(1)平均时需氧量的计算
O2=a'QSr+b'VXv,a'=0.5,b'=0.15
O2=-0.5×19000×(165-30)/1000+0.15×4028×3000/1000
=1311+1812.6=3123.6kg/d=130.15kg/h
(2)最大时需氧量的计算
根据原始数据K=1.4
代入各值:
O2(max)=-0.5×1.4×19000×(165-30)/1000+0.15×4028×3000/1000
=3648kg/d=152kg/h
选用表面曝气法,根据需氧量选用安徽中联环保设备有限公司生产的PE150型号的表面曝气机,叶轮直径为1500mm,电动机功率为30Kw,转速为44.5—63.9r/min,清水充氧量为30—82.5kg/h,提升里为6.06—17.9KN,重量为2.6t.
二沉池
选用两组斜板沉淀池
1.沉淀部分有效面积
F=Q0×3600/q’×0.91
Q0=Q/n
式中F-沉淀部分有效面积
Q-设计流量
Q0-单池设计流量
n-沉淀池分格数
q’-表面负荷
设计中取Q=0.22m3/s,q’=3m3/(m2h)
Q0=Q/n=0.22/2=0.11m3/s
F=Q0×3600/q’×0.91=0.11×3600/3×0.91=145.06m2
2.沉淀池边长
α=F1/2=12.04m
3.沉淀池内停留时间
T=(h2+h3)×60/q’
=(1+0.866)×60/3=37.3min
式中T-沉淀池内停留时间
h2-斜板区上部水深,一般采用0.5-1.0m,设计中取1.0m
h3-斜板区高度,一般采用0.866m
4.污泥区所需容积
V1=2(1+R)Q0X/0.5×(X+Xr)
式中V1-污泥部分所需容积
Q0-污水平均流量
R-污泥回流比
X-曝气池中污泥浓度
Xr-二沉池排泥浓度
V1=2(1+0.5)×0.22×0.75×4000×3600/0.5×(4000+12000)
=891m3
设计中采用两个2个斜板沉淀池,单池污泥容积V0=891/2=445.5m3
5.污泥区高度
二沉池采用刮泥机排泥,池底采用平底.污泥区高度
H5=V0/F=445.5/145.06=3.07m
6.沉淀池总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5
式中h1-沉淀池超高,一般采用0.3-0.5m
h4-斜板区底部缓冲层高度,一般采用0.5-1.0m
设计中取h1=0.3m,h4=0.7m
H=h1+h2+h3+h4+h5
=0.3+1.0+0.866+0.5+3.07
=5.74m
7.进水集配水井
污水在集配水井中部的配水井平均分配,然后流进每组沉淀池.
配水井的中心直径D2=(4Q/3.14×V2)1/2,V2取0.7m/s
Q=Q+RQ0=0.22+0.22×0.75×0.5=0.303m3/s
D2=(4Q/3.14×V2)1/2=(4×0.303/3.14×0.7)1/2=0.74m取0.75m
配水井直径D3=(4Q/3.14×V3+D22)1/2=(4×0.303/3.14×0.3+0.752)1/2=1.36m取1.35m
8.进水渠道
V1进水渠水流速度>0.4m/s,B1=0.6m,H1=0.5m,Q0=Q/2=0.303/2=0.1515m3/s
V1=Q0/B1H1=0.1515/0.8=0.505m/s>0.4m/s
9.进水穿孔花墙
过孔流速V2=Q/B2h2n1,V2=0.05-0.15m/s,取B2=0.2m,h2=0.4m,n1=20个
V2=Q/B2h2n1=0.1515/20×0.2×0.4=0.095m/s
10.出水堰
沉淀池出水跌落进入进水槽,然后经出水渠.出水堰采用双侧90度三角形出水堰,三角堰顶宽0.16m,深0.08m,共300个三角堰.三角堰堰上水深为:
H1=0.7Q12/5=0.70(0.22/2×300)2/5=0.0119m
式中Q1-三角堰流量
H1-三角堰上水深
取三角堰后自由跌落0.15m,则出水堰水头损失0.181m,设计中去0.18m
11.排泥装置
沉淀池采用行式吸泥机,吸泥机设于池顶,吸管伸入池底,吸泥机行走时将污泥排出池外.
消毒
处理后的出水利用紫外线消毒,紫外线消毒具有杀菌效率高,接触时间短,不改变水的物理化学性质等优点.
水与紫外线接触时间一般为10-100s,即可起到杀菌作用,不需要设置反应池.水在紫外线消毒器中的流速最好不小于0.3m/s,以减少套管内的结垢.
在处理大水量时,可将紫外线消毒器串联或并联安装,由于紫外线灯管的寿命通常较短,连续使用可延长寿命.
在选用时应备用一些紫外线灯管,以便于及时更换.
污泥泵房
选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.
贮泥池
1.贮泥池的计算
贮泥池用来贮存来自初沉池,二沉池和中水沉淀池的污泥,由于污泥量不大,采用2座贮泥池.
(1)贮泥池设计进泥量
Q=Q1+Q2=113.325+2.14=115.47m3/d
(2)贮泥池容积
V=Qt/24n=115.47×8/24×2=19.25m3
式中t--贮泥时间,取8h
贮泥池设计容积
V=a2h2+1/3h3(a2+ab+b2)
H3=tana(a-b)/2
式中V--贮泥池容积
H2--贮泥池有效水深,取2m
H3—污泥斗高度
a--贮泥池边长,取3m
b--贮泥斗边长,取0.6m
n--贮泥池个数
a--贮泥斗倾角,60度
H3=tana(a-b)/2=2.08m
V=a2h2+1/3h3(a2+ab+b2)=25.73m3
符合要求.
2.贮泥池高度:
H=h1+h2+h3
式中h1—超高,0.3m
H2--贮泥池有效深度
H3--贮泥斗高度
H=h1+h2+h3=0.3+2.0+2.08=4.38m
3.管道部分
每个贮泥池中设DN150的吸泥管一根,2个贮泥池互相连接,连通管DN200.进泥管采用DN200.
脱水机
选用BAS型板框压滤机,BAS2/320型过滤面积2m3,板内尺寸为320×320mm,板外尺寸为375×375mm,滤饼厚度为25mm,框数为10,板数为9,有效容积为25L,工作压力为1Mpa,重量为475kg,外姓尺寸为1496×650×600mm.选用三台.
中水泵房
选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.
折板絮凝池
中水水量19000×10%=1900m3/d,选用两组折板絮凝池.
1.每个絮凝池设计水量Q=1900/2×24=39.59m3/h
单絮凝池有效容积V=QT,T取12min
V=QT=39.59×12/60=7.918m3
2.絮凝池长度L’=V/H’B,取有效水深H’=1.5m,单组池宽B=2m
L’=V/H’B=7.918/1.5×2=2.64m
在长度方向上分三段,首段和中段格宽0.6m,末段格宽1.44m,隔墙厚0.15m.
3.折板布置
折板布置首段采用峰对峰,中段采用两峰对齐,末段采用平行直板
(1)相对折板
H1=0.5(v12-v22)/2g
式中H1-折板渐放段水头损失
v1-峰处流速,取0.14m/s
v2-谷处流速,取0.27m/s
H1=0.5(v12-v22)/2g=0.5(0.272-0.142)/2×9.8=0.00136m
H2-渐缩段的水头损失
F1-相对峰的断面积,0.56m2
F2-相对谷的断面积,1.06m2
H2=[1+0.1-(F1/F2)2]v2/2g=0.00082m
Hi-转弯或孔洞的水头损失,ξ—阻力损失系数,上转弯为1.8,下转弯为3.0
V0—转弯或孔洞流速,为0.304m/s
Hi=1.8×0.3042/2×9.8=0.0048m(上转弯)
Hi=3.0×0.3042/2×9.8=0.014m(下转弯)
∑h=n(H1+H2)+∑Hi=40×(0.00136+0.00082)+10×(0.00848+0.014)
=0.312m
(2)平行折板
H=0.6V2/2g
式中H—折板水头损失
V—板间流速,一般采用0.15--0.25m/s
设计中取V=0.16n/s
H=0.6V2/2g=0.6×0.162/2×9.8=0.00084m
Hi=ξvi2/2g
设计中取vi=0.203m/s
Hi=ξvi2/2g=1.8×0.2032/2×9.8=0.00378m(上转弯)
Hi=ξvi2/2g=3.0×0.2032/2×9.8=0.0042m(下转弯)
∑h=24×0.00084+8×(0.00378+0.0042)=0.084m
(3)平行直板
H=ξv2/2gv—平均流速,取0.101m/s
H=3×0.1012/2×9.8=0.00156
∑h=nH=6×0.00156=0.011m
斜管沉淀池
1.设计流量
Q=Q设/24n
沉淀池采用两个,n=2,Q=Q设/24n=1900/24×2=39.583m3/h=0.011m3/s,Q为单池设计水量
2.平面尺寸计算
(1)沉淀池清水区面积
A=Q/q
式中A—斜管沉淀池的表面积
q—表面负荷
设计中取q=9m3/(m2h)
A=Q/q=39.6/9=4.4m2
(2)沉淀池长度及宽度
设计中取沉淀池长度L=3m,则沉淀池宽度B=A/L=4.4/3=1.46m,取1.4m
净出口面积A1=(B-0.5)×L/K1=(1.4-0.5)×3/1.03=2.62m2,k1为斜管结构系数
(3)沉淀池总高度H=H1+H2+H3+H4+H5
H1—保护高度,一般采用0.3-0.5m
H2—清水区高度,一般采用1.0-1.5m
H3—斜管区高度,斜管长度为1m,安装角度为60度,则为0.87m
H4—配水区高度,一般不小于1.0-1.5m
H5—排泥槽高度,设计中取H1=0.3m,H2=1.0m,H4=1.0m,H5=0.83m
H=H1+H2+H3+H4+H5=4.0m
3.进出水系统
(1)沉淀池进水设计
沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口面积
A2=Q/v
式中v—孔口流速,一般采用不大于0.15-0.20m/s,设计中取0.2m/s
A2=Q/v=0.011/0.2=0.055m2
每个孔口的尺寸定为15cm×8cm,则孔口为5个.进水孔位置应为斜管以下,沉淀区以上部位.
(2)沉淀池出水设计
沉淀池的出水采用穿孔集水槽,出水孔口流速v1=0.6m/s,则穿孔总面积
A3=Q/v1=0.011/0.6=0.018m2
设每个孔口的直径为4cm,则孔口的个数
N=A3/FF为每个孔口面积为0.001256m2
N=A3/F=0.018/0.001256=14个
设每条集水槽宽度为0.4m,间距为0.8m,共设4条集水槽,每条集水槽一恻开孔数为150个,间距为20cm,4条集水槽汇水到出水总渠,出水总渠宽度为0.8m,深度为1m,出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失.孔口损失
∑h=ξvi2/2g=2×0.62/2×9.8=0.037m
集水槽内水深取0.4m,槽内水流速为0.38m/s,槽内水力坡度按0.01计,槽内损失为
∑h=il=0.01×3=0.03m,l=3m
出水总水头损失为0.067m,取0.07m
(3)沉淀池斜管选择
选用长度为1m的斜管,管径为30mm,斜管厚度为0.4-0.5mm.
4.沉淀池排泥系统计算
采用穿孔管进行重力排泥,每天排泥一次,管径为200mm
5.计算草图
6.核算
(1)雷诺数Re
斜管内的水流速度为:
V2=Q/A1sinθ=0.011/2.62×sin60=4.85×10-3m/s
Re=RV2/v=0.75×0.48/0.01=36<500,满足要求.
(3)斜管中的沉淀时间
T=l1/v2=1/0.48=3.44min满足要求(一般在2-5min)
V型滤池
1.平面尺寸计算
F=Q/nv
式中F—每组滤池所需面积
Q--滤池设计流量
n—设计滤速
设计中取v=10m/h,n=2
F=Q/nv=80/2×10=4m2
取滤池长度为4m,宽为1m.
正常过滤时实际滤速v’=
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