天污水处理厂设计计算 20页

一、项目概况孤岛新镇位于山东省黄河入海口的原黄泛区内。东径118°50＇~118°53＇，北纬37°64＇~37°57＇，向北15公里为渤海湾。向东10公里临莱州，向南20公里为现黄河入海口，距东营市（胜利油田指挥部）约60公里，该镇地处黄河下游三角洲河道改流摆动地区内。该镇附近区域为胜利油田所属的孤岛油田和两桩油田。地下蕴藏着丰富的石油资源。为了开发这些油田并考虑黄河下游三角洲的长远发展。胜利油田指挥部决定兴建孤岛新镇，使之成为孤岛油田和两桩油田的生活居住中心和生产指挥与科研中心，成为一个新型的社会主义现代化的综合石油城。根据该镇总体规划，该镇具有完备的社会基础和工程基础设施。有完备的城市交通、给水排水、供电、供暖、电信等设施，并考虑今后的发展与扩建的需要。\n二、设计依据与设计任务设计依据（地区概况）（1）．属北温带季风型半湿润气候区，年平均降雨量800毫米，四季分明，光照充足，年平均气温14.3℃；1月份为全年最冷月，平均气温为-3.2℃；7月份为最热月，平均气温为29.6℃。春季升温迅速，秋季降温幅度大，无霜期为198天。（2）．地下水位在地表下9米，无侵蚀性。（3）．污水处理厂污水进水总管管径D=800，充满度为0.6，其管底标高（终点泵房处）为43米。当地海拔50米，进水渠水位高度为49.5米，处理水排放到300米外的白银河，河流最高水位是47米（按25年一遇标准计）。设计任务（一）、设计平均总水量根据孤岛新镇总体规划，该镇规划人口为60000人，生活污水最大日排放标准按200升/人*日计，考虑长期的发展：水量布置如下：Q=74000m3/d≈860/s总变化系数由公式求得，得出（二）、水质COD=500mg/LBOD=180mg/LSS=350mg/LTN=30mg/LTP=3mg/L水温20—30OCpH=6.5-8.5（三）、出水水质《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准BOD≤10mg/LCOD≤50mg/LSS≤10mg/LNH3-N≤15mg/LTP5≤0.5mg/LpH=6—9（四）、去除率COD（500-50）/500=90.0%BOD（180-10）/180=94.4%SS(350-10）/350=97.2%TN(30-15)/30=50.0%\n总磷（3-0.5）/3=83.3%（五）、方案选择传统活性污泥法微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。由于普通活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入内源代谢期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的BOD5和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右。A²/O脱氮除磷A²/O工艺是将曝气池分为厌氧段、缺氧段和好氧段。在厌氧段（DO<0.2mg/L），回流污泥与进水混合，回流污泥中的聚磷菌释放磷，同时BOD5也得到了部分去除，在好氧段污泥中的聚磷菌又变本加厉地吸收磷，污泥成为高磷污泥，最后通过排放剩余污泥的方式将磷去除。而污水中的氨氮在好氧段被硝化，通过含硝酸盐混合液的内回流方式，使其NO3—N在缺氧段进行反硝化脱氮。该工艺处理效率高，BOD5和SS为90%—95%，总氮为70%以上，磷为90%左右。本项目处理的特点为：①污水以有机物为主，可生化性较好，重金属以及其他生物难降解的有毒有害污染物一般不超标；②污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值为典型城市污水值。针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。根据国内外已运行的中、小城市污水处理厂的调查，要达到确定的处理目标，可采用“传统活性污泥法”。\n该工艺水处理流程图\n三、工艺流程设计计算设计流量：平均流量：Q=74000m3/d≈860L/s总变化系数：KZ取1.3则设计流量Qmax:Qmax=860×1.3=1118L/s≈1120L/s设备设计计算（一）、格栅设计计算格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截流较大的悬浮物或漂浮物。1、栅条的间隙数：设栅前水深0.7m，过栅流速为v=1.0m/s，栅条间距宽度b=20mm=0.02m。格栅安装倾角α=60°个2、栅槽宽度：设栅条宽度S=0.01mB=s(n-1)+bn=0.01×(70-1)+0.02×70=2.09m≈2.1m3、进水渠道渐宽部分长度：设进水渠宽B1=1.8m,渐宽部分展开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为0.8m/s。l1==≈0.42m4、栅槽与出水部分渐宽部分长度：l2==0.21m5、通过格栅的水头损失：设栅条为锐边矩形断面，取k=3,ξ=β()4/3,β=2.42\n6、栅后槽总宽度：取栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.7+0.025+0.3=1.025m7、栅槽总长度：L=l1+l2+1.0+2.0+=0.42+0.21+1.0+2.0+≈6.4m8、每日栅渣量：取W10.07m3/103m3因为5.21m3/d>0.2m3/d，宜采用机械清渣。\n（二）、泵房设计计算1、设计流量Qmax=1120L/s，泵房工程结构按远期流量设计，考虑选取8台潜水泵（6用2备），则每台流量为：即680m3/h集水池容积采用相当于一台水鹏的5min的流量，即：2、泵房计算：采用传统活性污泥推流式曝气法，处理系统简单，对于新建污水处理厂，管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后进入平流式沉砂池，经自流通过沉淀池、曝气池，最后由出水管排入白银河。污水提升前水位：43+0.8×0.6=43.48m污水提升后水位：49.5m所以，提升净扬程Z=49.5-43.48=6.02m水头损失取2.0m从而需水泵扬程：H=Z+h=6.02+2.0=8.02m再根据设计流量186.67L/s=680M3/h，采用8台QW系列污水泵，单台提升流量900m3/h，采用QW系列中潜水泵300QW900-8-378台。该泵提升流量900m3/h，扬程8m，转速980r/min，功率37KW。选泵考虑因素：①设计水量，水泵全扬程的工况下应靠近水泵的最高效率点。②由于水泵在运行过程中，集水池中的水位是变化的，所选水泵在这个变化范围内处于高效率点。（三）、平流式沉砂池设计计算设计流速v=0.2m/s，停留时间t=40s。1、长度：2、水流断面面积：\n3、池总宽度：设n=2格，每格宽b=2m，4、有效水深：5、沉砂斗所需容积：设T=2d6、每个沉砂斗容积：设每一分格有2个沉砂斗7、沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽a1=0.8m，斗壁倾角60°，斗高沉砂斗上口宽设计符合要求8、沉砂室高度：采用重力排沙，设池底坡度为0.06，坡向沙斗9、沉砂斗总高度：设超高h1=0.3m10、验算最小流速：在最小流量时，只用一格工作\n\n（四）、初沉池设计计算设表面负荷2m3/(m2·h)，池子的总表面积1、沉淀部分的有效水深：设沉淀时间t=1.5h，有效水深2、沉淀部分有效容积：3、池长：设最大设计流量时的水平流速v=6mm/s，沉淀池的长度长深比（满足要求）4、池子总宽度：5、池子个数：设12个池，每个宽b长宽比（符合要求）6、污泥部分所需容积：设T=4h（机械排泥），S=0.5L/(人·d)每个池子污泥部分所需容积：7、污泥斗容积：污泥斗采用500mm×500mm.，上口采用5200mm×5200mm，污泥斗斜壁与水平面的夹角为60°，污泥斗高度污泥斗容积\n8、污泥斗以上梯形部分污泥容积：设池底坡度为0.01，梯形部分高度污泥斗上部分污泥区容积9、污泥斗和梯形部分污泥容积：10、池子总高度：==8.145m11、其他设计要点：①为了保证进水在沉淀区均匀分布，进水口才去整流措施，设置穿孔墙。②为了保证出水均匀和池内水位，出水采用溢流堰式集水槽，集水槽型式见图。③进出口处应设挡板，位置距进水口0.8m，距出水口0.3m，挡板高出池内水面0.12m，进口挡板的淹没深度根据沉淀池深度而定，暂定为0.6m，出口挡板的淹没深度为0.3m。\n④在出水堰前设置收集与排除浮渣的设施，采用可转动的排渣管。\n（五）、曝气系统的设计计算1、初沉池对BOD的去除率按25%计算，进入曝气池的BOD浓度（S0）为：计算处理水中难溶解性BOD浓度：式中：Ce—处理水中悬浮固体浓度，取30mg/L；Kd—微生物自身氧化率，一般在0.05至0.1之间，取0.09；Xe—活性微生物在处理水悬浮物中所占比例，取0.4；处理水中溶解性BOD浓度：30-7.7=22.3mg/L去除率：2、曝气池设计计算：⑴确定污泥负荷，按公式计算，取Rz=0.019，f=0.75⑵确定混合液浓度：根据Ns值确定相应的SVI值为120，R=50%,f=0.75⑶确定曝气池容积，按公式计算⑷确定曝气池尺寸，设四组曝气池，每组容积为池深取5m，每组曝气池面积为池宽取6m,6/5=1.2介于1～2之间，符合要求。池长（符合要求）设5廊道式曝气池，廊道长为取超高0.5m，则曝气池总高度为H=5+0.5=5.5m\n⑸确定曝气池构造形式：设四组5廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在池中间设配水渠道和横向配水相连，每个曝气池设5个进水口。回流污泥从四组曝气池第一廊道进入曝气池，按传统活性污泥法运行时，污水只从第一廊道进入曝气池；按阶段曝气法运行时，污水分别从5个廊道的5个进水口均量进入曝气池，按吸附再生法运行时，污水从第二廊道进入，再生池容积与曝气池总容积之比为20%；从第三廊道进水，再生池容积与曝气池总容积之比为40%；从第四廊道进水，再生池容积与曝气池总容积之比为60%；从第五廊道进水，再生池容积与曝气池总容积之比为80%。5、需氧量计算：本设计采用鼓风曝气系统⑴平均时需氧量计算，取a′=0.5,b′=0.15⑵最大时需氧量：设变化系数取K=1.3最大时需氧量与平均时需氧量的比值1073.8/905.03=1.18⑶每日去除的BOD值：\n⑷去除1KgBOD的需氧量：6、供气量计算：本设计采用YHW-Ⅱ型微孔曝气器，氧转移效率（EA）为20%。敷设在距池底0.2m处，淹没水深4.8m，计算温度定为30℃。温度20℃时，取α=0.82，β=0.95，ρ=1.0，CL=2.0mg/L，CS(20)=9.17mg/L，CS(30)=7.63mg/L。⑴空气扩散器出口处绝对压力Pb:Pa⑵空气离升水面时氧的百分比：⑶曝气池混合液平均氧饱和度：换算成20℃条件下的脱氧清水的充氧量：⑷相应最大需氧量：⑸曝气池平均时供氧量：\n⑹曝气池最大时供氧量：⑺去除每1KgBOD5的供氧量：（m3空气/KgBOD5）7、空气管系统计算：在曝气池相邻廊道的隔墙上布设，1条空气干管，共10条空气管。在每根干管上布设8对空气竖管，全曝气池共设160根空气竖管。⑴微孔曝气个数：每个曝气头通气量按3m3/h计算，服务面积按0.6m3计算。每个曝气池所需曝气头数量为（个）或（个）取1920个⑵每个竖管的供气量：⑶每个曝气头的供气量：⑷曝气池每廊道纵向设6根曝气支管，每根支管设8个曝气头，下面是空气管路计算图：\n⑸微孔曝气头阻力损失为1.49KPa，管道总阻力损失为：曝气系统空气压力总损失为：为确保安全，取4.9KPa。⑹空气管道压力损失计算表：管道编号管长L/m空气流量流速v(m/s)管径D/mm配件管段当量L0/m管段计算长L0+L/m压力损失/(m3/h)/(m3/min)（9.8Pa/m）/9.8Pa20～190.53.230.05432弯头10.621.120.10.11219～180.56.460.10832三通10.290.80.180.11418～170.59.690.16232三通10.290.80.250.217～161.2525.840.434.840三通1异径13.344.610.371.70216～15151.60.865.1550三通1异径11.312.30.821.88615～140.577.521.293.680四通12.322.80.762.12814～137.3155.042.5848.180四通1三通19.1910.50.262.7313～124.6310.085.16815.880闸门1异径1弯头36.5612.10.799.612～114.6620.1610.33619.0100三通1异径13.017.63.0122.911～104.6930.2415.512.4150四通14.99.52.6224.910～94.61240.2420.6718.6150四通1异径13.768.40.715.969～84.61550.425.8412.4200四通16.9211.50.9210.68～74.61860.4831.015.2200四通15.319.90.474.77～64.62170.5636.17617.4200四通1异径16.7311.30.657.3\n6～520.3248041.3314.0250四通1弯头2异径123.7644.10.939.65～413496082.6619.6300三通111.2524.30.368.74～313744012427.8300三通1异径19.622.60.6314.23～2139920165.314.2500三通1异径13.916.90.7112.02～16.512400206.677.2500三通13.410.00.656.51～03524800413.334.550069.1104.90.2526.23合计199.452\n（六）、二次沉池设计计算采用中心进水，周边出水辐流式二次沉淀池。1、经前面计算知Q=96200m3/d=4010m3/h曝气池悬浮固体浓度X=3300mg/L二沉池底流生物固体浓度Xr=6600mg/L回流污泥比R=50%2、设计计算⑴沉淀部分水面面积F：设池数n=2，表面负荷⑵尺子的直径D：取36m⑶实际沉淀部分水面面积：实际沉淀池表面负荷：⑷单池设计流量：⑸校核堰口负荷：⑹校核固体负荷：⑺澄清区高度：设t=1h按在沉淀池澄清区最小允许深度1.5m考虑，取\n⑻污泥区高度：设⑼池边深度：h2取4m⑽沉淀池高度：设池底坡度为0.06，污泥斗直径为2m，池中心与池边落差超高h1=0.3m，污泥斗高度h4=1.0m