污水处理厂设计计算剖析.doc

某污水处理厂设计说明书
1.1 计算依据
　　1、工程概况
　　该城市污水处理厂服务面积为12.00km2，近期（2000年）规划人口10万人，远期（2020年）规划人口15.0万人。
　　2、水质计算依据
　　A．根据《室外排水设计规范》，生活污水水质指标为：
　　CODCr 60g/人d
　　 BOD5 30g/人d
　　B．工业污染源，拟定为
　　CODCr 500 mg/L
　　BOD5 200 mg/L
　　C．氨氮根据经验值确定为30 mg/L
　　3、水量数据计算依据：
　　A．生活污水按人均生活污水排放量300L/人·d；
　　B．生产废水量近期1.2×104m3/d，远期2.0×104m3/d考虑；
　　C．公用建筑废水量排放系数近期按0.15，远期0.20考虑；
　　D．处理厂处理系数按近期0.80，远期0.90考虑。
　　4、出水水质
　　根据该厂城镇环保规划，污水处理厂出水进入水体水质按照国家三类水体标准控制，同时执行国家关于污水排放的规范和标准，拟定出水水质指标为：
　　CODCr 100mg/L
　　BOD5 30mg/L
　　SS 30mg/L
　　NH3-N 10mg/L
　　1.2 污水量的确定
　　1、综合生活污水
　　近期综合生活污水
　　远期综合生活污水
　　2、工业污水
　　近期工业污水
　　远期工业污水
　　3、进水口混合污水量
　　处理厂处理系数按近期0.80，远期0.90考虑，由于工业废水必须完全去除，所以不考虑其处理系数。
　　近期混合总污水量
　　取
　　远期混合总污水量
　　取
　　4、污水厂最大设计水量的计算
　　近期；
　　，取日变化系数；时变化系数；
　　。
　　远期；
　　，取日变化系数；时变化系数；
　　。
　　拟订该城市污水处理厂的最大设计水量为

　　1.3 污水水质的确定
　　近期 取
　　 取
　　远期 取
　　 取
　　则根据以上计算以及经验值确定污水厂的设计处理水质为：
　　 ，，
　　，，
　　考虑远期发展问题，结合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002），处理水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准（B）排放要求。
　　拟定出水水质指标为：
　　表1-1 进出水水质一览表
序号
基本控制项目
一级标准（B）
进水水质
去除率
1
COD
80
325
75.4%
2
BOD
20
150
86.7%
3
SS
20
300
93.3%
4
氨氮
8[1]
30
73.3%
5
T-N
20
40
50%
6
T-P
1.5
3
50%
7
pH
6～9
7～8

　　注：[1]取水温>12℃的控制指标8，水温≤12℃的控制指标15。
　　 [2]基本控制项目单位为mg/L，PH除外。
　　第二章 各单体构筑物计算
　　2.1 粗格栅设计
　　1、设计参数
　　设计流量 ，栅前水深，过栅流速，
　　栅条间隙，栅前长度，栅后长度，
　　格栅倾角，栅条宽度，栅前渠超高。
　　2、设计计算

　　图2-1 粗格栅计算示意图

　　格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。
　　（1）栅条间隙数： 取
　　（2）栅槽宽度
　　格栅宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.2；
　　则
　　（3）通过栅头的水头损失

　　（4）栅后槽总高度：
　　（5）栅前渠道深：
　　（6）栅槽总长度：
　　（7）每日栅渣量：
　　式中，为栅渣量，格栅间隙为16～25mm时，污水。本工程格栅间隙为20mm，取污水。采用机械清渣。
　　2.2 集水池提升泵房设计
　　设计流量 ，考虑取用5台潜水排污泵（四用一备），则每台泵流量为。
　　集水池容积采用相当于一台泵的15min流量，即：
　　2.3 细格栅设计
　　1、设计参数
　　设计流量 ，栅前水深，过栅流速，
　　栅条间隙，栅前长度，栅后长度，
　　格栅倾角，栅条宽度，栅前渠超高。
　　2、设计计算

　　图2-2 细格栅计算示意图

　　格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。
　　（1）栅条间隙数： 取
　　（2）栅槽宽度：
　　（3）通过栅头的水头损失

　　（4）栅后槽总高度：
　　（5）栅前渠道深：
　　（6）栅槽总长度：
　　（7）每日栅渣量：
　　式中，为栅渣量，对于栅条间距b=10mm的细格栅，对于城市污水，每单位体积污水拦截栅渣量为污水。采用机械清渣。
　　2.4 平流式沉砂池设计
　　1、设计参数
　　最大设计流量时的流速，最大设计流量时的流行时间，
　　设计流量 ，城市污水沉砂量污水。
　　2、设计计算

　　图2-3 平流式沉砂池计算示意图

　　沉砂池设两座，每座取2格，每格宽。
　　（1）沉砂池长度 ；
　　（2）水流断面面积；
　　（3）池总宽 ；
　　（4）有效水深；
　　（5）沉砂斗容积
　　式中，T为清除沉砂的时间间隔，取2d。
　　（6）每个沉砂斗的容积；（设每一个分格有2个沉砂斗，有4个分格。）
　　沉砂斗上口宽；
　　式中，斗高取；斗底宽取；斗壁与水平面的倾角去。
　　沉砂斗容积
　　；
　　（7）沉砂室高度
　　式中，；池底坡度去0.06；两个沉砂斗之间隔壁厚取0.2。
　　（8）沉砂池总高度 ；
　　式中，超高。
　　（9）验算最小流速
　　。

　　2.5 卡鲁塞尔氧化沟设计
　　1、设计参数
　　活性污泥浓度，则，
　　异养微生物的产率系数，
　　异养微生物内源衰减系数，污泥回流比R=100%，
　　设计流量。
　　2、设计计算
　　氧化沟设四座，按四组同时工作设计。

　　图2-4 氧化沟计算示意图
　　（1）氧化沟容积计算
　　①氧化沟区Ⅲ容积的确定
　　a、好氧区容积

　　硝化菌的比增长速率可用下式计算:

　　当最低温度T = 15 ℃、出水、、时, , ,
　　安全系数取2.5 ,则设计污泥龄为9.0 d。
　　为保证污泥稳定,确定污泥龄为25d , 。
　　好氧区有机物的去除速率

　　所需MLVSS总量
　　硝化容积
　　水力停留时间
　　b、缺氧区容积

　　假设生物污泥含12.4%的氮,则每日用于生物合成的

　　处理水中非溶解性值

　　式中：表示出水中的浓度，mg/L。
　　则处理水中溶解性

　　用于生物合成的氮为
　　被氧化的
　　脱硝所需
　　在15℃时反硝化速率

　　需还原的
　　脱氮所需
　　脱氮所需池容
　　水力停留时间
　　氧化沟区Ⅲ容积
　　水力停留时间
　　②缺氧区Ⅱ容积的确定
　　a、除磷所需容积
　　若缺氧水力停留时间取40min，则
　　b、脱硝所需容积
　　若需还原的
　　脱氮所需
　　则
　　缺氧区Ⅱ容积
　　水力停留时间
　　③厌氧区Ⅰ容积的确定
　　生物除磷系统的厌氧区水力停留时间取1.5 h，所需容积

　　以上计算得出，氧化沟总容积
　　水力停留时间
　　污泥负荷
　　（2）需氧量计算
　　总需氧量

　　式中：A—经验系数取0.5；
　　 —去除浓度，mg/L；
　　 B—经验系数取0.1；
　　 MLSS—混合液悬浮固体浓度，mg/L；
　　 —需要硝化的氧量；
　　20℃脱氮的需氧量

　　式中：α—经验系数取0.8；
　　 β—经验系数取0.9；
　　 ρ—经验系数取1.0；
　　 —20℃时水中溶解氧饱和度9.17mg/L；
　　 —30℃时水中溶解氧饱和度7.63mg/L；
　　 C—混合液中溶解氧浓度，取2mg/L；
　　 T—温度，取30℃。
　　（3）回流污泥量计算
　　二沉池回流污泥浓度，氧化沟中混合液污泥浓度
　　则回流比
　　回流污泥量
　　（4）剩余污泥量计算

　　式中：Y—污泥产率系数，取0.5；
　　 —污泥自身氧化率，取0.05。
　　若由池底排除，二沉池排泥浓度为8g/L，则每个氧化沟产泥量。
　　2.6 辐流式沉淀池设计
　　1、设计参数
　　设计流量，水力表面负荷，沉淀时间t=4h，
　　2、设计计算

　　图2-5 辐流式沉淀池计算示意图

　　（1）、主要尺寸计算
　　二沉池设四座，按四座同时工作设计
　　①池表面积
　　②池直径 取
　　③沉淀部分有效水深
　　④沉淀部分有效容积
　　取池底坡度i=0.05
　　则沉淀池底坡度落差
　　⑤沉淀池周边有效水深
　　式中：缓冲层高度，取0.5m；
　　 刮泥板高度，取0.5m。
　　⑥沉淀池总高度
　　（2）进水系统计算
　　①进水管计算
　　单池设计污水流量
　　进水管设计流量
　　管径，，1000i=1.7
　　②进水竖井
　　进水竖井采用，出水口尺寸，共6个沿井壁均匀分布
　　出水口流速
　　≤（0.15～0.2m/s）
　　③稳流筒计算
　　筒中流速（0.02～0.03m/s）
　　稳流筒过流面积
　　稳流筒直径
　　④出水部分设计
　　a、单池设计流量
　　b、环型集水槽内流量
　　c、环型集水槽设计
　　采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个出口。
　　集水槽宽度为 取b=0.5m
　　式中：k为安全系数，取1.4。
　　集水槽起点水深为

　　集水槽终点水深为

　　槽深均取0.9m。
　　d、出水溢流堰的设计

　　图2-6 出水三角堰计算示意图

　　采用出水三角堰（）
　　堰上水头
　　每个三角堰流量

　　三角堰个数
　　 取
　　三角堰中心距

　　2.7 紫外线消毒系统设计
　　1、设计参数
　　依据加拿大TROJAN公司生产的紫外线消毒系统的主要参数，选用设备型号UV4000PLUS。
　　2、设计计算
　　（1）灯管数
　　UV4000PLUS紫外线消毒设备每3800需2.5根灯管，
　　则 取n=56根
　　拟选用7根灯管为一个模块，则模块数N=8个
　　（2）消毒渠设计
　　按设备要求渠道深度为129cm，设渠中水流速度为0.5m/s。
　　渠道过水断面积

　　渠道宽度
　　 取2.6m
　　若灯管间距为9cm，沿渠道宽度可安装28根灯管，故选取用UV4000PLUS系统，两个UV灯组，一个UV灯组4个模块。
　　渠道长度每个模块长度2.5m，渠道出水设堰板调节，调节堰到灯组间距1.5m，进水口到灯组间距1.5m，两个灯组间距1.0m，则渠道总长L为：

　　复核辐射时间 （符合10～100s）
　　紫外线消毒渠道计算如2-7图所示。

　　图2-7 紫外线消毒渠计算示意图
　　2.8 配水井设计
　　1、设计参数
　　依据堰式配水井设计参数。
　　2、设计计算

　　图2-8 配水井计算示意图
　　二沉池前配水井
　　1、进水管管径
　　配水井进水管的设计流量为，当进水管管径为时，查水力计算表，得知v=0.884m/s<1.0m/s，满足设计要求。
　　2、矩形宽顶堰
　　进水从配水井底中心进入，经等宽堰流入4个水斗再由管道接入4座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量为。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。
　　 （1）堰上水头H
　　 因单个出水溢流堰的流量为，一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。
　　 矩形堰的流量
　　式中：Q—矩形堰的流量，；
　　 H—堰上水头，m；
　　b—堰宽，m，取堰宽b=0.9m；
　　—流量系数，通常采用0.327～0.332，取0.33。
　　则
　　（2）堰顶厚度B
　　根据有关实验资料，当时，属于矩形宽顶堰。取B=0.9m，这时，所以，该堰属于矩形宽顶堰。
　　（3）配水管管径
　　设配水管管径，流量，查水力计算表，得知流速，1000i=1.7。
　　（4）配水漏斗上口口径D
　　按配水井内径1.5倍设计，。
　　2.9 污泥泵房设计
　　1、设计参数
　　集泥池的容积选用一台泵的10分钟抽送能力计算。
　　2、设计计算
　　（1）污泥总量

　　（2）集泥池容积
　　初拟采用5台（四用一备）回流污泥泵，2台（一用一备）剩余污泥泵，则集泥池的容积。
　　第三章 管道设计
　　3.1 进水管、事故管
　　采用钢筋混凝土管，设计流量Q=1.0m/s，管内流速v=1.6m/s，充满度，1000i=2.5，管径D=1000mm。
　　3.2 污水管
　　1、平流式沉砂池至氧化沟管道
　　（1）管段1
　　拟用铸铁管，设计流量，管内流速v=0.884m/s，满流，1000i=0.691，管径D=1200mm。
　　（2）管段2
　　拟用铸铁管，设计流量，管内流速v=1.0m/s，满流，1000i=1.46，管径D=800mm。
　　（3）管段3
　　拟用铸铁管，设计流量，管内流速v=0.884m/s，满流，1000i=1.7，管径D=600mm。
　　3、氧化沟至配水井管道
　　（1）管段1
　　拟用铸铁管，设计流量，管内流速，1000i=1.7，管径D=600mm。
　　（2）管段2
　　拟用铸铁管，设计流量，管内流速v=0.884m/s，满流，1000i=0.691，管径D=1200mm。
　　4、配水井至辐流式沉淀池管道
　　拟用铸铁管，设计流量，管内流速，1000i=1.7，管径D=600mm。
　　5、辐流式沉淀池至紫外线消毒系统管道
　　 （1）拟用铸铁管，设计流量，管内流速v=0.884m/s，满流，11000i=1.7，管径D=600mm。
　　（2）拟用铸铁管，设计流量，管内流速v=0.884m/s，满流，1000i=0.691，管径D=1200mm。
　　3.3 污泥管
　　二沉池排泥管采用钢管，满流，设计流量，管内流速v=1.23m/s，
　　管径D=500mm。
　　剩余污泥管采用钢管，满流，设计流量，管内流速v=0.7m/s，
　　管径D=150mm。
　　回流污泥管采用钢管，满流，设计流量，管内流速v=1.0m/s，管径D=800mm。