氧化沟——设计计算部分

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1、第一章总论第一章总论1.1 设计任务和内容设计任务和内容水污染控制工程是环境工程专业重要主干专业课程，其中授课 80 学时， 实验 16 学时，课程设计两周，学分为 1。通过课程设计，使学生熟悉和掌握水 处理构筑物的工艺流程选择、参数确定以及构筑物设计计算。熟练掌握根据不 同的水质确定不同工艺流程的能力，针对不同的水质确定合理的设计参数并能 够对设计的工艺进行处理效果的校核，使其满足水质达标排放的需要。 本课程设计所处理的水质分为城市污水和工业污水，要求对主要污水处理 构筑物的工艺尺寸进行计算，确定污水处理厂的平面布置和高程控制；最终编 制设计计算说明书和设计图纸的绘制（污水处理厂平面布置图和

2、污水处理厂高 程图） 。 水处理工程设计一般按照初步设计、扩大初步设计和施工组织与设计三阶段进 行。本设计深度为初步设计水平。初步设计的任务包括确定工程规模、建设目 的、投资效益、设计原则和标准、单元处理构筑物设计、工程概算等。 该设计的任务为：（1）对工艺构筑物的选型进行论述； （2）主要处理构筑物的工艺计算； （3）污水处理厂平面布置与高程控制。1.2 基本资料基本资料1.2.1 水量水质资料水量水质资料污水设计流量为 5 万 t/d，污水流量总变化系数取 1.2；其进水水质如表 1， 污水处理后的水质要求达到 GB18918-2002 中一级标准的 B 标准，具体数值如表 2 表 1 污

3、水进水水质表 项目BOD5CODSSTNNH3-N 单位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l 数值1503002003530 表 2 设计出水水质表 项目BOD5CODSSTNNH3-N 单位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l 数值2060201051.2.2 气象、水文资料气象、水文资料风向：多年主导风向为东北风； 气温：最冷月平均气温为-5；最冷月平均气温为 35； 极端气温：最高为 42，最低为-12，最大冻土深度为-0.25m。 水文：多年平均降雨量为 850mm/a； 多年平均蒸发量为 990mm/a； 地下水平均埋深为-7.0-8.1m（以地面标高计） 。1.2.3 厂区

4、地形厂区地形污水厂选址区域平均海拔为 150-152m 之间，平均地面标高为 151.5m。地 面平均坡度为 0.10.2，地势走向为西北高东南低。厂区建设面积足够。第二章第二章 污水处理工艺流程说明污水处理工艺流程说明本工程以氧化沟法污水厂处理工艺为推荐方案。具体流程如下：第三章处理构筑物设计第三章处理构筑物设计3.1 中格栅中格栅格栅用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污染物，是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。设为两座。污水 格栅间 提升泵房 沉砂池 流量计 出水 消毒池 栅渣打包机 配水井 剩余 污泥 二沉池 回流污泥 砂泵 砂水分离器 砂外运 集泥池 浓缩池 贮泥池

5、污泥脱水机 污泥外运 氧氧化化沟沟法法污污水水处处理理及及污污泥泥处处置置工工艺艺流流程程图图 水路 污泥及砂路 氧化沟 渣包外运 参数选择： 污水流量总变化系数为 Kz=1.2 Qmax=500001.2/2=30000m3/d=1250m3/h=0.3472m3/s 格栅安装倾角 =60，一般取 6070； 格栅间隙 b=25mm； 栅前水深 h =0.4m； 过栅流速 v=0.9m/s，一般取 0.61.0m/s；3.1.1 栅条间隙数栅条间隙数 n 的确定的确定sin0.3472 sin60max35.90.025 0.4 0.9Q nbh取 n=363.1.2 栅槽有效宽度（栅槽有效

6、宽度（B）设计采用 20 圆钢为栅条，即 S=0.02m，S栅条宽度，m。(1)0.02 (36 1)0.025 361.6BS nbnB=1.6m 选用 HG-1800 回转式机械格栅 4 台（两用两备） ，格栅宽度为 1700mm，整机功 率 2.2kW，格栅倾角 60。3.1.3 过栅水头损失（过栅水头损失（h1）sin221gvkh 式中 g重力加速度，9.8m/s2；k考虑到由于格栅受筛余物堵塞后，格栅阻力增大的系数，一般采用k=3； 阻力系数，其值与栅条的端面形状有关，圆形端面 =1.79； 4 34 30.021.791.3290.025S bm2210.9sin3 1.329s

7、in600.14322 9.8vhkg 3.1.4 进水渠道渐宽部分的长度（进水渠道渐宽部分的长度（l1） 设进水渠宽 B1=1.2m，其渐宽部分展开角度 =20m1 11.6 1.20.552220BBltgtg3.1.5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）m1 20.2752ll 3.1.6 栅后槽总高度（栅后槽总高度（H） 设栅前渠道超高 h2=0.3mm12=h0.1430.30.40.843Hhh3.1.7 栅槽总长度（栅槽总长度（L）m1 120.40.31.00.50.550.275 1.00.52.736060HLlltgtg3.1.

8、8 栅渣量的计算栅渣量的计算每日栅渣量为（m3/d）max1864000.3472 0.05 86400w1.2510001.2 1000Q k总拦截污物量大于 0.2m3/d，需机械清渣。共要四台机械清渣机，两用两备。3.2 提升泵房提升泵房为了节省水厂的生产费用，污水经中格栅清渣后，进入提升泵房集水井，水 泵将污水提升到一定的高度使后续的处理工艺在重力流下进行。水厂的进水流 量为 694L/s，采用大流量低扬程式水泵，选用水泵型号为 250QW-800-12-45 型 潜污泵（流量 800m3/h，扬程 12m，转速 980r/min，功率 45kw） ，共 6 台，4 用 2 备。每台泵

9、的流量 30.6940.174/4qms集水井的容积（按每台水泵不少于五分钟的水量确定）30.174 5 6052.2Wm 集水井有效水深取 H=1.5m，则集水井的面积，取352.234.81.5WSmH35m2。 集水井采用钢筋混凝土结构，地下式，尺寸为 57m。进水渠的底面标高为 0.315m，水面标高为 0.815m，格栅的水头损失为 0.023m，因此格栅后出水渠的 水面标高为 0.792m。集水井的水面与出水渠的水面平齐，则集水井的底面标高 为-0.71m。水泵为自灌式。3.3 曝气沉砂池曝气沉砂池沉砂池的作用是通过重力沉降的方法去除废水中所挟带的泥砂。这些泥砂 必将在废水处理装置

10、内沉积或引起磨损，造成设备运行故障，或者是无机泥砂 同化学沉淀物，生物沉淀物共同沉淀，混杂在一起，影响污泥的处理与利用。 为了保证系统正常工作，应在废水处理前预先除去泥砂。曝气沉砂池可以通过 调节曝气量，控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定；它受流量变化的影响 较小；同时对污水起预曝气作用。设计参数： 旋流速度应保持 0.250.3m/s； 水平流速为 0.060.12 m/s，取 v1=0.12 m/s； 最大流量时水力停留时间为 13min，取 t=3min； 有效水深为 23m，取 h=2m，宽深比一般为 12； 超高 h1=0.5m。 曝气沉砂池设置两组，每组计算如下3.3.1 曝气池

11、总有效容积曝气池总有效容积 Vm3max0.6944/ 2 9031.25VQt3.3.2 水流断面积水流断面积 Am2max10.34722.8940.12QAv3.3.3 曝气池平面面积曝气池平面面积 A1m2131.2515.625h2VA 3.3.4 水流部分长度水流部分长度 Lm10.12 9010.8Lvt 3.3.5 池总宽度池总宽度 Bm22.8941.447h2AB 曝气沉砂池分两格，则每格池子的宽度 b b=0.724m3.3.6 每小时所需空气量每小时所需空气量 q设 d=0.2m3空气/m3污水3 maxq36000.2 0.3472 3600249.984/dQmh3

12、.3.7 沉沙斗容积沉沙斗容积 V1含水率为 60%，容重为 1500kg/m3；排砂管直径不应小于 200mm；贮 砂斗不宜太深，应与排砂方法要求，总体高程布置相适应。m3max 166846000.3472 20 2 864001101.2 10ZQXTVK 式中 X 为沉砂量，可选 1530m3/106m3，取 20 m3/106m3；T 为砂斗贮砂时间，取 2d，宜重力排砂。每个沉砂斗容积 V0，设每格有一个沉砂斗m3010.52V 3.3.8 沉砂斗各部分尺寸沉砂斗各部分尺寸设斗底宽 a1=0.63m，斗壁与水平面的倾角为 55，斗高 h3=0.5m 沉砂斗上口宽 m 3 122 0

13、.5a0.631.335555hatgtg 223 0113h(222)6 0.5(2 1.33 1.332 1.33 0.632 0.63 0.63)0.506Vaaaam 满足容积要求。 3.3.9 沉砂室高度沉砂室高度 h3 33h0.4b)0.50.4 (1.447 1.33)0.55ham（3.3.10 池总高度池总高度123h0.520.553.05Hhhm3.3.11 验算最小流速验算最小流速在最小流量时，只用一组 n=1min min 1min0.24110.167/1 0.724 2Qvm sn最小流量时沉砂池中的水流断面面积（m2）min大于 0.15m/s，符合要求3.3

14、.12 砂泵选型砂泵选型型号：50ZMB 流量：4.520L/s 允许配带最大功率：15Kw3.3.13 砂水分离器选型砂水分离器选型型号：LSF-320 处理量:20L/s 电机功率：0.37kw3.4 计量设施计量设施为了提高污水厂的工作效率和管理水平，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数据，必须设置计量设施， 正确掌握污水量。在本设计中拟采用电磁流量计，它的优点是： 1.变送器结构简单可靠，内部无活动部件，维护清洗方便； 2.压力损失小，不易堵塞； 3.测量精度不受被测污水各项物理参数的影响； 4.无机械惯性，反应灵敏，可测量脉动流量； 5.安装方便，无严格的前

15、置直管段的要求。 设计流量 Q 设计=0.694m3/s，v=1.38m/s，接入流量计前管段 D=800mm，故选择 800 的电磁流量计。流量计选择 MT900F 系列的， 公称直径为 200mm1000mm，由上海光华艾尔美特仪器有限公司生产。 查电磁流量计水头损失计算图，得水头损失 h=0.01m。3.5 配水井配水井沉砂池后端设置配水井，污水进入配水井向氧化沟配水，同时回流污泥 液经配水井向反应区分配。 最大水流量为 Qmax=500001.2=60000m3/d，设停留时间为 t=2min，则配水井总容积为m3max60000 283.360 24VQt 取 V=84m3 设置两个配水井，每个配水井容积为 42m3，取水深为 3.5m，则面 积 A 为m24212h3.5VA 设置圆形配水井，直径 D 为m44 123.93.14AD闸门选 PGZ 型平面钢闸门 型号：PGZ100010003.6 氧化沟氧化沟采用卡罗塞氧化沟 去除 BOD 与 COD 之外，还应具备硝化和一定的脱氮作 用，以使出水 NH3-N 低于排放标准。 设计参数： 污泥回流比 R=0.5。 回流污泥浓度为 Xr=10000mg/L；SVI=120。 曝气区廊道有