郏县2万吨d污水处理厂工艺设计 92页

'郏县2万吨d污水处理厂工艺设计摘要本次设计主要是设计郏县两万吨每天的污水处理厂，该污水处理厂污水来源主要为城市居民生活污水和部分工业废水，BOD5/COD=0.75>0.3可生化性很好。本工艺中预处理构筑物包括中格栅、泵房、细格栅、沉砂池等。预处理从本质上属于物理处理，它的设置可以保证后面的构筑物安全有效的顺利运行。二级处理处理厂采用奥贝尔氧化沟工艺，污水在氧化沟中进行着厌氧好氧反应去除了大量的COD、BOD、SS等物质，经二沉池及絮凝沉淀池、V型滤池、接触消毒池等处理后排放。经计算，出水能达到出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。关键词：污水处理厂，奥贝尔氧化沟，一级A标准 AbstractThedesignismainlydesignedinJiaxiantwentythousandtonsperdayofsewagetreatmentplants,thesewagetreatmentplantsewagesourcemainlyforurbanresidentslivingsewageandsomeindustrialwastewater,BOD5/COD=0.75>0.3canbeverygoodbiochemical.Theprocessofpretreatmentofstructuresincludinggrid,pumpingstation,finegrid,sandpooletc..Preprocessingisessentiallyaphysicalprocess,anditcanbesetuptoensurethesafetyandefficiencyoftherearofthesmoothrunning.SecondarytreatmentplantusingOrbaloxidationditchprocess,sewageinoxidationditchinaanaerobicaerobicreactionalotofCOD,BOD,SSandothersubstanceswereremovedfromthesecondarysettlingflocculationandsedimentationpool,V-filterandcontactdisinfectiontankandothertreatmentafterdischarge.Aftercalculation,theeffluentcanreachthewaterreachedthe"urbansewagetreatmentplantpollutantdischargestandard"(18918-2002GB)levelAstandard.Keywords:sewagetreatmentplant,Orbaloxidationditch,thefirstlevelAstandard 河南城建学院本科毕业设计目录 1设计任务及资料1.1设计任务郏县2万吨/d污水处理厂方案设计1.2设计资料1.2.1项目概况郏县地处河南省中西部，平顶山市北部，属豫西山区向豫东平原过度地带。气候郏县县境地处北温带南部，气候属暖温带大陆性季风气候。光照充足，四季分明。年平均气温14.6℃，无霜期220天左右，≥10℃的活动积温为4734.9℃，年日照时数2232.2小时，日照率50%。年平均降水量678.6mm，7—9月份降雨量占全年的70%左右，属“豫西丘陵干热少雨区”水文县内河流属淮河流域沙颖河水系，流经县境的大小河流15条：北汝河、干河、鲁医河、二十里铺河、青龙河、双庙河、叶犟河、北汝河胡河、肖河、蓝河、吕梁河、三险河、杨柳河、芝河、石河。北汝河为干流，也是境内最大的河流，自西向东贯穿全境，境内段长48公里，境内流域总面积98平方公里，常年流量300～500立方米/秒。1.2.2工程范围及建设规模本工程方案设计书涉及的工程范围包括郏县城市污水处理厂，其规模为20000m3/d，包括该污水处理厂内的污水、污泥处理设施及附属设施等。1.2.3污水来源污水来源主要为城市居民生活污水和部分工业废水。 1.2.4污水水质根据任务书提供的要求，该污水处理站设计进水水质如下：COD＝400mg/LBOD＝300mg/LSS＝250mg/LTN＝30mg/LNH3-N＝25mg/LPH：6-9TP：2.5mg/L1.2.5处理后水质要求根据要求，排放水应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。[3]其具体指标如下：BOD＝10mg/LSS＝10mg/LNH3-N＝5mg/LTN＝15mg/LCOD=50mg/LTP=0.5m 2设计方案选择论证2.1污水厂水质分析该污水处理厂污水来源主要为城市居民生活污水和部分工业废水，生化需氧量与化学需氧两之比BOD5/COD=0.75>0.3，可生化性非常好。2.2工艺的对比论证污水处理工艺流程选择和组合要考虑以下因素的影响：处理水量规模、原水水质、排放标准、处理效果及稳定性、污泥的处理与处置方式、建设投资运行成本、维护管理是否简单方便以及能否与深度处理组合等。以下是几种具有脱氮除磷功能的处理工艺的可行性分析比较：表2-1污水处理工艺比较项目优点缺点传统活性污泥法传统活性污泥法系统对污水处理的效果极好，BOD5去除率可达90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。（1）曝气池容积大，占地面积大，基建费用高；（2）水质、水量变化适应能力低，效果受水质、水量变化的影响；（3）脱氮除磷效果较差；运行费用高、管理难度大，完全混合活性污泥法（1）对冲击负荷有较强的适应能力；（2）污水在曝气池内分布均匀，各部位的水质相同，将整个曝气池的工况控制在最佳条件，活性污泥的净化功能得以发挥。（1）活性污泥较易产生膨胀现象；（2）曝气池容积大，基建费用高；（3）脱氮除磷效果较差；（4）运行费用高、管理难度大。SBR法（1）其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制的；（2）不需要回流污泥和混合液，不设专门的二沉池，构筑物少；（3）占地面积小。（1）容积及设备利用率较低（一般小于50%）；（2）管理维护较复杂；（3）自控程度高，对工人素质要求较高；（4）国内工程实例少；（5）脱氮除磷功能一般。氧化沟（1）（1）容积及设备利用率不高； 处理流程简单，构筑物少，基建费用较省；（1）氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点，具有很强的抗冲击负荷的能力；（2）随着与曝气器距离的不同，沟内可呈现好氧区→缺氧区→好氧区→缺氧区……交替变化，能达到很好的脱氮效果。（3）氧化沟工艺采用的污泥泥龄较长，故剩余污泥量较活性污泥法少得多；（4）技术先进成熟，管理维护较简单；国内工程实例多，容易获得工程管理经验。（1）回流污泥中溶解氧水平较高，对除磷有一定影响。A2/O法(1)具有较好的脱氮除磷工能；(2)具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放量；(3)具有提高对难生物降解有机物的去除效果，运转效果稳定；(4)技术先进成熟，运行稳妥可靠；(5)国内工程实例多，工艺成熟，容易获得工程管理经验。（1）处理构筑物较多；（2）需增加内回流系统。（3）回流污泥含有溶解氧和硝酸盐进入厌氧区，对除磷有一定影响；系统污泥泥龄因为兼顾硝化菌的生长而不可能太短，也导致除磷效果难以进一步提高。AB法（1）经过A段处理后，废水的可化性有所提高，对B段非常有利，可以大大提高B段的净化功能；（2）经A段处理后，B段承受的负荷为总负荷30～60%，曝气池的容积减少40%左右，运行费用降低。（1）基建投资高；（2）剩余污泥量大，污泥处理投资较高。（3）运行费用高、管理难度大。经过几种方法对比，结合郏县污水处理厂的设计要求可知，郏县污水处理厂是一个中小型污水处理厂，水质可生化性较好，因此决定选用氧化沟法作为该污水处理厂的处理工艺。郏县已有污水处理厂一座，此工程定位为郏县污水处理厂二期工程，所有构筑物设计一套即可，根据设计任务书要求为两万吨每天的城市生活污水处理。2.3工艺流程图厌氧池平流式沉砂池提升泵房细格栅污水中格栅 提升泵房氧化沟回流污泥接触池V型滤池絮凝沉淀池出水二沉池污泥浓缩池剩余污泥污泥厌氧消化池外运污泥脱水图2-1郏县2万吨污水处理厂工艺流程2.4设计污水水量由设计资料知，该市每天的平均污水量为：Q=20000m3/d=231.48L/s式（2.1）查GB50014－2006《室外排水设计规范》知：200L/s<231.48L/s<500L/s则取总变化系数k=1.5根据Q=KZ∙Q式（2.2）式中Q—城市每天的平均污水量，L/s；Kz—总变化系数；Q—设计秒流量，L/s。Q=1.5×231.48=347.22L/s 3设计计算书3设计计算书3.1中格栅3.1.1中格栅设计参数的选取依据（1）格栅栅条间隙，应符合下列要求：人工清渣：25～40mm机械清渣：16～25mm最大间隙：40mm（2）如果水泵前格栅间隙不大于25mm，污水处理系统前可不再设置格栅。（3）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s，不宜大于1.5m/s。（4）过栅水头损失一般采用0.08~0.15m。（5）格栅倾角一般用30°～60°；机械清渣格栅倾角一般为60°~90°。（6）栅渣量与服务地区的情况、污水排水系统的类型、污水流量以及栅条的间隙等因素有关，对于城镇污水处理厂，可采用：格栅间隙16～25mm：0.10～0.05m3栅渣/103m3污水格栅间隙40mm左右：0.03～0.01m3栅渣/103m3污水（7）污水处理厂泵站前的格栅每日栅渣量大于0.2m3，一般应采用机械清渣。[1]（8）本设计采用两组并列格栅，格栅设计流量：Q=20000×1.586400×2=0.17m3/s3.1.2格栅的设计与计算（1）栅前水深h,根据最优水力断面（矩形条件下宽比高=2:1）公式Qmax=B12v2计算进水渠道宽度：B1=2Qmaxv=2×0.170.7=0.7m 3设计计算书式（3.1）则栅前水深h=B12=0.35m式（3.2）式中，Q——设计流量，m3/s；B1——进水渠道宽度，m;v——过栅流速m/s，本设计取v=0.7m/s（1）栅条间隙数n：n=Qmaxsinαbhv=0.17sin60°0.02×0.35×0.7=33式（3.3）式中，α——格栅倾角，本设计取α=60°；b——栅条净间隙，m，本设计取b=0.02m。（2）格栅槽总宽度BB=Sn-1+b∙n=0.0133-1+0.02∙33=0.98式（3.4）本次设计取1.0m。式中，S——栅条宽度，m，本设计取栅条宽度S=0.01m。（4）进水渠道渐宽部分的长度L1：L1=B-B12tanα=1.0-0.72tan20°=0.41m式（3.5）式中，α1——进水渠道渐宽部位的展开角度，本设计取α=20°。（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2：L2=L12=0.412=0.21式（3.6）（6）过栅水头损失h2：h2=k∙h0=k∙εv22gsinα=3∙0.96∙0.722×9.81sin60°=0.09m式（3.7） 3设计计算书式中，k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3；ε——阻力系数，ε=β(Sb)3，本设计采用锐边矩形断面，β=2.42；h0——计算水头损失，m；g——重力加速度，取9.81m/s2。（7）栅后槽的总高度H：H=h+h1+h2=(0.35+0.30+0.09)=0.74m式（3.8）式中，h1——格栅前渠道超高，一般取h1=0.30m。（8）格栅槽的总长度L：L=L1+L2+1.0+0.5+H1tanα=0.41+0.21+1.0+0.5+0.35+0.30tan30°=2.50m式（3.9）式中，H1——格栅前高度，m，H1=h+h1。（9）每日栅渣量W：W=86400QmaxW11000Kz=86400×0.35×0.081000×1.5=1.61m3/d式（3.10）1.61>0.2所以采用机械清渣。式中，w——单位体积污水栅渣量,m3/(103m3污水），本设计取0.08m3/（103m3污水）。(10)格栅选择选择GH-1800链式格栅除污机，共2台。其技术参数见下表。表3-1GH-1800链式旋转除污机技术参数型号电机功率/kw设备宽度/mm设备总宽度/mm栅条间隙/mm安装角度HG-18001.5180020904060° 3设计计算书3.2污水提升泵房3.2.1设计参数选定设计流量Q=20000×1.5(m3/d)=30000(m3/d)=0.35(m3/s)式（3.11）集水池的有效水深为2m3.2.2泵站的设计与计算（1）所需提升水位高度估算：经过格栅的水头损失为0.08m，进水管渠内水面标高为-5.000m，则格栅后的水面标高为：-5.000-0.080=-5.080m集水池的最低工作水位为：-8.02m所需提升的最高水位为3.32m故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：3.32--8.02=11.34m（2）出水管管线水头损失：出水管流量Q=0.35m3/s，选用管径为400mm的塑料管查《给水排水设计手册》第1册得：V=1.60m/s，1000i=20.0出水管线长度估为1m，局部系数为8则出水管管线水头损失为：h=iL+ξv22g=0.002×1+8×1.622×9.8=1.05m式（3.12）（3）泵站总扬程：泵站内的管线水头损失假设为2.0m，考虑自由水头为1m，则水泵总扬程为：H=11.34+1.05+2.0+1.0=15.39m式（3.13） 3设计计算书根据总扬程和水量选用500QW2700-16-185型潜污泵两台，一用一备。表3-2500QW2700-16-185型潜污泵参数型号流量m3/h转速r/min扬程m功率KW效率%出水口直径m500QW2700-16-18527007251618582500泵房设计尺寸为6.08×5.42×13.02m3.3二级泵房的设置3.3.1设计参数选定设计流量Q=20000×1.5(m3/d)=30000(m3/d)=0.35(m3/s)式（3.14）集水池的有效水深为2m3.3.2泵站的设计与计算二级泵房位于二沉池后絮凝沉淀池前（1）所需提升水位高度估算：二沉池经管道后进水管渠内水面标高为0.783m，集水池的最低工作水位为：-1.66m所需提升的最高水位为3.8761m故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：3.8761--1.66=5.5361m（2）出水管管线水头损失：出水管流量Q=0.35m3/s，选用管径为400mm的塑料管查《给水排水设计手册》第1册得：V=1.60m/s，1000i=20.0出水管线长度估为1m，局部系数为8则出水管管线水头损失为：h=iL+ξv22g=0.002×1+8×1.622×9.8=1.05m 3设计计算书式（3.15）（3）泵站总扬程：泵站内的管线水头损失假设为2.0m，考虑自由水头为1m，则水泵总扬程为：H=5.5361+1.05+2.0+1.0=9.5861m式（3.16）根据总扬程和水量选用400QW1700-7.5型潜污泵3台，两用一备。表3-3400QW1700-7.5型潜污泵参数型号流量m3/h转速r/min扬程m功率KW效率%出水口直径m400QW1700-7.512529809.75582%400泵房设计尺寸为6.08×5.57×6.66m3.4细格栅3.4.1细格栅设计计算参数最大流量：Qmax=QKZ=20000×1.524×3600=0.35m3/s栅前水深：h=0.4m，栅前流速：v1=0.9m/s（0.4m/s~0.9m/s）过栅流速：v2=0.9m/s（0.6m/s~1.0m/s）栅条宽度：S=0.01m，格栅间隙宽度b=0.01m格栅倾角：α=60°3.4.2设计计算(1)栅条间隙数：n=Qmax×sin60°bhv=0.35×sin60°0.01×0.4×0.9=91根式（3.17）设两座细格栅：n1=912=46根式（3.18） 3设计计算书(2)栅槽宽度：设栅条宽度S=0.01mB=Sn1-1+bn1=0.01×46-1+0.01×46=0.91式（3.19）(3)进水渠道渐宽部分长度：设进水渠道宽B1=0.55m，渐宽部分展开角度α=20°l1=B-B12tanα1=0.91-0.552tan20°=0.104m式（3.20）根据最优水力断面公式B1=Qmax3vh=0.353×0.9×0.4=0.324m式（3.21）(4)栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度：l2=l12=0.1042=0.05m式（3.22）(5)通过格栅的水头损失：h2=K×h0式（3.23）h0=ξv222gsinα，ξ=β×sb43式（3.24）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，对于锐边矩形断面，形状系数β=2.42；h2=3×2.42×0.010.0143×0.922×9.81×sin60°=0.26m式（3.25）(6)栅槽总高度：设栅前渠道超高h2=0.3m 3设计计算书H=h+h1+h2=0.4+0.3+0.26=0.96m式（3.26）(7)栅槽总长度：L=L1+L2+0.5+1.0+H1tanα=0.104+0.05+0.5+1.0+0.4+0.3tan60°=2.06m式（3.27）(8)每日栅渣量：格栅间隙10mm情况下，每1000m3污水产0.1m3。W=86400QmaxW11000Kz=86400×0.35×0.11000×1.5=2.02m3/d>0.2m3/d式（3.28）所以宜采用机械清渣。(9)格栅选择选择XHG-1400回转格栅除污机，共2台。其技术参数见下表：表3-4XHG-1400回转格栅除污机技术参数型号电机功率kw设备宽度mm设备总宽度mm沟宽度mm沟深mm安装角度XHG-14000.75～1.1140017501500400060°3.5平流式沉砂池3.5.1平流式沉砂池概述及设计参数平流式沉砂池是平面为长方形的沉砂池。沉砂池的主体部分，实际是一个加宽、加深了的明渠，由入流渠、沉砂区、出流渠、沉砂斗等部分组成，两端设有闸板以控制水流。在池底设置1~2个贮砂斗，下接排砂管。设计流速为0.15-0.3m/s，停留时间应大于30秒。沉砂含水率为60%，容重1.5t/m3。采用机械刮砂，重力或水力提升器排砂。（1）城镇污水厂沉砂池的只数或分格数应不少于2；（2）城镇污水的沉砂量可按每立方米污水沉砂0.03L计算，其含水率约为60%，容重约为1500kg/m3； 3设计计算书（1）贮泥斗的容积不应大于2日沉沙量，贮砂斗斗壁的倾角不应小于55°；（2）沉砂池的超高不宜小于0.3m；（3）污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速应不小于0.15m/s；（4）最大流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s，一般取30~60s；（5）有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，每格宽度不宜小于0.6m；（6）池底坡度一般为0.01~0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求确定池底的形状。[1]3.5.2平流式沉砂池设计与计算（1）沉砂部分的长度L：L=v∙t=0.25×30=7.5m式（3.29）式中，L——沉砂池沉砂部分的长度，m；v——最大设计流量时的流速，m/s，本设计取v=0.25m/s；t——最大设计流量时的停留时间，s，本设计取t=30s。（2）水流断面面积A：A=Qmaxv=0.350.25=1.39m2式（3.30）（3）池总宽度b：b=Ah2=1.390.6=2.3m式（3.31）式中，h2——设计有效水深，m，本设计取0.6。沉砂池分为2格，每格宽度为2.32=1.15m>0.6m，符合要求；每格设置1个贮砂斗。（4）每个贮砂斗所需容积V： 3设计计算书V=86400Qmax∙T∙X1000Kzn=86400×0.35×2×0.031000×1.5×2=0.60m3式（3.32）式中，X——城镇污水的沉砂量，一般采用0.03L/m3（污水）；Kz——污水流量总变化系数；T——排砂时间间隔，d，本设计取T=2d；n——贮砂斗的个数。（1）贮砂斗各部分尺寸计算：贮砂斗斗底宽采用b1=0.8m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高h,3=0.8m，则：沉砂斗上口宽b2：b2=2h,3tan60°+b1=2×0.83+0.8m=1.72m式（3.33）贮砂斗容积V1：V1=13h,3b12+b22+b1b2=13×0.8×0.82+1.722+0.8×1.72=1.32m3>0.60m3式（3.32）符合设计要求。（2）贮砂室的高度h3：本设计采用重力排砂，池底设0.06坡度坡向砂斗，则：h3=h3,+0.02×l2=h,3+0.06×L-b22=0.8+0.06×7.5-1.722≈0.97m式（3.33）式中，l2——单侧坡向贮砂斗的斜坡长度，m。（3）池总高度H：H=h1+h2+h3=(0.3+0.6+0.97)m=1.87m式（3.34）式中，h1——超高，m，本设计取h1=0.3m。（4）进水渐宽部分长度l1： 3设计计算书l1=b-b32tan20°=2.3-1.32tan20°=1.37式（3.35）出水渐宽部分长度：l3=l1=1.37m式中，b3——进水（出水）渠道宽度，m，本设计取b3=1.3m；∅——进水渐宽（出水渐缩）部位的展开角度，本设计取∅=20°。（9）核算最小流速vmin：当有一格池子出故障，仅有一格池子工作，即n1=1时：vmin=Qminn1∙Amin=0.5×0.351×0.6×1.15=0.25m/s>0.15m/s式（3.36）符合设计要求。式中，Qmin——设计最小流量，m/s，一般取Qmin=0.5Qmax；Amin——最小流量时沉砂池中的过水断面面积，m2；n1——最小流量时工作的沉砂池数目。3.6厌氧池的设计计算3.6.1参数设定本设计采用1座厌氧池，每座厌氧池设计流量：Q=20000m3/d=0.23m3/s厌氧池的水力停留时间t=1.0h；厌氧池有效水深为h=3.0m；厌氧池的超高为0.3m；污泥回流比R=0.8m。3.6.2厌氧池计算（1）厌氧池容积：V=Q∙t=0.23×1.0×3600m3=833.33m3式（3.37） 3设计计算书式中，V——厌氧池容积，m3；t——厌氧池水力停留时间，h。（2）厌氧池面积：A=Vh=8333=277.78m2式（3.38）（3）厌氧池池径：D=4Aπ=4×2783.14=18.8m式（3.39）（4）厌氧池总高：H=h+h1=3.0+0.3=3.3m式（3.40）式中，h1——厌氧池超高，m。（5）污泥回流量计算：设计中取污泥回流比为R=80%Q1=RQ=0.8×0.23=0.184m3/s=15897.6m3/d式（3.41）（5）搅拌机的选择查《给水排水设计手册》第11册常用设备知选用BQT075型低速潜水推流器。3.7氧化沟的设计3.7.1奥贝尔氧化沟概述Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟,奥贝尔氧化一般沟由三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。[12] 3设计计算书3.7.2设计参数本设计的奥贝尔氧化沟采用泥龄法设计，设计参数如下：奥贝尔氧化沟混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=4000~5000mg/L；污泥负荷N=0.03~0.15kgBOD5/(kgMLSS∙d);考虑脱氮时停留时间T=12~24h;沟渠深H≤4.5m。为简化曝气设备，各沟可取等宽，也可不等，沟深不超过沟宽。直线段尽可能短，弯曲部分约占体积的70%~90%；甚至可做成圆形。在三沟系统中，体积分配为50:33:17，一般第一沟占50%~70%。溶解氧控制比例为0:1:2，充氧量分配按65:25:10考虑。曝气设备采用曝气转碟，每米水平轴上转碟不宜超过5个。一般采用A型（单沟采用一个电机）和B型（两沟共用一个电机）两种形式组合。出水采用电动可调节堰板。为保证流速v=0.3m/s,池底可配置潜水推进器，安装在曝气转碟的下游。[12]3.7.3设计计算（1）基本设计条件与参数设计水量：Q=20000m3/d。设计进水水质BOD5浓度S0=270mg/L;TSS浓度X0=225mg/L；VSS=157.5mg/L(VSS/TSS)=0.7;TKN=30mg/L(进水中认为不含有硝态氮)；NH3-N=25mg/L；（以CaCO3计，一般城镇污水多采用此值）；最低水温10℃；最高水温25℃。设计出水水质BOD5浓度Se=27mg/L;TSS浓度Xe=20mg/L;TKN=15mg/L;NH3-N=5mg/L。基本设计参数污泥产率系数Y=0.46；混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=4000mg/L；混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）Xv=3000mg/L(MLVSS/MLSS=0.75)；污泥龄θc=30d;自身氧化系数Kd=0.055d-1;20℃时脱氮速率qdn=0.035kg还原的NO3--N/(kgMLVSS∙d)。（2）去除BOD5计算 3设计计算书氧化沟出水溶解性BOD5浓度为S。为了保证二级出水BOD5浓度Se≤20mg/L，必须控制氧化沟出水所含溶解性BOD5浓度。S=Se-1.42×VSSTSS×TSS×1-e-0.23×5=27-1.42×0.7×20×1-e-0.23×5=13.41mg/L式（3.42）好氧区容积V1(m3)V1=YθcQ(S0-S)XV(1+KdθC)=0.46×30×20000×(0.27-0.01341)3.0×(1+0.055×30)=8908m3式（3.43）好氧区水力停留时间t1(h)t1=V/Q=8908/20000=0.45d=10.69h式（3.44）剩余污泥量∆X(kg/m3)∆X=QS0-SY1+Kdθc+QX1-Xe式（3.45）式中X1——进水悬浮固体固体惰性部分的浓度（进水TSS-进水VSS），mg/LXe——TSS的浓度上式中X1=225-0.7×225=67.5mg/L=0.068kg/m3,Xe=20mg/L=0.02kg/m3,故∆X=20000×0.2-0.01341×0.461+0.055×30+20000×0.068-0.02=1607.78kg/d式（3.46）每去除1kgBOD5产生的干污泥量∆XQ(S0-Se)=1607.7820000×(0.27-0.027)=0.331(kgDS/kgBOD5)式（3.47）（3）脱氮计算 3设计计算书氧化的氨氮量。进水中硝态氮为零，氧化沟产生的剩余生物污泥中含氮率为12.4%。则用于生物合成的总氮为N0=0.124×Y(S0-S)1+Kdθc=0.124×0.46×(270-13.41)1+0.055×30=5.52mg/L式（3.48）需要氧化的氨氮量N1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需氮量N0N1=30-5-5.52=19.48mg/L式（3.49）脱氮量Nr需要的脱氮量Nr=进水总氮量-出水总氮量-生物合成所需的氮量=30-15-5.52=9.48mg/L式（3.50）计算脱氮所需池容积V2及停留时间t2脱硝率qdn(t)=qdn(20)×1.08T-20式（3.51）10℃时qdn=1.0810-20×0.035=0.076(kgNO3-—N/kgMLVSS)式（3.52）脱氮所需的容积V2=QNrqdnXV=20000×9.480.022×3000=2873m3式（3.53）停留时间t2=V2/Q=2873/20000=0.14d=3.5h式（3.54）(4)氧化沟总容积V及停留时间tV总=V1+V2=8908+2873=11781m3式（3.55）t=t1+t2=10.69+3.5=14.19h式（3.56）校核污泥负荷N=QS0XV=20000×0.274×11781=0.11 3设计计算书式（3.57）设计规程规定氧化沟污泥负荷应为0.03~0.15kgBOD5/(kgVSS∙d)。（5）需氧量的计算设计需氧量AOR氧化沟设计需氧量AOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD5的需氧量+去除NH3-N耗氧量-剩余污泥中NH3-N的耗氧量-脱氮产氧量去除BOD5需氧量D1为D1=a"QS0-S+b"VXV式（3.58）式中a"——微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0.52；b"——活性污泥微生物自身氧化率，取0.12D1=0.52×20000×0.27-0.0134+0.12×11781×3=6909.8kg/d剩余污泥BOD需氧量D2（用于合成的一部分）为D2=1.42∆X=1.42×YQ∆S1+Kdθc=1.42×0.46×20000×(0.27-0.01341)1+0.055×30=1264.9kg/d1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kgO2,则去除氨氮的需氧量D3为D3=4.6×进水TKN-出水NH3-N=4.6×30-51000×20000=2300kg/d剩余污泥中NH3-N耗氧量D4为D4=4.6×0.124×YQ∆S1+Kdθc=4.6×0.124×0.46×20000×(0.27-0.01341)1+0.055×30=508.1kg/d每还原1kgNO3-—N产生2.86kgO2，则脱氮产氮量D5为D5=2.86×9.481000×20000=542.3kg/d总需氧量=6909.8-1264.9+2300-508.1-542.3=6894.5kg/d 3设计计算书考虑安全系数1.4，则AOR=1.4×6894.5=9652.3kg/d式（3.59）校核：每去除1kgBOD5的需氧量=9652.3/20000×(0.27-0.01341)=1.88(kgO2/kgBOD5)，氧化沟设计规程规定在1.6~2.5kgO2/kgBOD5，符合要求。标准状态下需氧量SORSOR=AOR×Cs(20)α[βρCsT-C]×1.024T-20式（3.60）ρ=所在地区实际气压1.013×105=0.921×1051.031×105=0.909取Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L，α=0.85，β=0.95。氧化沟采用3沟通道系统，计算溶解氧浓度C按照外沟：中沟：内沟=0.2:1:2，充氧量分配按照外沟：中沟：内沟=65:25:10来考虑，则供氧量分别为外沟道AOR1=0.65AOR=0.65×9652.3=6274.0kg/d中沟道AOR2=0.25AOR=0.25×9652.3=2413.08kg/d内沟道AOR3=0.1AOR=0.1×9652.3=965.23kg/d各沟道标准需氧量分别为SOR1=6274.0×9.170.85×(0.95×0.909×8.38-0.2)×1.02430-20=7588(kgO2/d)=316.17(kgO2/h)SOR2=2413.08×9.170.85×(0.95×0.909×8.38-0.2)×1.02430-20=2918(kgO2/d)=121.58(kgO2/h)SOR3=965.23×9.170.85×(0.95×0.909×8.38-0.2)×1.02430-20=1167(kgO2/d)=48.63(kgO2/h)总标准需氧量分别为SOR=SOR1+SOR2+SOR3=316.17+121.58+48.63=486.38(kgO2/h)=11673(kgO2/g)式（3.61） 3设计计算书校核每去除1kgBOD5的标准需氧量=1167320000×(0.27-0.01341)=2.27(kgO2/kgBOD5)式（3.62）（6）氧化沟尺寸计算设氧化沟1座，则氧化沟容积V=11781m3氧化沟弯道部分按容积的80%考虑，直线部分按占容积的20%考虑。V弯=0.8×11781=9424.8m3V直=0.2×11781=2365.2m3氧化沟有效水深h取4.5m，超高0.5m；外、中、内三沟道之间隔墙厚度为0.25m，则A弯=V弯/h=9424.8/4.5=2094.4m2A直=V直/h=2365.2/4.5=525.6m2直线段长度L。取内沟、中沟、外沟宽度分别为8m、8m、9m，则L=A直2(B外+B中+B内)=525.62(9+8+8)=10.51m式（3.63）中心岛半径rA弯=A外+A中+A内(式中所指的面积为各沟道弯道面积)式（3.64）2094.4=r+8+0.25+8+0.25+92×2×3.14×9+r+8+0.25+82×2×3.14×8+(r+82)×2×3.14×8解得r=0.58m,取0.6m校核各沟道的比例外沟道面积=9×10.51+(0.6+8+0.25+8+0.25+92)×3.14×9×2=1410m2 3设计计算书中沟道面积=8×10.51+(0.6+8+0.25+82)×3.14×8×2=813.7m2内沟道面积=8×10.51+(0.6+82)×3.14×8×2=399.3m2外沟道面积所占百分比=14101410+813.7+399.3=0.54中沟道所占百分比=813.72623=0.31内沟道所占百分比=399.32623=0.15基本符合奥贝尔氧化沟各渠道容积比（50:33:17）（5）进出水管及调节堰计算进出水管。污泥回流比R=100%，进出水管流量Q=20000m3/d=0.231m3/s;进出水管控制流速v≤1m/s。进出水管直径d=4Qπv=4×0.2313.14×1.0=0.54m，取0.8m(800mm)。校核进出水管流速v=QA=0.2310.32×3.14=0.82m/s<1m/s符合要求。出水堰计算。为了能够调节曝气转碟的淹没深度，氧化沟出水设置出水竖井，竖井内安装电动可调节堰。初步估计为δ/H<0.67，因此按照薄壁堰来计算。Q=1.86H3/2式（3.65）取堰上水头水头高H=0.2m,则堰宽b=Q1.86H3/2=0.2311.86×0.23/2=1.39m式（3.66），取b=1.4m.考虑可调节堰的安装要求（每边留0.3m），则出水竖井长度L=0.3×2+b=0.6+1.4=2m式（3.67）出水竖井宽度B取1.2m(考虑安装高度)，则出水竖井平面尺寸为L×B=2m×1.2m式（3.68） 3设计计算书出水井出水孔尺寸为b×h=1.4m×0.5m，正常运行时，堰顶高出孔口底边0.1m，调节堰上下调节池范围为0.3m。出水竖井位于中心岛，曝气转碟上游。（5）曝气设备选择曝气设备选用转碟式氧化沟曝气机，转碟直径D=1400mm，单碟（ds）充氧能力为1.3kgO2/(h∙ds)，每米轴安装碟片不大于5片。外沟道。外沟道标准需氧量SOR1=316.17(kgO2/h)。所需碟片数量n=SOR11.3=316.71.3=243.6片,取244片。式（3.69）每米轴安装碟片数为4个（最外侧碟片距池内壁0.25m），则所需曝气转碟组数=n9×4-1=24435=6.9组，取7组。每组转碟安装碟片数=2447=34.8片，取35片。式（3.70）校核：每米转碟安装的碟片数=35-19-0.25×2=4片<5片，满足要求。故外沟道共安装8组曝气转碟，每组上共有碟片34片。校核单碟充氧能力=316.735×7=1.29[kgO2/(h∙ds)]<1.3[kgO2/(h∙ds)]，式（3.71）满足要求。中沟道中沟道标准需氧量SOR2=121.58(kgO2/h)。所需碟片数量n=SOR21.3=121.581.3=93.52片,取94片。式（3.72）每米轴安装碟片数为4个（最外侧碟片距池内壁0.25m），则所需曝气转碟组数=n8×4-1=9431=3.03组，取4组。每组转碟安装碟片数=944=23.5片，取24片。 3设计计算书式（3.73）校核：每米转碟安装的碟片数=24-18-0.25×2=3.06片<5片，满足要求。故中沟道共安装4组曝气转碟，每组上共有碟片24片。校核单碟充氧能力=121.5824×4=1.27[kgO2/(h∙ds)]<1.3[kgO2/(h∙ds)]，满足要求。内沟道内沟道标准需氧量SOR3=48.63(kgO2/h)。所需碟片数量n=SOR31.3=48.631.3=37.4片,取38片。式（3.74）每米轴安装碟片数为4个（最外侧碟片距池内壁0.25m），则所需曝气转碟组数=n8×4-1=3831=1.2组，取2组。每组转碟安装碟片数=382=19片，取19片。式（3.75）校核：每米转碟安装的碟片数=19-18-0.25×2=2.4片<5片，满足要求。故内沟道共安装2组曝气转碟，每组上共有碟片19片。校核单碟充氧能力=48.6319×2=1.28[kgO2/(h∙ds)]<1.3[kgO2/(h∙ds)]，满足要求。为了使表面较高的流速转入池底，同时降低混合液表面流速，在每组曝气转碟下游2.5m处设置导流板与水平成45°倾斜安装，板顶部距水面0.2m。导流板采用全玻璃钢，宽为0.9m。长度与渠道宽度相同。为防止导流板翻转或变形，在每块儿倒流板后2根∅80mm的钢管进行支撑。根据上述计算，每座氧化沟公设A型转碟7组，轴长9米。B型转碟6组，轴长8米。碟片数：外沟=35×7=245片，中沟=24×4=96片，内沟=19×2=38片该氧化沟所需电机功率N=22×7+22×4+18.5×2=279(kW)式（3.76） 3设计计算书3.8辐流式二沉池的设计与计算二次沉淀池（简称二沉池）是整个活性污泥系统中非常重要的组成部分。整个系统的处理效能与二沉池的设计和运行密切相关，在功能上要同时满足澄清（固液分离）和污泥浓缩（提高回流污泥的含固率）两方面的要求，它的工作效果将直接影响系统的出水水质和回流污泥浓度。从利用悬浮固体与污水的密度差以达到固液分离的原理来看，二沉池与一般的沉淀池并无两样；但是，二沉池的功能要求不同，沉淀的类型不同。因此，二沉池的设计原理和构造上都与一般的沉淀池有所区别。二沉池的构造与污水处理厂的初沉池类似，可以采用平流式、竖流式和辐流式。对于大中型城市污水处理厂，一般在设计沉淀池时，选用平流式和辐流式沉淀池。因为本设计水量较大，为节省空间和基建费用，故采用辐流式二沉池。为了使沉淀池内水流更稳定、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式沉淀池。辐流式沉淀池一般采用对称布置，有圆形和正方形。主要由进水管、出水管、沉淀区、污泥区及排泥装置组成。按进出水的形式可分为中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种类型，其中，中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最广。周边进水可以降低进水时的流速，避免进水冲击池底沉泥，提高池的容积利用系数。这类沉淀池多用于二次沉淀池。本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。3.8.1设计原则及参数1)沉淀池的设计数据宜按下表的规定取值表3-5沉淀池的设计数据沉淀池类型沉淀时间表面水力负荷每人每日污泥量污泥含水率固体负荷初次沉淀池—二次沉淀池生膜法后 3设计计算书活性污泥法后2)沉淀池的超高不应小于0.3m。3)沉淀池的有效水深宜采用2.0～4.0m。4)当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°。5)活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按不大于2h的污泥量计算，并应有连续排泥措施；生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按4h的污泥量计算。6)排泥管的直径不应小于200mm。7)当采用静水压力排泥时，二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m，活性污泥法处理池后不应小于0.9m。8)二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7L/(s·m)。9)沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。10)水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比宜为6～12，水池直径不宜大于50m。11)宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为1～3r/h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min。当水池直径(或正方形的一边)较小时也可采用多斗排泥。12)缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。13)坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。[11]3.8.2辐流式沉淀池设计参数的选取依据（1）本设计采用一座采用单边转动刮泥机的辐流式二沉池，设计污水量为：Q=2000024m3/h=833.33m3/h式（3.77）（2）二沉池有关设计参数的选取参阅上文初沉池相关内容；（3）二沉池的经验设计参数：表3-6二沉池的经验设计参数 3设计计算书在处理工艺中的作用沉淀时间h表面水力负荷固体负荷污泥含水率（%）生物膜法后活性污泥法后3.8.3辐流式二沉池相关设计计算（1）单池尺寸设计计算：①池表面积：A=Qq=833.331.1m2=757.57m2式（3.78）式中，q——表面水力负荷，本设计取q=1.1m3∙(m2∙h)-1。②池直径：D=4Aπ=4×757.573.14=31.0m式（3.79）③沉淀部分有效水深：h2=q∙t=1.1×3=3.3m式（3.80）式中，t——沉淀时间，本设计取t=3h。④沉淀部分有效容积：V=πD24×h2=3.14×3124×3.3=2489.5m3式（3.81）⑤污泥区所需容积： 3设计计算书V1=T1+RQX12(X+XR)=2×1.8×833.33×400012(4000+9000)=1846.1m3式（3.82）式中，T——污泥区贮泥时间，本设计取2h；R——污泥回流比，本设计取0.8；X——曝气池中污泥浓度,mg/L；XR——回流污泥浓度，本设计取XR=9000mg/L。⑥沉淀池底坡落差（即沉淀池底部梯形高度）：取沉淀池底坡i=0.05，则h5=i×D-D12=0.05×31-62=0.625m式（3.83）式中，D——二沉池直径，m；D1——污泥斗上口直径，本设计取D1=6.0m。⑦排泥斗高度：h6=D1-D22×tan60°=6.0-4.02×tan60°=3m式（3.84）式中，D2——污泥斗下口直径，本设计取D2=4.0m。⑧沉淀池周边(有效)水深：h0=h2+h3+h4=3.3+0.5+0.5m=4.3m式（3.85）式中，h3——缓冲层高度，本设计取h3=0.5m；h4——刮泥板高度，本设计取h4=0.5m。D/h0=31/4.3=7.2<12，符合设计规范。⑨沉淀池总高度：H=h0+h1+h5+h6=4.3+0.3+0.63+1.73=6.96m式（3.86）式中，h1——沉淀池超高，本设计取0.3m。（2）进水系统计算： 3设计计算书①进水管的设计计算进水管设计流量Q"=Q×1+R=833.33×1+0.8m3/h=1500m3/h=0.42m3/s式（3.87）式中，R——污泥回流比，本设计取R=0.8。进水管采用管径d=800mm，流速v=1.2m/s，坡度i=0.0015。②进水槽的设计计算采用环形平底槽，等距设置布水孔，孔径为50mm，并加100mm长短管。a.进水槽水深h=Q"vB=0.421.4×0.8=0.38m式（3.88）式中h——进水槽水深，m；B——进水槽宽度，本设计取B=0.8m；v——进水槽中流速，本设计取v=1.4m/s。b.进水槽布水孔布水孔平均流速：vn=2tvGm=2×700×1.06×10-6×20=0.77m/s式（3.89）式中，vn——布水孔平均流速，一般取0.3~0.8m/s；t——导流絮凝区平均停留时间s，池周有效水深为2~4米时，一般可取360-720s，本设计取t=700s；v——污水的运动黏度系数，水温为20℃时v=1.06×10-6m2/s；Gm——导流絮凝区平均速度梯度，一般可取10~30s-1，本设计取Gm=20s-1。布水孔数：n=Q"vn×S=0.420.77×π×0.0524=278式（3.90） 3设计计算书式中S——单个布水孔面积，m2；c.布水孔间距l=π(D-B2)n=3.14×(31-0.82)278=0.35m式（3.91）式中，l——布水孔间距，m；D——二沉池直径m；B——进水槽宽度m；n——布水孔数。（3）出水系统设计计算：①环形集水槽的设计采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口。单池设计流量：Q=833.33m3/h=0.23m3/s环形集水槽内流量：q=Q2=0.232=0.12m3/s集水槽宽度：b=0.9×(k∙q)0.4=0.9×1.4×0.120.4=0.44m式（3.92）式中，k——安全系数，一般可取1.2~1.5，本设计取1.4；q——集水槽流量，m3/s。集水槽起点水深：h"=0.75b=0.75×0.44m≈0.33m式（3.93）集水槽终点水深：h""=1.25b=1.25×0.44m≈0.55m式（3.94）槽深均取0.7m。②出水溢流堰的设计a.出水采用90°三角堰，单个三角堰流量：q"=1.343h2.47=1.343×0.052.47=0.0008213m3/s 3设计计算书式（3.95）式中，h——堰上水头，m，本设计中取0.05m。b.三角堰的个数：n=Qq"=0.230.0008213≈281（个）c.三角堰中心距（单侧出水）：L1=Ln=π(D-2b)n=3.14×(31-2×0.44)281=0.337m式（3.96）d.校核出水堰口负荷q""=Q3.6π(D-2b)=0.23×1033.6×3.14×(31-2×0.44)=0.68L/(s∙m)<1.7L/(s∙m)式（3.97）满足规范要求。式中，q""——二沉池出水堰口负荷，L/(s∙m)；Q——单座二沉池设计流量，m3/s；（4）二沉池固体负荷：G=24×1+RQXA=24×(1+0.8)×833.33×9000×10-3757.57=427.7kg/(m2∙d)式（3.98）式中，G——固体负荷，kg/(m2∙d)；X——悬浮固体浓度mg/L;A——二沉池水面面积m2（5）单池污泥量计算：总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量。回流污泥量：QR=Q∙R=833.33×0.8m3/h=666.66m3/h式（3.99）剩余污泥量：Qs=∆Xf∙XR=1607.781.3×0.7×9=196.3m3/d=8.2m3/h式（3.100） 3设计计算书总污泥量：QZ=QR+QS=674.86m3/h式（3.101）3.9加药间3.9.1常见絮凝剂水处理混凝剂或混凝剂的选择,不要让水质的处理将对人类健康产生有害的影响。在工业生产水处理,使用时不允许含有有害成分。絮凝剂的选择和用量应根据经验确定的自来水在类似条件下或原水的凝聚和沉淀的结果,结合当地的试剂供应。絮凝剂的选择原则是,水净化效果,适应性强,使用方便,货源可靠,价格很低。常用的混凝剂：硫酸铝：两种固体和液体。固体硫酸铝交通方便,但生产过程是复杂的,缓慢水解,液体硫酸铝需要安装或罐装运输。聚合氯化铝：PAC。它具有以下特点:净化效率高,消费,小剂量、低浊度、颜色、过滤性能好、高浊度原水尤为重要；适应高温、pH值适应范围宽(5-9)；操作方便使用时,腐蚀,良好的工作条件,设备简单、操作方便、比FeCl3成本更低；无机高分子化合物。氯化铁：使用广泛的pH值范围内,絮体的形成比铝盐絮凝体密度、水的影响,低温、低浊度水硫酸铝。但强烈的腐蚀产物,固体吸收剂溶解,不容易照顾。硫酸亚铁:絮凝的形成是更快,更稳定,沉降时间短,耐蚀性高,适用于高浊度、高碱度的水。3.9.2混凝剂药剂的选用与投加（1）混凝药剂的选则通过上面的比较和水质的分析，混凝剂选用碱式氯化铝[Aln(OH)mCl3n-m]简写PAC。根据原水的水质水温PH值的情况，选用混凝剂为聚合氯化铝，投加浓度为15%，最大投加量为61.3（mg/L）。优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5~9）。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。 3设计计算书碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为3mg/L。其特点为：净化效率高、耗水量低，水浊度低，浓度小，过滤性能好，污浊度较高的污水尤其明显。高温适应性:pH值适用于广泛的pH值(可以在pH=5~9的范围,不用添加碱)使用时操作方便，腐蚀性小，劳动所需条件比较容易获取。设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。无机高分子聚合物。（2）混凝剂的投加混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。（3）混凝剂的投量计算已知计算水量Q=20000m3/d=833.33m3/h。根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=61.3mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。日投加量：T=aQ1000=61.31000×20000=1226kg/d式（3.102）3.9.3加药间和药库的一般要求(1)剂量的房间应该位于灌装点附近,通常泵站或絮凝池附近,毗邻药房和仓库。(2)剂量的房间的地板和墙壁,储藏室一般使用普通混凝土,没有防腐,但强大的浓缩剂的腐蚀应采取相应措施,防止腐蚀。室内的标高应该略高于室外室内地板。地板上1%--3%的坡度,坡度油底壳,消除废水冲洗地板。(3)在4米以上,应该有一个门进入运输工具。(4)在大多数大中型水使用单轨和手动或电动葫芦。(5)混凝剂的气味或灰尘,应在通风良好的房间里独自一人准备的解决方案,需要安装通风设备。 3设计计算书(6)水管采用镀锌钢管、塑料管或橡皮管,排渣管道使用塑料管道或陶土管。(7)药物管道一般超过2个,封面上的沟,沟排水管道,避免水进入管道。(8)凝聚剂固定存储容量根据15-30天的最大剂量的剂量计算,存储容量由当地代理供应。测定条件和运输条件。固体的堆垛高度聚集剂可以1.5--2.0m,和堆码高度的高度可以适当增加机械搬运设备时使用。通过凝聚代理存储和堆放高度来确定有效叠加区域,在此期间预留1.5米宽处理过道和磅秤位置。大型药库考虑汽车交通的便利,对3-4m通道的宽度。液体凝聚剂可以放在室外的储备池里面，储备池应该设一个雨棚。剂量设计房间,药库,根据上述需求的设计。3.9.4加药间和药库的计算（1）设计参数已知计算水量Q=20000m3/d=833.33m3/h。根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=61.3mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。（2）设计计算溶液池容积W1=aQ417bn=61.3×833.33417×15×2=4.08m3，取6m3式（3.103）式中：A——混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取61.3mg/L；Q——设计处理的水量，833.33m3/h；b——溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15%；n——每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为W1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为L×B×H=2m×2m×1.5m，高度中包括超高0.36m，置于室内地面上。溶液池实际有效容积：W1=2×2×1.5=6m3式（3.104）满足要求。 3设计计算书池旁设工作台，宽1.0~1.5m，池底坡度为0.02。底部设置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm，按1h放满考虑。溶解池容积W2W2=(0.2~0.3)W1式（3.105）式中：W2——溶解池容积（m3），一般采用（0.2-0.3）W1。本设计取0.28，0.28W1=0.28×4.08=1.1424m3溶解池也设置为2池，单池尺寸：L×B×H=1.0m×1.0m×1.0m，高度中包括超高0.2m，底部沉渣高度0.2m，池底坡度采用0.02。溶解池实际有效容积：W"=1.0×1.0×1.0×2=2m3式（3.106）溶解池的放水时间采用t＝10min，则放水流量：q0=W260t=2.0×100010×60=3.33L/s式（3.107）查水力计算表得放水管管径DN75mm，相应流速v0=1.429m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径DN100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理（3）投药管投药管流量q=W1×2×100024×60×60=6×2×100024×60×60=0.139L/s式（3.108）查水力计算表得投药管管径DN20mm，相应流速为v0=1.268m/s。（4）溶解池搅拌设备溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。（5）计量投加设备混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加; 3设计计算书压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量:q=W112=4.0812=0.34m3/h式（3.109）式中：W1——溶液池容积（m3）耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用.（6）药剂仓库考虑到远期发展，面积为70m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为8.5m×8.5m。3.10混合设备原水中投加絮凝剂后，应立即瞬时强烈搅动，使在很短时间（约10-20s）内，将凝聚剂分散到水中，这一过程称为混合。在水处理中十分重要。但在投加高分子絮凝剂时，只要求混合均匀，不要求快速、强烈的搅拌混合。3.10.1混合设施的一般要求在设计混合设施时应满足以下要求：（1）混合设施应使药剂投加后水流产生剧烈紊动，在很短时间内使药剂均匀地扩散到整个水体，也即采用快速混合方式；（2）混合时间一般为10~60s；（3）搅拌速度梯度G一般为600~1000s-1；（4）当采用高分子絮凝剂时，混合不宜过分剧烈；（5）混合设施与后续处理构筑物的距离越近越好，尽可能采用直接连接方式。最长距离不超过120m；（6）混合设施与后续处理构筑物连接的管道可采用0.8~1.0m/s。3.10.2混合设备选择供水和排水处理过程中原料水和混凝剂、促凝剂等药品 3设计计算书,如完整的混合是提高反应,因此在治疗过程中达到一个好的效果最基本的条件。混合是一个重要的先决条件实现良好的絮凝效果,许多混合效果的影响因素,如品种、浓度、原水温度、粒子的性质和大小在水里。混合设备的基本要求是快速、试剂与水混合均匀。同时,只有原始的水和试剂的混合能有效提高药物的利用率,从而节省使用数量和降低运行成本。混合设备应该接近絮凝池,连接管的流量是0.8——1.0m/s。主要混合设备是泵叶轮、压力管道、静态混合器或混合池等。他们的主要特点是:(1)泵混合:该设备简单,完全混合,节省电力的效果好,但它不适合长途,混合时间一般不超过30年代;(2)管道混合:该设备简单,占地面积少,水头损失小,但流量降低,这可能产生沉淀;(3)机械混合,混合效果好,水量变化很小,水头损失小,但需要消耗动能,设备容量需求的平均每立方米0.175千瓦,管理和维护比较复杂,效果很差。通过以上比较,选择机械混合池,机械混合池的优点是混合效果好,水量变化的影响并不是特别明显。缺点是机械设备的增加和相应的维护工作。3.10.3机械混合池的计算（1）有效容积取混合时间T=0.5min，池数n=2个，则W=QT60n=833.33×0.560×2=3.47m3式（3.110）式中：W——为有效容积T——混合时间n——池数机械混合池尺寸及有关参数选定：直径：D=2.10m水深：H1=1.0m池总高：H=H1+0.45(超高)=1.45m式（3.111）搅拌器外缘速度：v=3.0m/s(一般采用1.5~3.0m/s,设计取3.0m/s)搅拌器直径：D0=23D=1.4m 3设计计算书式（3.112）设计中取1.4m。搅拌器宽度：B=0.1D=0.210m式（3.113）设计中取0.3m。搅拌器层数：H:D<1.2~1.3设计中取一层。搅拌器叶数：Z=4搅拌器距池底高度：0.5D0=0.7m式（3.114）（2）搅拌器转速n0=60vπD0=60×3.0π×1.4=40.92r/min式（3.115）式中：n0——搅拌器转速（r/min）；V——搅拌器外缘速度（m/s）；D0——搅拌器直径（m）。设计中取v=3.0m/s，D0=1.4m（3）搅拌器角速度ω=2vD0=2×3.01.4=4.29rad/s式（3.116）（4）轴功率取阻力系数c=0.2，搅拌器层数b=1m层，搅拌器半径R0=1.0m，则N2=cρω3ZBR04408g=0.2×1000×3.333×4×1×0.94409×9.81=4.84kW 3设计计算书式（3.118）式中：（5）所需轴功率取水的动力黏度μ=1.029×10-4Pa∙s，速度梯度G=1000s-1，则N1=μWG2102=1.029×10-4×3.47×10002102=3.50kW式（3.119）N1~N2，满足要求。（6）电动机功率取传动机械效率Σηn=0.85，则N3=N2Σηn=4.840.85=5.69kW式（3.120）式中：N3——电动机功率（KW）；N2——设计轴功率（KW）；Σηn——传动机械功率，设计中取0.85。3.11絮凝池3.11.1絮凝池的一般要求絮凝池设计应该符合以下要求：(1)速度梯度G或絮凝速度应该在絮凝过程中逐渐由大变小； 3设计计算书(2)絮凝池应该有足够的絮凝时间，一般应该在10~30分钟，浊度低，低温水应该采取更大；(3)絮凝池的平均速度梯度G一般在30~60s–1，GT104~105的价值，为了确保絮凝过程的完整和完善；(4)絮凝池应该结合沉淀池，避免管道连接。如果有必要,流量应该小于0.15m/s,并避免突然增加的流量或落差；(5)为了避免断裂形成的絮凝,水的流量出口的絮凝槽优于0.10m/s；(6)絮凝应该避免沉淀。如果它是难以避免的,我们应该采取相应的措施。3.11.2絮凝池的选择隔板式絮凝池：絮凝效果好，结构简单，施工方便，但体积大水头损失较大，转折点很是容易破坏；涡流絮凝池，体积很小，水头损失小，但池深，地下水位高的建筑是困难的，絮凝效果差；折板絮凝器，良好的絮凝效果,絮凝时间短、体积小。然而,构建一个更困惑絮凝池复杂,成本太高。根据以上各种絮凝池的特点和实际情况比较,选择制定往复式隔板絮凝池的设计。3.11.3隔板式絮凝池的计算（1）设计参数絮凝池设计n=1组，1池，该池设计流量为：Q1=Q24n式（3.121）式中：Q1——单池设计水量（m3/h）Q——水厂处理水量（m3/d）n——池数（个）设计中取Q=20000m3/d，n=1个Q1=2000024=833.33m3/h=0.231m3/s式（3.122） 3设计计算书（2）设计计算①絮凝池有效容积：V=Q1T式（3.123）式中：V——絮凝池有效容积（m3）Q1——单池设计水量（m3/h）T——絮凝时间（min）设计中取T=20minV=833.3360×20=277.78m3≈280m3式（3.124）考虑与斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取1.6m，池宽取10m。2）絮凝池有效长度：L"=VH"B式（3.126）式中：L"——絮凝池有效长度（m）H"——平均水深（m）B——与沉淀池同宽（m）设计中取超高为0.3m，H"=1.6m，B=15m。h=0.3+1.6=1.9mL"=2801.6×15=11.67m式（3.127）3）隔板间距絮凝池起端流速取v1=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.3m/s,v4=0.2m/sa1=Q13600nV1H"式（3.128）式中：a1——第一段隔板间距（m） 3设计计算书Q1——单池处理水量（m3/h）v1——第一段内流速（m/s）H"——池内水深（m）设计中取v1=0.5m/s,H"=1.6ma1=833.333600×0.5×1.6=0.289m式（3.129）设计中：a1=0.3m,实际流速v1’=0.48m/sa2=0.4m,实际流速v2’=0.36m/sa3=0.5m,实际流速v3’=0.28m/sa4=0.8m,实际流速v4’=0.18m/s各段隔板条数分别为：6，6，6和6，则池子实际长度L""=6×0.3+0.4+0.5+0.8=12m式（3.130）取隔板厚度δ=0.20m，共23块隔板，则絮凝池总长度L为：L=12+0.2×24-1=16.6m式（3.131）加上两端墙的厚度：L=16.6+0.2×2=17m4）水头损失计算hi=ξmivit22g+vi2Ci2Rili式（3.132）式中：vi——第i段廊道内水流速度（m/s）；vit——第i段廊道内转弯处水流速度（m/s）；m——第i段廊道内水流转弯次数；ξ——隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（转弯）=3；li——第i段廊道总长度(m)；Ri——第i段廊道过水断面水力半径（m）；Ci——流速系数，随水力半径Ri和池底及池壁粗糙系数n而定，本设计取n=0.013，通常按曼宁公式计算。 3设计计算书R1=a1Ha1+2H=0.3×1.60.3+2×1.6=0.14式（3.133）C1=1nR116=10.013×0.1416=55.42,C12=3072.48式（3.134）絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数为n=0.013。其他段计算结果得：R2=a2Ha2+2H=0.4×1.60.4+2×1.6=0.18式（3.135）C2=1nR216=10.013×0.1816=57.80,C22=3340.84式（3.136）R3=a3Ha3+2H=0.5×1.60.5+2×1.6=0.22式（3.137）C3=1nR316=10.013×0.2216=59.77,C32=3572.08式（3.138）R4=a4Ha4+2H=0.8×1.60.8+2×1.6=0.32式（3.139）C4=1nR416=10.013×0.3216=63.62,C42=4047.28式（3.140）廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.2-1.5倍，本设计取1.4倍，则第一段转弯处流速：vit=Q11.4aiH3600=833.331.4×0.3×1.6×3600=0.344m/s式（3.141）式中： 3设计计算书vit——第i段转弯处的流速（m/s）；Q1——单池处理水量（m3/h）；ai——第i段转弯处断面间距H——池内水深（m）。其他3段转弯处的流速为：v2t=0.258m/s,v3t=0.207m/s,v4t=0.129m/s各廊道长度各段转弯处的宽度分别为；0.50m、0.64m、0.74m、1.08ml1=n×B-0.50=6×6-0.5=33.00m式（3.142）l2=n×B-0.64=6×6-0.64=32.16m式（3.143）l3=n×B-0.74=6×6-0.74=31.56m式（3.145）l4=n×B-1.08=6×6-1.08=29.52m式（3.146）各段的水头损失为：h1=ξm1v1t22g+v12C12R1l1=3×6×0.34422×9.8+0.523072.48×0.14×33.0=0.128m式（3.147）h2=ξm2v2t22g+v22C22R2l2=3×6×0.25822×9.8+0.423340.84×0.18×32.16=0.070m式（3.148）h3=ξm3v3t22g+v32C32R3l3=3×6×0.20722×9.8+0.323572.08×0.22×31.56=0.043m式（3.149）h4=ξm4v4t22g+v42C42R4l4=3×6×0.12922×9.8+0.224047.28×0.32×29.52=0.016m式（3.150）5）GT值计算(t=20时) 3设计计算书G=ρ∙h60μT=1000×0.25760×1.029×10-4×20=45.62s-1<60式（3.151），符合设计要求；GT=45.62×20×60=54745，（在104-105范围之内）。絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为0.4m。3.12沉淀池3.12.1沉淀池的选择常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件如下表：表3-7各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件平流式优点：1可就地取材，造价低；2操作管理方便，施工较简单；3适应性强，潜力大，处理效果稳定；1一般用于大中型净水厂；2原水含砂量大时作预沉池。 3设计计算书4带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点：1不采用机械排泥装置时，排泥较困难。2机械排泥设备，维护复杂；3占地面积较大竖流式优点：1排泥较方便；2一般与絮凝池合建，不需另建絮凝池；3占地面积较小。缺点：1上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2施工较平流式困难。1一般用于小型净水厂；2常用于地下水位较低时。辐流式优点：1沉淀效果好；2有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点：1基建投资及费用大；2刮泥机维护管理较复杂，金属耗量大；3施工较平流式困难。1一般用于大中型净水厂；2在高浊度水地区作预沉淀池。斜管（板）式优点：1沉淀效果高；2池体小，占地少缺点：1斜管（板）耗用材料多，且价格较高；2排泥较困难。1宜用于大中型水厂；2宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽。沉淀池的池体是由水进口和出口地区,降水区域和污泥区是由四个部分组成的。沉淀池设计计算,主要是确定的数量和大小沉积区和泥渣区,计算和布局的进口,出口和污泥排放设施,等等。综合考虑斜管沉淀池的使用,停留时间短,降水效率高,占地面积省等特点。其适用条件是:(1)适用于大、中、小型水厂。(2)适用于新建筑的改造和扩张。为了提高水产量和挖掘潜力,斜管和斜率可以安排在平面流沉淀池和各种沉积斜坡。(3)施工场地限制,并不能用平流式沉淀池。(4)不同的方向流沉淀池的斜管用于原水的浊度很长一段时间内低于1000度。相同的流动向斜管沉淀池应该用于长期浊度低于200度的水。 3设计计算书3.12.2斜管沉淀池的计算斜管沉淀池是浅池理论在实际中的应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计1组。（1）设计参数设计流量为Q=20000m3/d=833.33m3/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池长为15m，表面负荷q=9m3/m2·h斜管材料采用厚0.4mm，塑料板热压成成六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，长900mm，水平倾角θ=60°。（2）设计计算1）平面尺寸计算①沉淀池清水区面积：A=Q1q=833.339=92.59m2≈93m2式（3.152）式中A——斜管沉淀池的表面积（m3）q——表面负荷m3/（m2·h），一般采用9.0-11.0m3/（m2·h），本设计取9m3/（m2·h）。②沉淀池的长度及宽度：B=AL=9315=6.2m式（3.153）设计中取7m则沉淀尺寸为L×B=7×15=105m2，为配水均匀，进水区布置在15m长的一侧。在7m的长度中扣除无效长度0.5m，因此进出口面积(考虑斜管结构系数1.03)：A1=(B-0.5)×LK1=(7-0.5)×151.03=94.66m2取95m2式（3.154）式中：A1——净出口面积（m2）k1——斜管结构系数，取1.03①沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.2+0.87+1.5+0.80=4.7m 3设计计算书式（3.155）式中：H——沉淀池总高度（m）；h1——保护高度（m），一般采用0.3~0.5m，本设计取0.3m；h2——清水区高度（m），一般采用1.0~1.5m，本设计取1.2m；h3——斜管区高度（m），斜管长度为1.0m，安装倾角60°，则；h4——配水区高度（m），一般不小于1.0~1.5m，本设计取1.5m；h5——排泥槽高度（m），本设计取0.8m。2）进出水系统①沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：A2=Qv=0.2310.2=1.157m2式（3.156）式中：A2——孔口总面积（m2）v——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15~0.20m/s。本设计取0.2m/s。每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数N=A215×8≈1157015×8≈97个式（3.157）进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。②沉淀池出水设计沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s，则穿孔总面积：A3=Qv1=0.2310.6=0.385m2式（3.158）设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数：N=A3F=0.385π4×0.042≈307个式（3.159） 3设计计算书式中N——孔口个数；F——每个孔口的面积(m2)，设每条集水槽的宽度为0.4m，间距为1.5m，沿池长方向布置10条穿孔集水槽，每侧集水槽一侧开孔数为25个，孔间距为20cm。集水槽汇水至出水总渠，出水总渠宽度0.8m，深度1.0m。出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失，孔口损失：Σh1=ξv122g=2×0.622×9.8=0.037m式（3.160）式中：∑h1——孔口水头损失（m）；ξ——进口阻力系数，本设计取ξ=2.集水槽内水深为0.4m，槽内水流速度为0.38m/s，槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：Σh2=iL=0.01×7=0.07m式（3.161）∑h2——集水槽水头损失（m）；设计中取i=0.01，l=7m,出水总水头损失：Σh=Σh1+Σh2=0.037+0.07=0.107m式（3.162）设计中取0.11m。3）沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设10根，双侧排泥至集泥渠。集泥渠长15m，B×H=0.3m×0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管长7.5m，首末端集泥比为ms=0.5，查得kω=0.72。取孔径d=25mm，孔口面积f=0.00049m²，取孔距s=0.4m，孔眼总面积为：m=ls-1=7.50.4-1=18m2式（3.163）孔眼总面积为：Σw0=18×0.00049=0.00882m2式（3.164）穿孔管断面积为： 3设计计算书w=Σw0kw=0.008820.72=0.0123m2式（3.165）穿孔管直径为：D=4×0.0123π=0.125m式（3.166）本设计取150mm，取直径为150mm，孔眼向下，与中垂线成45°角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。4）核算①雷诺数Re水力半径R=d4=304=7.5mm=0.75cm式（3.167）当水温t=10℃时，水的运动粘度v=0.01cm2/s斜管内水流速速为v2=QAsin60°=0.23193×sin60°=0.0020m/s=0.20m/s式（3.168）Re=Rv2v=0.75×0.200.01=15<500式（3.169）符合设计要求。式中R——水力半径（cm）；——斜管安装倾角，一般采用60°~70°，本设计取60°。②弗劳德系数FrFr=v22Rg=0.2020.75×981=5.44×10-5式（3.170）Fr介于0.0001-0.001之间，满足设计要求。①斜管中的沉淀时间 3设计计算书T=l1v2=1.00.0020=500s=8.3min<10min式（3.171）满足设计要求式中l1——斜管长度（m），本设计取1.0mv2——斜管内的水流速度（m/s）3.13滤池3.13.1滤池的选择(1)多层滤料滤池：本设施具有承载能力大,速度高,储蓄回流水,下降的速度快，过滤水质很好,但只有三层过滤材料,双层过滤材料适用于大中型水;缺点是过滤材料是不容易获得和昂贵的管理困境,过滤很容易被传递和困难的清洗容易积累泥球,需要使用辅助冲洗设备；(2)虹吸过滤:适用于中型自来水厂水2-10吨/日),土木结构更为复杂,池体更加深大,反洗废水,不同头等速过滤水质也更好的过滤速度下降:(3)无阀的过滤器,过滤槽的压力,如微量过滤机处理,适合小型自来水厂;(4)可移动罩过滤器:需要设置移动砂洗设备加工数量较大的初始滤过率高,和滤波器设计的平均滤波器的速度不应过高,封面体壁之间的密封要求高,单池面积不应太大(少于10平方米)(5)普通快滤池,返回阀式过滤器,适用于大中型水厂、单一池面积一般不超过100平方米。有成熟的操作经验的优点是可靠的,沙子过滤材料,这种材料很容易获得廉价,使用高阻水分配系统,单一池面积大,深度的温和,过滤速度低,水质较好。(6)双阀过滤器：是流砂滤器双联阀过滤器,传统快速过滤的优缺点基本上是相同的,减压阀,相应的降低成本和维护的工作量,但必须增加形成虹吸的抽气设备。(7)V过滤器：从实际的操作条件来看,V型过滤器的使用空气和水反冲技术和纯水洗涤方式,主要有以下优点:1）消除过滤材料表面,内心的泥球,与拦截能力,过滤周期长,水的量很小。可以节省40-60%的水量减少用水量,降低生产经营成本。2）不容易产生过滤材料的损失,过滤层是稍微扩大,改善过滤材料的生命,减少滤砂,砂替代成本。 3设计计算书3）使用粗粒、均质石英砂过滤器，确保过滤冲洗效果和充分利用过滤材料的容量，水质好。根据设计要求,广泛应用V过滤器的使用。V型过滤器流两粒砂滤器,皮带表面清洗的空气与反洗过滤器,适合大中型水、安全可靠的操作,使用砂滤料,材料容易获得,滤床含废水量大,周期长,过滤速度高,质量很好。根据设计数据,综合比较选择的V型快速过滤器。V过滤器是使用最广泛、稳定、可靠运行,适合大中型水厂。V型过滤器是恒水位过滤、超声波水位的设施可以自动控制水阀,阀门可以基于高和低水平的池中水位,自动调节的开放程度,确保池中的水位是恒定的。V过滤器的过滤材料的选择更大的厚度(约1.40米),粒径也粗(0.95~1.35毫米)石英砂过滤器媒体。当滤层逆转,过滤材料在微扩张状态,不容易耗尽。V型过滤器的另一个特点是单池面积大,过滤周期长,水质很好,和保存水的量。一池面积通常设计为70~90米,甚至多达100。过滤材料层厚、载荷大,过滤水的水浊度一般小于0.5NTU。V型过滤器通常用于气体清洗的清洗过程,同时空气和水洗涤水洗+表面扫描。水冲洗强度设计5L/s,m,比双阀过滤水冲洗强度/s(-m),为了拯救回流水2/3,如果1500万m/d水例如全年可节省回流水约6000万立方米,如果0.4元/立方米的水价格计算,节日,反冲清洗水的成本2400万元,表明经济效益显著。其适用条件如下:(1)一般适用于大中型水厂,单一池面积不应超过100平方米,以免清洗不均匀;(2)使用的组合和平流或斜管沉淀池。当原水是浊度较低藻类含量比较少,它可以不经过沉淀直接过滤；(3)Ｖ型滤池单池面积可达150m3。3.13.3V型滤池的计算（1）设计参数滤池设计水量Q=20000m3/d=833.33m3/d，设计滤速ν=9m/h第一步气冲冲洗强度q气1=15L/(s∙m2)，t气=3min；第二步气、水同时反冲q气2=15L/(s∙m2)，q气1=4L/(s∙m2)，t气水=4min；第三步水冲强度q水2=5L/(s∙m2)，t水=5min冲洗时间t=12min；冲洗周期T=48h 3设计计算书（2）设计计算1）平面尺寸计算滤池工作时间：T"=24-12×2460×48=23.9h（式中未考虑排放初滤水）式（3.172）①滤池总面积：F=QvT"=200009×23.9=93.0m2式（3.173）②滤池的分格为了节省占地，选三座双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽B=3m,单格长L=6m,（一般规定V型滤池的长宽比为2：1—4：1，滤池中央气，水分配槽将滤池宽度分成两半，每一半的宽度不宜超过4m）,每个面积f＝32m²，总面积96m2。④校核强制滤速v"v"=nVn-1=3×93-1=13.5m/h式（3.174）满足v≤17m/h的要求。式中：v——设计滤速ν=9m/h；n——池子座数。⑤滤池高度的确定h=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7=0.8+0.1+0.1+1.2+1.5+0.5+0.3=4.5m式（3.175）式中：H1——气水室高度，0.7～0.9m，取0.8m；H2——滤板厚度m，取0.1m；H3——承托层厚度，采用0.05～0.1m，取0.1m；H4——滤料层厚度，一般为1.1～1.2m，取1.2m；H5——滤层上面水深，采用1.2～1.5m，取1.5m； 3设计计算书H6——进水系统跌差（包括进水槽孔洞水头损失及过水堰跌差），一般为0.3～0.5m，取0.5m；H7——进水总渠超高m，取0.3m。①水封井设计滤层采用单层均质滤料，粒径0.96～1.35mm，不均匀系数K80为1.2～1.6，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算∆H清=180γ1-m02gm03(1φd0)2l0v=17.20cm式（3.176）式中：∆H清——水流通过滤料层的水头损，cm；γ——水的运动黏度，cm²/s，20℃时为0.0101cm²/s；g——重力加速度，981cm²/s；m0——滤料孔隙率，取0.5；d0——与滤料体积相同的球体直径，cm，取为0.1cm；l0——滤层厚度，120cm；v——滤速，v=9m/h=0.0025m/s；φ——滤料颗粒球度系数，天然沙粒0.75～0.80，取0.8。根据经验，滤速为8～12m/s时，清洁滤料层的水头损失一般为30～50cm，计算值比经验值低，取经验值的底限30cm清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失∆H≤0.22m，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为∆H开始=0.3+0.22=0.52m,为保证正常过滤时池内液面高出滤料层，水封井出水堰顶高与滤料层相同，设水封井平面尺寸2×2m²。堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高为：h水封=0.3+h1+h2+h3+h4=0.3+0.8+0.1+0.1+1.2=2.5式（3.177）因为每座滤池过滤水量：Q单=vf=8×32=256m3/h=0.07m3/s式（3.178）式中v——设计滤速；f——每座滤池的面积；所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh32 3设计计算书式（3.179）计算得：h水封=Q单1.84×2.023=0.071.84×2.023=0.07m式（3.180）则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.07+0.52=0.59m2）反冲洗管渠系统本设计采用长柄滤头配水配气系统,冲洗水采用冲洗水泵供应,为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求,冲洗水泵采用两用一备的组合,水泵宜于滤池合建,且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关设计规定。①反冲洗用水流量Q反的计算反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为5L/(m²·s)Q反水=q水f=5×32=160L/s=576m3/h式（3.181）参考相似资料水泵采用14sh-28型水泵,其性能参数为：H=12.3～19.3m，Q=270～400L/s。V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量：Q表水=q表水f=0.0018×32=0.0576m3/s式（3.182）②反冲洗配水系统的断面计算配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干管的截面积A水干=Q反水V水干=0.161.5=0.107m2式（3.183）反冲洗配水干管采用钢管，DN600，流速1.22m/s，反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部布水区，反冲洗水通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值，配水支管流速为1.0～1.5m/s,取V水支=1.0m/s，则配水支管的截面积：A方孔=Q反水V水支=0.161.0=0.16m2，式（3.183） 3设计计算书此为配水方孔总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置10个配水方孔，共计20个，孔中心间距0.5m，每个孔口面积：A小=0.1620=0.008m2式（3.184）每个孔口尺寸取0.09×0.09m²，反冲洗水过孔流速：v=0.16/(2×10×0.09×0.09)=0.99m/s式（3.185）满足要求。③反冲洗用气量计算Q反气采用鼓风机直接充气，采用两组,一用一备。反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算，这是气冲强度为15L/(m²·s)Q反气=q气f=15×32=480L/s=0.48m3/s④配气系统的断面计算　配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积：A气干=Q反气V气干=0.485=0.096m2式（3.186）反冲洗配气干管采用钢管，DN350，流速10.76m/s（在10~15m/s之间），反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，尤其水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同共计20个，反冲洗用空气通过布气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。反冲洗配气支管流速为10m/s左右，配气支管的截面积：A气支=Q反气V气干=0.4810=0.048m2式（3.187）每个布气小孔面积：A气孔=A气支20=0.04820=0.0024m2式（3.188） 3设计计算书孔口直径：d气孔=4×0.00243.1412=0.055m式（3.189）取55mm。每孔配气量：Q气孔=Q反气20=0.4820=0.024m3/s=2073.6m3/h式（3.190）⑤气水分配渠的断面设计气水同时反冲洗时反冲洗水的流量：Q反气水=q水f=4×32=128L/s=0.128m3/s式（3.191）气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量：Q反气=q气f=15×32=480L/s=0.48m3/s式（3.192）气水分配渠的气水流速均按相应的配水配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积：A气水=Q反气水V水干+Q反气V气干=0.1281.5+0.485=0.181m2式（3.193）3）滤池管渠的布置①反冲洗管渠a.气水分配渠气水分配渠起端宽取0.4m,高取1.5m，末端宽取0.4m，高取1.0m，则起端截面积为0.6m²，末端截面积0.4m²，两侧沿程各布置10个配水小孔和10个配气小孔，孔间距0.5m，共20个配水小孔和20个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为0.391/20=0.020﹤末端截面积1.2m²，满足要求。b.排水集水槽排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水槽起端槽高：H起=H1+H2+H3+H4+0.5-1.5=1.2m 3设计计算书式（3.194）式中H1，H2，H3同前，1.5为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高：H末=H1+H2+H3+H4+0.5-1.0=0.8+0.1+0.1+1.2+0.5-1.0=1.7m式（3.195）其中1.0为气水分配渠末端高度i=H末-H起L=1.7-1.26=0.083>0.02式（3.196）符合设计要求。c.排水集水槽排水能力校核由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高h排集=1.2-0.3=0.9m式（3.197）槽宽b排集=0.4m式（3.198）湿周X=b+2h=0.4+2×0.9=2.2m式（3.199）水流断面A排集=b排集h排集=0.4×0.9=0.36m式（3.200）水力半径R=A排集/X=0.36/2.2=0.164m式（3.201）水流速度v=R23i12n=0.164230.0435120.013=4.81m/s式（3.202）过流能力Q排集=A排集v=0.36×4.81=1.7316m3/s式（3.203） 3设计计算书实际过水量Q反=Q反水+Q表水=0.016+0.0576=0.074m3/s﹤1.7316m³/s，式（3.204）符合设计要求。②排水渠和进水管渠a排水渠内水深H=1.73×3QgB2=1.73×36.129.81×1.02=1.55m式（3.205）取跌落高差为0.3m,则排水渠高为1.55+0.3+4.3-1.0-0.2=5.15m,取5.0m。式（3.206）b进水管渠：3座滤池合为1组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速要求0.8～1.2m/s,采用1.0m/s则过滤流量Q强=20000m3/d=0.231m3/s式（3.207）进水总渠水流断面积A进总=Q强v=0.2311.0=0.231m2式（3.208）进水总渠宽0.7m，水面高0.17m。c单池进水孔：每座滤池在进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节闸板的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量，孔口面积按孔口淹没出流公式Q=0.8A2gh计算，其总面积按滤池强制过滤水量计，孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积：A孔=Q强0.82gh=0.2310.82×9.8×0.1=0.207m2 3设计计算书式（3.209）中间孔面积按表面扫洗水量设计：A中孔=A孔×Q表水Q强=0.207×0.05760.231=0.0516m2式（3.210）孔口宽B中孔=0.2m，孔口高H中孔=0.26m两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积：A侧=A孔-A中孔2=0.207-0.05162=0.078m2式（3.211）孔口宽B侧孔=0.2，孔口高H侧孔=0.39md宽顶堰：为保证进水稳定性，进水总渠引来的待滤水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽取b宽顶=2.0m，宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh23，计算得：h宽顶=Q强1.84×b宽顶23=0.2311.84×223=0.158m式（3.212）e滤池配水渠：进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽，滤池配水渠宽取b配水=0.3m，渠高为1.0m，渠总长等于滤池总宽，则渠长L配渠=4.0m，当渠内水深h配渠=0.4m时，末端流速（进来的待滤水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量）v配渠=Q强2b配渠h配渠=0.2312×0.3×0.4=0.963m/s式（3.213）满足滤池进水管渠流速在0.8～1.2m/s的范围内的要求。f.配水渠过水能力校核： 3设计计算书配水渠水力半径R配渠=b配渠h配渠2h配渠+b配渠=0.3×0.42×0.4+0.3=0.109m式（3.214）配水渠水力坡降i配渠=nv配渠R配渠232=0.013×0.9630.109232=0.003式（3.215）渠内水面降落∆h配渠=i配渠L配渠/2=0.003×4/2=0.006m式（3.216）因为配水渠最高水位h=h配渠+∆h配渠=0.4+0.006=0.406m式（3.217）小于渠高1.0m,所以配水渠的过水能力满足要求。4)V型槽的设计V型槽槽底射表扫水出水孔，直径取0.025m，间隔0.15m，每槽共计70个，则单侧V型槽表扫水出水孔总面积为：A表孔=3.14×0.02524×70=0.034m2式（3.218）出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m。据潜孔出流公式Q=0.8A2gh，其中Q应为单个滤池的表扫水流量，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面：q=W1×2×100024×60×60=11×2×100024×3600=0.255Ls≈0.27L/s式（3.219） 3设计计算书反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh32求得，其中b为集水槽长，b=L排槽=4.5m，Q为单格反冲洗流量：Q反单=Q反2=0.12242=0.0612m3/s式（3.220）所以h排槽=Q反单1.84b23=0.0379m≈0.04m式（3.221）V型槽倾角45°，垂直高度1.0m，壁厚0.15m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面高度为：H=1.0-0.15-h排槽=1.0-0.15-0.04=0.81m式（3.222）反冲洗时V型槽顶高出槽内液面高度为：H=1.0-0.15-h排槽-hv液=1.0-0.15-0.04-0.27=0.54m式（3.223）5)设备选型①风机选型根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力，风量要求选3台LG50风机。风量50m3/min，风压49Kpa，电机功率60KW，两用一备，正常工作鼓风量共计100m3/min>1.1Q反气=73m3/min。②反冲洗水泵选型选用ISG350-315B型泵，4台（3用一备），性能参数：流量8503/h，扬程14m，电机功率55KW。（3）计算简图见下图 3设计计算书图3-1V型滤池平面示意图3.14污泥泵房设计污泥泵房的设计包括回流污泥泵的选择和剩余污泥泵的选择计算。1）集泥池计算回流污泥量为：Q1=RQ=0.8×833.33=666.66m3/h式（3.234）剩余污泥量为：Qs=196.3m3/d=8.2m3/h式（3.235）总污泥量为：Q=Q1+Qs=674.86m3/h式（3.236）设计中选用4台（2用2备）回流污泥泵，2台（1用1备）剩余污泥泵。则每台回流泵的流量为：666.662=333.33m3/h=92.59L/s式（3.237）泵房集泥池有效容积按不小于最大一台泵（回流泵）5分钟出水量计算，则V=92.59×51000×60=27.78m3式（2.238）有效水深设为h=2.0m，集泥池的面积为：A=Vh=27.782=13.89m2 3设计计算书式（3.239）集泥池尺寸为：L×B=5×3m2）回流污泥泵的选择二沉池池底标高为-6.52m,氧化沟前的水面相对标高为1.06m，则污泥回流泵所需提升最小高度为：1.06-（-6.52）＝7.58m选用350QW1100-10-45型潜水排污泵，单台提升能力为1100m3/h，提升高度为10m,电动机转速n=990r/min,功率N=45kW，效率为76.4%，出口直径为350mm，重量为1500kg。设计泵房底部高-3.54m，泵房顶部高5.5m。。3）剩余污泥泵的选择竖流式浓缩池最高泥位4.00m，剩余污泥泵房最低泥位为-3.0m,则污泥泵静扬程为H0=4.00+3.0＝7.00m式（3.240）污泥输送管道压力损失为2.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+2+1=10.0m。式（3.241）选用50QW30-30-7.5型潜水排污泵，单台提升能力为30m3/h，提升高度为30m,电动机转速n=1440r/min,功率N=5.5kW，效率为79.1%，出口直径为100mm，重量为150kg。设计取泵房底部标高为-5.54m，顶部标高5.5m,3.15污泥浓缩池的设计与计算3.15.1污泥浓缩池设计参数选取依据本池采用带刮泥机的辐流式重力浓缩池。设计参考如下：（1）当进泥为初次污泥时，其含水率一般为95%~97.5%，浓缩后污泥含水率为90%~92%。（2）当进泥为剩余污泥时，其含水率一般为99.2%~99.6%，浓缩后污泥含水率为97%~98%。（3）当进泥为混合污泥时，其含水率一般为98%~99%，浓缩后污泥含水率为94%~96%。（4）浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。（5）浓缩池有效水深最低不小于3m，一般宜为4m。 3设计计算书（6）污泥室体积和污泥排放时间,应根据污泥的方法和两排泥时,常规的污泥排放时,两次间距一般可以使用8h。（7）污泥收集设施:辐流式污泥浓缩池污泥收集装置,当吸泥机使用时,可以将底坡坡度设为0.003;当用刮泥机,不应小于0.01。当没有刮泥机,槽的底部通常配备泥斗。泥桶和倾角的水平应不低于50度。刮泥机的转速是0.75~4r/h,抽吸机的旋转速度是1r/h,外层线路速度一般应该是1~2米/分钟。同时可以安装在炉篦刮刀,以提高浓度，去除更多的水,并将除浮渣的装置设在水面。（8）其他结构和辅助设施建设:一般使用防水钢肋混凝土施工。最小的污泥排放管的直径,污泥卸料管和上清液管150毫米,通常用铸铁管。（9）上层清液:上层清液的浓缩池应该返回到主沉降槽前处理。整个工厂的数量和有机质含量按物料平衡来计算。（10）二次污染:污泥浓缩罐一般散发臭气,必要时,应考虑除臭剂或除臭措施。气味控制可以从以下三个方面进行,即封闭、吸收和屏蔽。所谓的关闭,是指盖子或其他设备密封气味源;所谓的吸收,是指化学氧化或净化气味;所谓的掩蔽,是指使用掩蔽剂气味暂时不分散。3.15.2污泥浓缩池相关设计计算（1）计算进泥量与污泥固体浓度：二沉池每天排放的污泥量：Q1=196.3m3/d式（3.242）含水率99%，污泥浓度：C1=9g/L；絮凝沉淀池每天排放的污泥量：Q2=Qmax(c0-c1)×100KZγ(100-p0)=20000×(0.00675-0.00203)×1001.5×1000×(100-97)=94404500=2.10m3/d式（3.243）含水率97%，污泥浓度：C2=40g/L；进泥量Q：Q=Q1+Q2=196.3+2.1m3/d=198.4m3/d 3设计计算书式（3.244）进泥的污泥固体浓度C：C=Q1C1+Q2C2Q1+Q2=196.3×9+2.1×40198.4=1766.7+84198.4=9.33h/L式（3.245）（2）浓缩池的面积：已知进泥为混合污泥，污泥固体通量取M=75kg/(m2∙d)，则A=QCM=198.4×9.3375=24.68m2式（3.246）采用一个浓缩池。单池浓缩污泥量：Q=198.4m3（3）浓缩池的直径：D=4A"π=4×24.683.14=5.6m取6m式（3.247）（4）浓缩池的高度：取浓缩时间T=16h，则浓缩池有效水深：h2=TQ24A=16×198.424×24.68=5.36m式（3.248）超高：h1=0.3m；缓冲层高度：h3=0.5m；刮泥板高度：h4=0.5m；取池底坡度i=0.05，则池底坡度落差：h5=D-D12×i=5.6-2.02×0.05m=0.09m式（3.249）排泥斗上口宽D1=2.0m，下口宽D2=1.0m，排泥斗斗壁倾角60°，则排泥斗高度： 3设计计算书h6=D1+D22tan60°=2.0-1.02×3m=0.9m式（3.250）浓缩池总高度：H=h1+h2+h3+h4+h5+h6=0.3+5.36+0.5+0.5+0.09+0.9=7.65m式（3.251）（5）浓缩后污泥量计算污泥混合后浓度为17.2g/L，取污泥近似密度为1000kg/m3，则可以近似认为浓缩池进泥的含水率为P1=98.2%，浓缩后污泥的含水率P2=96%，浓缩后污泥体积为：Q3=Q100-P1100-P2=198.4×100-98.2100-96m3/d=89.28m3/d式（3.252）（6）上清液回流量计算：Q4=QP1-P2100-P2=198.4×98.2-96.0100-96.0=109.12m3/d=1.26L/s式（3.253）上清液回流管用DN200mm的钢管，流速为0.55m/s。上清液回流管接入厂污水管。3.16污泥厌氧消化池本次设计虽采用奥贝尔氧化沟工艺，然而由于进水BOD过高，污泥有机物含量达不到标准，故设置污泥厌氧消化池。3.16.1污泥厌氧消化池的设计依据（1）我国的定容式消化池主要为柱锥形。消化池由集气罩（直径1~2米，高常为1米）、上椎体、池体和下椎等四部分组成，并附设有搅拌和加热设备。消化池直径一般为6~35米，柱体部分高度一般大于直径的1/2，总高度与直径比约为0.8~1.0，池底坡度一般为0.08。中温消化最佳温度为34℃。（2）低筒的位置应该高于地下水位7米以上,防止地下水带来的污染;（2）保温层要延伸到地下，一般必须在冻土层以下。 3设计计算书δ集气罩Dd2d1>7m图3-2污泥厌氧消化池计算示意图h4h3h2h1±0.00α2α1ⅠⅡⅢⅣ上锥体下锥体池体保温层3.16.2污泥厌氧消化池的相关设计计算（1）化池的容积计算：按污泥投配率计算，即每天投加的新鲜污泥量（m3）与消化池容积的比例（%）：V=wn=89.280.065m3=1373.5m3式（3.254）式中，V——消化池的计算体积，m3；w——每日新鲜污泥量，m3；n——污泥投配率,%,对中温消化n≈6%~8%，本设计取n=6.5%。设计采用1座消化池，所需容积：V"=1373.5m3（2）消化池各部分直径： 3设计计算书取池体直径D=15.0m，集气罩直径d1=2m，下锥体直径d2=1m，上锥体锥角α1=25°，下锥体锥角α2=20°。（1）消化池的高度：集气罩高度：h1=1m上椎体高度：h2=D-d12tan25°=15-2.02×0.466m=3.03m式（3.255）池体高度：h3≥D2=15.02m=7.5m，设计取h3=7.5m下椎体高度：h4=D-d22∙tan20°=15-12×0.364=2.548m式（3.256）消化池总高度：H=h1+h2+h3+h4=1.0+3.03+7.5+2.55=14.08m式（3.257）HD=14.0815=0.94>0.8，满足规范要求。（4）消化池容积：集气罩容积：V1=πd124=3.14×2.024=3.14m2式（3.258）上锥体容积：V2=πh23D24+Dd14+d214=3.14×3.033×1524+15.0×2.04+2.024m3=205.35m3式（3.259）假设消化池内液面高度为上锥体高度的一半，h"2=h22=3.032=1.52m，式（3.260） 3设计计算书此时：d"1=D+d12=15.0+2.02=8.5m式（3.261）则上锥体有效容积：V"2=πh2"3D24+Dd1"4+d1"24=3.14×1.52315.024+15.0×8.54+8.524m3=168.94m3式（3.262）柱体容积：V3=π∙D24∙h3=3.14×15.024×7.5m3=1324.69m3式（3.263）下锥体容积：V4=πh43D24+Dd24+d224=3.14×2.553×15.024+15.0×1.04+1.024=160.81m3式（3.264）消化池有效容积：V=V2"+V3+V4=168.94+1324.69+160.81m3=1654.43m3>1373.5m3式（3.265）满足设计要求。（5）消化池各部分表面积：①集气罩表面积S1=π∙d124+πd1h1=3.14×2.024+3.14×2.0×1.0m2=9.42m2式（3.266）①上锥体表面积S2=π2D+d1h2sin25°=π2×15.0+2.0×3.030.423m2=191.18m2式（3.267）②池盖表面积S1+S2=9.42+191.18m2=200.6m2 3设计计算书式（3.268）①柱体表面积S3=πDh3=3.14×15.0×7.5m2=353.25m2式（3.269）取消化池柱体部分地面上的高度5.4m，地面下的高度为3.6m。则消化池柱体地面以上部分表面积:S3"=3S35=0.6×353.25=211.95m2式（3.270）消化池柱体地面以下部分表面积：S3""=2S35=0.4×353.25=141.3m2式（3.271）②下锥体表面积S4=πd224+π2D+d2h4sin20°=3.14×1.024+3.142×15.0+1.0×2.550.342m2=188.08m2式（3.272）③消化池壳体总表面积S=S1+S2+S3+S4=9.42+191.18+353.25+188.08m2=741.93m2式（3.273）设计中厌氧消化池底部标高为-6.80，顶部为7.27m。3.17污泥脱水机房3.17.1设计参数的设定假设污泥经厌氧消化池消化反应后减量40%，则污泥脱水机房的设计流量为：Q=0.6×198.4m3=119.04m3式（3.274） 3设计计算书3.17.2污泥脱水机房的相关设计计算本设计采用板框压滤机进行污泥脱水。（1）压滤机的选型取2台压滤机（1台备用），每台每天工作8h,则每台压滤机处理量：Q=119.041×8=14.88m3/h式（3.275）选择某型带式压滤脱水机，其主要技术参数见下表。表3-8DY-1000型带式压滤机主要技术参数处理能力/滤带清洗用水泥饼含水率/%外形尺寸/mm宽度/mm有效过滤面积/m2水量/水压/15~35170040.812~16>0.565～854250×2250×2730（2）设备选择每个溶药池中设置某型搅拌机各1台。表3-9BQT-705型搅拌机的技术参数见表规格/mm电机功率/kW叶轮转速/r·min-1叶轮直径/mmФ1800×20000.6130500（3）尺寸计算污泥脱水间尺寸设计5×4×3m。 3设计计算书3.18接触消毒池与加氯间3.18.1设计参数的确定本设计采用隔板式接触反应池1座，反应池设计参数如下：设计流量：Q=20000m3/d=231.5L/s水力停留时间：T=0.5h设计投氯量为：ρ=4.0mg/L平均水深：h=2.0m单格宽度：b=1.8m3.18.2接触消毒池设计计算（1）接触池容积：V=Q∙T=0.23×0.5×3600m3=416.7m3式（3.276）（2）接触池表面积：A=Vh=416.72.0m2=208.35m2式（3.277）（3）实际接触池容积：隔板数采用4个，则廊道总宽为B=4+1×1.8=9m式（3.278）接触池长度L=AB=208.359m=23.15m取24m式（3.279）长宽比Lb=241.8=13.3式（3.280）实际接触池容积：V"=BLh=9×24×2.0m3=432m3>416.7m3式（3.281） 3设计计算书（4）接触反应池高度：H=h+h"=2.0+0.3m=2.3m式（3.282）h"——超高，本设计取h"=0.3m（5）加氯量计算：设计最大加氯量为ρmax=4.0mg/L，投氯量为ω=ρmax∙Q=0.004×20000kg/d=80kg/d=3.3kg/h式（3.283）加氯间设计为5×4×4.56m。表3-10构筑物的污染物去除率构筑物名称CODCr(%)BOD5(%)SS(%)NH3-N(%)中格栅0000细格栅0000平流沉砂池1010100厌氧池0000氧化沟80909180二沉池535850絮凝沉淀池3040700V型滤池00700接触消毒池0000根据以上表格，可计算得各污染物的出水浓度。CODCr出水浓度：400×1-10%×1-80%×1-5%×1-30%=47.88<50mg/LBOD5出水浓度：300×1-10%×1-90%×1-35%×1-40%=9.72<10mg/LSS出水浓度:250×1-10%×1-91%×1-85%×1-70%×1-70%=0.27<10mg/LNH3-N出水浓度： 3设计计算书25×1-80%=5mg/L≤5mg/L综上，本设计的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，达到了预期的处理效果。 4污水处理厂总体布置4污水处理厂总体布置4.1污水处理厂的平面布置主要内容和布置原则污水处理厂平面布置的主要任务是每个单位工程和辅助设施,如平面布局的相对位置,包括处理建设材料和辅助建筑,如泵站、井等,各种管道、辅助建筑(如鼓风机房、办公楼、变电站等),和道路,植树造林。污水处理厂布局应遵循以下最基本的原则:(1)处理结构和生活、管理设施应该集中来布局,合理的位置和方向,生活,管理设施和处理结构应保持一定的距离。功能分区清晰,配置正确,一般可以按照厂区、污水处理区污泥处理区。(2)处理结构应根据过程的顺序安排,应充分利用原有地形,尽可能土方平衡。行之间的结构应该短,避免流与许多曲折。(3)处理结构之间的距离应满足管道的要求(闸阀)铺设施工,并应使操作方便的操作和维护。的特殊结构(如消化罐、储罐)和其他结构物(建筑)之间的距离,应符合国家“建筑设计防火规范”(GB50016-2006),并将当前的消防规定的代码。(4)处理雨水管道、污水管道、供水管道、电器和其他管道应充分安排,以避免相互干扰,管道时应想到设置走廊。(5)考虑处理厂事故和维护需要,应该建立超越管以外的所有结构,单元之间的建筑除了管和通气管的处理单元结构。处理结构的并行操作应该建立统一的配水装置,每个处理结构体系应考虑设立一个中国联通渠道之间切换。(6)有气味和噪音的建筑和辅助建筑布局,应注意对周边环境的影响。(7)建立必要的渠道的各种结构和附属建筑,满足交通的需要,日常操作管理和维护。(8)植物的绿化区域一般不小于总面积的30%。(9)分期的建设项目,应考虑近期和长期的合理布局,以促进该地区的建设。(10)规划布局的比例通常是使用1/500~1/1000。计划应当载明坐标轴,风玫瑰图,结构和辅助建筑,主要运河,墙上,道路和相关位置,列出了结构和辅助建筑名单。对于更复杂的工程加工厂,可以画出一个单独的管道布局。 4污水处理厂总体布置4.2污水处理厂平面布置4.2.1污水处理厂构（建）筑物一览表4-1污水处理厂构（建）筑物一览表序号名称尺寸（单位：m）数量1中格栅2.5×1×0.7422污水泵房6.08×5.42×13.0213细格栅2.06×0.91×0.9624平流式沉砂池10.24×2.3×1.8715厌氧池Φ18.8，h=3.316奥贝尔氧化沟63.2×52.7×517二沉池Φ31，h=9.6918絮凝池17×15×1.919斜管沉淀池7×15×4.7110加药间8.5×8.5×3111V型滤池6×6×4.5312接触池24×9×2.3113加氯间5×4×4.56114回流泵房7.07×5.06×7.58115污泥泵房7.05×5.06×7.58116二级污水泵房6.08×5.57×6.66117污泥浓缩池Φ=6，h=7.65118厌氧消化池Φ=15，h=14.08119脱水间5×4×3120水景设施Φ=15.6，h=1121行政楼39.42×29.44×10122仓库21.46×12.63×6123停车场44.10×13.94×01 4污水处理厂总体布置24化验楼11.45×12.63×10125集中控制室10.61×6.37×3126篮球场21.39×11.46×0127变电室5.3×3.5×3128值班室17.68×10.61×3.5129网吧19.36×8.9×4130小卖部10.61×6.36×3131食堂18.63×14.1×10132宿舍楼34.51×7.37×2014.3污水处理厂高程布置的主要内容和布置原则污水处理厂设计高程的主要任务是每个单元和辅助设施建设,如相对海拔垂直布局,由计算确定单元构建和泵站,每个单元处理建筑的各个部分之间的连接和通道高度水过程,所以污水可以通畅流动之间构建过程。污水处理厂的立面布局应遵循以下基本原则:(1)尝试使用重力流,减少提升,减少能耗,操作方便。一般通过提升污水进入工厂应该能够依靠重力整个处理系统,中间一般不再加压升级。(2)应选择最长的距离,水头损失最大的流程和水力计算完成,而且应该留下足够的空间,以避免水头是不够的,涌水,影响正常运行的结构。(3)水力计算,一般最近流量(最大泵流量)设计流程,涉及到的长期流管和设施应根据长期的设计流程,计算和适当留出储备。(4)注意污水处理过程和污泥的过程中,尽可能减少污泥处理过程中提升,污泥处理设施排放废水应该能够流入集水井或调节池。(5)污水处理厂出水管运河高程,应该做出最后处理构建污水会自动排出,不让污水水回水。(6)污水处理厂的初步设计,污水流经的水头损失,可用的经验或参照类似工程估计,建筑设计必须由水力计算确定水力损失。 4污水处理厂总体布置4.4污水处理厂构筑物高程布置计算4.4.1水头损失计算公式在污水处理工程中，为简化计算一般认为水流是均匀流。管渠水头损失主要有沿程水头损失和局部水头损失。沿程水头损失按下式计算：hf=λldv22g=il式（4.1）式中：hf——为沿程水头损失，m；λ——沿程阻力系数；l——为管段长度，m；d——管径，m；v——为管内流速，m/s；i——地面坡度。局部水头损失为：hm=ξv22g式（4.2）式中，ξ——局部阻力系数；4.4.2污水处理流程水头损失计算估算污水在处理构筑物之间连接管道中的水头损失，结果见下表： 4污水处理厂总体布置表4-2污水管道水力计算表管渠及构筑物名称流量L/s管渠设计参数水头损失D/mmL/mH/m出水口至接触池231.5800200.314接触池至V型滤池231.58009.50.3067V型滤池至絮凝沉淀池231.58005.50.3039絮凝沉淀池至提升泵房231.580038.4770.3415提升泵房至二沉池231.5800130.3156二沉池至氧化沟231.580068.670.4742氧化沟至厌氧池231.580030.3021厌氧池至沉砂池231.580014.070.3070沉砂池至细格栅347.2100030.1021细格栅至提升泵站347.21000150.2210提升泵站至中格栅347.2100030.1021污水在处理构筑物中的水头损失查经验值，结果见下表：表4-3污水厂污水处理构筑物水头损失计算表构筑物名称水头损失/m构筑物名称水头损失/m中格栅0.08二沉池0.55细格栅0.10提升泵站—平流式沉砂池0.15絮凝沉淀池0.36厌氧池0.30V型滤池2.5氧化沟0.45接触反应池0.254.4.3流程中各处理构筑物高程确定 4污水处理厂总体布置表4-4污水高程计算表构筑物底高构筑物顶高构筑物名称管路水头损失/m构筑物水头损失/m合计水面标高——出水口—-0.5出水口至接触反应池0.314-1.9360.364接触反应池0.250.5640.064接触反应池至V型滤池0.3067-1.32933.1707V型滤池2.52.80672.8707滤池至沉淀池0.2039-1.22243.4776沉淀池0.1030.40693.1776沉淀池至絮凝池0.11.93463.8346絮凝池0.2573.5346絮凝池至泵房0.34150.34153.8761泵房泵房至二沉池0.35160.35160.783-5.52541.4346二沉池0.550.90161.1346二沉池至氧化沟0.47420.4742-2.44122.5588氧化沟0.450.92422.0588氧化沟至厌氧池0.30210.3021-0.33912.9609厌氧池0.300.60212.6609厌氧池至沉砂池0.30700.30701.54793.4179沉砂池0.150.45703.1179沉砂池至细格栅0.10210.10212.363.62细格栅0.100.20213.32细格栅至提升泵房0.22100.3210-8.025.0提升泵房—-5.44总水头损失7.7502m(不包含粗格栅泵房) 5投资估算与运行管理5投资估算与运行管理5.1投资估算投资估算按市场的现有的价格进行估算，设备的选用根据各构筑物的需要进行选择，以达到设计工艺能正常运行为原则。5.1.1土建部分表5-1工程投资土建部分估算表序号名称尺寸（单位：m）数量费用（万元）1中格栅2.5×1×0.74212.002污水泵房6.08×5.42×13.02113.003细格栅2.06×0.91×0.96214.504平流式沉砂池10.24×2.3×1.87118.505厌氧池Φ18.8，h=3.3110.506奥贝尔氧化沟63.2×52.7×51130.007二沉池Φ31，h=9.691130.008絮凝池17×15×1.9114.009斜管沉淀池7×15×4.7115.0010加药间8.5×8.5×3112.0011V型滤池6×6×4.53120.0012接触池24×9×2.3113.0013加氯间5×4×4.56112.0014回流泵房7.07×5.06×7.58113.0015污泥泵房7.05×5.06×7.58113.0016二级污水泵房6.08×5.57×6.66113.0017污泥浓缩池Φ=6，h=7.65118.005投资估算与运行管理 5投资估算与运行管理18厌氧消化池Φ=15，h=14.081110.0019脱水间5×4×3116.0020水景设施Φ=15.6，h=1111.0021行政楼39.42×29.44×101130.0022仓库21.46×12.63×6112.523停车场44.10×13.94×0111.024化验楼11.45×12.63×10115.025集中控制室10.61×6.37×3112.026篮球场21.39×11.46×0112.027变电室5.3×3.5×3112.028值班室17.68×10.61×3.5113.029网吧19.36×8.9×4113.030小卖部10.61×6.36×3113.031食堂18.63×14.1×10117.032宿舍楼34.51×7.37×201115.0总计1084.005.1.2设备部分表5-2工程投资设备部分估算表序号设备型号及规格数量总价（万元）1格栅除污机GH—18002台1.202污水提升泵500QW2700-16-1852台2.003二级提升泵400QW-1700-7.52台2.004格栅除污机XHG-14002个2.505搅拌机BQT7051台1.006耐酸泵25FYS-202台5.007带式压滤机DY-10001台16.008管道等其他设备1300总计1429.705投资估算与运行管理 5投资估算与运行管理5.1.3工程费合计表5-3工程投资工程合计费用序号项目名称构成方式费用（万元）①土建工程—1084.00②工艺设备—1429.70③安装工程[①+②]×15%377.06④工程设计费[①+②+③]×5%144.538⑤运转调试费[①+②+③]×3%86.7228⑥工程税金[①+②+③]×5%144.538⑦工程管理费[①+②+③]×1%28.9076⑧工程总投资—3295.475.2运行管理为了保证污水处理场能长期稳定运行，使污水处理场能发挥最大的环保作用，污水处理场操作人员上岗前必须经过安全生产和专业知识培训。针对工程自身带来的环境问题，应采取必要的劳保措施。5.2.1每吨消耗电量单价每天消耗的能量为205.5KW，电费单价为0.60元/度。处理一吨废水费用E1为：E1=10000×0.6÷20000=0.3（元/吨）式（5.1）5.2.2人工费一共有30个工人，每人工资2000元/月，处理一吨废水费用E2为：E2=30×2000/30/20000=0.1（元/吨）式（5.2）5.2.3药剂费投加混凝剂聚合氯化铝的量按30-40mg/l，价格2300元/吨、加消毒剂量按9mg/l，价格900元/吨，则每吨污水药剂费用E3=0.10（元/吨）。5投资估算与运行管理 5投资估算与运行管理5.2.4总运行费用E=E1+E2+E3=0.3+0.1+0.1=0.50(元/吨)式（5.3）综合上述投资估算和运行管理计算可得总运行费用为0.5元/吨。5投资估算与运行管理 5投资估算与运行管理参考文献[1].高廷耀等.水污染控制工程（第二版）.北京高等教育出版社。[2].《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31.[3].《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002.[4].《室外排水设计规范》GB50014-2006.[5].北京市政设计院主编.给水排水设计手册，第1、5、6、9、10、11册.北京.中国建筑工业出版社。[6].《简明排水设计手册》[7].《排水工程》（上、下册）[8].增科，卜秋平，陆少鸣.污水处理厂设计与运行[J].化学工业出版社，2001.[9].卜秋平.城市污水处理厂的建设与管理.化学工业出版社，2002.[10].化学工业出版社组织编写.水处理工程典型设计实例.化学工业出版社,2001.[11].高俊发、王社评.污水处理厂工艺设计手册.化学工业出版社,2003.[12].崔玉川主编.城市污水厂处理设施设计计算.化学工业出版社。[13].北京市环境保护科学院等主编.三废处理工程技术手册（废水卷）.北京.化学工业出版社，1999。 5投资估算与运行管理致谢感谢冯兴华老师以及在本次设计中给予我帮助的老师同学们。一开始拿到题目的时候，对这个设计并不是很熟悉。就仅仅做过一次并不好的类似的课程设计，多亏了老师的细心指导，我一步步的完成这次的毕业设计。经过这两个月的努力我得到了大学四年间最好的一次成果，尽管它仍不完美。在设计计算过程中，我每一步都严格按照公式及原则进行设计计算。通常情况下，每个构筑物的计算都要花上一天，中间过程中，出现了不少错误，很多时候校核总是对不住，然后又一次又一次的改数据重新进行计算。例如，平面图完成后，高程的计算，花了整整3天的时间不断地进行修改，最终得到了比较合适的数据，然而还并不是十分精确。绘制单体构筑物时，一些细部结构很是令人头疼，最终还是根据计算数据完成了整个设计。整理文档和图纸，使它们更加规范时，我尽量使每一个部分完全达到论文规范格式，可是在Word文档中一些公式的加入却打乱了部分格式，无可避免的影响了布局的整体性。CAD绘图中，一些细节没有注意，好在老师及时指出，我及时的改正了这些错误。整个设计过程让我感到了设计一个污水处理厂，的确不是想象中的那么简单，很多实际中的问题都必须考虑进去。由于缺乏实践经验，计算过程中仍有许多不合理的部分。在毕业后的日子里，我一定要继续努力学习专业知识，掌握环境工程的专业技能。再次感谢大学四年里老师们对我的教育，我会永远记住你们的教诲。让我们继续努力，为祖国的环境生态建设贡献出自己的力量。'