20000吨每天城市污水处理厂设计计算_secret.doc

南京工业大学课程设计1 污污水厂水厂设计计设计计算算书书第一章第一章 污污水水处处理构筑物理构筑物设计计设计计算算一、粗格一、粗格栅栅1.设计流量 Q=20000m3/d，选取流量系数 Kz=1.5 则：最大流量 Qmax1.5×20000m3/d=30000m3/d0.347m3/s 2.栅条的间隙数（n）设:栅前水深 h=0.4m,过栅流速 v=0.9m/s,格栅条间隙宽度 b=0.02m,格栅倾角 =60°则：栅条间隙数(取 n=45)85.449 . 04 . 002. 060sin347. 0sin21bhvQn3.栅槽宽度(B)设：栅条宽度 s=0.01m则：B=s（n-1）+bn=0.01×（45-1）+0.02×45=1.34m4.进水渠道渐宽部分长度设：进水渠宽 B1=0.90m,其渐宽部分展开角 1=20°（进水渠道前的流速为 0.6m/s）则：mBBL60. 020tan290. 034. 1tan211 15.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(L2)mLL30. 0260. 021 26.过格栅的水头损失（h1）设：栅条断面为矩形断面，所以 k 取 3南京工业大学课程设计2 则：mgvkkhh102. 060sin81. 929 . 0)02. 001. 0(4 . 23sin22 34 2 01其中 =（s/b）4/3k格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为 3h0-计算水头损失，m-阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数 =2.4 将 值代入 与 关系式即可得到阻力系数 的值7.栅后槽总高度(H)设：栅前渠道超高 h2=0.3m则：栅前槽总高度 H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m栅后槽总高度 H=h+h1+h2=0.4+0.102+0.3=0.802m8.格栅总长度(L)L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan=0.6+0.3+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.89. 每日栅渣量(W)设：单位栅渣量 W1=0.05m3栅渣/103m3污水则：W=Q W1=1.0m3/d05. 0105 . 1 30000 100031maxZKWQ因为 W>0.2 m3/d,所以宜采用机械格栅清渣10.计算草图：南京工业大学课程设计3 1图 1-1 粗格栅计算草图二、集水池二、集水池设计集水池的有效水深为 6m,根据设计规范，集水池的容积应大于污水泵5min 的出水量,即:V0.347m3/s×5×60=104.1m3,可将其设计为矩形，其尺寸为 3m×5m，池高为 7m，则池容为 105m3。同时为减少滞流和涡流可将集水池的四角设置成内圆角。并应设置相应的冲洗或清泥设施。三、三、细细格格栅栅1.设计流量 Q=20000m3/d，选取流量系数 Kz=1.5 则：最大流量 Qmax1.5×20000m3/d=30000m3/d0.347m3/s 2.栅条的间隙数（n）设:栅前水深 h=0.4m,过栅流速 v=0.9m/s,格栅条间隙宽度 b=0.01m,格栅倾角 =60°则：栅条间隙数(取 n=90)7 .899 . 04 . 001. 060sin347. 0sin21bhvQn南京工业大学课程设计4 设计两组格栅，每组格栅间隙数 n=90 条3.栅槽宽度(B)设：栅条宽度 s=0.01m则：B2=s（n-1）+bn=0.01×（45-1）+0.01×45=0.89m所以总槽宽为 0.89×2+0.21.98m（考虑中间隔墙厚 0.2m）4.进水渠道渐宽部分长度设：进水渠宽 B1=0.90m,其渐宽部分展开角 1=20°（进水渠道前的流速为 0.6m/s）则：mBL48. 120tan290. 098. 1tan2B12 15.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(L2)mLL74. 0248. 121 26.过格栅的水头损失（h1）设：栅条断面为矩形断面,所以 k 取 3则：mgvkkhh26. 060sin81. 929 . 0)01. 001. 0(42. 23sin22 34 2 01其中 =（s/b）4/3k格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为 3h0-计算水头损失，m-阻力系数（与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数 =2. 42），将 值代入 与 关系式即可得到阻力系数 的值。7.栅后槽总高度(H)设：栅前渠道超高 h2=0.3m则：栅前槽总高度 H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m南京工业大学课程设计5 栅后槽总高度 H=h+h1+h2=0.4+0.26+0.3=0.96m8.格栅总长度(L)L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan=1.48+0.47+0.5+1.0+0.7/tan60°=3.85m9.每日栅渣量(W)设：单位栅渣量 W1=0.10m3栅渣/103m3污水则：W=Q W1=2.0m3/d1 . 0105 . 1 30000 100031maxZKWQ因为 W>0.2 m3/d,所以宜采用机械格栅清渣10.计算草图如下： 进 水工作平台栅条图3 细格栅计算草图四、沉砂池四、沉砂池采用平流式沉砂池1.沉砂池长度(L)设：流速 v=0.25m/s水力停留时间：t=30s南京工业大学课程设计6 则：L=vt=0.25×30=7.5m2.水流断面积(A)设：最大流量 Qmax=0.347m3/s（设计 1 组，分为 2 格）则：A=Qmax/v=0.347/0.25=1.388m23.池总宽度(B) 设：n=2 格，每格宽取 b=1m则：池总宽 B=nb=2×1=2m4 有效水深(h2)：h2=A/B=1.388/2=0.69m（介于 0.251.0m 之间,符合要求）5.贮砂斗所需容积 V1设：T=2d则：3 55111 12 . 1105 . 186400230347. 01086400mKTXQVz其中 X1-城市污水沉砂量，一般采用 30m3/106m3，Kz-污水流量总变化系数,取 1.56.每个污泥沉砂斗容积（V0）设：每一分格有 2 个沉砂斗则： V0= V1/(2*2)=1.2/4=0.3 m37.沉砂斗各部分尺寸及容积(V)设：沉砂斗底宽 b1=0.5m，斗高 hd=0.45m，斗壁与水平面的倾角为 55°则：沉砂斗上口宽：mbhbd13. 15 . 055tan45. 02 60tan212南京工业大学课程设计7 沉砂斗容积：3222 1122 231. 0)5 . 025 . 013. 1213. 12(645. 0)222(6mbbbbhVd（略大于 V1=0.3m3，符合要求）8.沉砂池高度(H)采用重力排砂设：池底坡度为.06则：坡向沉砂斗长度为：mbLL26. 2213. 125 . 7 222 2则：沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.45+0.06×2.26=0.59m则：池总高度 H设：超高 h1=0.3m则：H=h1+h2+h3=0.3+0.45+0.59=1.34m9.验算最小流量时的流速：在最小流量时只用一格工作，即 n=1,最小流量即平均流量 Q=20000m3/d=0.232m3/s则：vmin=Q/A=0.232/1.388=0.17m/s 沉砂池要求的设计流量在 0.15 m/s0.30 m/s 之间， 符合要求10.计算草图如下：南京工业大学课程设计8 出出出4 出出出出出出出出出出出出五、五、A/O 池池1.有效容积(V)设：日平均时流量为 Q=20000m3/d=232L/sBOD 污泥负荷 Ns=0.15KgBOD5/(kgMLSS·d)污泥指数：SVI=150回流污泥浓度：Xr=106/SVI*r(r=1)=6667mg/L污泥回流比为：R=100%曝气池内混合污泥浓度：Xr=R/(1+R)×Xr=×6667=3333.5mg/L111 则：V=XNQLs0197995 .333315. 05 . 1)20350(200002.缺氧池与好氧池的体积设：缺氧池与好氧池的体积比为 1:3,分两组则：缺氧池的体积为 2475M3好氧池的体积为 7425m3设：有效水深为 6m南京工业大学课程设计9 则：缺氧池面积 413m2好氧池面积 1238m2缺氧池的宽为 10m，每格为 5m，长为 42m好氧池的宽为 20m，每格为 10m，长为 62m好氧池长宽比为 62/10=6.2，在 5-10 之间,符合要求宽深比为 10/6=1.7 在 1-2 之间，符合要求3 污水停留时间t=19799×24/20000/1.5=15.8QVA 段停留时间是 3.95h，O 段停留时间是 11.85h，符合要求。4剩余污泥量W=aQ平Lr-bVXr+0.5Q平Sr（1）降解 BOD5生成的污泥量W1=aQ平Lr=0.6×20000(0.35-0.02)=3960kg/d（2）内源呼吸分解泥量Xr=0.75×3333.5=2500mg/L， （fx=0.75）W2=bVXr=0.05×19799×2.5=2475kg/d（3）不可生物降解和悬浮物的量W3=0.5Q平Sr=0.5×20000×(0.35-0.02)=3300kg/d（4）剩余污泥量为W=W1-W2+W3=3960-2475+3300=4785kg/d5 湿污泥的体积污泥含水率为 P=99.2%QS=600m3/d)1 (1000PW )992. 01 (10004785 南京工业大学课程设计10 6污泥龄为c=33.3>10d(符合要求)XwVXr 14855 . 2197997计算需氧量查得：每去除 1kgBOD5需氧 1.0-1.3kg,取 1.2kg,去除 1kgN 需氧 4.6kg则：碳氧化硝化需氧量 1.2×20000×(0.35-0.02)+4.6×0.04×20000=11600kg反硝化 1gN 需 2.9 克 BOD5由于利用污水 BOD 作为碳源反硝化会消耗掉一部分的 BOD,这一部分需氧为 2.9×(0.040.01)×20000=1740kg则：实际需氧量为 11600-1740=9860kg/d考虑到安全系数为 1.5,利用率为 0.09,空气密度为 1.201kg/m3,空气含氧量为 23.2%,则理论需氧量为：=409m3/min602409. 0232. 0201. 15 . 19860曝气方式采用机械曝气六、二沉池六、二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池，采用刮泥机进行刮泥。设计 2 座辐流式二沉池。1沉淀池面积（A）设：最大进水量（单个沉淀池）QmaxQmax=15000m3/d =0.17m3/s25 . 1/200003dm平均进水量为 Q=10000m3/d=0.116m3/s表面负荷：q 范围为 1.02.0 m3/ m2.h ，取 q=1.5 m3/ m2.hm2278245 . 110000maxqQA南京工业大学课程设计11 2.沉淀池直径(D)mAD19278443.有效水深为(h1)设：水力停留时间（沉淀时间）：t=2 h则： h1=qt=1.5 2=3m校核 （介于 612,符合要求）3 . 63191hD4.沉淀区有效容积(V1)V1=A×h1=278×3=834m35.贮泥斗容积：设：污泥回流比为 R=50%回流污泥浓度 Xr=10000mg/L为了防止磷在池中发生厌氧释放，贮泥时间采用 Tw=2h则：二沉池污泥区所需存泥容积：368210000320036002410000)5 . 01 (22)1 (2mXXQXRTVrw w 则污泥区高度为mAVhw5 . 227868226.二沉池总高度：设：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=3+2.5+0.4+0.3=6.2m设：池底坡度为 i=0.05南京工业大学课程设计12 则：池底坡度降为midbh425. 005. 02219 25则：池中心总深度为H=h+h5=4.8+0.425=5.23m7.校核堰负荷：径深比 6 . 54 . 3 1931 hhD2 . 39 . 5 19321hhhD堰负荷)./(2)./(9 . 1)./(1781914. 3100003msLmsLmdmDQ以上各项均符合要求8.辐流式二沉池计算草图如下：出出出6 出出出出出出出出出出南京工业大学课程设计13 图7 辐流式沉淀池计算草图出水第二章第二章 污污泥泥处处理构筑物理构筑物设计计设计计算算一、一、污污泥泥泵泵房房1.设计说明二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。南京工业大学课程设计14 设计回流污泥量为 QR=RQ,污泥回流比 R=50100。按最大考虑，即QR=Q=231.5L/s20000m3/d，R=100%2.回流污泥泵设计选型（1）扬程：二沉池水面相对地面标高为 1.1m,套筒阀井泥面相对标高为 0.2m，回流污泥泵房泥面相对标高为-0.2-0.2-0.4m，好氧池水面相对标高为 1.6m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.-（-0.4）2.0m（2）流量：两座好氧池设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为 20000m3/d833m3/h（3）选泵：选用 LXB-900 螺旋泵 3 台（2 用 1 备），单台提升能力为 480m3/h，提升高度为 2.0m2.5m,电动机转速 n=48r/min,功率 N=55kW（4）回流污泥泵房占地面积为 10m×5m二、贮泥池1设计参数进泥量：污水处理系统每日排出污泥干重为 4785kg/d,即为按含水率为99.2计的污泥流量 2Qw478.5m3/d20m3/h,设贮泥池 1 座，贮泥时间 T0.5d=12h2设计计算池容为V=QwT=478.5 0.5=240m3贮泥池尺寸（将贮泥池设计为长方形形），深为 4mA=m2hV604240南京工业大学课程设计15 浓缩池长：12m宽：5m三、污泥浓缩池采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥.1浓缩池池体计算：设：污泥固体负荷：qs=45kgSS/(m2.d)污泥含水率 P199.2每座污泥总流量：Q4785kg/d=478.5m3/d=20m3/h则：每座浓缩池所需表面积m22 .532*454785sw qQA浓缩池直径，取 D=9mmAD24. 814. 32 .5344水力负荷)./(157. 0)./(76. 35 . 425 .478 22323 2hmmdmmAQuw有效水深 h1=uT=0.157 13=2m，浓缩池有效容积：V1=A h1=4.5 4.5 3.14×2=127m32.排泥量与存泥容积：设：浓缩后排出含水率 P296.0的污泥则：Qw=hmdmQw/4/7 .955 .478961002 .99100 P-100P-1003321按 2h 贮泥时间计泥量南京工业大学课程设计16 则：贮泥区所需容积V22Qw2 48m3泥斗容积)(32 2212 14 3rrrrhV=m33 . 2)6 . 06 . 00 . 10 . 1 (31 . 114. 322式中：h4泥斗的垂直高度，取 1.1mr1泥斗的上口半径，取 1.0mr2泥斗的下口半径，取 0.6m设池底坡度为 0.07，池底坡降为：h5=m245. 02)29(*07. 0故池底可贮泥容积：)(32 1112 15 4rrRRhV=3225 . 6)0 . 10 . 15 . 45 . 4(3245. 014. 3m因此，总贮泥容积为：3 23 4388 . 85 . 63 . 2mVmVVVw（符合设计要求）3.浓缩池总高度：浓缩池的超高 h2取 0.3m，缓冲层高度 h3取 0.3m，则浓缩池的总高度 H 为54321hhhhhH=2+0.3+0.3+1.1+0.245=4m4.浓缩池排水量：Q=Qw-Qw=8-4=4m3/h南京工业大学课程设计17 5.浓缩池计算草图：图8 浓缩池计算草图出泥进泥上清液四、排泥泵房1设计说明二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，污泥浓缩池中,剩余污泥泵（地下式）将其提升至脱水间.处理厂设一座剩余污泥泵房（两座二沉池共用）2设计选型（1）污泥泵扬程：辐流式浓缩池最高泥位（相对地面为）-0.98m，剩余污泥泵房最低泥位为 2m,则污泥泵静扬程为 H0=2-(-0.98)2.98m，污泥输送管道压力损失为4.0m，自由水头为 1.0m，则污泥泵所需扬程为 H=H0+4+1=7.98m。（2）污泥泵选型：选两台，3 用 1 备，单泵流量 Q>Qw/36.65m3/h。选用 1PN 污泥泵，Q=7.2-16m3/h，H=12-14m，N=3kw（3）剩余污泥泵房:南京工业大学课程设计18 占地面积 L×B=4m×3.5m，集泥井占地面积mmH3.00 . 321浓缩污泥输送至泵房剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至脱水间处理.泵房平面尺寸 L×B=4m×3.5m五、脱水间进泥量 QW=478.5m3. /d,含水率 P=96%出泥饼 GW=56.7t/d泥饼干重 W=14.2t/d根据有关设计手册知，对于初沉污泥与二沉活性污泥的混合生污泥，当挥发性固体小于 75%，进泥含水率为 92%-96.5%，投加的有机高分子混凝剂量为污泥干重的 0.150.5%时，其生产能力一般为 130300kg 干污泥/（m·h），脱水后泥饼含水率为 75-80% 。目前带式压滤机的最大带宽为 3m。 本次设计选用标准型的带式压滤机，型号为 HQBFP-ST-1,该压滤机长为 4140mm, 宽 1620mm, 高 2000mm, 重量为 5t, 驱动器功率 1.5kw, 耗水量（水压 8 巴）10m3/h, 耗气量(10 巴)1.0m3/h。选用两台,一台备用脱水机房尺寸(10×10)m2泥饼外运填埋.南京工业大学课程设计19 第三章第三章 高程高程计计算算一一 设计说设计说明明在污水处理厂内，各构筑物之间水流多为重力自流，前面构筑物内的水位应高于后面构筑物的水位。本设计中仅有中格栅与集水池之间用泵提升，细格栅与沉砂池则通过加高实现水流在后面各个构筑物之间的自流。后面的各个构筑物采用半埋式。 二二 各构筑物的水各构筑物的水头损头损失估算失估算三三 水水头头损损失失计计算算构筑物名称水头损失/m格栅0.2-0.3沉砂池0.1-0.25(取 0.2)辐流式沉淀池0.5-0.6(取 0.55)曝气池0.25-0.4(取 0.3)南京工业大学课程设计20 计算厂区内污水在处理流程中的水头损失，选最长的流程计算，结果见下表：名称设计流量（m3/s）管径 (mm)I()V (m/s)管长(m)沿程损失(m)局部损失 （m）总损失(m)二沉池0.6 二沉池至 好氧池0.1744006.241.3442.1060.2620.1310.393好氧池0.4 好氧池至厌氧池0.1744006.241.3428.1640.1750.0880.263厌氧池0.3厌氧池至沉砂池0.3476002.861.1826.6040.0750.0380.113沉砂池0.2细格栅0.3细格栅至集水池0.3476002.861.184.6240.0130.0070.02集水池0.3 集水池至提升泵房0.3476002.861.189.7050.0280.0140.042提升泵房2粗格栅0.3进水管0.25.43 四四 各各处处理构筑物高程确定理构筑物高程确定南京工业大学课程设计21 各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)进水管-2.0-2.3细格栅后3.42.84粗格栅-2.5-3.3沉砂池3.22.51泵房-3.7-厌氧池2.78-3.22集水池4.0-2好氧池2.51-3.49细格栅前3.73.3二沉池1.11-1.89