氧化沟工艺设计计算

11概述1.1设计任务和依据1.1.1设计题目20万m3/d生活污水氧化沟处理工艺设计。1.1.2设计任务本设计方案是对某地生活污水的处理工艺，处理能力为200000m3/d，内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算。完成总平面布置图、主要构筑物的平面图和剖面图。1.1.3设计依据（1）《中华人民共和国环境保护法》（2014）（2）《污水综合排放标准》（GB8978－2002）（3）《生活杂用水水质标准》（CJ25.1—89）（4）《给水排水设计手册1-10》（5）《水污染防治法》1.2设计要求（1）通过调查研究并收集相关资料经过技术与经济分析，做到技术可行、经济合理。必须考虑安全运行的条件，确保污水厂处理后达到排放要求。同时注意污水处理厂内的环境卫生，尽量美观。设计原则还包括：基础数据可靠；厂址选择合理；工艺先进实用；避免二次污染；运行管理方便。选择合理的设计方案。（2）完成一套完整的设计计算说明书。说明书应包括：污水处理工程设计的主要原始资料；污水水量的计算、污泥处理程度计算；污水泵站设计；污水污泥处理单元构筑物的详细设计计算；设计方案对比论证；厂区总平面布置说明等。设计说明书要求内容完整，计算正确文理通顺。（3）毕业设计图纸应准确的表达设计意图，图面力求布置合理、正确清晰，符合工程制图要求。1.3设计参数某地生活污水200000m3/d，其总变化系数为1.4，排水采用分流制。2表1-1设计要求项目进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)BOD5CODSSTNTP26040038050830100302532设计计算2.1格栅2.1.1设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，在污水处理系统（包括水泵）前，均须设置格栅，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50~100mm），中格栅（10~40mm），细格栅（3~10mm）三种。栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。而其中具有强度高，阻力损失小的优点[8]。本设计采用两道中格栅、两道细格栅，迎水面为半圆形的矩形的栅条,选用机械清渣。32.1.2设计原则（图）α1进水工作平台栅条α图1中格栅计算草图α图3-1格栅结构示意图2.1.3设计参数（1）原水水量：Q=2.31m3/s；（2）取流量总变化系数为：Kz=1.4；（3）设计流量：Qmax=KzQ=1.4×2.313.23m3/s；（4）设过栅流速：v=0.8m/s；（5）格栅安装倾角：602.1.4中格栅（2道）设计计算（1）进水渠道宽度计算根据最优水利断面公式：2221111vBvBBhvBQ代入smv8.0得：mvQB00.28.061.1221则栅前水深：mBh121（2）格栅间隙数4bhvQn2sinmax式中：Qmax——最大废水设计流量m3/s；α——格栅安装倾角60~75取60；h——栅前水深m；b——栅条间隙宽度，取20mm；——过栅流速m/s。则个868.0102.0260sin23.3n。验算平均水量流速=0.80m/s，符合(0.65~1.0)。（3）栅槽宽度bnnSB1式中：S——栅条宽度，取0.015m；B——栅槽宽度，m。代入得：mB0.39302.0193015.0（4）进水渠道渐宽部分的长度计算111tan2BBl式中1——渐宽部分的展开角，一般采用20。代入得：ml37.120tan2231（5）进水渠道渐窄部分的长度计算mll69.0237.1212（6）通过格栅的水头损失sin22341gvbSkh式中：1h——水头损失，m；——格栅条的阻力系数，查表得知42.2；5k——格栅污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取3k。则mgh14.060sin28.002.0015.042.232341（7）栅后槽总高度mhhhH44.13.014.0121式中：2h——超高，取0.3m。（8）栅槽总长度mHllL39.460tan44.15.169.037.1tan0.15.021（9）每日栅渣量dmKwQWZ31max9.424.110008640005.02.31000864000.2m3/d式中：w1取3331005.0mm。应采用机械除渣或无轴传送栅渣，采用机械栅渣打包机降栅渣打包，汽车运走。2.1.5细格栅（2道）设计计算（1）进水渠道宽度计算根据最优水利断面公式：2221111vBvBBhvBQ代入smv0.1得：mvQB79.10.161.1221则栅前水深：mBh90.021（2）格栅间隙数bhvQn2sinmax6式中：Qmax——最大废水设计流量，m3/s；α——格栅安装倾角60~75，取60；h——栅前水深m；b——栅条间隙宽度，取20mm；——过栅流速，1m/s。则个840.19.002.0260sin23.3n（3）栅槽宽度bnnSB1式中：S——栅条宽度，取0.01mB——栅槽宽度，m。mB51.28402.018401.0（4）进水渠道渐宽部分的长度计算111tan2BBl式中：——渐宽部分的展开角，一般采用20。则：ml99.020tan279.151.21（5）进水渠道渐窄部分的长度计算mll49.0299.0212（6）通过格栅的水头损失sin22341gvbSkh式中：1h——水头损失，m；——格栅条的阻力系数，查表得知42.2；k——格栅污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取3k。则mgh19.060sin20.102.001.042.2323417（7）栅后槽总高度mhhhH39.13.019.090.021式中：2h——超高，取0.3m。（8）栅槽总长度mHllL78.360tan39.15.149.099.0tan0.15.021（9）每日栅渣量dmKwQWZ31max99.324.110008640004.023.31000864000.2m3式中：w1取3331004.0mm。应采用机械除渣或无轴传送栅渣，采用机械栅渣打包机降栅渣打包，汽车运走。选用NC—400型机械格栅两台。设备宽度400mm，有效栅宽250mm，有效栅隙30mm，运动速度3m/min,水流速度≤1m/s，安装角度60，电机功率0.25kw，支座长度960mm，格栅槽深度500mm，格栅地面高度360mm。生产厂：上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。2.2污水泵房2.2.1设计说明污水总泵站接纳来自城市排水管网来的所有污水，其任务是将这些污水抽送到污水处理厂，以利于处理厂各构筑物的设置。因采用城市污水与雨水分流制，故本设计仅对城市污水排水系统的泵站进行设计[9]。排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池和辅助间。泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。污水泵站的主要形式：8(1)合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；(2)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。(3)自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。(4)非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。由以上可知，本设计因水量较大，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用自灌式半地下式矩形泵房。2.2.2污水泵房一般规定(1)应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管之设计流量相同；(2)应明确泵站是一次建成还是分期建设，是永久性还是半永久性，以决定其标准和设施；(3)根据污水经泵站抽升后，出口入河道、灌渠还是进处理厂处理来选择合适的泵站位置；(4)污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙隔开，允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建式，集水井和机器间要保持安全的施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方形；(5)泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5米的防水措施；(6)选泵机组泵站泵的总抽生能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；(7)尽量选择类型相同（最多不超过两种型号）和口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；(8)由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵[10]。92.2.3水泵设计计算（1）流量的确定：smQ323.3。本设计拟定选用8台潜污泵（6用2备），则每台泵的设计流量为：smQ355.0。（2）水泵的选用根据水泵在《给水排水设计手册》第11册上查得采用QW型潜水排污泵。表3-1350QW1100-10-45型潜水排污泵的规格性能表型号出口直径（mm）流量（hm3）扬程（m）转速（minr）功率（kw）效率（％）3501100109804574.6生产厂家：石家庄水泵厂2.3沉砂池2.3.1沉砂池的对比选择沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的沙粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，以去除相对密度较大的无机颗粒。按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。（1）平流沉砂池优点：沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。缺点：占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。（2）竖流沉砂池优点：占地少，排泥方便，运行管理易行。缺点：池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。（3）旋流沉砂池（钟式沉砂池）优点：占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好，同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。缺点：气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂。10（4）曝气沉砂池优点：克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。缺点：由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加。基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。2.3.2设计说明普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池（见图3-2）可以克服这一缺点[11]。图3-2曝气沉砂池示意图2.3.3设计参数（1）水平流速为0.1m/s；（2）最大流量时停留时间为1~3min；（3）有效水深应为2.0~3.0m，宽深比一般采用1~1.5；（4）处理每立方米污水的曝气量宜为32.0~1.0m空气；（5）进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直；（6）污水的沉砂量，可按每立方