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1、第三章 污水处理厂工艺设计及计算第一节 格栅进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施,可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物,以保护进水泵的正常运转,并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好,该设备由动力装置,机架,清洗机构及电控箱组成,动力装置采用悬挂式涡轮减速机,结构紧凑,调整维修方便,适用于生活污水预处理。1.1 设计说明 栅条的断面主要根据过栅流速确定,过栅流速一般为0.61.0m/s,槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大,不仅过栅水头损失增加,还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅,如果流速过小,栅槽内将发生沉淀。此外,在选择格栅断面尺寸时,应注意设
2、计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%,以留有余地。格栅栅条间隙拟定为25.00mm。1.2 设计流量:a.日平均流量Qd=45000m3/d1875m3/h=0.52m3/s=520L/s Kz取1.4b. 最大日流量Qmax=KzQd=1.41875m3/h=2625m3/h=0.73m3/s1.3 设计参数:栅条净间隙为b=25.0mm 栅前流速1=0.7m/s过栅流速0.6m/s 栅前部分长度:0.5m格栅倾角=60 单位栅渣量:1=0.05m3栅渣/103m3污水1.4 设计计算:1.4.1 确定栅前水深根据最优水力断面公式计算得: 所以栅前槽宽约0.66m。栅前水深h
3、0.33m1.4.2 格栅计算说明: Qmax最大设计流量,m3/s; 格栅倾角,度();h栅前水深,m; 污水的过栅流速,m/s。栅条间隙数(n)为 =栅槽有效宽度()设计采用10圆钢为栅条,即S=0.01m。=1.04(m)通过格栅的水头损失h2h0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;阻力系数,其数值与格栅栅条的断面几何形状有关,对于圆形断面, 所以:栅后槽总高度HH=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m) (h1栅前渠超高,一般取0.3m)栅槽总长度L 0.3+0.330.63L1进水渠长,m; L2栅槽与出水渠连接处渐窄
4、部分长度,m;B1进水渠宽,; 1进水渐宽部分的展开角,一般取20。图一 格栅简图 栅渣量计算 对于栅条间距b=25.0mm的中格栅,对于城市污水,每单位体积污水烂截污物为W1=0.05m3/103m3,每日栅渣量为=0.4m3/d拦截污物量大于0.3m3/d,宜采用机械清渣。二、沉砂池采用平流式沉砂池1. 设计参数设计流量:Q=301L/s(按2010年算,设计1组,分为2格)设计流速:v=0.25m/s水力停留时间:t=30s2. 设计计算(1)沉砂池长度:L=vt=0.2530=7.5m(2)水流断面积:A=Q/v=0.926/0.25=3.704m2(3)池总宽度:设计n=2格,每格宽
5、取b=2m0.6m,池总宽B=2b=4m(4)有效水深:h2=A/B=3.704/4=0.926m (介于0.251m之间)(5)贮泥区所需容积:设计T=2d,即考虑排泥间隔天数为2天,则每个沉砂斗容积(每格沉砂池设两个沉砂斗,两格共有四个沉砂斗)其中X1:城市污水沉砂量3m3/105m3,K:污水流量总变化系数1.5(6)沉砂斗各部分尺寸及容积:设计斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为60,斗高hd=0.5m,则沉砂斗上口宽:沉砂斗容积: (略大于V1=0.26m3,符合要求)(7)沉砂池高度:采用重力排砂,设计池底坡度为0.06,坡向沉砂斗长度为 则沉泥区高度为h3=hd+0.06L
6、2 =0.5+0.062.65=0.659m 池总高度H :设超高h1=0.3m,H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m(8)进水渐宽部分长度:(9)出水渐窄部分长度:L3=L1=1.43m(10)校核最小流量时的流速:最小流量即平均日流量Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s则vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0.170.15m/s,符合要求(11)计算草图如下:第三节 沉淀池3.1 采用中心进水辐流式沉淀池:图四 沉淀池简图3.2 设计参数:沉淀池个数n=2;水力表面负荷q=1m3/(m2h);出水堰负荷1.7L/sm(146.88m3/md
7、);沉淀时间T=2h;污泥斗下半径r2=1m,上半径r1=2m;剩余污泥含水率P1=99.2%3.2.1 设计计算:3.2.1.1 池表面积 单池面积 (取530) 池直径 (取530m) 沉淀部分有效水深(h2)混合液在分离区泥水分离,该区存在絮凝和沉淀两个过程,分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响,取 沉淀池部分有效容积 沉淀池坡底落差 (取池底坡度i=0.05) 沉淀池周边(有效)水深 污泥斗容积池底可储存污泥的体积为: 沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2m3.3 进水系统计算 单池设计流量521m3/h(0.145m3/s)进水管设计流量:0.145(1+R)=0.1451.
8、5=0.218m3/s管径D1=500mm, 进水竖井 进水井径采用1.2m,出水口尺寸0.301.2m2,共6个沿井壁均匀分布出水口流速 紊流筒计算 图六 进水竖井示意图筒中流速 紊流筒过流面积 紊流筒直径 3.4 出水部分设计 环形集水槽内流量=0.145 m3/s 环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算。设槽中流速v=0.5m/s设计环形槽内水深为0.4m,集水槽总高度为0.4+0.4(超高)=0.8m,采用90三角堰。 出水溢流堰的设计(采用出水三角堰90) 堰上水头(即三角口底部至上游水面的高度) H1=0.04m每个三角堰的流量q1三角堰个数n1三角堰中心距图七 溢流堰简图六、氧
9、化沟1.设计参数拟用卡罗塞(Carrousel)氧化沟,去除BOD5与COD之外,还具备硝化和一定的脱氮除磷作用,使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟按2010年设计分2座,按最大日平均时流量设计,每座氧化沟设计流量为Q1=10000m3/d=115.8L/s。总污泥龄:20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700曝气池:DO2mg/LNOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化,可利用氧2.6mgO2/NO3N还原0.9 0.98其他参数:a=0.6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1脱氮速率:qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS
10、dK1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L(保持PH7.2):所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化;产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原硝化安全系数:2.5脱硝温度修正系数:1.082.设计计算(1)碱度平衡计算:1)设计的出水为20 mg/L,则出水中溶解性20-0.7201.42(1e-0.235)=6.4 mg/L2)采用污泥龄20d,则日产泥量为: kg/d 设其中有12.4为氮,近似等于TKN中用于合成部分为: 0.124550.8=68.30 kg/d 即:TKN中有mg/L用于合成。 需用于氧化的NH3-N =34-6.83-2=25.17
11、mg/L 需用于还原的NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L 3)碱度平衡计算 已知产生0.1mg/L碱度 /除去1mg BOD5,且设进水中碱度为250mg/L,剩余碱度=250-7.125.17+3.014.17+0.1(1906.4)=132.16 mg/L 计算所得剩余碱度以CaCO3计,此值可使PH7.2 mg/L(2)硝化区容积计算: 硝化速率为 =0.204 d-1故泥龄:d 采用安全系数为2.5,故设计污泥龄为:2.54.9=12.5d 原假定污泥龄为20d,则硝化速率为: d-1 单位基质利用率: kg/kgMLVSS.d MLVSS=fMLSS=0.75360
12、0=2700 mg/L 所需的MLVSS总量= 硝化容积:m3 水力停留时间:h(3)反硝化区容积: 12时,反硝化速率为: =0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d还原NO3-N的总量=kg/d 脱氮所需MLVSS=kg 脱氮所需池容: m3 水力停留时间:h (4)氧化沟的总容积: 总水力停留时间:h 总容积:m3 (5)氧化沟的尺寸: 氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟,取池深3.5m,宽7m,则氧化沟总长:。其中好氧段长度为,缺氧段长度为。弯道处长度:则单个直道长: (取59m) 故氧化沟总池长=59+7+14=80m,总池宽=74=28m(未计池壁厚)。 校核实际污泥负荷 (6)需氧量计算: 采用如下经验公式计算: 其中:第一项为合成污泥需氧量,第二项为活性污泥内源呼吸需氧量,第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。 经验系数:A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量:Nr=25.171000010-3=251.7kg/dR=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071