水控课程设计某污水处理厂设计计算-书 23页

目录计算书——主要构筑物的计算1一、厂设计流量1二、闸门井1三、格栅13-1、栅条间隙数13-2、栅槽宽度13-3、通过格栅的水头损失23-4、格栅总高度栅槽的计算23-5、栅槽总长度的计计算23-6、栅渣量计算3四、钟式沉砂池3五、平流初沉池45-1、主要尺寸计算55-2、污泥容积65-3、污泥斗的容积75-4、沉淀池的总高度：7六、曝气池的设计76、1曝气池的计算与各部位尺寸的确定86、2需氧量的计算96、3供气量的计算106、3空气管路系统计算116、4空压机的选定11七、二次沉淀池117、1尺寸计算（采用周进周出辐流式沉淀池）：117、2积水系统计算137、3排泥量计算14八、消毒池14九、污水计量设备14十、污水浓缩池15十一、贮泥池17十二、其他构筑物的计算1712、1鼓风机房1712、2污泥脱水机房1712、3厂内给水排水以及道路17十三、污水处理厂高程的计算18十四、污水泵站的计算1914、1水泵的选择1914、2泵房形式及其布置1914、3集水间计算19\n计算书——主要构筑物的计算一、厂设计流量平均流量最高日污水量:二、闸门井为使污水处理在出现故障时能够超越所有构筑物，在进入格栅井前设置闸门井。尺寸：L×B×H=4×4×3三、格栅3-1、栅条间隙数设粗格栅前水深h=0.5m，过栅流速v=1.0m/s，栅条间隙宽度b=0.025栅条倾角.=60°。栅条间隙数n为：n=Qmaxsinθ（bhν）=0.58sin60°（0.025×05×1.0）=40.18取41根3-2、栅槽宽度设栅条宽S=0.01m，则槽宽B=s(n-1)+bn=0.01×(41-1)+0.025×41=1.43m\n3-3、通过格栅的水头损失矩形栅条阻力系数e=β(sb)43=2.42×(0.010.025)43=0.713，（形状系数β=2.42）取k＝3。通过栅水头损失h1=keν22gsinα=3×0.713×1.022×9.8sin60°=0.094m=94mm。3-4、格栅总高度栅槽的计算栅前槽高H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m(h2为超高，取0.3m)栅后槽高H=h+h1+h2=0.5+0.094+0.3=0.646=0.894m3-5、栅槽总长度的计计算进水渠道渐宽部分长度设进水渠道宽B1=1.2m，渐宽部分展开角α1＝20°，此时进水渠道内流速ν=QB1h=0.581.2×0.5=0.97m/sL1=(B-B1)2tanα1=(1.43-2.2)2tan20°=0.32m栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：L2=L22=0.322=0.16m槽总长度:L=L1+L2+1.0+0.5+H1tanα=0.32+0.16+1.0+0.5+0.8/tg60°=2.4m\n3-6、栅渣量计算每日栅渣量：取W1＝0.06m3栅渣/103m3废水，则W=QmaxWKz＝0.58×0.06×86400/（1000×1.3）＝2.3m3>0.2m3所以采用机械清渣。计算结果：栅槽总长度：2.44m栅槽宽度：1.43m栅槽总高度：0.894m水头损失：0.094m污染物去除率处理前浓度(mg/L)处理后浓度(mg/L)CODcr5%350332BOD55%150142SS10%150135四、钟式沉砂池采用钟式沉砂池2座：每座池子的设计流量Q1为：钟式沉砂池各部位尺寸图\n钟式沉砂池型号及尺寸表（m）型号流量（L/S）ABCDEFGHJKL50501.831.00.3050.6100.301.400.300.300.200.801.101001102.131.00.3800.7600.301.400.300.300.300.801.102001802.431.00.4500.9000.301.350.400.300.400.801.153003103.051.00.6101.2000.301.550.450.300.450.801.355505303.651.50.7501.500.41.700.600.510.580.801.459008804.871.51.002.000.42.201.000.510.600.801.85130013205.481.51.102.200.42.201.000.610.630.801.85175017505.801.51.202.400.42.501.300.750.700.801.95200022006.101.51.202.400.42.501.300.890.750.801.95根据设计流量最大时为580L/s，可设两座沉砂池，每座设计流量为：Q1=Q/2=580/2=290L/S,查钟式沉砂池型号及尺寸表（m）可取型号为300的钟式沉砂池，尺寸如下表：型号流量（L/S）ABCDEFGHJKL3003103.051.00.6101.2000.301.550.450.300.450.801.35总高度：H=L+G+F=1.35+0.45+1.55=3.35m取3.4m直径为A=3.05m取3.1m计算结果：钟式沉砂池型号：300钟式沉砂池座数：2高度H=3.4m直径为3.1m五、平流初沉池进水出水出出水排泥平流式沉淀池图\n5-1、主要尺寸计算设表面负荷：q0=1.5m3/(m2﹒h)，沉淀时间：t=1.5h则沉淀池的总面积：A=Qmaxq0=20831.5=1388m2采用3座沉淀池，每池表面积A1=460m2，每池的处理量为Q1=694.4m3/h。（1）沉淀池有效水深h2=Q1tA1=694.4×1.5460=2.24m（2）沉淀部分有效容积：每座池子沉淀部分的有效容积：V1=A1h2=460×2.24=1030m3总沉淀部分有效容积：V=3×V1＝3×1030=3090m3（3）沉淀池长度取每个池宽b=10m，池长为L=A1/b=460/10=46m取46m（4）沉淀池的总宽度：B=nb=3×10=30m（5）校核：长宽比：L/b=46/10=4.6>4:1；长深比：L/h2=46/2.24=20>8；经校核，设计符合要求。进水口处设置挡流板，距池边0.5m，出水口也设置挡流板，距出水口0.3m。出水口堰口和潜孔示意图如下：\n平流式沉淀池的进水渠整流措施：平流式沉淀池出口集水槽形式：5-2、污泥容积取清除污泥的时间间隔为T=2d。进入池时的悬浮固体浓度为SS0=135mg/L。设沉淀池对悬浮固体的去除率为η=60%，则出水中的悬浮固体浓度为：SS1=SS01-η=135×1-60%=54mg/L取污泥含水率为P0=96%，则污泥容积为：\nV=Qmax×TSS0-SS1×γ（100-P0）=2083.3×2×24×135-54××1000（100-96）=181m3在此处键入公式。每个池的污泥部分所需的容积：V1=V/3=181/3=60.3m35-3、污泥斗的容积污泥斗的上口面积为f1=6.×6=36m2，下口面积为f2=1×1=1m2，选用方斗斗壁和水平面的倾角为60°。则污泥斗的高度为：h4=6-12tan60°=4.3m污泥斗的实际容积：V2=13h4f1+f2+f1×f2=13×4.3×36+1+36×1=62校核：V2=62>V1=60.3(符合要求)设缓冲层的高度h3=0.3。5-4、沉淀池的总高度：H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.24+0.3+4.3=7.14m本设计取H=7.2m计算结果：沉淀池长度：46m沉淀池宽度：10m沉淀池高度：7.2m有效水深：2.24m污染物去除率处理前浓度(mg/L)处理后浓度(mg/L)CODcr35%332216BOD530%14299SS60%13554六、曝气池的设计由以及处理出水BOD5浓度为99mg/L，则曝气池进水BOD5浓度的确定为SSa=99mg/L。设计平均流量Q=Qmax/k=50000/1.3=38462m3/d由于二级处理出水要求BOD5浓度>20mg/L，处理水中的非溶解性BOD5浓度为：BOD5=7.1bXaCe=7.1×0.09×0.4×20=5.11mg/L式中：b——微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，这里去0.09\nXa——活性卫生我在处理水中所占的比例，取0.4Ce——处理水中悬浮固体浓度，取20mg/L。处理水中溶解性BOD5的值为(出水BOD5=20mg/L)Se=20-5.11=14.89mg/L则二级处理对BOD5的去除率为η=99-14.8999=85%6、1曝气池的计算与各部位尺寸的确定曝气池按BOD—污泥负荷率法计算BOD—污泥负荷率的确定拟定采用的BOD—污泥负荷率为0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)。但为了稳妥，需加以校核，取K2=0.02，f=MLVSSMLSS=0.75，则Ns=K2×Se×fη=0.02×14.89×0.750.85=0.26kgBOD5/(kgMLSS·d)取Ns为0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)确定混合液污泥浓度(X)根据已确定的Ns值，确定相应的SVI值为120.污泥回流率为R=50%,最大污泥回流比r=1.2。混合液污泥浓度为：X=R∙r∙106(1+R)SVI=0.5×1.2×1061+0.5×120=3333mg/L(3)确定曝气池容积为：V=QSaNsX=38462×990.3×3300=4439m3（4）确定曝气池各部位尺寸设2组曝气池，每组容积为：池深取，每组曝气池的面积F为：池宽取，宽深比，介于1~2之间，符合要求。曝气池的长度：长宽比：（符合要求）。\n设五廊道式曝气池，廊道长：取21m取超高0.5m，则池总高度H1为：H1=H+0.5=4.2+0.5=4.7m6、2需氧量的计算（1）平均时需氧量为：式中：————回流污泥浓度，其值为：——活性污泥代谢活动被降解的有机污染物的(BOD5)量：，——活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率，——活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率。（2）最大时需氧量为：，（3）去除每千克的需氧量：每日去除量去除每千克的需氧量：（4）最大时需氧量与平均时需氧量之比\n6、3供气量的计算采用─180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器服务面积0.49，敷设于距池底0.2m处，淹没深度4.0m，计算温度定为30℃。查表得20℃和30℃，水中饱和溶解氧值为：;（1）空气扩散器出口处的绝对压力：（2）空气离开曝气池池面时，式中：─空气扩散装置氧的转移效率，取12%（3）曝气池混合液中平均氧饱和浓度式中：─鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度平均值，mg/L（4）换算为在20度条件下，脱氧清水的冲氧取值.相应的最大需氧量为(5)曝气池平均供氧量：(6)曝气池最大时供氧量：(7)去除1kg的供氧量m3空气/kgBOD(8)每1污水的供气量（9）本系统的空气总用量除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R取值为60%，这样提升回流污泥所需空气量为：总需氧量：\n6、3空气管路系统计算在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管，每根管设5对曝气竖管，共10条配气管，全池共设50条配气管，每根竖管的供气量为：曝气池平均面积为每个空气扩散器的服务面积按0.49计，则所需空气扩散器的总数为个取1100个每个竖管上安装的空气扩散器的数目为1100/50=22个每个空气扩散器的配气量为经估算得空气管路系统的总压力损失为1.0KPa网状膜扩散器的压力损失为5.88KPa，则总的压力损失为5.88+1.0=6.88KPa6、4空压机的选定空气扩散装置安装在池底0.2m处，因此，鼓风机所需压力为空气机供气量最大时为：平均时为：根据所需压力和空气量，决定选用LG60型压缩机5台，该型号压缩机风压50KPa，风量60，3台工作,2台备用。计算结果：曝气池长度：曝气池单廊道宽度：；总宽高：4.7m平均时需氧量：最大时需氧量：平均时供气量：最大时供气量：七、二次沉淀池本设计二沉池采用2座容积利用率比较高的周进周出辐流沉淀池。7、1尺寸计算（采用周进周出辐流式沉淀池）：（1）沉淀池表面积：取，\n(2)单池面积A1：1、尺寸计算（采用周进周出辐流式沉淀池）：(2)单池面积A1：(3)池直径:,取D=35m;(4)沉淀部分有效水深:取污水在沉淀池内的沉淀时间t=3h（5）沉淀部分有效容积：（6）沉淀池底坡度落差：取i=0.05则（7）沉淀池围边有效水深：取缓冲层高度，刮泥板高度校核：,介于6─12之间，符合要求。(8)沉淀池总高度：取保护高度二沉池草图\n7、2积水系统计算（1）进水配水槽的计算单池设计污水流量Q1：出水段槽宽：B1取0.6m槽中流速取0.6m/s。进水端水深：出水端水深（2）校核当水流量增加1倍时Q=0.58m3/s；v=0.8m3/s槽宽（取0.8m），符合要求。取槽宽B=0.8m；槽深H=1.1m。(3)出水部分计算a、环形集水槽内流量b、环形集水槽设计采用周边集水槽，单侧集水，每池只用一个总出水口。集水槽宽度为：(取b=0.53m)式中，k为安全系数，采用1.2-1.5.集水槽起点水深为：h1=0.75b=0.75×0.53=0.40m集水槽终点水深为：h2=1.25b=1.25×0.53=0.66m槽深均取0.8m\n7、3排泥量计算（1）单池排泥量可根据生物反应器系统每日增加生物量计算，即式中——二沉池每日排泥量，kg/d;a——污泥增值系数，一般为0,5-0.7；（取0.6）；b——污泥自身氧化率，生活污水一般为0.05-0.1，城市污水0.07左右（0.065）Q——平均日污水量，m3/d;Lr——去除的BOD5浓度，kg/m3；V——曝气池容积m3；X——MLSS浓度，kg/m3；湿污泥体积为：计算结果：二沉池直径35m，高度5.4m。八、消毒池1、加氯量确定采用加氯量为8mg/L，则m泵=580×8×86400/=400kg/d2、混合池的计算接触时间取30min，接触池的容积为580×30×60/1000=1044m3尺寸20×15×3.5(m3)3、加氯消毒设备污水的二级处理加氯消毒一般采用季节性加氯，在夏季污水污染严重时加氯消毒。本工程选用ZJ-1型加氯机2台，氯库共存氯15天，需要18个氯瓶；另外，设1专用水池为氯瓶降温和安全之用。九、污水计量设备为了提高污水厂的工作效率和运转管理水平，积累技术资料，应准确掌握污水量的变化情况，测量污水流量的设备和装置要求应当是水头损失小，精度高，操作简单且不易沉淀杂物，本设计中采用巴式计量槽，污水量测量测定范围在0.250～1.800m3/s之间，主要部位尺寸如下：W=0.90mB=1.65mA=1.6832A/3=1.122C=1.20mD=1.56mH1=0.76mH2=0.53m\n测量计算公式为Q=2.152H11.566式中Q—流量（m3/s）H1—上游水深（m）D=1.2W+0.48=1.2×0.9+0.48=1.56mC=W+0.3=0.9+0.3=1.2mB=0.5W+1.2=0.5×0.9+1.2=1.65m总长L=B+0.6+0.9=1.65+0.6+0.9=3.15m十、污水浓缩池本设计污泥浓缩池采用2座圆形辐流式浓缩池，设有刮泥设备，采用周边传动，周边线速度为2.0m/min。浓缩池设计简图如右图所示。①浓缩污泥量的计算△X=Xw=8kg/dQs=△X/(fXr)Xr=（R+1）X/R=(1+0.5)×3333/0.65=9691f=0.75剩余污泥量：Qs=861/(0.75×9691)=349m3/d含水率P1=99.6%污泥浓度为9.691g/L浓缩后，含水率为P2=97%则（100-P2）/(100-P1)=C2/C1∴C2=C1(100-P2)/(100-P1)=(100-97)×9.691/(100-99.6)=8.7g/L②浓缩池的直径采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，浓缩污泥固体通量\nM取1kg/(m2×h)=24kg/(m2·d)，浓缩池的面积A=QC/M=349×9.69/24=101m采用1个污泥浓缩池每个池面积为A=101m2，则浓缩池直径D=（4×101）1/2/π=9.8m(取10m)③浓缩池工作部分高度h2取污泥浓缩时间T=24h，则h2=TQ/24A=24×349/(24×101)=3.1m④超高h1取0.3m⑤缓冲层高h3取0.3m⑥浓缩池总高度HH=h1+h2+h3=2.4+0.3+0.3=3.0m⑦浓缩后污泥体积V2=Q(1-P1)/(1-P2)=349×(1-0.996)/(1-0.97)=63.6m3/d⑧排泥斗的计算H4=(10-1.5)×0.1/2=0.5mH5=1.20mV1=H4[S1+(S1S2)1/2+S2]/3=0.5π[2.3+(2.3×1.2)1/2+1.22]/3=19.4m3V2=H5[S1+(S1S2)1/2+S2]/3=1.2π[1.22+(1.2×0.5)1/2+0.52]/3=3.1m3⑨各种管道的确定进泥管采用D=300mm，排泥也采用D=300mm，排上清液采用D=200mm污泥浓缩池图计算结果：浓缩池直径4m总高H=3.0m\n十一、贮泥池采用矩形贮泥池,贮存来自初浓缩池的污泥量。浓缩池排出含水率P2=97%的污泥25.6m3/d设一座贮泥池，设贮泥池的贮泥时间t=1d，池高h2=3.5m，则贮泥池表面积F为F=Q/h2=63.6×1/3.5=18m2（取9m）设贮泥池宽B=3米，长L=6米。贮泥池底部为斗形，下底为1.0×1.0，高度h3=2m,设超高h1=0.5m,则贮泥池的总高H为H=h1+h2+h3=0.5+3.5+2=6.0m十二、其他构筑物的计算12、1鼓风机房鼓风机房主要提供曝气沉砂池曝气所需的空气。鼓风机房的设计计算是根据空气量和空气压力确定鼓风机的大小，然后据鼓风机的大小确定鼓风机房的大小，同时也得考虑防噪声的影响。鼓风机采用LG60型空压机2台，该型空压机风压50kpa，风量60m3/min。正常条件下，1台工作，1台备用。鼓风机和电机运行时需要冷却，设冷却水泵2台（1台备用），冷却塔1座（冷却循环水使用）。12、2污泥脱水机房污泥脱水机房包括机械间、药剂贮存间、值班控制室。机械间包括脱水机、皮带输送机、泥浆泵、污泥搅拌机、贮泥罐等。药剂贮存间存污泥脱水前预处理所需要的药剂。污泥脱水设备采用763-D型带式压滤机，共2台，其中1用1备，每台处理污泥能力为11m3/h，每天工作20h。污泥运输设备采用TD-75型皮带输送机1台，带宽800mm。轴压型带式压滤机性能参数如下表所列。送机1台，带宽800mm。轴压型带式压滤机性能参数如下表所列。进水含水率/%聚合物用量污泥/%产泥能力/[kg干污泥饼含水率/%970.32507512、3厂内给水排水以及道路厂内生产以及生活用水由市区给水管网引入D=100引水总管，分别接到各构筑物内，进水总管设水表1个。\n厂内实行雨、污水完全分流制，厂内污水经泵提升以后进入细格栅前的进水闸门井内，与城市污水一同处理；雨水不经处理，直接排入厂外。厂内道路完全成环壮，主干道宽9米，次干道宽4米，采用沥青混凝土。十三、污水处理厂高程的计算污水处理厂的水流依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失。水头损失包括：水流通过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；水流通过连接前后两构筑物的管渠（包括配水设备）的水头损失，包括沿程与局部水头损失；水流流过量水设备的水头损失。选择一条距离最长、水头损失最大的流程水利计算，并适当留有余地，使实际运行时能有一定的灵活性。以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量，计算水头损失。厂内地面标高为20.0m,河流最高水位为17.500m,在出水口处设一跌水井，跌水2.356m,使厂内污水处理构筑物埋深不至于太大。处理构筑物间连接管道水力计算表管段编号管道名称设计流量m/s尺寸Dmh/D水深h坡度i流速v长度L(m)5~6总排水管60010000.800.800.0011.03004~5二沉池出水管2004500.750.340.00280.9503~4曝气池出水管2004500.750.340.00280.9502~3沉淀池出水管1504000.750.280.00241.02501~2沉砂池出水管1504000.700.280.00241.0250高程计算如下：灌溉渠道水位—2.00m排水渠总水位(跌水0.5m)—1.50m5~6管段沿程损失消化池出水自由跌落1.5m消化池水位0.30m4~5沿程损失二沉池出水自由跌落0.8m二沉池水位1.35m3~4沿程损失二沉池局部水头损失0.06m曝气池出水自由跌落0.8m曝气池水位2.20m2~3沿程损失曝气池局部水头损失0.1m\n初沉池出水自由跌落0.6m初沉池水位3.02m1~2沿程损失初沉池局部水头损失0.06m沉砂池出水自由跌落0.8m沉砂池水位4.00m格栅前水位—0.5m过栅水头损失0.015m总水头损失为4.52m十四、污水泵站的计算14、1水泵的选择根据污水高程计算的结果，设泵站内的总损失为2m，吸压水管路的总损失为2m,则可确定水泵的扬程H为H=Hst+Σh=4.52+2+2=8.52m水泵提升的流量按最大时流量考虑，Q=580L/s，按此流量和扬程来选择水泵。选择14sh-28型卧式离心泵，共3台，2用1备，单泵性能参数为：流量为380L/s，扬程为12m,电机选用型号为JR-117-6。14、2泵房形式及其布置采用半地下式矩形结构，它具有布置紧凑，占地少，结构较省的特点。水泵为单排并列式布置，水泵安装尺寸为：2.226m×1.1m则泵房跨度为B=4+1.1+2=7.1m取9米，长度为L=4×2.226+2+2.1+3×2=19.0m取20m。水泵为自灌式，在吸水管上安装阀门，吸水管径为350mm,压水管管径为300mm。14、3集水间计算集水间和机器间由隔水墙分开，只有吸水管和叶轮淹没在水中，机器间经常保持干燥，以利于对泵房的检修和保养，也可避免污水对轴承、管件、仪表的腐蚀。集水间的容积相当于1台泵5min的流量。W=0.38×5×60=114m3有效水深采用H=2.5m,则集水池面积为F=114/2.5=45.6m2尺寸为11×4。计算结果：提升泵房集水池长：11m提升泵房集水池宽：4m有效水深：2.5m\n说明：因为前面粗格栅的栅条间隙宽度为0.02m小于0.025m，所以提升泵房后不设细格栅。\n\n