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某市15万吨每天城市生活污水处理厂初步设计.doc72页
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某市15万吨每天城市生活污水处理厂
初 步 设 计
水的缺乏已成了严重制约我国社会经济发展的“瓶颈”之一。而据专家预测，到2030年前后，中国用水总量将达到每年7000亿至8000亿立方米，而中国实际可利用的水资源量约为8000亿至9500亿立方米，需水量已接近可利用水量的极限。由于水资源供给的稳定性和需求的不断增长，使水具有了越来越重要的战略地位。国外的一些专家指出，估计到21世纪水对人类的重要性将象20世纪石油对人类的重要性一样，成为一种决定国家富裕程度的珍贵商品。一些世界著名的科学家提醒人们：一个国家如何对待它的水资源将决定这个国家是继续发展还是衰落。那些将治理水系作为紧迫任务的国家将占有竞争优势。如果水资源消耗殆尽，人类的健康、经济发展以及生态系统将受到威胁。对水资源控制权的争夺，将可能在下个世纪引发许多种族和国家间的敌对。 如何解决水资源供应问题，保持水资源供给和需求之间的相对平衡，世界各缺水国家和地区长期以来都做了大量的探索一是水土流失，区域性、局部性的治理成效较大，但面上的水土流失治理进程缓慢，边治理、边破坏的现象还很严重，特别是开发建设项目人为造成新的水土流失急剧增加。全国平均每年因开发建设活动等人为新增的水土流失面积达1万平方公里，每年堆积的废弃土石约30亿吨，其中20％流入江河，直接影响防洪保安。二是水体污染严重，由于工业废污水排放量的急剧增长，并未经处理直接排放到河道里，导致了以淮河、太湖污染为代表的水环境恶化。世界银行发表的中国环境报告测算，中国仅水和大气造成的污染，年损失为540亿美元，占中国年GDP的8%。这就表明，水环境质量在继续恶
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天水市污水处理厂工程工艺设计——给水排水工程专业毕业设计
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3秒自动关闭窗口目 录引 言 ..................................................................... 错误！未定义书签。 1 设计任务及概况 .................................................................................... 6 1.1 设计任
务及依据 .............................................................................. 6 1.1.1 设计任务 .................................................................................... 6 1.1.2 设计依据及原则 ........................................................................ 6 1.1.3 设计范围 ..................................................................................... 6 1.2 设计水量及水质 ............................................................................... 7 1.2.1 设计水量 ..................................................................................... 7 1.2.2 设计水质 ..................................................................................... 7 1.3.3 设计人口 ..................................................................................... 7 2 工艺设计方案的确定 ............................................................................ 8 2.1 方案确定的原则 ............................................................................... 8 2.2 污水处理工艺流程的确定 ............................................................... 8 2.2.1 厂址及地形资料 ......................................................................... 8 2.2.2 气象及水文资料 ......................................................................... 8 2.2.3 可行性方案的确定 ..................................................................... 9 2.2.4 工艺流程方案的确定 ............................................................... 10 2.2.5 污泥处理工艺流程 ................................................................... 11 2.3 主要构筑物的选择 ......................................................................... 12 2.3.1 格栅 ........................................................................................... 12 2.3.2 泵房 ........................................................................................... 13 2.3.3 沉砂池 ....................................................................................... 1312.3.4 初沉池、二沉池 ....................................................................... 13 2.3.5 曝气池 ....................................................................................... 14 2.3.6 接触池 ....................................................................................... 15 2.3.7 计量槽 ....................................................................................... 15 2.3.8 浓缩池 ....................................................................................... 15 2.3.9 消化池 ....................................................................................... 16 2.3.10 污泥脱水 ................................................................................. 16 3 污水处理系统工艺设计 ....................................................................... 17 3.1 格栅的计算 ..................................................................................... 17 3.1.1 粗格栅 ....................................................................................... 17 3.1.2 格栅的计算 ............................................................................... 17 3.1.3 选型 ........................................................................................... 20 3.2 泵房 ................................................................................................. 21 3.2.1 泵房的选择 ............................................................................... 21 3.2.2 泵的选择及集水池的计算 ....................................................... 21 3.2.3 扬程估算 ................................................................................... 21 3.3 细格栅 ............................................................................................. 22 3.3.1 细格栅的计算： ....................................................................... 22 3.3.2 格栅的计算 ............................................................................... 22 3.3.3 选型 ........................................................................................... 25 3.4 沉砂池的计算 ................................................................................. 25 3.4.1 池体计算 ................................................................................... 25 3.4.2 沉砂室尺寸计算 ....................................................................... 2723.4.3 排砂 ........................................................................................... 29 3.4.4 出水水质 ................................................................................... 29 3.5 初沉池 ............................................................................................. 29 3.5.1 池体尺寸计算 ........................................................................... 29 3.5.2 中心管计算 ............................................................................... 32 3.5.3 出水堰的计算 ........................................................................... 33 3.5.4 集配水井计算 ........................................................................... 34 3.5.5 出水水质 ................................................................................... 35 3.5.6 选型 ........................................................................................... 35 3.6 曝气池 ............................................................................................. 35 3.6.1 池体计算 ................................................................................... 35 3.6.2 曝气系统设计与计算 ............................................................... 38 3.6.3 供气量 ....................................................................................... 39 3.6.4 空气管道系统计算 ................................................................... 42 3.6.5 空压机的选择 ........................................................................... 46 3.6.6 污泥回流系统 ........................................................................... 46 3.7 二沉池 ............................................................................................. 47 3.7.1 池体尺寸计算 ........................................................................... 47 3.7.2 中心管计算 ............................................................................... 50 3.7.3 出水堰的计算 ........................................................................... 51 3.7.4 集配水井计算 ........................................................................... 52 3.7.5 出水水质 ................................................................................... 53 3.7.6 选型 ........................................................................................... 53 3.8 接触池 ............................................................................................. 5333.8.1 接触池尺寸计算 ....................................................................... 53 3.8.2 加氯间 ....................................................................................... 55 3.9 计量槽 ............................................................................................. 56 4 污泥的处理与处置 .............................................................................. 56 4.1 污泥浓缩池 .................................................................................... 56 4.2 污泥消化池 .................................................................................... 59 4.2.1 一级消化池池体部分计算 ...................................................... 59 4.2.2 一级消化池池体各部分表面积计算 ...................................... 61 4.2.3 二级消化池 ............................................................................... 63 4.3 贮气柜 ............................................................................................. 63 4.4 污泥控制室 .................................................................................... 64 4.4.1 污泥投配泵的选择 ................................................................... 64 4.4.2 污泥循环泵 ............................................................................... 64 4.4.3 污泥控制室布局 ....................................................................... 65 4.5 脱水机房 ......................................................................................... 65 4.5.1 采用带式压滤机除水 ............................................................... 65 4.5.2 选型 ........................................................................................... 66 4.6 事故干化场 .................................................................................... 66 4.7 压缩机房 ......................................................................................... 67 5 污水处理厂总体布置 .......................................................................... 68 5.1 平面布置 ......................................................................................... 68 5.1.1 平面布置的一般原则 ............................................................... 68 5.1.2 平面布置 ................................................................................ 6845.2 污水处理厂高程布置 ..................................................................... 69 5.2.1 高程布置原则 ........................................................................... 69 5.2.2 污水污泥处理系统高程布置 ................................................... 69 总 结 ...................................................................................................... 70 参考文献 .................................................................................................. 72 致 谢 ..................................................................... 错误！未定义书签。 附 录 ...................................................................................................... 7351 设计任务及概况 1.1 设计任务及依据 1.1.1 设计任务 30 万吨城市污水处理厂初步设计 1.1.2 设计依据及原则 1.1.2.1 设计依据 《给水排水工程快速设计手册》1-5 ，给排水设计规范， 《污水处理厂工艺 设计手册》《三废设计手册废水卷》 ， 。 1.1.2.2 设计原则 (1)执行国家关于环境保护的政策，符合国家地方的有关法规、规范和标准； (2)采用先进可靠的处理工艺，确保经过处理后的污水能达到排放标准； (3)采用成熟 、高效、优质的设备，并设计较好的自控水平，以方便运行管 理； (4)全面规划、合理布局、整体协调，使污水处理工程与周围环境协调一致； (5)妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物，以免造成二次污染； (6)综合考虑环境、经济和社会效益，在保证出水达标的前提下，尽量减少 工程投资和运行费用。 1.1.3 设计范围 设计二级污水处理厂，进行工艺初步设计。61.2 设计水量及水质 1.2.1 设计水量 污水的平均处理量为 Q平 =30 × 10 4 m 3 / d =12500 m 3 / h =3.47 m 3 / s ；污水的最 大处理量为 Qmax = 36.3 × 10 4 m 3 / d =15125 m 3 / h =4.2 m 3 / s ； 污水的最小处理量为Q min = 2.48 × 10 4 m 3 / d = 10331m 3 / h = 2.87 m 3 / s 。日变化系数取 K日 为 1.1，时变化系数取 K 时 为 1.1，总变化系数取 K总 为 1.21。 1.2.2 设计水质 设计水质如表 1.1 所示。 表 1.1 设计水质情况 项 目BOD5SS入水 mg L ） （ 出水 mg L ） （ 去除率（%） 1.3.3 设计人口 .3.3(1)按 SS 浓度折算： CssQ Nss = a ss200200≤2587.5≤3085式中：Css――废水中 SS 浓度为 200mg/LQ――平均日污水量为 30 万 m3/d则：ass――每人每日 SS 量，一般在 35-55/人 g.d， 200 × 30 Nss = = 120万人 50(2)按 BOD5 浓度折算7N BOD5 =C BOD5 × Q a BOD5式中： C BOD5 ――废水中 BOD5 浓度为 200mg/L Q ――平均日污水量为 30 万 m3/d a BOD5 ――每人每日 BOD 量，一般在 20-35/人 gd，取 30/人 g.d，则：Nss =200 × 30 = 200万人 302 工艺设计方案的确定 2.1 方案确定的原则(1)采用先进、稳妥的处理工艺，经济合理，安全可靠。 (2)合理布局，投资低，占地少。 (3)降低能耗和处理成本。 (4)综合利用，无二次污染。 (5)综合国情，提高自动化管理水平。2.2 污水处理工艺流程的确定 2.2.1 厂址及地形资料该污水处理厂厂址位于某市西北部。厂址所在地区地势比较平坦。污水处 理厂所在地区地面平均标高为 40.50 米。地震基本烈度为 7 度。2.2.2 气象及水文资料某市位于东经 123o ，北纬 42o 。属温带半湿润季风型大陆性气候，多年平均 温度 7.4 o C ，冬季长，气候寒冷，多偏北风，最冷月（一月）平均气温-12.7 o C ；8夏季多偏南风， 非采暖季节主导风向为东南风， 最热月 （七月） 平均气温 24.6 o C 。 降雨集中在 7-8 月，约占全年降雨的 50%，多年平均降雨量 75 毫米。地面冻结 深度 1.2-1.4 米。 2.2.3 可行性方案的确定 城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生 物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，是水资源可持续 发展的重要保证。 城市二级污水处理厂常用的方法有： 传统活性污泥法、 法、 AB 氧化沟法、 SBR 法等等。 下面对传统活性污泥法和 SBR 法两种方案进行比较 （工 艺流程见图 2.1,2.2） ，以便确定污水的处理工艺。 传统活性污泥法的方案特点： (1)工艺成熟，管理运行经验丰富； (2)曝气时间长,吸附量大,去除效率高 90～95%； (3)运行可靠，出水水质稳定； (4)污泥颗粒大，易沉降; (5)不适于水质变化大的水质； (6 对氮、磷的处理程度不高； (7)污泥需进行厌氧消化，可以回收部分能源； SBR 法的方案特点： (1)处理流程简单，构筑物少，可不设沉淀池； (2)处理效果好，不仅能去除有机物，还能有效地进行生物脱氮； (3)占地面积小，造价低； (4)污泥沉降效果好； (5)自动化程度高，基建投资大；9(6)适合于中小水量的污水处理工艺 从上面的对比中我们可以得到如下结论：从工艺技术角度考虑，普通曝气 法和 SBR 法出水指标均能满足设计要求。但是，SBR 法对自动化控制程度要求 较高且处理规模一般小于 10 万立方米/天，这与实际情况不符（污水厂自动化水 平不高且本设计规模属大型污水处理厂） 。故普通曝气法更适合于本设计对污水 进、出水水质的要求（对 P、N 去除要求不高，水质变化小） ，故可行性研究推 荐采用普通曝气法为污水处理厂的工艺方案。 2.2.4 工艺流程方案的确定 SBR 法是间歇式活性污泥法或序批式活性污泥法的简称，相对于传统活性 污泥法，SBR 法工艺是一种正处于发展、完善阶段的技术，因为从 SBR 法的再次 兴起直至应用到今天只不过十几年的历史，许多研究工作刚刚起步，缺乏科学 的设计依据和方法以及成熟的运行管理经验。SBR 法现阶段在基础研究方面、实 践应用方面、工程设计方面仍存在问题。例如：SBR 的适宜规模、合理的设计和 运行参数的选择，建立完整的运行维护和管理方法，运行模式的选择于设计方 法脱节等等。 污水工艺流程的确定主要依据污水水量、水质及变化规律，以及对出水水质 和对污泥的处理要求来确定。本着上述原则，本设计选 传统活性污泥法作为污水处理工艺。10鼓风机房 污 水 粗 格 栅 泵 房 细 格 栅 沉 砂 池 贮砂池 初 沉 池 曝 气 池回 流加氯间 二 沉 池 接 触 池 计 量 槽 出 水回流污泥泵房沼气柜浓 缩 池污 泥 控 制 室一 级 消 化 池二 级 消 化 池脱 水 机 房干泥外运事故干化场图 2.1 传统活性污泥法鼓风机房 污 水 粗 格 栅 泵 房 细 格 栅 沉 砂 池 加氯间 初 沉 池 曝 气 池加氯间 接 触 池 计 量 槽 沼气柜 出 水浓 缩 池污 泥 控 制 室一 级 消 化 池二 级 消 化 池脱 水 机 房干泥外运事故干化场图 2.2 2.2.5 污泥处理工艺流程SBR 法目前，污泥的最终处置有污泥填埋，污泥焚烧，污泥堆肥和污泥工业利用11四种途径。该厂的污泥主要来源于城市污水，完全可以再利用。只需在厂内进 行预处理将重金属去除，该厂的污泥用于农业是完全可能的。目前暂时有困难， 也可将污泥用于园林绿化，使污泥中的肥分得以充分利用，污泥也可得以妥善 处置。 根据上述原则，决定污泥采用中温厌氧二级消化，再经机械脱水后运出厂 外处置，这时的污泥已基本实现了无害化，不会对环境造成二次污染。污泥消 化产生的沼气用于烧锅炉和发电，热量可满足消化池污泥加热需要，电能供本 厂使用。 2.3 主要构筑物的选择 2.3.1 格栅 格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以 保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排 泥管道。 本设计中在泵前和泵后各设置一道格栅。泵前为粗格栅，泵后为弧形细格 栅。由于污水量大，相应的栅渣量也较大，故采用机械格栅。栅前栅后各设闸 板供格栅检修时用，每个格栅的渠道内设液位计，控制格栅的运行。 格栅间配有一台螺旋输送机输送栅渣。 螺旋格栅压榨输送出的栅渣经螺旋运 输机送入渣斗，打包外运。 粗格栅共有三座， 两座使用， 一台备用。 栅前水深为 1.4m， 过栅流速 0.9m/s, 栅条间隙为 50mm,格栅倾角为 60°。 细格栅有四座， 三台使用， 一台备用。 栅前水深为 1.05m， 过栅流速 0.9m/s, 栅条间隙为 20mm,格栅倾角为 60°。122.3.2 泵房 考虑到水力条件、工程造价和布局的合理性，采用长方形泵房。为充分利 用时间，选择集水池与机械间合建的半地下式泵房，这种泵房布置紧凑，占地 少，机构省，操作方便。水泵及吸水管的充水采用自灌式，其优点是启动及时 可靠，不需引水的辅助设备，操作简便。泵房地下部分高 6.2m，地上部分 6.3m， 共高 12.5m。 2.3.3 沉砂池 沉砂池的形式有平流式、竖流式、辐流式沉砂池。其中，平流式矩形沉砂 池是常用的形式，具有结构简单，处理效果好的优点。其缺点是沉砂中含有 15% 的有机物，使沉砂的后续处理难度加大。 竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借重力沉于 池底，处理效果一般较差。 曝气沉砂池是在池体的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与 主流垂直的横向环流。其优点：通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度， 使除砂效果较稳定；受流量变化的影响较小；同时还对污水起预曝气作用，而 且能克服平流式沉砂池的缺点 。 综上所述，采用曝气沉砂池。 池子共有六座； 尺寸：12m×16.8m×4.59m； 有效水深为 2.5m。 初沉池、 2.3.4 初沉池、二沉池 沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按在污水流程中 的位置，可以分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是对污水中的以无机13物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二次沉淀池是对污水中的以微 生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。 沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种。竖流式沉 淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。而平流式沉淀池具有池子配水不 易均匀，排泥操作量大的缺点。辐流式沉淀池不仅适用于大型污水处理厂，而 且具有运行简便，管理简单，污泥处理技术稳定的优点。 所以，本设计在初沉池和二沉池都选用了辐流式沉淀池。 初沉池共有六座，直径为 40m，高为 6.83m，有效水深为 3.6m。为了布水 均匀，进水管设穿孔挡板，穿孔率为 10%-20%，出水堰采用直角三角堰,池内设 有环形出水槽，双堰出水。每座沉淀池上设有刮泥机，沉淀池采用中心进水， 周边出水，周边传动排泥。 二沉池九坐，直径为 36m，高为 6.79m，有效水深为 3.5m。也采用中心进水， 周边出水，排泥装置采用周边传动的刮吸泥机。其特点是运行效果好，设备简 单。 污泥回流设备采用 LXB ? 1000 型螺旋泵。 2.3.5 曝气池 本设计采用传统活性污泥法（又称普通活性污泥法） ，该法对 BOD 的处理效 果可达 90%以上。传统活性污泥法按池形分为推流式曝气池和完混合曝气池。 推流式曝气特点是：废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池 内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；推流式曝气池 可采用多种运行方式；对废水的处理方式较灵活；由于沿池长均匀供氧，会出 现池首供气不足，池尾供气过量的现象，增加动力费用的现象。 完全混合式曝气池的特点是：冲击负荷的能力较强；由于全池需氧要求相14同，能节省动力；曝气池与沉淀池合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于 运行管理；连续进水、出水可能造成短路；易引起污泥膨胀；适于处理工业废 水，特别是高浓度的有机废水。 综上，根据各自特点本设计选择推流式活性污泥法。在运行方式上，以推 流式活性污泥法为基础，辅以分段曝气系统运行。曝气系统采用鼓风曝气，选 择其中的网状微孔空气扩散器。 共有 6 座曝气池，池型采用折流廊道式，分五廊道，池长为 66m，高为 5.7m， 宽 6m，有效水深为 5.2m,污泥回流比 R=30%。 2.3.6 接触池 .3.6 城市污水经二级处理后，水质改善，但仍有存在病原菌的可能，因此在排 放前需进行消毒处理。 液氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂，它是氯气经压缩液化后，贮存在 氯瓶中， 氯气溶解在水中后， 水解为 Hcl 和次氯酸， 其中次氯酸起主要消毒作用。 氯气投加量一般控制在 1-5mg/L,接触时间为 30 分钟。 接触池 总长为 312.5m，分 14 个廊道，每廊道长 23m，宽 4m 2.3.7 计量槽 为提高污水厂的工作效率和运转管理水平，并积累技术资料，以总结运转 经验，为今后处理厂的设计提供可靠的依据，设计计量设备，以正确掌握污水 量、污泥量、空气量以及动力消耗等。本设计选用巴式计量槽，设在污水处理 系统的末端。 2.3.8 浓缩池 浓缩池的形式有重力浓缩池，气浮浓缩池和离心浓缩池等。重力浓缩池是15污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法，按运行方式分为连续式和间歇式， 前者适用于大中型污水厂，后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。 浮选浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的场合，例如，接 触氧化污泥、延时曝起污泥和一些工业的废油脂等。离心浓缩主要适用于场地 狭小的场合，其最大不足是能耗高，一般达到同样效果，其电耗为其它法的 10 倍。从适用对象和经济上考虑，故本设计采用重力浓缩池。形式采用连续式的， 其特点是浓缩结构简单，操作方便，动力消耗小，运行费用低，贮存污泥能力 强。采用水密性钢筋混凝土建造，设有进泥管、排泥管和排上清夜管。 浓缩池二座，直径为 24 米，浓缩时间 14h。 2.3.9 消化池 消化池的作用是使污泥中的有机物得到分解，防止污泥发臭变质且其产生 的沼气能作为能源，可发电用。本设计采用二级中温消化，池形采用圆柱形消 化池，优点是减少耗热量，减少搅拌所需能耗，熟污泥含水率低。 一级消化池六座，直径为 24m，消化温度为 35℃，二级消化池三座，且尺 寸与一级相同。 2.3.10 污泥脱水 污泥机械脱水与自然干化相比较，其优点是脱水效率较高，效果好，不受 气候影响，占地面积小。常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式 压滤机等。本设计采用带式压滤机，其特点是：滤带可以回旋，脱水效率高； 噪音小；省能源；附属设备少，操作管理维修方便，但需正确选用有机高分子 混凝剂。 另外，为防止突发事故，设置事故干化场，使污泥自然干化。163 污水处理系统工艺设计 3.1 格栅的计算 3.1.1 粗格栅 选用三个规格一样的粗格栅，并列摆放，两台工作，一台备用。图 3.1 3.1.2 格栅的计算 (1) 栅条间隙数 nQmax sin α bhv n ――栅条间隙数，个； n=格栅示意图式中：Qmax ――最大设计流量， m3 s ， Qmax =4.2 m3 s ；α ――格栅倾角， o ，取 α = 60 o ；b ――栅条间隙， m ，取 b =0.05 m ； h ――栅前水深， m ，取 h =1.4 m ；17v ――过栅流速， m s ，取 v =0.9 m s ；K总 ――生活污水流量总变化系数，根据设计任务书 K总 =1.21。 则： n =Qmax sin α 4.2 × sin 60o = = 31 bhv 2 × 0.05 × 1.4 × 0.9(2) 栅槽宽度 BB = S (n ? 1) + bn式中： S ――栅条宽度， m ，取 0.01 m 。 则：B = S (n ? 1) + bn =0.01（31-1）+0.05 × 31=0.3+1.55=1.85 m(3) 通过格栅的水头损失 h1h1 = ho kv2 sin α 2g s ξ = β ( )4 3 b ho = ξh1 ――设计水头损失， m ； ho ――计算水头损失， m ； g ――重力加速度， m s 2 ，取 g =9.8 m s 2 ；式中：k ――系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 k =3；ξ ――阻力系数，其值与栅条断面形状有关； β ――形状系数，取 β =2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条） 。s 0.01 4 3 则： ξ = β ( )4 3 = 2.42 × ( ) =0.28 b 0.05 v2 0.92 ho = ξ sin α = 0.28 × sin 60o =0.01 m 2g 2 × 9.8 h1 = ho k = 0.01× 3 = 0.03m(4) 栅后槽总高度 H18H = h + h1 + h2 式中： h2 ――栅前渠道超高， m ，取 h2 =0.3 m 。 则： H = h + h1 + h2 =1.4+0.3+0.03=1.73 m 。 (5) 栅槽总长度 LL = l1 + l2 + 1.0 + 0.5 + H1 tan αB ? B1 2 tan α1 l l2 = 1 2 H1 = h + h1 l1 =式中： l1 ――进水渠道渐宽部分的长度， m ；B1 ――进水渠宽， m ，取 B1 =1.7 m ；α1 ――进水渠道渐宽部分的展开角度， o ，取 α1 =20 o ；l2 ――栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度， m ； H1 ――栅前渠道深， m .则： l1 =l2 =B ? B1 1.85 ? 1.7 = = 0.206m 2 tan α1 2 tan 20o l1 0.206 = = 0.103m 2 2H1 = h + h1 = 1.4 + 0.3 = 1.7mL = l1 + l2 + 1.0 + 0.5 + (6) 每日栅渣量 W H1 1.7 = 0.206 + 0.103 + 1.0 + 0.5 + = 3.08m tan α tan 60oW=86400QmaxW1 1000 K总式中： W1 ――栅渣量， m3 103 m3污水 ，取 W1 =0.01 m3 103 m3污水 。19则： W =86400QmaxW1 86400 × 4.2 × 0.01 = = 1.50 m3 d &0.2 m3 d , 宜采用机 1000 K总 2 ×1000 × 1.21械清渣 (7) 校核v' =Qmin Q = A k总 B1h式中： v1 ――栅前水速， m s ；一般取 0.4m/s―0.9m/sQmin ――最小设计流量， m3 s ；Qmin =Q =2.87 m3 s K A ――进水断面面积， m 2 ；Q ――设计流量， m3 s ，取 Q = 4.2 m3 s 。则： v1 =Qmin Q 3.47 = = = 0.6 m s A K总 B1h 2 ×1.21× 1.7 ×1.4v1 在 0.4 m s ~ 0.9 m s 之间，符合设计要求。3.1.3 选型 选用 GH ? 2000 × 40 型链式旋转格栅除污机，其性能如表 3.1 所示。 表 3.1 粗格栅性能表 过栅水 项 目 型 号 安装角 o 速m s电机功 率kw性 能GH ? 2000 × 40 型链式旋转格栅除污机600.91.5203.2 泵房 3.2.1 泵房的选择 选择集水池与机械间合建的半地下矩形自灌式泵房，这种泵房布置紧凑， 占地少，机构省，操作方便。 3.2.2 泵的选择及集水池的计算 (1) 平均秒流量 Q 30 × 104 ×103 = 3.47 × 103 L s Q= 86400 (2) 最大秒流量 Q1 Q1 = QK总 = 3.47 × 103 × 1.21 = 4.20 × 103 L s 4.2 × 103 (3) 考虑 3 台水泵，每台水泵的容量为 = 1400 L s 3 (4) 集水池容积，采用相当于一台泵 6 分钟的容量 W1400 × 6 × 60 = 504m3 1000 W 504 集水池面积 F = = = 252m2 H 2 W=3.2.3 扬程估算(1) 集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差 ?h?h = h0 ? (hi + D × h / D ? h ' ? H )=45-(35+2.0×0.75-0.03-2)=10.53其中： H ――集水池有效水深， m ，取 H = 2m ；ho ――出水管提升后的水面高程， m ，取 ho = 45m ； h1 ――进水管管底高程， m ，取 h1 = 35m ； D ――进水管管径 mm ，由设计任务书 D = 2000mm ；21h D ――进水管充满度，由设计任务书 h D = 0.75 ；h′ ――经过粗格栅的水头损失， m ，取 h ' =0.03。由于资料有限,出水管的水头损失只能估算，设总出水管管中心埋深 0.9 米， 局部损失为沿线损失的 30%，则泵房外管线水头损失为 0.558m。 泵房内的管线水头损失假设为 1.5 米， 考虑自由水头为 1 米， 则水头总扬程： Hz=1.5+0.558+10.53+1=13.588m。 选用 550TU ? L 型污水水泵三台，每台 Q = 1350 L s ，扬程 H = 10 ~ 45m 。 集水池有效水深 2m ，吸水管淹没深度 0.4m ，喇叭口口径 1.2m ，取泵房地 下部分高 6.2m，地上部分 6 .3m，共 12.5m 。 3.3 细格栅 细格栅的计算： 3.3.1 细格栅的计算： 设四台机械格栅，三台运行，一台备用。 3.3.2 格栅的计算(1) 栅条间隙数 nn=Qmax sin α bhv式中： n ――栅条间隙数，个； Qmax ――最大设计流量， m3 s ， Qmax =4.2 m3 s ；α ――格栅倾角， o ，取 α = 60 o ；b ――栅条间隙， m ，取 b =0.02 m ； h ――栅前水深， m ，取 h =1.05 m ； （一般栅槽宽度 B 是栅前水深 h 的 二倍）v ――过栅流速， m s ，取 v =0.9 m s ；22K总 ――生活污水流量总变化系数，由设计任务书 K总 =1.21。 则：n= Qmax sin α 4.2 × sin 60o = = 68.9 ， bhv 3 × 0.02 ×1.05 × 0.9取 70 个(2) 栅槽宽度 BB = S (n ? 1) + bn式中: S ――栅条宽度， m ，取 0.01 m 。 则： B = S (n ? 1) + bn =0.01（70-1）+0.01 × 70=2.10 m(3) 通过格栅的水头损失 h1h1 = ho k v2 ho = ξ sin α 2g s ξ = β ( )4 3 b 式中： h1 ――设计水头损失， m ；ho ――计算水头损失， m ； g ――重力加速度， m s 2 ，取 g =9.8 m s 2 ； k ――系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 k =3；ξ ――阻力系数，其值与栅条断面形状有关； β ――形状系数，取 β =2.42（选用迎背水面均为半圆形的矩形栅条） ；s 0.01 4 3 则： ξ = β ( )4 3 = 2.42 × ( ) =0.96 b 0.02 v2 0.9 2 ho = ξ sin α = 0.96 × sin 60o =0.034 m 2g 2 × 9.8 h1 = ho k = 0.034 × 3 = 0.103m (4) 栅后槽总高度 H H = h + h1 + h2式中: h2 ――栅前渠道超高， m ，取 h2 =0.3 m 。23则： H = h + h1 + h2 =1.05+0.3+0.103=1.453 m 。 (5) 栅槽总长度 LL = l1 + l2 + 1.0 + 0.5 + H1 tan αB ? B1 2 tan α1 l l2 = 1 2 l1 = H1 = h + h1式中： l1――进水渠道渐宽部分的长度， m ； B1 ――进水渠宽， m ，取 B1 =1.9 m ；α1 ――进水渠道渐宽部分的展开角度， o ，取 α1 =20 o ；l2 ――栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度， m ； H1 ――栅前渠道深， m 。 B ? B1 2.1 ? 1.9 则： l1 = = = 0.27 m 2 tan α1 2 tan 20o l2 = l1 0.27 = = 0.14m 2 2H1 = h + h1 = 1.9 + 0.3 = 2.2mL = l1 + l2 + 1.0 + 0.5 + (6) 每日栅渣量 W H1 1.35 = 0.27 + 0.14 + 1.0 + 0.5 + = 2.69m tan α tan 60oW=86400QmaxW1 1000 K总式中: W1 ――栅渣量， m3 103 m3污水 ，取 W1 =0.07 m3 103 m3污水 。 则： W =86400QmaxW1 86400 × 4.2 × 0.07 = = 5.25 m3 d &0.2 m3 d 宜采用机 1000 K总 3 × 1000 × 1.21械清渣24(7) 校核 Q Q v1 = min = A K总 B1h 式中： v1 ――栅前水速， m s ； Qmin ――最小设计流量， m3 s ； A――进水断面面积， m 2 ； Q ――设计流量， m3 s ，取 Q = 2.89 m3 s 。 则： v1 =Qmin Q 3.47 = = = 0.48 m s A K总 B1h 3 × 1.21× 1.9 × 1.05v1 在 0.4 m s ~ 0.9 m s 之间，符合设计要求。 3.3.3 选型 选用 GSRB17 ? 10 型弧形格栅除污机，其性能如表 3-2 所示。 表 3.2 圆弧半 项 径 目mm mmkg细格栅性能表 重 过栅水 安装角 量o栅条组宽电机功率 速kwm s性 500 能 3.4 沉砂池的计算 3.4.1 池体计算(1) 池子总有效容积 V V = Qmax t × 601200600600.9 70.3 ~ 0.式中： Qmax ――最大设计流量， m3 s ， Qmax =4.2 m3 s ；25t ――最大设计流量时的流行时间， min ，一般为 1min～3min, 处取 t =2 min 。 则： V = Qmax t × 60 = 4.2 × 2 × 60 = 504m3此(2) 水流断面面积 A Q A = max v 式 中 ： v ―― 最 大 设 计 流 量 时 的 水 平 流 速 ， m s ， 取 v = 0.1 m s 。 一 般 为 0.06m/s―0.1m/s Q 4.2 则： A = max = = 42m 2 v 0.1 (3) 池子总宽度 B A B= h2 式中： h2 ――设计有效水深， m ，取 h2 =2.5 m ,一般值为 2m―3m。则： B =A 42 = = 16.8m h2 2.5(4) 池子单格宽度 b B b= n 式中： n ――池子分格数，个，取 n =6。 B 16.8 则： b = = = 2.8m n 6 （5）校核宽深比: b/ h2 =2.8/2.5=1.12,在 1―2 范围内，符合要求。 (6) 池长 LL= V A则： L =V 504 = = 12m A 42 (7) 校核长宽比：L/B=12/2.8=4.37&4，符合要求。(8) 每小时所需空气量 q26q = dQmax × 3600 式中： d ――每 m3 污水所需空气量， m3 m3 ，取 d =0.2 m3 m3 。 则：q = dQmax × 3600 = 0.2 × 4.2 × 3600 = 3024m33.4.2 沉砂室尺寸计算(1) 砂斗所需容积 VV=Qmax XT × 86400 K总 × 106式中： X ――城市污水沉砂量， m3 106 m3污水 ，取 X =30 m3 106 m3污水 ；T ――两次清除沉砂相隔的时间， d ，取 T =2 d ； K总 ――生活污水流量总变化系数，由设计任务 K总 =1.21。则： V =Qmax XT ×
× 30 × 2 × 86400 = = 18m3 6 6 K总 ×10 1.21× 10(2) 每个砂斗所需容积 VoVo =V n式中： n ――砂斗个数，设沉砂池每个格含两个沉砂斗，有 6 个分格，沉砂斗 个数为 12 个 则： Vo =V 15 = = 1.5m3 n 12(3) 砂斗实际容积 V1 h 2 V1 = 4 a12 +2a2 +2a1a2） （2 6 2h4 a1 = + a2 tan α a1 ――砂斗上口宽， m ；27式中：a2 ――砂斗下口宽， m ，取 a 2 =1 m ； h4 ――砂斗高度， m ，取 h4 =0.8 m ；α ――斗壁与水平面倾角， o ，取 α =55 o 。则： a1 =2h4 2 × 0.8 + a2 = + 1 ≈ 2.1m tan α tan 55o h 0.8 2 V1 = 4 a12 +2a2 +2a1a2）= （2 × 2.12 +2 × 12 +2 × 2.1 × 1） （2 6 6=2.03m3 & Vo =1.5 m3(4) 沉砂池总高度 H （采用重力排砂）H = h1 + h2 + h3 + h4 h3 = ( L ? a1 )i h1 ――超高， m ，取 h1 =0.3 m ； h3 ――砂斗以上梯形部分高度， m ； i ――池底坡向砂斗的坡度，取 i =0.1，一般值为 0.1―0.5式中：则： h3 = ( L ? a1 )i = (12 ? 2) × 0.1 = 0.988mH = h1 + h2 + h3 + h4 = 0.3 + 2.5 + 0.988 + 0.8 = 4.588m(5) 最小流速校和vmin =Qmin Q = n1Wmin K总n1bh2式中：Q ――设计流量， m3 s ，取 Q = 3.47 m3 s ； Qmin ――最小设计流量， m3 s ；2.87 m3 s n1 ――最小流量时工作的沉砂池格数，个，取 n1 =2； Wmin ――最小流量时沉砂池中的水流断面面积， m 2 ， Wmin 为 7.0 m 2 。则： vmin =Qmin Q 3.47 = = = 0.21 m s &0.15 m s ，符合设计要 n1Wmin K总n1bh2 1.21× 2 × 2.8 × 2.528求。 3.4.3 排砂 采用重力排砂，排砂管直径 D = 300mm ，在沉砂池旁设贮砂池，并在管道首 端设贮砂阀门。(1) 贮砂池容积 VV = nV1 + 7.5h2b 则： V = nV1 + 7.5h2b = 12 × 2.03 + 7.5 × 2.5 × 2.8 ≈ 76.86m3(2) 贮砂池平面面积 AA=V h V 76.86 = = 30.74m2 h 2.5式中：h ――贮砂池有效水深，取 h =2.5 m 。则：A=3.4.4 出水水质 查《给排水设计手册》2，经曝气沉砂池, SS 去除率 10%。 则: SS = 200 × (1 ? 10%) = 200 × 90% = 180 mg L 3.5 初沉池 3.5.1 池体尺寸计算(1) 沉淀部分水面面积 F Q F = max nq′ 式中： Qmax ――最大设计流量， m3 h ， Qmax =12500 m3 h ；n ――池数，个，取 n =6；q′ ――表面负荷， m3 m 2 ? h ，取 q′ =1.8 m3 m 2 ? h 。29则：F=Qmax 12500 = =
nq′ 6 × 1.8(2) 池子直径 DD=则： D =4Fπ=取 D = 40 m4 × 1157.4 = 38.4m π 3.14 (3) 实际水面面积 Fo 4FFo =π D2423.14 × 402 =
4 Q 12500 核算表面负荷： q = = = 1.66 m3 m 2 h &1.8 m3 m2 ? h ,符合要求. nFo 6 ×1256 (4) 沉淀部分有效水深 h2 则： Fo ==πDh2 = q′t t ――沉淀时间， h ，取 t =2.0 h 。式中：则： h2 = q′t = 1.8 × 2.0 = 3.6m(5)校核径深比：D/ h1 =40/3.6=11.11，在 6―11 内，符合要求 (6) 沉淀部分有效容积 V ′Qmax t n Q 12500 则： V ′ = max t = × 2.0 = 4167 m3 n 6 (7) 污泥部分所需的容积 V V′ = SNT 1000n 式中： ――每人每日污泥量， 人 ? d ， 《给排水设计手册》 取 S =0.6 L 人 ? d ； S L 查 5 V=一般范围为（0.3―0.8） L 人 ? dN ――设计人口数，人，取 N = 120 × 104 人；为 SS 的设计人口，因为此处30主要去除的就是 SST ――两次清除污泥相隔时间， h ，取 T =4 h 。则： V =SNT 0.6 ×120 × 104 × 4 = = 20m3 1000n 24 × 1000 × 6(8) 污泥斗容积 V1 πh V1 = 5 (r12 + r1r2 + r22 ) 3 h5 = (r1 ? r2 ) tan α 式中： h5 ――污泥斗高度， m ；r1 ――污泥斗上部半径， m ，取 r1 =2.0 m ； r2 ――污泥斗下部半径， m ，取 r2 =1.0 m ；α ――斗壁与水平面倾角， o ，取 α =60 o 。则： h5 = (r1 ? r2 ) tan α = (2.0 ? 1.0) tan 60o = 1.73m3.14 × 1.73 × (2.02 + 2.0 × 1.0 + 1.02 ) = 12.7 m3 3 3 (9) 污泥斗以上圆锥部分污泥容积 V2 V1 = (r12 + r1r2 + r22 ) = V2 =π h5π h43( R 2 + Rr1 + r12 ) D ? r1 )i 2-h4 = ( R ? r1 )i = (式中：h4 ――圆锥体高度， m ； R ――池子半径， m 。 i──坡度，此处取 i=0.05则： h4 = ( R ? r1 )i = (D 40 ? r1 )i = ( ? 2.0) × 0.05 = 0.9m 2 2 πh 3.14 × 0.9 V2 = 4 ( R 2 + Rr1 + r12 ) = (202 + 20 × 2.0 + 2.0 2 ) = 418.2m3 3 3 (10) 沉淀池总高度 H31H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 h1 ――超高，取 h1 =0.3 m ； h3 ――缓冲层高度，取 h3 =0.3 m ,一般值为 0.3―0.5 h2 ──有效水深，为 3.6m h2 ──圆锥体高度，为 0.9m h5 ──污泥斗高度，为 1.73m 则： H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 0.3 + 3.6 + 0.3 + 0.9 + 1.73 = 6.83m (11) 沉淀池池边高 H ′H ′ = h1 + h2 + h3式中：则：H ′ = h1 + h2 + h3 = 0.3 + 3.6 + 0.3 = 4.2m V = V1 + V2(12) 污泥总容积 V V=V1+V2=12.7+418.3=430.9m3&20m3 (13)校核径深比: D/h=40/3.6=11.23 在 6～12 之间,符合要求 3.5.2 中心管计算 (1) 进水管直径 Do ： 取 Do =900 mm 则vo = 4Qmax 4 × 4.2 = = 1.10 m s 2 nπ Do 6 × 3.14 × 0.92在 0.9 ~ 1.2 m s 之 间 ， 符 合 设 计 要 求(2) 中心管设计要求 v1 = 0.9 ~ 1.2 m s v2 = 0.15 ~ 0.20 m s v3 = 0.10 ~ 0.20 m sD = 4 D1 B = (1.5 ~ 2.0)b图 3.2 中心管计算图h = (1 3 ~ 1 2)h232(3) 套管直径 D ，取 D1 =2.2 m h 3.6 h= 2 = = 1.8m 2 2 则： D = 4 D1 = 4 × 2.2 = 8.8mv2 = 4Qmax 4 × 4.2 = = 0.18 m s 2 6 × 3.14 × 2.22 nπ D1 v2 在 0.15 ~ 0.20 m s 之间，符合要求。 (4) 设 8 个进水孔，取 B = 2bπ D1 = 8( B + b)则： B = 2b = 2 × 0.29 = 0.58m(5) h ′ ，取 v3 = 0.18 m s则： h′ =Qmax 4.2 = = 0.87 m 8nBv3 8 × 6 × 0.56 × 0.18 4Qmax 4 × 4.2 = = 1.10 m s 2 nπ d 6 × 3.14 × 0.92(6) v1 ，取 d = 900mm则： v1 =v1 在 0.9 ~ 1.2 m s 之间，符合设计要求。3.5.3 3.5.3 出水堰的计算(1) 出水堰采用直角三角堰，过水堰水深取 h = 0.04m ,一般为 0.021―0.2 之间(2) 堰口流量： q = 1.4h5 2= 0.448 L / SQmax 4.2 × 103 (3) 三角堰个数： n = = = 1563 个 mq 6 × 0.448(4) 出水堰的出水流速取： v = 0.8 m s Qmax 4.2 = = 0.44m 2 2nv 2 × 6 × 0.8则：断面面积 A =(5) 取槽宽为 0.8 m ，水深为 0.8 m ，出水槽距池内壁 0.5 m33则： D内 = D ? 0.8 × 2 ? 0.8 × 2 = 40 ? 1.6 ? 1.6 = 36.8m D外 = D ? 0.8 × 2 = 40 ? 1.6 = 38.4m (6) 出水堰总长 ll = π ( D内 + D外 ) = 3.14 × (36.8 + 38.4) = 236m l 236.13 (7) 单个堰堰宽 l ′ = = = 0.15m n 1563 (8) 堰口宽 0.10，堰口边宽 0.155-0.10=0.055 m(9) 堰高0.155 = 0.0775m 2 Q 4.2 × 103 = 2.2 L s (10) 堰口负荷： q′ = max = mnl ′ 2 × 6 × 1563 × 0.1 q′ 在 1.5 ~ 2.9 L s 之间，符合设计要求。3.5.4 集配水井计算(1) 设计三个初沉池用一个集配水井，共两座。Q1 = Qmax 4.2 = = 2.1 m3 s 2 2(2) 配水井来水管管径 D1 取 D1 =1500 mm ，其管内流速为 v1则： v1 =4Q1 4 × 2.1 = = 1.19 m s 2 π D1 3.14 × 1.52(3) 上升竖管管径 D2 取 D2 = 1600mm ，其管内流速为 v2则： v2 =4Q1 4 × 2.1 = = 1.04 m s 2 π D2 3.14 × 1.62(4) 竖管喇叭口口径 D3 ，其管内流速为 v3 D3 = 1.3D2 = 1.3 × 1600 = 2080mm取 D3 = 2100mm则： v3 =4Q1 4 × 2.1 = = 0.61 m s 2 π D3 3.14 × 2.12(5) 喇叭口扩大部分长度 h3 ，取 α = 45o则： h3 = ( D3 ? D2 ) tan α 2 = (2.1 ? 1.6) tan 45o 2 = 0.3m34(6) 喇叭口上部水深 h1 = 0.5m ，其管内流速为 v4 则： v4 =Q1 2.1 = = 0.64 m s π D3h 3.14 × 2.1× 0.5(7) 配水井尺寸：直径 D4 = D3 + (1.0 ~ 1.6) ，取 D4 = D3 + 1.5则： D4 = D3 + 1.5 = 2.1 + 1.5 = 3.6m(8) 集水井与配水井合建，集水井宽 B = 1.2m ，集水井直径 D5则： D5 = D4 + 2 B = 3.6 + 2 × 1.2 = 6.0m 3.5.5 出水水质 查《给排水设计手册》2，经初沉池 BOD5 、 SS 去除率分别取 25%、60%。 BOD5 = 200 × (1 ? 25%) = 150 mg L SS = 180 × (1 ? 60%) = 180 × 40% = 72 mg L3.5.6 选型 选用 ZG 型周边传动刮泥机六台，每座初沉池一台。其性能如表 3.3 所示。 表 3.3 池 电动机功率 项 目 径kwZG ? 35 型周边传动刮泥机性能表滚轮与轨道型 重 量 式 钢滚轮、 钢板轨kgm性 能402.2道160003.6 曝气池 3.6.1 池体计算(1) 水中非溶解性 BOD5 含量 BOD5 非35BOD5非 = 7.1bX a Ce式中： b ――微生物自身氧化率，一般在 0.05 ~ 0.10 之间，取 b =0.08； X a ――微生物在处理水中所占的比例，取 X a =0.4； Ce ――水中悬浮固体浓度， mg L ，取 Ce =25 mg L 。 则： BOD5非 = 7.1bX a Ce = 7.1× 0.08 × 0.4 × 25 = 5.7 mg L (2) 出水中溶解性 BOD5 含量 Le Le = BOD总 ? BOD5非 式中： BOD总 ――出水中 BOD5 的总含量， mg L ，取 BOD总 =25 mg L 则： Le = BOD总 ? BOD5非 = 25 ? 5.7 = 19.3 mg L (3) BOD5 的去除率 EE= La ? Le × 100% La式中： E ―― BOD5 的去除效率，%；La ――进水 BOD5 的浓度， mg L ，取 La =150 mg L 。 La ? Le 150 ? 19.3 × 100% = ×100% = 87% &83% 符合要求 La 150则： E =(4) BOD5 ――污泥负荷率 N s K L f Ns = 2 e E 式中： N s ――污泥负荷， kgBOD5 kgMLSS ? d ；K 2 ――系数，取 K 2 =0.0185；f ――系数，一般为 0.7 ~ 0.8，取 f =0.75。则： N s =K 2 Le f 0.0185 × 19.3 × 0.75 = = 0.32 kgBOD5 kgMLSS ? d E 84%N s 在 0.2 ~ 0.4 kgBOD5 kgMLSS ? d 之间，符合设计要求。(5) 混合污泥浓度 X36X=R ? r × 106 (1 + R) ? SVI式中： SVI ――污泥体积指数， mg L ，取 SVI =120 mg L ；一般为（100―120） mg/LR ――污泥回流比，取 R =30%；r ――考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的有关系数，取 r =1.2； 则： X =R ? r ×106 30% × 1.2 ×106 = = 2307.7 mg L (1 + R) ? SVI (1 + 30%) × 120QLr Ns X(6) 曝气池容积 VV=式中： Q ――进水设计流量， m3 d ，取 Q = 30 × 10 4 m3 d 。 则： V = QLr 30 × 104 × 150 = = 60937 m3 N s X 0.32 × 2307.7(7) 单个池容积VoVo =V n V 60937 = = 10156m3 n 6式中： n ――曝气池个数，共设三组曝气池，每组两座，共六座， n =6 则： Vo =(8) 单个池面积 A V A= o h 式中：H――池深， m ， h = 5.2m 。则： A =Vo 10156 = = 1953m 2 h 5.26 = 1.15 在 1 ~ 2 之间，符合设计要求。 5.2核算宽深比,取池宽 B = 6.0m 则: B h =(9) 池总长 L37A B A 1953 则： L = = = 325.5m B 6 (10) 单廊道长 Lo L Lo = m 式中： m ――廊道条数，个，取 m =5。 L=则： Lo =L 325.5 = = 65.10m m 5取 Lo = 66m(11) 池总高 HH = h + h′式中： h′ ――超高， m ，取 h′ =0.5 m 。 则： H = h + h′ = 5.2 + 0.5 = 5.7 m 3.6.2 曝气系统设计与计算(1) 曝气池平均需气量 O2 ′ O2 = a′QLr + b′VN w Lr = Lo ? Le ′ Nw = Nw f式 中 ： a′ ―― 氧 化 每 公 斤 BOD5 需 氧 公 斤 数 ， kgO2 kgBOD5 ， 取a′ = 0.5 kgO2 kgBOD5 ； b′ ―― 污 泥 自 身 氧 化 需 氧 率 ， kgO2 kgKLSS ? d ， 取 b′ = 0.15 kgO2 kgKLSS ? d ； Lr ――去除的 BOD5 浓度， mg L ； ′ N w ――混合液挥发性悬浮物浓度， kg m3 。则： Lr = Lo ? Le = 150 ? 25 = 125 mg L38′ N w = N w f = 2307.7 × 0.75 = 1730.8 mg L ≈ 1731 mg L ′ O2 = a′QLr + b′VN w = 0.5 × 30 × 10 4 × (150 ? 25) 1000 + 0.15 × 60937 ×= 34572.3 kg d = 1440.5 kg h(2) 最大需氧量 O2(max)′ O2(max) = Ka′QLr + b′VN w式中： K ――变化系数，取 K =0.2。′ 则： O2(max) = Ka′QLr + b′VN w = 1.2 × 0.5 × 30 × 104 × (150 ? 25) 1000 + 0.15 × 60937 × = 38322.3 kg d = 1596.8 kg h(3) 每日去除 BOD5 的量 BOD5rBOD5 r = QLr 30 ×10 4 × (150 ? 25) = = 37500 kg d = 1562.5 kg h (4) 则去除每千克 BOD5 的需氧量 ?O2?O2 = O2 34572.3 = = 0.92 kgO2 kgBOD5 BOD5 r 37500 O2(max) O2 = 0.5 = 1.11(5) 最大需气量与平均需氧量之比 O2(max) O23.6.3 供气量 本设计采用网状模型微孔空气扩散器，敷设于池底，距池底 0.2 m ，淹没深 度 5.0 m ，计算温度定为 30 oC 。查得水中溶解氧的饱和度 Cs (20) = 9.17 mg L ，Cs (30) = 7.63 mg L 。(1) 空气扩散器出口处的绝对压力 PbPb = Po + P′ = Po + 9.8 × 103 H39式中： Po ――空气大气压力， Pa ，取 Po = 1.013 × 105 Pa ；P′ ――曝气头在水面以下造成的压力损失， Pa ； Pb ――曝气装置处绝对压力， Pa 。则： Pb = Po + P′ = Po + 9.8 × 103 H = 1.013 ×105 + 9.8 × 103 × 5.0 = 1.503 ×105 Pa(2) 空气离开水面时氧的百分比 OtOt =21(1 ? E A ) × 100% 79 + 21(1 ? E A )式中： Ot ――曝气池逸出气体中含氧百分数，%；E A ――氧利用率，%，取 E A =12%。则： Ot ==21(1 ? E A ) × 100% 79 + 21(1 ? E A ) 21(1 ? 0.12) = 18.96% 79 + 21(1 ? 0.12)(3) 曝气池混合液氧饱和度 CsmOt P + b ) 42 2.068 式中： Cs ――标准条件下清水表面处饱和溶解氧， mg L ； Csm = Cs ( Csm ――按曝气装置在水下深度处至池面的平均溶解氧值， mg L 。则： Csm (30) = Cs (30) (Csm (20) = Cs (20) (Pb O 1.503 18.96 + t ) = 7.63( + ) = 9.00 mg L 2.068 42 2.068 42 Pb O 1.503 18.96 + t ) = 9.17( + ) = 10.82 mg L 2.068 42 2.068 42(4) 换算成 20 oC 时，脱氧清水的充氧量为： Ro40Ro =RCsm (20)α ? βρ Csm (t ) ? Co ? ×1.024(t ? 20) ? ?式中： α ――混合液中 ( K La ) 值与水中 ( K La ) 值之比，即 ( K La )污 ( K La )清 ，一般 为 0.8 ~ 0.85，取 α =0.82；β ――混合液的饱和溶解氧值与清水的饱和溶解氧值之比，一般为0.9 ~ 0.97，取 β =0.95； Co ――混合液剩余 DO 值，一般采用 2 mg L 。 则：R0 =RC SM ( 20 )α [ βρ C sm( t ) ? C 0 ] × 1.024 (t ?20 )=1400.7 × 10.67 = .82[0.95 × 1.0 × 8.88 ? 2] × 1.02410(5) 相应的最大时需氧量 Ro(max)Ro(max) = O2(max) O2 O2(max) O2× Ro × Ro = 1596.8 × 2276.9 = 2524.0 kg h 1440.5则： Ro(max) =(6) 曝气池平均时供气量 Gs Ro × 100 0.3E A Ro 2276.9 则： Gs = × 100 = ×100 =
h 0.3E A 0.3 ×12 Gs = (7) 曝气池最大时供气量 Gs (max) Gs (max) = Ro(max) 0.3E A × 10041则： Gs (max) =Ro(max) 0.3E A×100 =2524.0 × 100 =
h 0.3 × 12(8) 去除一千克 BOD5 的供气量Gs × 24 63247.2 × 24 = = 40.5 m3空气 kgBOD5 BOD5 r 37500 (9) 每 m3 污水的供气量Gs × 24 63247.2 × 24 = = 5.06 m3空气 m3污水 4 Q 30 × 103.6.4 空气管道系统计算在曝气池的两个相邻廊道的隔墙上布设一条空气干管，共 15 条空气干管。 在每根干管上布设 6 对空气竖管，全曝气池共设 15 × 6 × 2 = 180 根空气竖管。 Gs (max) 70111.1 则每根空气竖管供气量为 = = 389.51 m3 h n 180 曝气池总平面面积 AoAo = Lo × B × n则： Ao = Lo × B × n = 66 × 6 × 5 × 6 = 11880m2 每 个 扩 散 器 的 服 务 面 积 按 S = 0 .6 m 3 个 计 ， 则 需 空 气 扩 散 器 的 总 数 为m =
= 19800 个 ， 按 m=21600 个 计 ， 则 每 根 竖 管 上 安 装
= 120个 ，采用 10 × 2 × 6 布置。则：每个扩散器的配气量Gs (max) n = 70111.1 = 3.25 m3 h ? 个 21600空气管路及曝气头的布置如图 3.3 及图 3.4 所示。选择一条从鼓风机房开始 的最远最长的管路作为计算管路。 在空气流量变化处设计计算节点， 统一编号后 列表（表 3.5）进行空气管道计算。 空气管路总压力损失 ∑ (h1 + h2 )∑ (h + h ) = 266.7mmH O = 266.7 × 9.807 = 2.616kPa1 2 242网状膜空气扩散器的压力损失为 5.88 kPa ，则总压力损失 ?P?P = 2.616 + 5.88 = 8.496kPa ，为安全起见，取 8.600Kpa.图 3.3 空气管路布置简图4310 11 17 16 15 14 13 12图 3.4 曝气头布置图 表 3.4 管 段 长 度 L/ m 0.5 0.5 0.5 空 气 流 量 空气管路损失计算表 管 道 当 量 配 件 长 度 L0/ m 0.2 三通 1 个 9 0.2 三通 1 个 9 三通 1 个 0.2 异径管 1 9 个 压力损失 h1+h2 9.8/ (Pa/ m)管道 编号m /h3m3 / min空气 流速 管 v 径 / D （m//mm s） 32 32 32管段 计算 长度 L0+ L/m9.8/P a17-1 6 16-1 5 15-1 43.25 6.5 9.750.05 4 0.10 8 0.16 251.22 1.78 1.780.20 0.41 0.700.244 0.729 8 1.2464414-1 3 13-1 2 12-1 1 11-1 0 10-90.5 0.2 5 0.913.0 0 16.2 5 32.5 0 65.0 0 162. 50 325. 00 650. 00 975. 00 130 0.0 162 5.00.22320.27600.547.55 11.3 2 5.22600.91.0860 12 5 25 0 25 0 25 08.7 9-8 6.62.715.42 10.8 3 16.2 5 21.6 7 27.0 82.618-76.65.227-66.67.836-56.610.4 25 4 0 13.0 25 4 05-49.04-312462 5.077.0 815.6 540 03-212175 27292. 1121.7 460 0三通 1 个 异径管 1 个 四通 1 个 异径管 1 个 四通 1 个 异径管 1 个 弯头 3 个 三通 1 个 闸门 1 个 三通 1 个 异径管一 个 四通 1 个 异径管一 个 四通 1 个 异径管一 个 四通 1 个 异径管一 个 四通 1 个 异径管一 个 四通 1 个 异径管 1 个 弯头 2 个 四通 1 个 异径管一 个 三通 1 个 异径管一 个1.0 1 2.9 0 4.1 7 4.6 8 10. 59 7.0 0 7.1 9 10. 15 12. 68 12. 681.781.121.993 6 2.251 8 2.411 8 2.433 2 14.93 4 34.35 6 25.00 4 21.24 2 27.67 5 40.30 541.62 3.8 9 5.53 19.6 5 13.2 1 17.8 6 22.3 6 22.1 4 26.8 71.390.620.440.762.561.400.951.251.5229. 5730.2 40.5817.54 228. 2940.1 90.6927.73 1452-130116 8.5 合 计19.5 790 0四通 1 个 异径管一 个12. 6880.1 30..68 54.49 266 ．73.6.5 空压机的选择 (1) 曝气沉砂池所需空气量为 2916 m3 h ，则空压机总供气量 最大时：6= h = min 平均时：6= h = min (2) 空气扩散器安装在距池底 0.2 m 处，因此空压机所需压 PP = (5.2 ? 0.2 + 1) × 9.8 = 58.8kPa (3) 选型根据所需压力和空气量决定采用 RG ? 450 型罗茨鼓风机六台，五台使用， 一台备用,其性能如表 3.5 所示。 表 3.5RG ? 450 型罗茨鼓风机性能表电动机功 风 项 目kPa r min压 转速 进口流量 轴功率 电机级数 率m3 min kw kw kw性 能58.8710330.738984503.6.6 污泥回流系统(1) 回流量 Qr Qr = Q ? R则： Qr = Q ? R = 12500 × 30% = 3750 m3 h46(2) 回流设备选型 每组曝气池（两组）设一座泵房，共三座。选用六台 LXB ? 1000 型螺旋泵， 其性能如表 3.6 所示。表 3.6 LXB ? 1000 型螺旋泵性能表 项 目 性 能 3.7 二沉池 3.7.1 池体尺寸计算(1) 沉淀部分水面面积 F直径 流量转48数功kw率 提升高度 安装角mommm3 hr min1000660154.530F=Q nq′式中： Q ――设计流量， m3 h ，由设计任务书 Q =12500 m3 h ；n ――池数，个，取 n =9；q′ ――表面负荷， m3 m 2 ? h ，取 q′ =1.4 m3 m 2 ? h 。则： F =Q 12500 = = 992m 2 nq′ 9 ×1.4(2) 池子直径 DD=则： D =4Fπ4Fπ=4 × 992 = 35.5m 3.14取 D = 36m47(3) 实际水面面积 Fo Fo = 则： Fo =π D24π D24=3.14 × 362 =
4Qo 1389 = = 1.37 m3 m 2 ? h , Fo 1017.4核算表面负荷 q =q 在 0.72 ~ 1.80 m3 m 2 h 之间，符合设计要求。(4) 沉淀部分有效水深 h2h2 = q′t式中： t ――沉淀时间， h ，取 t =2.5 h 。 则： h2 = q′t = 1.4 × 2.5 = 3.5m(5) 沉淀部分有效容积 V ′Q t n Q 12500 则： V ′ = t = × 2.5 =
n 9 V′ = (6) 污泥部分所需的容积 V SNT 1000n 式中： ――每人每日污泥量， 人 ? d ， 《给排水设计手册》 取 S =0.6 L 人 ? d ； S L 查 5 V= N ――设计人口数，人，取 N = 167 × 104 人； T ――两次清除污泥相隔时间， h ，取 T =4 h 。则： V =SNT 0.6 × 120 ×10 4 × 4 = = 13.3m3 1000n 24 × 1000 × 9(7) 污泥斗容积 V1V1 =π h53(r12 + r1r2 + r22 )48h5 = (r1 ? r2 ) tan α 式中： h5 ―― V1 =π h53(r12 + r1r2 + r22 ) 污泥斗高度， m ；r1 ――污泥斗上部半径， m ，取 r1 =2.0 m ； r2 ――污泥斗下部半径， m ，取 r2 =1.0 m ；α ――斗壁与水平面倾角， o ，取 α =60 o 。则： h5 = (r1 ? r2 ) tan α = (2.0 ? 1.0) tan 60o = 1.73mV1 =π h53(r12 + r1r2 + r22 ) =3.14 × 1.73 × (2.02 + 2.0 × 1.0 + 1.02 ) = 12.7 m3 3(8) 污泥斗以上圆锥部分污泥容积 V2 V2 =π h43( R 2 + Rr1 + r12 ) D ? r1 )i 2h4 = ( R ? r1 )i = (式中： h4 ――圆锥体高度， m ；R ――池子半径， m 。则： h4 = ( R ? r1 )i = (D 36 ? r1 )i = ( ? 2.0) × 0.06 = 0.96m 2 2 π h4 2 3.14 × 0.96 2 V2 = ( R + Rr1 + r12 ) = (18 + 18 × 2.0 + 2.0 2 ) = 365.7 m3 3 3(9) 沉淀池总高度 HH = h1 + h2 + h3 + h4 + h5式中： h1 ――超高，取 h1 =0.3 m ；h3 ――缓冲层高度，取 h3 =0.3 m 。则： H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 0.3 + 3.5 + 0.3 + 0.96 + 1.73 = 6.79m(10) 沉淀池池边高 H ′49H ′ = h1 + h2 + h3 则： H ′ = h1 + h2 + h3 = 0.3 + 3.5 + 0.3 = 4.1m (11) 污泥总容积 VV = V1 + V2则： V = V1 + V2 + 12.7 + 365.7 + 378.4m 3 & 18.6m 3 (12) 径深比 D h2D h2 = 36 3.5 = 10.3 在 6 ~ 12 之间，符合设计要求。3.7.2 中心管计算 (1) 进水管直径 Do ，取 Do =800 mm 则： vo =4Q 4 × 4.2 = = 0.93 m s 2 nπ Do 9 × 3.14 × 0.82vo 在 0.9 ~ 1.2 m s 之间,符合设计要求。 (2) 中心管设计要求 v1 = 0.9 ~ 1.2 m sB = (1.5 ~ 2.0)bv2 = 0.15 ~ 0.20 m sh = (1 3 ~ 1 2)h2v3 = 0.10 ~ 0.20 m s(3) 中心管直径 D1 ，取 D1 =1.8 mD = 4 D′ h 3.5 h= 2 = = 1.75m 2 2则： D = 4 D1 = 4 ×1.8 = 7.2mv2 = 4Q 4 × 4.2 = = 0.18 m s 2 nπ D1 9 × 3.14 ×1.82v2 在 0.15 ~ 0.20 m s 之间，符合设计合理要求。 (4) 设 8 个进水孔，取 B = 2bπ D′ = 8( B + b)则： B = 2b = 2 × 0.24 = 0.48m(5) h′ ，取 v3 = 0.18 m s50则： h′ =4.2 Q = = 0.66m 8nBv3 8 × 9 × 0.48 × 0.18(6) v1 ，取 d = 800mm 则： v1 =4Q 4 × 4.2 = = 0.93 m s 2 nπ d 9 × 3.14 × 0.82v1 在 0.9 ~ 1.2 m s 之间，符合设计要求。3.7.3 出水堰的计算(1) 出水堰采用直角三角堰过堰水深取 h = 0.04m (2) 堰口流量： q = 1.4h5 2 = 1.4 × 0.045 2 = 0.448 L s (3) 三角堰个数 n =Q 4.2 ×103 = = 1042 个 mq 9 × 0.448(4) 出水堰的出水流速取 v = 0.6 m s则：断面面积 A =Q 4.2 = = 0.39m 2 2mv 2 × 9 × 0.6(5) 取槽宽为 0.5 m ，水深为 0.8 m ，出水槽距池内壁 0.5 m则： D内 = D ? 0.5 × 2 ? 0.5 × 2 = 36 ? 1 ? 1 = 34mD外 = D ? 0.5 × 2 = 36 ? 1 = 35m (6) 出水堰总长 l l = π ( D内 + D外 ) = 3.14 × (34 + 35) = 216.66m (7) 单个堰堰宽 l ′ = l 216.66 = = 0.21m n 1042(8) 堰口宽 0.14，堰口边宽 0.21-0.14=0.07 m (9) 堰高 0.25 = 0.125m 2 Q 4.2 ×103 = = 1.59 L s mnl 2 × 9 × 1042 × 0.1451(10) 堰口负荷 q′ =q′ 在 1.5 ~ 2.9 L s 之间，符合设计要求。3.7.4 集配水井计算 设计三个二沉池用一个集配水井，共三座。 (1) 取回流量 R =30%Q1 = (1 + R ) Q 4.2 × 3 = (1 + 30%) × 3 = 1.82 m3 s n 9(2) 配水井来水管管径 D1 取 D1 =1100 mm ，其管内流速为 v1则： v1 =4Q1 4 ×1.82 = = 1.92 m s 2 π D1 3.14 × 1.12(3) 上升竖管管径 D2 取 D2 = 1200mm ，其管内流速为 v2则： v2 =4Q1 4 × 1.82 = = 1.61 m s 2 π D2 3.14 ×1.22(4) 竖管喇叭口口径 D3 ，其管内流速为 v3 D3 = 1.3D2 = 1.3 × 1200 = 1560mm取 D3 = 1600mm则： v3 =4Q1 4 ×1.82 = = 0.91 m s 2 π D3 3.14 ×1.62(5) 喇叭口扩大部分长度 h3 ，取 α = 50o则： h3 = ( D3 ? D2 ) tan α 2 = (1.6 ? 1.2) tan 50o 2 = 0.24m(6) 喇叭口上部水深 h1 = 0.5m ，其管内流速为 v4则： v4 =Q1 1.82 = = 0.72 m s π D3 h 3.14 × 1.6 × 0.5(7) 配水井尺寸：直径 D4 = D3 + (1.0 ~ 1.6) ，取 D4 = D3 + 1.552则： D4 = D3 + 1.4 = 1.6 + 1.5 = 3.1m(8) 集水井与配水井合建，集水井宽 B = 1.0m ，集水井直径为 D5则： D5 = D4 + 2 B = 3.1 + 2 × 1.1 = 5.3m 3.7.5 出水水质BOD5 、 SS 均达到设计出水水质标准。 BOD5 =25 kg L SS &30 kg L3.7.6 选型 选用 ZG ? 30 型周边传动刮泥机九台，每座二沉池设一台，其性能如表 3.7 所示。 表 3.7 ZG ? 30 型周边传动刮泥机性能表 项 目 池m径电 动 机 功 率kw滚 轮 与 轨 道 型 式 钢滚轮、钢板轨道重 量kg性 能 3.8 接触池362.2140003.8.1 接触池尺寸计算(1) 接触池容积 VV = Qt式中： Q ――设计流量， m3 d ，由设计任务书取 Q = 30 × 10 4 m3 d ；t ――接触时间， min ，取 t =30 min 。则： V = Qt = 30 ×10 4 ×30 =
× 2453(2) 接触池平面面积 AA= V h2式中： h2 ――有效水深， m ，取 h2 = 2.5m 。 则： A = V 6250 = =
2.5(3) 池长 LL= Ao B A Ao = n式中： n ――接触池个数，个，取 n = 2 ；Ao ――单个池表面积， m 2 ；B ――池宽， m ，取 B = 4m 。则： Ao =A 2500 = = 1250m 2 n 2 A 1250 L= o = = 312.5m B 4(4) 单廊道长 Lo L Lo = m 式中： m ――廊道条数，个，取 m =14。则： Lo =L L 312.5 = = = 22.32mLo = 23m m 10 14(5) 流速校核Q Q 30 × 104 v= = = = 0.17 m s nW nBh2 2 × 86400 × 4 × 2.5543.8.2 加氯间 (1) 加氯量 WW = Q?q式中： q ――每日加氯量， mg L ，取 q =8.5 mg L 。 则： W = Q ? q = 30 × 104 × 8.5 × 10 ?3 = 2550 kg d = 2.55 t d = 106.25 kg h (2) 选择加氯机 选用四台 ZJ ? 1 型转子加氯机，三台工作，一台备用，其性能如表 3.8 所示。 表 3.8 ZJ ? 1 型转子加氯机性能表 项 目 型 号 水 温o加 氯 量kg h外 形 尺 寸 宽 × 高 mm 2水射器进水压 力MPa性 能ZJ ? 1 型转子加氯机(3) 选择钢瓶≤ 405~45425 × 610&0.3贮存 3 天的氯量为 W贮 = 3W = 3 × 2.55 = 7.65t ,可选用容量为 1000kg 的液氯瓶 十个,其中八个使用，两个备用，其性能如表 4.9 所示。 表 3.9 钢瓶性能表 项 目 容 量kg外径 × 瓶高mm 2自 重kg公称压 力MPa生产厂家 常洲洪庄机械性 能1000800 × 20204482厂加氯间与氯库合建，平面尺寸为 22.0 × 8.0 m 2 。553.9 计量槽 接触池后设巴式计量槽， 共四条， 喉宽 0.9 米， 每条安装一台超声波流量计， 信息输入电脑，可随时了解出水的流量变化情况。 4 污泥的处理与处置 4.1 污泥浓缩池 (1) 全固体量 QoQo = (CSS N SS + CBOD5 N BOD5 ) 1000式中：CSS――初沉池 SS 浓度，为 14～25g/人?d，此处取 20 g/人?dCBOD5――二沉池 BOD 浓度，为 10～21 g/人?d,此处取 15 g/人?d NSS――按 SS 浓度折算的人口数，为 120 万人， NBOD5――按 BOD5 浓度折算的人口数，为 200 万人则： Qo = (CSS N SS + CBOD5 N BOD5 ) 1000 = (20 × 120 + 15 × 200 ) × 104 1000 = 54000 kg d(2) 浓缩污泥量 QQ=Qo 1? P 1式中： P ――污泥浓缩前含水率，%，取 P = 99 %； 1 1ρ ――污泥密度， kg m3 ，取 ρ = 1000 kg m3 。则： Q =Qo 54000 = = 5.4 × 106 kg d = 5400 m3 d 1 ? P 1 ? 99% 1(3) 浓缩池有效容积 V ′V′ = QT 2456式中： T ――停留时间， h ，取 T = 14h 。 则： V ′ =QT 5400 × 14 = =
24(4) 浓缩池表面积 FF=V′ nh2式中： n ――浓缩池个数，个，取 n = 2 ； h2 ――有效水深， m ， h2 = 4m 。 则： F = V ′ 3150 = = 393.75m 2 nh2 2 × 4(5) 浓缩池直径 DD=则： D =4Fπ4Fπ=4 × 393.75 = 22.4m 3.14取 D = 24m(6) 浓缩后污泥量 Q泥Q泥 = Q ×1? P 1 1 ? P2式中： P2 ――浓缩后污泥含水率，%， P2 = 97 %。 则： Q泥 = Q ×1? P 1 ? 99% 1 = 5400 × = 1800 m3 d = 75 m3 h 1 ? P2 1 ? 97%(7) 分离出的污水量 Q水Q水 = Q × P ?P 1 1 1 ? P2 P ?P 99% ? 97% 1 1 = 5400 × = 3600 m3 d = 150 m3 h 1 ? P2 1 ? 97%则： Q水 = Q ×57(8) 池边水深 H ′ H ′ = h1 + h2 + h5 式中： h1 ――超高， m ，取 h1 = 0.5m 。 h5 ――缓冲层高度，m, h5 = 0.5m 则： H ′ = h1 + h2 + h5 = 0.5 + 4 + 0.5 = 5.0m (9) 泥斗容积V泥 V泥 = V1 + V2V1 = (r12 + r1 R + R 2 ) 3 πh V2 = 4 (r12 + r1r2 + r2 2 ) 3 h3 = ( R ? r1 ) tan 20oh4 = (r1 ? r2 ) tan 70oπ h3式中： V1 ――泥斗以上梯形部分容积， m3 ；V2 ――泥斗容积， m3 ； h3 ――泥斗以上梯形部分高度， m ； h4 ――泥斗高度， m ； r1 ――泥斗上扣宽， m ，取 r1 = 2.0m ； r2 ――泥斗下口宽， m ，取 r2 = 1.6m 。则： h3 = ( R ? r1 ) tan 20o = (12 ? 2) tan 20o = 3.64mh4 = (r1 ? r2 ) tan 70o = (2.0 ? 1.6) tan 70o = 1.1m V1 =(r12 + r1 R + R 2 ) 3 3.14 × 3.64 2 = (12 + 12 × 2 + 2 2 ) = 655.3m3 3π h358V2 =π h43 3.14 × 1.1 2 = (2 + 1.6 × 2 + 1.62 ) = 11.23m3 3(r12 + r1r2 + r2 2 )V泥 = V1 + V2 = 655.3 + 11.23 = 666.53m3 (10) 池体总高 HH = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 则： H = h1 + h2 + h3 + h4 + + h5 = 0.5 + 4 + 3.64 + 1.1 + 0.5 = 9.74m(11) 浓缩机选择选用 NG ? 14 型周边传动浓缩机，其性能如表 4.1 所示。 表 4.1 NG ? 14 型周边传动浓缩机 项 目 性 能 污泥消化池 4.2 污泥消化池 污泥经浓缩后的泥量为 V ′ = 1800 m3 d = 75 m3 h ，含水率为 97%。采用中温 二级消化处理，消化池停留天数为 30 d ，其中一级消化 20 d ，二级消化 10 d 。 消化池控制温度为 33 ~ 35 oC ，计算温度为 35 oC 。 4.2.1 一级消化池池体部分计算(1) 一级消化池总容积 V 100V ′ V= P 式中： V ′ ――新鲜污泥量， m3 d ，取 V ′ = 1800 m3 d = 75 m3 h ； P ――污泥投配率，%，取 P = 6 %。59周边速 度m min电动机功率kw池 径m池边深m重 量kg2.31.5245.06000100V ′ 100 × 1800 = = 30000m3 P 6 (2) 每座消化池的有效容积Vo V Vo = n 式中： n ――消化池座数，个，取 n =6。则：V=则： Vo =V 30000 = = 5000m3 n 6(3) 消化池总高度 HH = h1 + h2 + h3 + h4 h1 ――集气罩高度， m ，取 h1 = 1m ； h2 ――上锥体高度， m ，取 h2 = 3m ； h3 ――消化池主体部分高度，应大于 D 2 = 12m ， m ，取 h3 = 13m ； h4 ――下锥体高度， m ，取 h4 = 2m 。式中：则： H = h1 + h2 + h3 + h4 = 1 + 2 + 13 + 3 = 19m图 4.1 消化池池体计算简图(4) 消化池各部分容积的计算集气罩容积 V160V1 =π4d12 h1式中：d1 ――集气罩直径， m ，取 d1 = 2m 。 则： V1 = 3.14 2 × 2 ×1 = 3.14m3 4 4 弓形部分容积 V2 d12 h1 = V2 =ππ24h2 (3D 2 + 4h2 2 )式中： D ――消化池直径，在 6 ~ 35m 之间， m ，取 D = 24m 。 π 3.14 则： V2 = h2 (3D 2 + 4h2 2 ) = × 3 × (3 × 242 + 4 × 32 ) = 692.37 m3 24 24 圆柱部分容积 V3V3 =π π4D 2 h3 D 2 h3 =则： V3 =3.14 × 242 × 13 =
4 4 下圆锥部分容积 V4V4 =πd ? D d ? D h4 ?( )2 + × 2 + ( 2 ) 2 ? 3 ? 2 2 2 2 ?式中： d 2 ――池底下锥体直径， m ，取 d 2 = 2m 。 则： V4 =d D d ? ? D h4 ?( )2 + ( 2 ) 2 + × 2 ? 3 ? 2 2 2 2? 3.14 24 2 2 ? ? 24 = × 2 × ? ( ) 2 + × + ( ) 2 ? = 328.65m3 3 2 2 2 ? ? 2π消化池的有效容积 VoVo = V3 + V4则： Vo = V3 + V4 = 5878.08 + 328.65 =
& 5000m3 ，符合要求。 4.2.2 一级消化池池体各部分表面积计算(1) 集气罩表面积 F161F1 =π π4d12 + π d1h1 d12 + π d1h1 =则： F1 =π44× 22 + π × 2 ×1 = 9.42m 2(2) 池顶表面积 F2 F2 = 则： F2 =π4× (4h22 + D)π4 (3) 池盖表面积 FF = F1 + F2× (4h22 + D) =3.14 × (4 × 32 + 24) = 47.1m 2 4则： F = F1 + F2 = 9.42 + 47.1 = 56.52m2(4) 池壁表面积（地面以上部分） F3 F3 = π Dh5式中： h5 ――池壁地面以上部分， m ，取 h5 = 8m 。 则： F3 = π Dh5 = π × 24 × 8 = 602.88m2(5) 池壁表面积（地面以下部分） F4 F4 = π Dh6 h6 ――池壁地面以下部分， m ，取 h6 = 4m 。式中：则： F4 = π Dh6 = 3.14 × 24 × 4 = 301.44m2(6) 池底表面积 F5 F5 = π d ( D d2 + ) 2 2则： d = h42 + (F5 = π d (D ? d2 2 24 ? 2 2 ) = 22 + ( ) = 11.2m 2 2D d2 24 2 + ) = 3.14 × 11.2 × ( + ) = 457.18m 2 2 2 2 2624.2.3 4.2.3 二级消化池 二级消化池投配率为 12%，池子总容积为一级消化池的一半，故设两座二 级消化池，池子尺寸同一级消化池。 4.3 贮气柜 (1) 产气量 V qQ T V= 泥 24 式中： q ――单位体积污泥产气量， m3沼气 m3污泥 ，取 q =8 m3沼气 m3污泥 ； T ――产气时间， h ，取T =8 h 。 则： V = qQ泥T 8 × 1800 × 8 = =
24(2) 贮气柜尺寸计算单个湿式气柜的贮气量VoVo = V n式中： n ――湿式气柜个数，个，取 n =6 个。 则： Vo =V 4800 = = 800m3 n 6圆柱部分高度 HH= Vo 0.785 D 2式中： D ――圆柱部分直径， m ，取 D = 2 H 。 则： D = 13mH = 6.5m634.4 污泥控制室 4.4.1 污泥投配泵的选择 (1) 估算扬程 HH = h + h′式中： h ――污泥从浓缩池到消化池的提升高度， m ，取 h = 16m ；h′ ――中途损失， m ，取 h′ = 2m 。则： H = h + h′ = 16 + 2 = 18m(2) 泵的流量 Q Q Q= 总 nt 式中： Q总 ――投配污泥量， m3 d ，取 Q总 = 1800 m3 d ；n ――投配的次数，次，取 n =4 次；t ――每次工作时间， h ，取 t =0.5 h 。则： Q =Q总 1800 = = 37.5 m3 h nt 4 × 0.5 × 24(3) 选型采用两台 150 ? NWL300 ? 20 型立式污水污物泵，其中一台使用，一台备用， 其性能如表 4.2 所示。 表 4.2 150 ? NWL300 ? 20 型立式污水污物泵性能表 项 目 性 能 4.4.2 污泥循环泵 规定污泥循环泵要在 5 ~ 10 小时内把整个消化池的污泥全部循环一次。 污泥 流 量m3 h扬 程m转 速r min效 率%配用功 率kw45202900605.564循环泵的损失消耗在管路上,一般为 4―5m。 (1) 循环泵流量 Q V Q= t 式中： V ――消化池容积，取 V = 5000m3 ； t ――搅拌时间， h ，取 t = 8h 。 V 5000 则： Q = = = 625 m3 h t 8 (2) 选型 采用七台 AS 75 ? 4CB 型潜水排污泵，其中五台使用，两台备用，其性能如 表 4.3 所示。 表 4-3 项 目 性 能 4.4.3 污泥控制室布局 污泥控制室建为三层混合结构， 底层为半地下式泵房， 中层为控制表间和值 班室，上层为污泥加热室（热交换） ，其平面尺寸为 18.0 × 16.0 m 2 。 4.5 脱水机房 4.5.1 采用带式压滤机除水(1) 进入带式压滤机的污泥量AS 75 ? 4CB 型潜水排污泵性能表流 量m h3扬 程m转 速r min功 率kw重 量kg1451014507.5200Q泥Q泥 =Q(1 ? ab)(1 ? η1 ) 1 ?η2式中： Q ――浓缩后污水量， m3 d ，取 Q =1800 m3 d ；a ――污水中干污泥的有机物含量，%，取 a =60%；65b ――污水中干污泥的有机物被消化后的百分比，%，取 b =70%；η1 ――消化池进泥含水量，%，取η1 =97%； η2 ――消化池出泥含水率，%，取η2 =92%。则： Q泥 =Q(1 ? ab)(1 ? η1 ) 1 ?η2=1800 × (1 ? 0.6 × 0.7) × (1 ? 97%) = 283.5 m3 d 1 ? 92% (2) 每小时产泥量 Q泥′Q Q泥′ = 泥 t式中：t ――压滤机每天工作时间， h ，取 t =8 h 。 Q 283.5 则： Q泥′ = 泥 = = 35.4 m3 h ≈ 0.59 m3 min t 8 4.5.2 选型 采用三台 DY ? 3000 型带式压滤机，其中两台使用，一台备用。 其性能如表 4.4 所示。 表 4.4 项 目 带 宽 功 率mkwDY ? 3000 型带式压滤机性能表带 速m min进 泥 含水率 %95 ~ 98滤 饼 含水率 %70 ~ 80产 泥 量kg m2外 形 尺 寸mm3性 能6400 × 3 2.2 0.5 ~ 4 50 ~ 500 3570 × 1950脱水机房平面尺寸为 20.0 × 15.0m2 。 4.6 事故干化场 考虑机械脱水运行期间的调试和运转中有事故发生的可能性， 设事故干化场66一座。 事故干化场面积 AA= tQ h式中： t ――排泥时间， d ，取 t =3 d ；h ――泥高， m ，取 h =0.6 m 。则： A =tQ 3 × 283.5 = =
取总面积 1500 m 2 h 0.6 事故干化场尺寸 60 × 25m 2 ，干化场分三格，每格尺寸 20 × 25m 2 ，采用人工滤层。 4.7 压缩机房 搅拌用气量 q = 30 m3 min = 0.5 m3 s 选用三台 3LB ? 15 3 型活塞式压缩机，其中两台使用，一台备用。其性能如 表 4.5 所示。 表 4.5 3LB ? 15 3 型活塞式压缩机性能表 项 目 性 能 排风量 转 速m3 min r min排风压 活塞行 电机功率 力 电机型号 程mmkw kg cm 2外 形 尺 寸mm315480200JR ? 115 ? 67531948 × 885 × 19 07压缩机房平面尺寸 16.0 × 10.0m 2675 污水处理厂总体布置 5.1 平面布置 5.1.1 平面布置的一般原则 (1)按功能区分，配置得当； (2)功能明确，布置紧凑； (3)顺流排列，流程简捷； (4)充分利用地形，降低工程费用； (5)必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能； (6)构筑物布置应注意风向和朝向。 5.1.2 平面布置 污水厂的平面布置在工艺设计计算之后进行，根据工艺流程，单体功能要 求及单位平面图进行。 (1)污水区的位置 污水区按污水处理流程方向布置，污水进口处于厂区后部，各构筑物间布 局紧凑，连接管道较短。 (2)污泥区的布置 污泥区位于厂区后部，处于主导风向的下风向，贮气柜之间间距为防火间 距。 (3)生活区的布置 生活区位于厂区前部，处于主导风向的上风向，卫生条件较好。生活区包 括办公、实验、生活、休闲场所。 在污水厂的平面布置中，具体说明如下：68① 厂区内绿地面积占厂区面积的 30%以上。 ② 厂区内主要构筑物间距相距 5～10m; ③ 厂区内主干道为 10m； 5.2 污水处理厂高程布置 5.2.1 高程布置原则 (1)保证处理水在常年绝大多数时间里能自流排放水体，同时考虑污水厂扩 建时的预留储备水头。 (2)应考虑某一构筑物发生故障，其余构筑物须担负全部流量的情况，还应 考虑管路的迂回，阻力增大的可能。因此，必须留有充分的余地。 (3)处理构筑物避免跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。 (4)在仔细计算预留余量的前提下，全部水头损失及原污水提升泵站的全扬 程都应力求缩小。 (5)应考虑土方平衡，并考虑有利排水。 5.2.2 污水污泥处理系统高程布置 污水污泥处理系统高程布置见附录图 L -03。 初沉池污泥直接进入浓缩池，经消化、脱水后外运初沉池污泥直接进入浓缩 池，经消化、脱水后外运。二沉池排泥一部分采用回流泵提升后送入曝气池， 另一部分剩余污泥进入污泥浓缩池，经消化、脱水处理后外 厂区设计地面标高 40.50 米。69总 结 通过设计，得出如下结论： 污水处理工艺采用传统活性污泥法，曝气池污泥负荷为 0.32 kgBOD5 kgMLSS ? d ，污泥回流比为 30%，SVI 为 120mg/L，曝气系统采用 鼓风曝气，扩散器为网状微孔扩散器，最大曝气量为 /h，空压机选择 RG-450 型罗茨鼓风机。 格栅设两道，泵房前后各一道，泵前粗格栅，栅条间隙 50mm，机械清渣， 选用 GH ? 2000 × 40 型链式旋转格栅除污机；泵后细格栅，栅条间隙 20mm，选 用 GSRB17 ? 10 型弧形格栅除污机。 泵房选择集水池与机械间合建的半地下矩形自灌式泵房，泵的估算扬程为13.588m，选用 550TU ? L 型污水泵，扬程 H = 10 ~ 45m 。沉砂池选择曝气沉砂池，池子容积为 504 m3,共六座，尺寸：12×16.8×4.59 （单位均为 m） ，流行时间 2 min ，采用重力排砂。 初沉池和二沉池采用中心进水的辐流式沉淀池， 初沉池六座， 直径为 40m， 高为 6.83m，排泥间隔 4h，选用 ZG 型周边传动刮泥机六台，二沉池九坐，直径70为 36m，高为 6.79m，有效水深为 3.5m ，选用 ZG ? 30 型周边传动刮泥机九台， 污泥回流设备采用 LXB ? 1000 型螺旋泵。 污泥需进行浓缩和厌氧消化，浓缩采用重力浓缩，形式采用连续式的，处理 后污泥含水率从 99%降至 97%。消化采用二级中温消化，消化温度为 30 天，一 级消化 20 天，二级消化 10 天。脱水机房采用机械脱水，设备采用 DY ? 3000 型 带式压滤机。 同时， 考虑机械脱水运行期间的调试和运转中有事故发生的可能性， 设事故干化场一座。 污泥消化产生的沼气用于烧锅炉和发电， 热量可满足消化池 污泥加热需要，电能供本厂使用。 本设计出水水质为 BOD≤25mg/L， ≤30mg/L， SS 达到国家污水排放标准的二 级标准。处理后的污泥已基本实现了无害化，减量化，不会对环境造成二次污 染。71考文献[1] 高峻发，王社平 编. 污水处理厂工艺设计手册. 北京： 化学工业出版社. 2003. [2] 张希衡 主编. 水污染控制工程（第 2 版）. 北京： 冶金工业出版社. 2002. [3] 陶俊杰 于军亭 编 城市污水处理技术及工程实例.北京：化学工业出版社 2005. [4] 尹士君 李亚峰 编. 水处理构筑物设计计算. 北京：化学工业出版社. 2003. [5] 闪红光 主编. 环境保护设备选用手册-水处理设备. 北京：化学工业出版社. 2002. [6] 高峻发 王彤 编. 城镇污水处理及回用技术. 北京：化学工业出版社. 2003. [7] 丁尔捷，张杰主编. 给排水工程快速设计手册 2 排水工程. 北京：中国建筑 工业出版社.1998. [8] 张希衡 主编. 水污染控制工程（第 2 版）. 北京： 冶金工业出版社. 2002. [9] 史忠祥 主编. 实用环境工程手册-污水处理设备. 北京： 化学工业出版社. 2002. [10]唐受印，戴友芝 编. 水处理工程师手册. 化学工业出版社. 2000. [11]北京市市政设计院主编.给排水设计手册 5 北京：中国建筑工业出版社.198572附本设计中共附图纸 6 张 污水处理厂平面图 1 张 污水处理厂流程图 1 张 污水处理厂高程图 1 张 污水处理厂曝气池平面图 1 张 污水处理厂曝气池剖面图 1 张 污水处理厂初沉池工艺图 1 张录731
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