污水处理厂工艺设计及计算

第三章污水处理厂工艺设计及计算第一节格栅进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于生活污水预处理。1.1设计说明栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为25.00mm。1.2设计流量：a.日平均流量Qd=45000m3/d≈1875m3/h=0.52m3/s=520L/sKz取1.4b.最大日流量Qmax=Kz·Qd=1.4×1875m3/h=2625m3/h=0.73m3/s1.3设计参数：栅条净间隙为b=25.0mm栅前流速ν1=0.7m/s过栅流速0.6m/s栅前部分长度：0.5m格栅倾角δ=60°单位栅渣量：ω1=0.05m3栅渣/103m3污水1.4设计计算：1.4.1确定栅前水深根据最优水力断面公式221BQ计算得：mQB66.07.0153.0221mBh33.021所以栅前槽宽约0.66m。栅前水深h≈0.33m1.4.2格栅计算说明：Qmax—最大设计流量，m3/s；α—格栅倾角，度（°）；h—栅前水深，m；ν—污水的过栅流速，m/s。栅条间隙数（n）为ehvQnsinmax=)(306.03.0025.060sin153.0条栅槽有效宽度（B）设计采用ø10圆钢为栅条，即S=0.01m。30025.0)130(01.0)1(bnnSB=1.04(m)通过格栅的水头损失h202hKhsin220ghh0—计算水头损失；g—重力加速度；K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，3479.1bs)(025.060sin81.926.0025.001.079.132342mh所以：栅后槽总高度HH=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m)（h1—栅前渠超高，一般取0.3m）栅槽总长度LmBBL52.020tan*266.004.1tan*2111mLL26.021211hhH＝0.3+0.33＝0.63mHLLL64.260tan63.05.00.126.052.0tan5.00.1121L1—进水渠长，m；L2—栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；B1—进水渠宽，；α1—进水渐宽部分的展开角，一般取20°。图一格栅简图1.4.3栅渣量计算对于栅条间距b=25.0mm的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水烂截污物为W1=0.05m3/103m3，每日栅渣量为100064.18640005.0153.01000864001maxzKWQW=0.4m3/d拦截污物量大于0.3m3/d，宜采用机械清渣。二、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=30s2.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=1.2m0.6m，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354511126.0105.1232103.1102mKTXQV（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：mahad1.15.060tan5.0260tan21沉砂斗容积：322211234.0)5.025.01.121.12(65.0)222(6maaaahVd（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maLL65.221.125.7222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:mBBL43.120tan94.024.220tan211（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=0.170.15m/s，符合要求（11）计算草图如下：进水图4平流式沉砂池计算草图出水第三节沉淀池3.1采用中心进水辐流式沉淀池：图四沉淀池简图3.2设计参数：沉淀池个数n=2；水力表面负荷q’=1m3/(m2h)；出水堰负荷1.7L/s·m(146.88m3/m·d)；沉淀时间T=2h；。为挂泥板高度，取；为缓冲层高度，取5m.0h5m.0h53污泥斗下半径r2=1m，上半径r1=2m；剩余污泥含水率P1=99.2%3.2.1设计计算：3.2.1.1池表面积2104211042'mqQA3.2.1.2单池面积2m52121042nA单池A（取5302m）3.2.1.3池直径m98.2514.35304A4D＝＝单池（取530m）3.2.1.4沉淀部分有效水深(h2)混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，取mh323.2.1.5沉淀池部分有效容积322298.1591342614.34mhDV3.2.1.6沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）mrDih55.0222605.02143.2.1.7沉淀池周边（有效）水深mmhhhH0.40.45.05.035320),65.6426(0满足规定HD3.2.1.8污泥斗容积73m.1tg60)12(tg)rr(h0216污泥斗高度32222212161.7m12)1122(373.114.33rrrrhV池底可储存污泥的体积为：32221124263.166)221313(38.014.34mrRrRhV321179.33m166.637.12VV共可储存污泥体积为：3.2.1.9沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2m3.3进水系统计算3.3.1单池设计流量521m3/h（0.145m3/s）进水管设计流量：0.145×(1+R)=0.145×1.5=0.218m3/s管径D1=500mm，s/1.11mD40.218211v3.3.2进水竖井进水井径采用1.2m，出水口尺寸0.30×1.2m2，共6个沿井壁均匀分布出水口流速)/15.0(/101.062.130.0218.02smsmv3.3.3紊流筒计算图六进水竖井示意图筒中流速)s/03m.0(,/02.0~03.03取smv紊流筒过流面积2327.703.0218.0Qfm进紊流筒直径mfD314.327.74433.4出水部分设计3.4.1环形集水槽内流量集q=0.145m3/s3.4.2环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算。）为安全系数采用（其中＝＝槽宽集5.1~2.1m48.0145.04.19.0)(9.024.04.0kqkb设槽中流速v=0.5m/s设计环形槽内水深为0.4m，集水槽总高度为0.4+0.4（超高）=0.8m，采用90°三角堰。3.4.3出水溢流堰的设计（采用出水三角堰90°）3.4.3.1堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）H1=0.04m3.4.3.2每个三角堰的流量q1smHq/0004733.004.0343.1343.1347.247.2113.4.3.3三角堰个数n1个设计时取个单3074.3060004733.0145.0q11Qn3.4.3.4三角堰中心距mbDnLL358.030748.0236(14.3307)2(11）图七溢流堰简图六、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′＝3.12106.24=10000m3/d=115.8L/s。总污泥龄：20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75则MLSS=2700曝气池：DO＝2mg/LNOD=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·dK1=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：1.082.设计计算（1）碱度平衡计算：1）设计的出水5BOD为20mg/L，则出水中溶解性5BOD＝20-0.7×20×1.42×（1－e-0.23×5）=6.4mg/L2）采用污泥龄20d，则日产泥量为：8.550)2005.01(1000)4.6190(100006.01mrbtaQSkg/d设其中有12.4％为氮，近似等于TKN中用于合成部分为：0.124550.8=68.30kg/d即：TKN中有83.610000100030.68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/L3）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22158.105.015098.021047.0OKONNeOTTn23.12102247.0158.11505.01515098.0e=0.204d-1故泥龄：9.4204.011nwtd采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d原假定污泥龄为20d，则硝化速率为：05.0201nd-1单位基质利用率：167.06.005.005.0abunkg5BOD/kgMLVSS.dMLVSS=f×MLSS=0.753600=2700mg/L所需的MLVSS总量=kg109941000167.010000)4.61