水處理課程設(shè)計(jì)

1、污水處理廠的設(shè)計(jì)計(jì)算目錄第一章 污水處理廠的設(shè)計(jì)計(jì)算21 污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算21.1 中格柵21.2 細(xì)格柵41.3 旋流沉砂池61.4 厭氧水解池61.5 氧化溝61.6 二沉池121.7 接觸消毒池132 污泥處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算142.1 濃縮池142.2 貯泥池15第一章 污水處理廠的設(shè)計(jì)計(jì)算1 污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算1.1 中格柵1. 設(shè)計(jì)說明 型式：平面型，傾斜安裝機(jī)械格柵； 格柵材質(zhì)：水下部分為不銹鋼，水上部分為碳鋼，涂料防腐； 格柵與皮帶輸送機(jī)連鎖，由 PL

2、C 自動(dòng)順序控制，亦可現(xiàn)場操作； 柵前水深與市政管網(wǎng)接入污水處理廠管道規(guī)格相適應(yīng)； 格柵過柵流速不宜小于 0.6m/s，不宜大于 1.5m/s。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）柵條的間隙數(shù) n，個(gè)n=Qmaxsin bhv式中， Qmax 最大設(shè)計(jì)流量，m3/s，取 Qmax =0.4 m3 / s ；格柵傾角，（°），取60°；b柵條間隙，m，取 b0.03m；h柵前水深，m，取 h0.5m；v過柵流速，m/s，取&

3、#160;v0.6m/s。設(shè)機(jī)械格柵1組，則：n=0.4sin60°0.03×0.5×0.642格柵框架內(nèi)的柵條數(shù)目為42個(gè)。（2）柵槽寬度設(shè)柵條寬度 S0.01m，則：2B = S(n -1) + bn = 0.01´ (42 -1) + 0.03´42= 1.67m（3）通過格柵的水頭損失h1 = h0kh0= v22gsin ，=(sb)43式中：h1設(shè)計(jì)水頭損失，m；h0計(jì)算水頭損失，m；

4、g重力加速度，m/s2；k系數(shù)，格柵受污染物堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)，一般取 3；阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，可按手冊提供的計(jì)算公式和相關(guān)系數(shù)計(jì)算；設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面，2.42。則：h1 =h0k=(sb)43 v22g(sin)k =2.42×0.010.0343×0.6×0.62×9.81sin60°×3=0.027m(4)柵后總高度H,m設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.4mH=h+h1+h2=0.5+0.027+0.40.927m（5）柵槽總長度 L，mL=L1+L2+1.0+0.5+H1tan 式中

5、：L1進(jìn)水渠道漸寬部分的長度，m。設(shè)進(jìn)水渠寬B10.65m，其漸寬部分展開角度1=20°，進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為 0.60m/s，L1= B-B12tan 1 = 1.67-0.652tan 20°1.40mL2柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度，m。L2=0.5L1=0.70mH1柵前渠道深，m。H1=h+h2 =0.5+0.4= 0.9m + 則：L=1.40+0.7+1.0+0.5+ 0.9tan 60°4.12m= + »（6）每日柵渣量 W,m3/dW = Qmax W1×864001000KZ式中W1為柵渣量，本工程?hào)艞l間隙為

6、10mm，取W1 = 0.07m3 /103 m3 ，W=0.4×0.07×864001000×1.43 =1.69 m3/d > 0.2 m3/d所以采用機(jī)械清渣。3. 格柵選型查給水排水設(shè)計(jì)手冊第五冊城鎮(zhèn)排水選用 CH 型正耙回轉(zhuǎn)格柵除污機(jī)，相關(guān)參數(shù)如表 1.1。表 1.1 格柵除污機(jī)選型型號(hào)池深柵條間距整機(jī)功率安裝傾角CH1m30mm1.1kw60°1.2 細(xì)格柵1. 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）柵條的間隙數(shù)n，個(gè)n=Qmaxs

7、in bhv式中， Qmax 最大設(shè)計(jì)流量，m3/s，取 Qmax =0.4 m3 / s ；格柵傾角，（°），取60°；b柵條間隙，m，取 b0.01m；h柵前水深，m，取 h1.0m；v過柵流速，m/s，取 v0.6m/s。設(shè)機(jī)械格柵1組，則：n=0.4sin60°0.01×1.0×0.662格柵框架內(nèi)的柵條數(shù)目為62個(gè)。（2）柵槽寬度設(shè)柵條寬度 S0.01m，則：B = S(n -1)

8、60;+ bn = 0.01´ (62 -1) + 0.01´62 =1.23m（3）通過格柵的水頭損失h1 = h0kh0= v22gsin ，=(sb)43式中： h1設(shè)計(jì)水頭損失，m；h0計(jì)算水頭損失，m；g重力加速度，m/s2；k系數(shù)，格柵受污染物堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)，一般取 3；阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，可按手冊提供的計(jì)算公式和相關(guān)系數(shù)計(jì)算；設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面，2.42。則：h1 =h0k=(sb)43 v22g(sin)k =2.4

9、2×0.010.0143×0.6×0.62×9.81sin60°×3=0.12m(4)柵后總高度H,m設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.4mH=h+h1+h2=1.0+0.12+0.41.52m（5）柵槽總長度 L，mL=L1+L2+1.0+0.5+H1tan 式中：L1進(jìn)水渠道漸寬部分的長度，m。設(shè)進(jìn)水渠寬B10.45m，其漸寬部分展開角度1=20°，進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為 0.60m/s，L1= B-B12tan 1 = 1.23-0.452tan 20°1.07mL2柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度，m。L2=

10、0.5L1=0.54mH1柵前渠道深，m。H1 = h+h2 =1.0+0.4=1.4m + 則：L=1.07+0.54+1.0+0.5+ 1.4tan 60°3.92m（6）每日柵渣量 W,m3/dW = Qmax W1×864001000KZ式中W1為柵渣量，本工程?hào)艞l間隙為10mm，取W1 = 0.1m3 /103 m3 ，W=0.4×0.1×864001000×1.43 =2.4 m3/d > 0.2 m3/d所以采用機(jī)械清渣。2. 格柵選型查給水排水設(shè)計(jì)手冊第

11、五冊城鎮(zhèn)排水選用 BLQ-Y 型臺(tái)車式清污機(jī)，相關(guān)參數(shù)如表 1.2。表 1.2 格柵選型型號(hào)池深柵條間距整機(jī)功率安裝傾角BLQ-Y2m10mm2.1kw60°1.3 旋流沉砂池設(shè)計(jì)流量為Qmax =0.4 m3 / s,據(jù)此選擇型號(hào)為550的旋流沉砂池。1.4 厭氧水解池 1. 設(shè)計(jì)原理 利用厭氧消化的酸性發(fā)酵階段，不延伸到厭氧消化中反應(yīng)時(shí)間長，控制要求嚴(yán)的甲烷發(fā)酵階段。利用水解、酸化時(shí)，產(chǎn)酸菌對環(huán)境要求不太嚴(yán)及反應(yīng)速錄快的特點(diǎn)，將污水中的大分子有機(jī)物及難以生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物；懸浮固體及膠態(tài)性物質(zhì)水解為可溶性物質(zhì)，從而

12、可提高污水的可生化性。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算由上文已知處理污水的可生化性較好，該水解酸化池主要起到的是調(diào)節(jié)水質(zhì)作用，本污水處理廠處理的不僅有生活污水，還有工業(yè)廢水，水質(zhì)在不同時(shí)段變化大，因此，設(shè)計(jì)時(shí)更多考慮的是它的調(diào)節(jié)性能。設(shè)計(jì)流量：Q=35000m3/d 擬設(shè)計(jì)兩座水解池，一池兩格，便于維修保養(yǎng)。（1） 有效容積：V = Qt = 35000÷24×10÷2=7292m3式中，t停留時(shí)間，設(shè)為10h； Q設(shè)計(jì)流量，m3/d。（2）池面積： 設(shè)有效水深h 為5.5m，則:S= Vh = 72925.5 =1325.7m2設(shè)置長為35m，寬為40m，高度為6m，即尺寸為：3

13、5×40×6m(H)。1.5 氧化溝 1. 設(shè)計(jì)方法氧化溝的設(shè)計(jì)可用延時(shí)曝氣池的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行，即從污泥產(chǎn)量WV=0 出發(fā)，導(dǎo)出曝氣池體積，然后按氧化溝工藝條件布置成環(huán)狀循環(huán)混合式或carrousel 式。氧化溝中循環(huán)流速為0.30.6m/s，有效深度15m。平行設(shè)計(jì)兩組氧化溝，每組設(shè)計(jì)流量Q=17500m3/d。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）BOD5 濃度 氧化溝出水溶解性BOD5 濃度為Se。為了保證沉淀池出水可溶解性BOD5 濃度S20mg/L，必須控制氧化溝出水所含溶解性BOD5 濃度Se，因?yàn)槌恋沓爻鏊械腣SS 也是構(gòu)成BOD5 濃度的一個(gè)組成部分。Se=S-S1式中：S

14、1 為沉淀池出水中的VSS 所構(gòu)成的BOD5 濃度。S1=1.42(VSS/TSS)×TSS×0.68=1.42×0.68×20×0.68=13.13 mg/L =則Se= SS1 =2013.486.87mg / L（2）氧區(qū)容積V1： 按污泥負(fù)荷計(jì)算： 根據(jù)“采用活性污泥法典型設(shè)計(jì)參數(shù)”取污泥負(fù)荷Ls=0.1kg BOD5/(kgMLSS·d)：V1=Q(S0-Se)LsX式中：Q設(shè)計(jì)流量， m3/d; S0好氧區(qū)進(jìn)水BOD5 值，mg/L； Se好氧區(qū)出水BOD5 值，mg/L； c污泥泥齡（SRT），d；X好氧區(qū)混合液污泥濃度

15、MLVSS，mg/L，取2500mg/L； Ls污泥負(fù)荷，kg BOD5/(kgMLSS·d)。V1=Q(S0-Se)LsX=17500×（160-6.87）0.1×2500=10719.1m3按污泥泥齡計(jì)算：硝化細(xì)菌的生長速率n 硝化所需最小平均停留時(shí)間cm，最低溫度10，氧的半速常數(shù)KO2 取2.0mg/L，pH 按7.0 考慮，則0=0.47e0.098（T-15）NN+100.051T-1.158×DOKO2+DO×1-0.833(7.2-pH)=0.47e0.098（10-15）1515+100.051×10-1.158&#

16、215;22+2×1-0.833(7.2-7)=0.118d-1因此：cm=1n=10.118=8.47d考慮安全系數(shù)來設(shè)計(jì)污泥停留時(shí)間，SF 取2.5cd=SFcm=8.47×2.5=21.15由于考慮對污泥部分進(jìn)行穩(wěn)定，并達(dá)到更好的脫氮效果，實(shí)際污泥泥齡設(shè)為30d。取Y=0.5kgMLVSS/kgBOD5,Kd=0.06d-1，c=30d， qV1=QYc（S0-Se）Xv(1+Kdc)=17500×0.5×30×（160-6.87）3000×0.8×（1+0.06×30）=5981.7 m3 故可以取曝氣池容

17、積為11000 m3。（3）好氧區(qū)水力停留時(shí)間HRT：t = V1Q =11000×2417500 =15.1h（4）剩余污泥量X： 按表觀污泥產(chǎn)率算：Yobs=Y1+Kdc=0.51+0.06×30=0.17X=Xv0.8=YobsQ(S0-Se)0.8=0.17×17500×(160-6.87)0.8=569.45kg/d根據(jù)污泥泥齡計(jì)算：X=V1Xc = 11000×250030 =916.65 kg/d式中：X氧化區(qū)MLVSS濃度，取2500gVSS/m3。故，剩余污泥量為961.65kg/d。去除每1kgBOD5產(chǎn)生的干污泥量為：X

18、Q(S0-Se) = 961.6517500×(160-6.87) ×103=0.34kg（5）脫氮部分 需氧化的氨氮量N1： 假設(shè)剩余污泥中的含氮率為12.4%，則用于生物合成總氮量N0 為：N0=0.124×X×1000Q式中：N0用于生物合成總氮量N0，mg/L。 根據(jù)上面所得數(shù)據(jù)，則：N0=0.124×X×1000Q = 0.124×961.65×100017500 = 6.81 mg/LN1=進(jìn)水TKN-出水NH3-N-生物合成所需氮N0=30-15-6.81=8.19 mg/L脫氮量Nr： Nr=進(jìn)水T

19、KN-出水TN-生物合成所需氮N0=30-20-6.81=3.19 mg /L = -脫氮所需的容積V2： 脫硝率qdn,20=0.05kgNH3-N/kgMLVSS·d，不同溫度下脫硝率：qdn(T)=qdn(20)×1.08(T-20)則，10時(shí)脫硝率： qdn(T)=qdn(20)×1.08(10-20)=0.05×1.08(10-20)=0.023 kgNH3-N/kgMLVSS·d脫氮所需容積V2:V2=N1QqdnXv = 17500×8.190.023×2500 = 2492.6m3脫氮水力停留時(shí)間t2：t=V

20、2Q=2492.617500=0.14d=3.4h（6）氧化溝總體積V 及停留時(shí)間t 氧化溝總體積V：V=V1+V2=10719.1+2492.6=13211.7m3=+停留時(shí)間t :=t=VQ=13211.717500=0.75d=18h校核污泥負(fù)荷N：N=QS0XV=17500×1602500×13211.7=0.084 kgBOD5/kgMLVSSd符合要求。（7）需氧量 實(shí)際需氧量AOR： AOR=去除BOD5 需氧量-剩余污泥中BOD5 需氧量+去除NH3-N 耗氧量-剩余污泥中NH3-N 耗氧量-脫氮產(chǎn)氧量 去除BOD5需氧量D1：D1=a'Q(S0-S

21、e)+b'VX式中：a'活性污泥微生物氧化分解有機(jī)物過程的需氧率，即活性污泥每 代謝1kg BOD5 所需要的氧量，kgO2/kg b'活性污泥微生物內(nèi)源代謝的自身氧化過程的需氧率，即1kg 活 性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kgO2/（kg·d）。取a¢ = 0.52 kgO2/kg， b¢= 0.12 kgO2/（kg·d）則：D1=a'Q(S0-Se)+b'VX=0.52×17500×(160-6.87)+0.12×13211.7×2500×10-35357

22、kg/d 剩余污泥中BOD5 需氧量D2D2=1.42×Xv=1.42×733.3=1041.3 kg/d 去除NH3-N 耗氧量D3： 每1kgNH3-N 需要消耗4.6kgO2,則D3=4.6(TKN-NH3-N)Q/1000=4.6×8.19×17500÷1000=659.3 kg/d 剩余污泥中NH3-N 耗氧量D4剩余污泥中NH3-N 耗氧量D4 為污泥含氮率與氧化溝剩余污泥的積。D4=961.65×4.6×0.124=548.5 kg/d 脫氮產(chǎn)氧量D5： 每還原1kgN2 產(chǎn)生2.86kgO2，則：D5=2.8

23、6×13×17500÷1000=650.7 kg/d 總需氧量D：AOR=D1-D2+D3+D4+D5 =5357-1041.3+659.3+548.5+650.7=6174.2 kg/d考慮安全系數(shù)1.4，則：AOR= 6174.2×1.4=8643.8 kg/d每1kgBOD5 需要氧氣的量=AORQ(S0-Se)=8643.817500×(160-6.87)×103 =3.22kgO2/kgBOD5（8）標(biāo)態(tài)下需氧量SOR：SOR=AORCS(20)(CsT)×1.024T-20式中：Cs（20） 20氧的飽和度，9.

24、17mg/L； T取25； Cs（T）25氧的飽和度，8.38mg/L； C溶解氧濃度，mg/L； 修正系數(shù)，取0.85； 所在地區(qū)實(shí)際氣壓與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓比值； 修正系數(shù)，取0.95。 根據(jù)已知條件，C=3.0 mg/L，則：SOR=AORCS(20)(CsT)×1.024T-20=8643.8×9.170.85(0.95×1×8.38-3)×1.02425-20=16695.0kg/d每1kgBOD5 需要氧氣的量=SORQ(S0-Se)=16695.017500×(160-6.87)×103 =6.23kgO2/kgBOD

25、5（9）氧化溝尺寸 單座氧化溝有效容積 V=13211.7m3取氧化溝有效水深H 有效=5m，超高為1m，則氧化溝的深度H=5+1=6m氧化溝面積A:A=VH有效 =13211.75=2642.3m2設(shè)單溝道寬度b=10m，中間墻厚度為0.30m； 彎道部分面積A1：A1=10×2+0.3022×3×2+24×10+3×0.322-2×10+3×0.322=970.86m2直線部分面積A2:A2=A-A1=2642.3-970.86=1671.4m2單溝直線段長度L：L=A24×b=1671.44×10=

26、41.7m42m（10）回流污泥計(jì)算 根據(jù)物料平衡：(TSS)Q+XRQR=(Q+QR)X式中：QR回流污泥量m3/d; XR回流污泥濃度，根據(jù)公式：XR=106SVISVI 取100，取1，XR 為10000mg/L。 TSSQ+XRQR=Q+QRX 200×17500+10000×QR =(17500+QR)×2500則QR=5366.7m3/d，污泥回流比R=30.7%進(jìn)出水管流量Q1:Q1=1+R×Q2=1.307×17500×124×3600=0.277m3/s流速v=1.0m/s 則過水?dāng)嗝鍭：A=Q1v=0.2

27、771.0=0.277m2管徑d:d=4A=4×0.277 =0.594m,取600mm校核管道流速v：V=Q1A=0.277(0.62)2 = 0.98m/s ,符合要求（11）出水堰及出水豎井:Q=1.86bH32式中：b堰寬，m； H堰上水頭高，取0.2m。b=Q1.86H32=0.2771.86×0.232 = 1.67為了便于選型，b 取1.7m,校正堰上水高:H=3(Q1.86b)2=30.2271.86×1.72=0.197m出水豎井：考慮堰安裝要求，堰兩邊各留0.3m 操作距離。出水豎井長L = 0.3´2+b = 0.6+1.7 = 2

28、.3m；出水豎井長B 根據(jù)安裝需要B=1.4m；氧化溝出水孔尺寸b´h =1.7m´0.5m。1.6 二沉池 1. 設(shè)計(jì)說明 該沉淀池采用中間進(jìn)水，周邊出水的輻流式沉淀池，采用雙周邊傳動(dòng)全橋式刮吸泥機(jī)， 近期兩座。2. 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)進(jìn)水量：Q=35000m3/d,n=2,每座沉淀池Q=17500m3/d 表面負(fù)荷： qb=1.5m3/(m2·h)×堰上負(fù)荷： 1.5L/（s·m）×3. 設(shè)計(jì)計(jì)算： （1）沉淀池面積F：F=Qmaxnqb=350002×24×1.5=486.1m2（2）沉淀池尺寸計(jì)算： 由（1）可

29、知每座沉淀池面積F=486.1m2，則沉淀池直徑 D：D=4F=4×486.1=24.87m25m實(shí)際沉淀池面積F：F=D24=×2524=490.9m2校核堰上負(fù)荷：q'=Q02×3.6×D=175002×3.6×24××25=1.29L/(sm)沉淀時(shí)間取2.0h，則有效水深 h2：h2=qb×t=1.5×2.0=3.0m（3）貯泥斗容積V： 為了防止磷在池中發(fā)生厭氧釋放，故貯泥時(shí)間采用2h，所需容積：V=41+RQxx+xr=4(1+0.307)×1750024×40004000+8000=1270.7m3式中，x混合液污泥濃度，mg/L，設(shè)為4000mg/L； xr回流污泥濃度，mg/L 設(shè)為8000mg/L； R污泥回流比，30.7%。（4）污泥區(qū)高度h5：h5=VF=1270.7490.92.59m（5）沉淀池總高度： 超高h(yuǎn)1 取0.3m，緩沖層h4 取0.5m， 設(shè)池底坡度為0.06，污泥斗直徑d=2m，池中心與池邊落差h3：h3=0.06×D-d2=0.06×25-22=0.69m則沉淀池總高度HH=h1+h2+h3+h4+h5 =0.3+3.0+0.6