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污水处理构筑物设计计算
污水厂设计计算书
第一章污水处理构筑物设计计算
一、泵前中格栅
1.设计参数:
设计流量Q=2。
6×104m3/d=301L/s
栅前流速v1=0.7m/s,过栅流速v2=0。
9m/s
栅条宽度s=0。
01m,格栅间隙e=20mm
栅前部分长度0.5m,格栅倾角α=60°
单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣/103m3污水
2.设计计算
(1)确定格栅前水深,根据最优水力断面公式计算得:
栅前槽宽,则栅前水深
(2)栅条间隙数(取n=36)
(3)栅槽有效宽度B=s(n—1)+en=0.01(36—1)+0.02×36=1.07m
(4)进水渠道渐宽部分长度
(其中α1为进水渠展开角)
(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
(6)过栅水头损失(h1)
因栅条边为矩形截面,取k=3,则
其中ε=β(s/e)4/3
h0:
计算水头损失
k:
系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增加倍数,取k=3
ε:
阻力系数,与栅条断面形状有关,当为矩形断面时β=2。
42
(7)栅后槽总高度(H)
取栅前渠道超高h2=0.3m,则栅前槽总高度H1=h+h2=0。
47+0。
3=0.77m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.47+0。
103+0.3=0。
87
(8)格栅总长度L=L1+L2+0。
5+1。
0+0。
77/tanα
=0。
23+0.12+0。
5+1.0+0.77/tan60°
=2.29m
(9)每日栅渣量ω=Q平均日ω1=
=0。
87m3/d>0.2m3/d
所以宜采用机械格栅清渣
(10)计算草图如下:
二、污水提升泵房
1。
设计参数
设计流量:
Q=301L/s,泵房工程结构按远期流量设计
2。
泵房设计计算
采用氧化沟工艺方案,污水处理系统简单,对于新建污水处理厂,工艺管线可以充分优化,故污水只考虑一次提升.污水经提升后入平流沉砂池,然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池,最后由出水管道排入神仙沟.
各构筑物的水面标高和池底埋深见第三章的高程计算。
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(即细格栅前水面标高)。
所以,提升净扬程Z=3.65—(—5。
23)=8。
88m
水泵水头损失取2m
从而需水泵扬程H=Z+h=10.88m
再根据设计流量301L/s=1084m3/h,采用2台MF系列污水泵,单台提升流量542m3/s.采用ME系列污水泵(8MF-13B)3台,二用一备。
该泵提升流量540~560m3/h,扬程11。
9m,转速970r/min,功率30kW。
占地面积为π52=78。
54m2,即为圆形泵房D=10m,高12m,泵房为半地下式,地下埋深7m,水泵为自灌式.
计算草图如下:
三、泵后细格栅
1.设计参数:
设计流量Q=2.6×104m3/d=301L/s
栅前流速v1=0。
7m/s,过栅流速v2=0。
9m/s
栅条宽度s=0.01m,格栅间隙e=10mm
栅前部分长度0.5m,格栅倾角α=60°
单位栅渣量ω1=0。
10m3栅渣/103m3污水
2.设计计算
(1)确定格栅前水深,根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽,则栅前水深
(2)栅条间隙数(取n=70)
设计两组格栅,每组格栅间隙数n=35条
(3)栅槽有效宽度B2=s(n-1)+en=0.01(35-1)+0。
01×35=0。
69m
所以总槽宽为0。
69×2+0。
2=1。
58m(考虑中间隔墙厚0.2m)
(4)进水渠道渐宽部分长度
(其中α1为进水渠展开角)
(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
(6)过栅水头损失(h1)
因栅条边为矩形截面,取k=3,则
其中ε=β(s/e)4/3
h0:
计算水头损失
k:
系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增加倍数,取k=3
ε:
阻力系数,与栅条断面形状有关,当为矩形断面时β=2。
42
(7)栅后槽总高度(H)
取栅前渠道超高h2=0.3m,则栅前槽总高度H1=h+h2=0。
47+0.3=0.77m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.47+0。
26+0。
3=1.03
(8)格栅总长度L=L1+L2+0.5+1。
0+0.77/tanα
=0。
88+0。
44+0。
5+1。
0+0。
77/tan60°=3.26m
(9)每日栅渣量ω=Q平均日ω1=
=1.73m3/d〉0.2m3/d
所以宜采用机械格栅清渣
(10)计算草图如下:
四、沉砂池
采用平流式沉砂池
1.设计参数
设计流量:
Q=301L/s(按2010年算,设计1组,分为2格)
设计流速:
v=0.25m/s
水力停留时间:
t=30s
2.设计计算
(1)沉砂池长度:
L=vt=0.25×30=7。
5m
(2)水流断面积:
A=Q/v=0.301/0。
25=1.204m2
(3)池总宽度:
设计n=2格,每格宽取b=1.2m〉0。
6m,池总宽B=2b=2。
4m
(4)有效水深:
h2=A/B=1。
204/2.4=0。
5m(介于0.25~1m之间)
(5)贮泥区所需容积:
设计T=2d,即考虑排泥间隔天数为2天,则每个沉砂斗容积
(每格沉砂池设两个沉砂斗,两格共有四个沉砂斗)
其中X1:
城市污水沉砂量3m3/105m3,
K:
污水流量总变化系数1。
5
(6)沉砂斗各部分尺寸及容积:
设计斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为60°,斗高hd=0。
5m,
则沉砂斗上口宽:
沉砂斗容积:
(略大于V1=0。
26m3,符合要求)
(7)沉砂池高度:
采用重力排砂,设计池底坡度为0。
06,坡向沉砂斗长度为
则沉泥区高度为
h3=hd+0。
06L2=0.5+0。
06×2.65=0.659m
池总高度H:
设超高h1=0.3m,
H=h1+h2+h3=0。
3+0。
5+0。
66=1。
46m
(8)进水渐宽部分长度:
(9)出水渐窄部分长度:
L3=L1=1.43m
(10)校核最小流量时的流速:
最小流量即平均日流量
Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s
则vmin=Q平均日/A=0.2007/1。
204=0.17〉0。
15m/s,符合要求
(11)计算草图如下:
五、厌氧池
1。
设计参数
设计流量:
2010年最大日平均时流量为Q′=Q/Kh=301/1。
3=231。
5L/s,每座设计流量为Q1′=115.8L/s,分2座
水力停留时间:
T=2。
5h
污泥浓度:
X=3000mg/L
污泥回流液浓度:
Xr=10000mg/L
考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元,总的水力停留时间超过15h,所以设计水量按最大日平均时考虑。
2。
设计计算
(1)厌氧池容积:
V=Q1′T=115.8×10—3×2。
5×3600=1042m3
(2)厌氧池尺寸:
水深取为h=4。
0m。
则厌氧池面积:
A=V/h=1042/4=261m2
厌氧池直径:
m(取D=19m)
考虑0。
3m的超高,故池总高为H=h+0。
3=4+0。
3=4.3m.
(3)污泥回流量计算:
1)回流比计算
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、氧化沟
1.设计参数
拟用卡罗塞(Carrousel)氧化沟,去除BOD5与COD之外,还具备硝化和一定的脱氮除磷作用,使出水NH3-N低于排放标准。
氧化沟按2010年设计分2座,按最大日平均时流量设计,每座氧化沟设计流量为
Q1′==10000m3/d=115.8L/s。
总污泥龄:
20d
MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0。
75则MLSS=2700
曝气池:
DO=2mg/L
NOD=4。
6mgO2/mgNH3-N氧化,可利用氧2。
6mgO2/NO3—N还原
α=0.9β=0.98
其他参数:
a=0。
6kgVSS/kgBOD5b=0.07d-1
脱氮速率:
qdn=0。
0312kgNO3-N/kgMLVSS·d
K1=0。
23d—1Ko2=1.3mg/L
剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2):
所需碱度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:
1.08
2。
设计计算
(1)碱度平衡计算:
1)设计的出水为20mg/L,则出水中溶解性=20-0.7×20×1。
42×(1-e-0.23×5)=6。
4mg/L
2)采用污泥龄20d,则日产泥量为:
kg/d
设其中有12。
4%为氮,近似等于TKN中用于合成部分为:
0.124550。
8=68.30kg/d
即:
TKN中有mg/L用于合成。
需用于氧化的NH3-N=34-6。
83-2=25.17mg/L
需用于还原的NO3—N=25。
17—11=14.17mg/L
3)碱度平衡计算
已知产生0.1mg/L碱度/除去1mgBOD5,且设进水中碱度为250mg/L,剩余碱度=250-7.1×25。
17+3.0×14.17+0。
1×(190-6.4)=132.16mg/L
计算所得剩余碱度以CaCO3计,此值可使PH≥7.2mg/L
(2)硝化区容积计算:
硝化速率为
=0.204d—1
故泥龄:
d
采用安全系数为2。
5,故设计污泥龄为:
2.54.9=12。
5d
原假定污泥龄为20d,则硝化速率为:
d—1
单位基质利用率:
kg/kgMLVSS.d
MLVSS=f×MLSS=0.753600=2700mg/L
所需的MLVSS总量=
硝化容积:
m3
水力停留时间:
h
(3)反硝化区容积:
12℃时,反硝化速率为:
=0.017kgNO3-N/kgMLVSS。
d
还原NO3-N的总量=kg/d
脱氮所需MLVSS=kg
脱氮所需池容:
m3
水力停留时间:
h
(4)氧化沟的总容积:
总水力停留时间:
h
总容积:
m3
(5)氧化沟的尺寸:
氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟,取池深3。
5m,宽7m,则氧化沟总长:
。
其中好氧段长度为,缺氧段长度为.
弯道处长度:
则单个直道长:
(取59m)
故氧化沟总池长=59+7+14=80m,总池宽=74=28m(未计池壁厚)。
校核实际污泥负荷
(6)需氧量计算:
采用如下经验公式计算:
其中:
第一项为合成污泥需氧量,第二项为活性污泥内源呼吸需氧量,第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量.
经验系数:
A=0.5B=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,氧的饱和度=7。
63mg/L,=9。
17mg/L
采用表面机械曝气时,20℃时脱氧清水的充氧量为:
查手册,选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机,直径Ф=3。
5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h,每座氧化沟所需数量为n,则取n=2台
(7)回流污泥量:
可由公式求得。
式中:
X=MLSS=3.6g/L,回流污泥浓度取10g/L。
则:
(50%~100%,实际取60%)
考虑到回流至厌氧池的污泥为11%,则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。
(8)剩余污泥量:
如由池底排除,二沉池排泥浓度为10g/L,则每个氧化沟产泥量为:
(9)氧化沟计算草草图如下:
七、二沉池
该沉淀池采用中心进水,周边出水的幅流式沉淀池,采用刮泥机。
1.设计参数
设计进水量:
Q=10000m3/d(每组)
表面负荷:
qb范围为1.0—1。
5m3/m2。
h,取q=1。
0m3/m2。
h
固体负荷:
qs=140kg/m2.d
水力停留时间(沉淀时间):
T=2.5h
堰负荷:
取值范围为1.5-2.9L/s.m,取2.0L/(s。
m)
2.设计计算
(1)沉淀池面积:
按表面负荷算:
m2
(2)沉淀池直径:
有效水深为h=qbT=1。
02.5=2.5m<4m
(介于6~12)
(3)贮泥斗容积:
为了防止磷在池中发生厌氧释放,故贮泥时间采用Tw=2h,二沉池污泥区所需存泥容积:
则污泥区高度为
(4)二沉池总高度:
取二沉池缓冲层高度h3=0。
4m,超高为h4=0.3m
则池边总高度为
h=h1+h2+h3+h4=2。
5+1.7+0.4+0。
3=4。
9m
设池底度为i=0.05,则池底坡度降为
则池中心总深度为
H=h+h5=4.9+0.53=5。
43m
(5)校核堰负荷:
径深比
堰负荷
以上各项均符合要求
(6)辐流式二沉池计算草图如下:
八、接触消毒池与加氯间
采用隔板式接触反应池
1.设计参数
设计流量:
Q′=20000m3/d=231.5L/s(设一座)
水力停留时间:
T=0.5h=30min
设计投氯量为:
ρ=4。
0mg/L
平均水深:
h=2.0m
隔板间隔:
b=3。
5m
2.设计计算
(1)接触池容积:
V=Q′T=231.510-33060=417m3
表面积m2
隔板数采用2个,
则廊道总宽为B=(2+1)3.5=10.5m取11m
接触池长度L=取20m
长宽比
实际消毒池容积为V′=BLh=11202=440m3
池深取2+0。
3=2.3m(0.3m为超高)
经校核均满足有效停留时间的要求
(2)加氯量计算:
设计最大加氯量为ρmax=4.0mg/L,每日投氯量为
ω=ρmaxQ=42000010—3=80kg/d=3.33kg/h
选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶,每日加氯量为3/4瓶,共贮用12瓶,每日加氯机两台,单台投氯量为1。
5~2。
5kg/h。
配置注水泵两台,一用一备,要求注水量Q=1-3m3/h,扬程不小于10mH2O
(3)混合装置:
在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台(立式),混合搅拌机功率N0
实际选用JWH—310—1机械混合搅拌机,浆板深度为1。
5m,浆叶直径为0。
31m,浆叶宽度0.9m,功率4.0Kw
解除消毒池设计为纵向板流反应池。
在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板,在第二格每隔6。
33m设垂直折流板,第三格不设
(4)接触消毒池计算草图如下:
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