20000m3/d污水厂设计计算书

污水厂设计计算书

       第一章  污水处理构筑物设计计算

一、粗格栅

1.设计流量Q=20000m³/d，选取流量系数K_z=1.5则：

最大流量Q_max＝1.5×20000m³/d=30000m³/d＝0.347m³/s

2.栅条的间隙数（n）

设:栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,格栅条间隙宽度b=0.02m,格栅倾角α=60°

则：栅条间隙数 (取n=45)

3.栅槽宽度(B)

设：栅条宽度s=0.01m

则：B=s（n-1）+bn=0.01×（45-1）+0.02×45=1.34m

 4.进水渠道渐宽部分长度

   设：进水渠宽B₁=0.90m,其渐宽部分展开角α₁=20°（进水渠道前的流速为0.6m/s）

则：

5.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(L₂)

 6.过格栅的水头损失（h₁）

设：栅条断面为矩形断面，所以k取3

则：

其中ε=β（s/b）^4/3

k—格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3

     h₀--计算水头损失，m

   ε--阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数β=2.4将β值代入β与ε关系式即可得到阻力系数ε的值

 7.栅后槽总高度(H)

设：栅前渠道超高h₂=0.3m

则：栅前槽总高度H₁=h+h₂=0.4+0.3=0.7m

         栅后槽总高度H=h+h₁+h₂=0.4+0.102+0.3=0.802m

8.格栅总长度(L)

L=L₁+L₂+0.5+1.0+ H₁/tanα=0.6+0.3+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.8

 9. 每日栅渣量(W)

设：单位栅渣量W₁=0.05m³栅渣/10³m³污水

则：W=Q W₁= =1.0m³/d

因为W>0.2 m³/d,所以宜采用机械格栅清渣

 10.计算草图：

    图1-1 粗格栅计算草图

二、集水池

    设计集水池的有效水深为6m,根据设计规范，集水池的容积应大于污水泵5min的出水量,即:V＞0.347m³/s×5×60=104.1m³,可将其设计为矩形，其尺寸为3m×5m，池高为7m，则池容为105m³。同时为减少滞流和涡流可将集水池的四角设置成内圆角。并应设置相应的冲洗或清泥设施。

三、细格栅

1.设计流量Q=20000m³/d，选取流量系数K_z=1.5则：

最大流量Q_max＝1.5×20000m³/d=30000m³/d＝0.347m³/s

2.栅条的间隙数（n）

设:栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,格栅条间隙宽度b=0.01m,格栅倾角α=60°

则：栅条间隙数 (取n=90)

    设计两组格栅，每组格栅间隙数n=90条

 3.栅槽宽度(B)

设：栅条宽度s=0.01m

则：B₂=s（n-1）+bn=0.01×（45-1）+0.01×45=0.89m

所以总槽宽为0.89×2+0.2＝1.98m（考虑中间隔墙厚0.2m）

 4.进水渠道渐宽部分长度

   设：进水渠宽B₁=0.90m,其渐宽部分展开角α₁=20°（进水渠道前的流速为0.6m/s）

则：

 5.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(L₂)

 6.过格栅的水头损失（h₁）

设：栅条断面为矩形断面,所以k取3

则：

其中ε=β（s/b）^4/3

k—格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3

    h₀--计算水头损失，m

   ε--阻力系数（与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数β=2. 42），将β值代入β与ε关系式即可得到阻力系数ε的值。

 7.栅后槽总高度(H)

设：栅前渠道超高h₂=0.3m

则：栅前槽总高度H₁=h+h₂=0.4+0.3=0.7m

         栅后槽总高度H=h+h₁+h₂=0.4+0.26+0.3=0.96m

8.格栅总长度(L)

L=L₁+L₂+0.5+1.0+ H₁/tanα=1.48+0.47+0.5+1.0+0.7/tan60°=3.85m

 9.每日栅渣量(W)

 设：单位栅渣量W₁=0.10m³栅渣/10³m³污水

则：W=Q W₁= =2.0m³/d

因为W>0.2 m³/d,所以宜采用机械格栅清渣

10.计算草图如下：

四、沉砂池

采用平流式沉砂池

1.沉砂池长度(L)

设：流速v=0.25m/s

水力停留时间：t=30s

则：L=vt=0.25×30=7.5m

2.水流断面积(A)

 设：最大流量Q_max=0.347m³/s（设计1组，分为2格）

则：A=Q_max/v=0.347/0.25=1.388m²

3.池总宽度(B)

设：n=2格，每格宽取b=1m

则：池总宽B=nb=2×1=2m

4有效水深(h₂)：

h₂=A/B=1.388/2=0.69m（介于0.25～1.0m之间,符合要求）

5.贮砂斗所需容积V₁

   设：T=2d

   则：

其中X₁--城市污水沉砂量，一般采用30m³/10⁶m³，

K_z--污水流量总变化系数,取1.5

 6.每个污泥沉砂斗容积（V₀）

  设：每一分格有2个沉砂斗

  则： V₀= V₁/(2*2)=1.2/4=0.3 m³

7.沉砂斗各部分尺寸及容积(V)

设：沉砂斗底宽b₁=0.5m，斗高h_d=0.45m，斗壁与水平面的倾角为55°

则：沉砂斗上口宽：

沉砂斗容积：

     （略大于V₁=0.3m³，符合要求）

8.沉砂池高度(H)

 采用重力排砂

 设：池底坡度为.06

 则：坡向沉砂斗长度为：

     则：沉泥区高度为

h₃=h_d+0.06L₂ =0.45+0.06×2.26=0.59m

     则：池总高度H

设：超高h₁=0.3m

则：H=h₁+h₂+h₃=0.3+0.45+0.59=1.34m

9.验算最小流量时的流速：

 在最小流量时只用一格工作，即n=1,最小流量即平均流量Q=20000m³/d=0.232m³/s

 则：v_min=Q/A=0.232/1.388=0.17m/s

     沉砂池要求的设计流量在0.15 m/s—0.30 m/s之间， 符合要求

10.计算草图如下：

五、A/O池

1.有效容积(V)

设：日平均时流量为Q=20000m3/d=232L/s

BOD污泥负荷Ns=0.15KgBOD5/(kgMLSS·d)

污泥指数：SVI=150

回流污泥浓度：X_r=10^6/SVI*r(r=1)=6667mg/L

污泥回流比为：R=100%

曝气池内混合污泥浓度：Xr=R/(1+R)×X_r= ×6667=3333.5mg/L

   则：V= =

 2.缺氧池与好氧池的体积

   设：缺氧池与好氧池的体积比为1:3,分两组

则：缺氧池的体积为2475M³

好氧池的体积为7425m³

设：有效水深为6m

则：缺氧池面积413m²

   好氧池面积1238m²

缺氧池的宽为10m，每格为5m，长为42m

好氧池的宽为20m，每格为10m，长为62m

好氧池长宽比为62/10=6.2，在5-10之间,符合要求

宽深比为10/6=1.7在1-2之间，符合要求

 3污水停留时间

t= =19799×24/20000/1.5=15.8

A段停留时间是3.95h，O段停留时间是11.85h，符合要求。

4．剩余污泥量

W=aQ_平L_r-bVXr+0.5Q_平S_r

（1）降解BOD₅生成的污泥量

W₁=aQ_平L_r=0.6×20000(0.35-0.02)=3960kg/d

（2）内源呼吸分解泥量

Xr=0.75×3333.5=2500mg/L，（f_x=0.75）

W₂=bVXr=0.05×19799×2.5=2475kg/d

（3）不可生物降解和悬浮物的量

W₃=0.5Q_平Sr=0.5×20000×(0.35-0.02)=3300kg/d

（4）剩余污泥量为

W=W₁-W₂+W₃=3960-2475+3300=4785kg/d

5． 湿污泥的体积

污泥含水率为P=99.2%

Q_S= = =600m³/d

6．污泥龄为

θc= = =33.3>10d(符合要求)

7．计算需氧量

查得：每去除1kgBOD₅需氧1.0-1.3kg,取1.2kg,去除1kgN需氧4.6kg

则：碳氧化硝化需氧量1.2×20000×(0.35-0.02)+4.6×0.04×20000=11600kg

反硝化1gN需2.9克BOD₅

由于利用污水BOD作为碳源反硝化会消耗掉一部分的BOD,这一部分需氧为2.9×(0.04－0.01)×20000=1740kg

则：实际需氧量为11600-1740=9860kg/d

考虑到安全系数为1.5,利用率为0.09,空气密度为1.201kg/m³,空气含氧量为23.2%,则理论需氧量为：

=409m³/min

    曝气方式采用机械曝气

六、二沉池

该沉淀池采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池，采用刮泥机进行刮泥。设计2座辐流式二沉池。

1．沉淀池面积（A）

   设：最大进水量（单个沉淀池）Q_max

  Q_max= =15000m³/d =0.17m³/s

      平均进水量为Q=10000m³/d=0.116m³/s

  表面负荷：q范围为1.0—2.0 m³/ m².h ，取q=1.5 m³/ m².h

m²

2.沉淀池直径(D)

    

3.有效水深为(h₁)

  设：水力停留时间（沉淀时间）：t=2 h

  则： h₁=qt=1.5 2=3m

     校核   （介于6～12,符合要求）

  4.沉淀区有效容积(V₁)

       V₁=A×h₁=278×3=834m³

5.贮泥斗容积：

  设：污泥回流比为R=50%

回流污泥浓度Xr=10000mg/L

        为了防止磷在池中发生厌氧释放，贮泥时间采用T_w=2h

则：二沉池污泥区所需存泥容积：

             

       则污泥区高度为

                  

6.二沉池总高度：

  设：二沉池缓冲层高度h₃=0.4m，超高为h₄=0.3m

则：池边总高度为

                    h=h₁+h₂+h₃+h₄=3+2.5+0.4+0.3=6.2m

设：池底坡度为i=0.05

则：池底坡度降为

                 

  则：池中心总深度为

H=h+h₅=4.8+0.425=5.23m

 7.校核堰负荷：

       径深比    

                 

       堰负荷

以上各项均符合要求

8.辐流式二沉池计算草图如下：

 

 

   

 

 

 

 

 

第二章  污泥处理构筑物设计计算

 

一、污泥泵房

1.设计说明

二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。

设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=50％－100％。按最大考虑，即

QR=Q=231.5L/s＝20000m3/d，R=100%

2.回流污泥泵设计选型

（1）扬程：

二沉池水面相对地面标高为1.1m,套筒阀井泥面相对标高为0.2m，回流污泥泵房泥面相对标高为-0.2-0.2＝-0.4m，好氧池水面相对标高为1.6m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.-（-0.4）＝2.0m

（2）流量：

两座好氧池设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为20000m³/d＝833m³/h

（3）选泵：

选用LXB-900螺旋泵3台（2用1备），单台提升能力为480m³/h，提升高度为2.0m－2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=55kW

（4）回流污泥泵房占地面积为10m×5m

二、贮泥池

   1．设计参数

      进泥量：污水处理系统每日排出污泥干重为4785kg/d,即为按含水率为

99.2％计的污泥流量2Q_w＝478.5m³/d＝20m³/h,设贮泥池1座，贮泥时间T＝0.5d=12h

   2．设计计算

      池容为

              V=Q_wT=478.5 0.5=240m³

贮泥池尺寸（将贮泥池设计为长方形形），深为4m

        A= = m²

      浓缩池长：12m

            宽：5m

三、污泥浓缩池

    采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥.

1．浓缩池池体计算：

   设：污泥固体负荷：q_s=45kgSS/(m².d)

       污泥含水率P₁＝99.2％

每座污泥总流量：Q_ω＝4785kg/d=478.5m³/d=20m³/h

则：每座浓缩池所需表面积

                  m²

        浓缩池直径

                  ，取D=9m

         水力负荷

有效水深h₁=uT=0.157 13=2m，

浓缩池有效容积：

V₁=A h₁=4.5 4.5 3.14×2=127m³

2.排泥量与存泥容积：

设：浓缩后排出含水率P₂＝96.0％的污泥

则：Q_w′=

      按2h贮泥时间计泥量

则：贮泥区所需容积

                     V₂＝2Q_w′＝2 4＝8m³

       泥斗容积

                    

                        = m³

       式中：

h₄——泥斗的垂直高度，取1.1m

            r₁——泥斗的上口半径，取1.0m

            r₂——泥斗的下口半径，取0.6m

      设池底坡度为0.07，池底坡降为：

                     h₅=

      故池底可贮泥容积：

                    

                        =

      因此，总贮泥容积为：

                      （符合设计要求）

3.浓缩池总高度：

      浓缩池的超高h₂取0.3m，缓冲层高度h₃取0.3m，则浓缩池的总高度H为

                    

                       =2+0.3+0.3+1.1+0.245=4m

4.浓缩池排水量：

Q=Q_w-Q_w′=8-4=4m³/h

 

5.浓缩池计算草图：

四、排泥泵房

1．设计说明

二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，污泥浓缩池中,剩余污泥泵（地下式）将其提升至脱水间.

处理厂设一座剩余污泥泵房（两座二沉池共用）

2．设计选型

（1）污泥泵扬程：

辐流式浓缩池最高泥位（相对地面为）-0.98m，剩余污泥泵房最低泥位为2m,则污泥泵静扬程为H₀=2-(-0.98)＝2.98m，污泥输送管道压力损失为

4.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H₀+4+1=7.98m。

（2）污泥泵选型：

选两台，3用1备，单泵流量Q>Q_w/3＝6.65m³/h。选用1PN污泥泵，

Q=7.2-16m³/h，H=12-14m，N=3kw

（3）剩余污泥泵房:

      占地面积L×B=4m×3.5m，集泥井占地面积

      浓缩污泥输送至泵房

      剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至脱水间处理.

泵房平面尺寸L×B=4m×3.5m

五、脱水间

      进泥量Q_W=478.5m³. /d,含水率P=96%

出泥饼G_W=56.7t/d

泥饼干重W=14.2t/d

根据有关设计手册知，对于初沉污泥与二沉活性污泥的混合生污泥，当挥发性固体小于75%，进泥含水率为92%--96.5%，投加的有机高分子混凝剂量为污泥干重的0.15—0.5%时，其生产能力一般为130—300kg干污泥/（m·h），脱水后泥饼含水率为75---80% 。目前带式压滤机的最大带宽为3m。             本次设计选用标准型的带式压滤机，型号为HQBFP-ST-1,该压滤机长为4140mm, 宽1620mm, 高2000mm, 重量为5t, 驱动器功率1.5kw, 耗水量（水压8巴）10m³/h, 耗气量(10巴)1.0m³/h。选用两台,一台备用

脱水机房尺寸(10×10)m²

泥饼外运填埋.

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三章  高程计算

一  设计说明

 在污水处理厂内，各构筑物之间水流多为重力自流，前面构筑物内的水位应高于后面构筑物的水位。本设计中仅有中格栅与集水池之间用泵提升，细格栅与沉砂池则通过加高实现水流在后面各个构筑物之间的自流。后面的各个构筑物采用半埋式。                                                          二  各构筑物的水头损失估算

构筑物名称	水头损失/m
格栅	0.2-0.3
沉砂池	0.1-0.25(取0.2)
辐流式沉淀池	0.5-0.6(取0.55)
曝气池	0.25-0.4(取0.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三  水头损失计算

计算厂区内污水在处理流程中的水头损失，选最长的流程计算，结果见下表：

名称	设计流量（m3/s）	管径(mm)	I (‰)	V (m/s)	管长(m)	沿程损失 (m)	局部损失 （m）	总损失 (m)
二沉池								0.6
二沉池至好氧池	0.174	400	6.24	1.34	42.106	0.262	0.131	0.393
好氧池								0.4
好氧池至厌氧池	0.174	400	6.24	1.34	28.164	0.175	0.088	0.263
厌氧池								0.3
厌氧池至沉砂池	0.347	600	2.86	1.18	26.604	0.075	0.038	0.113
沉砂池								0.2
细格栅								0.3
细格栅至集水池	0.347	600	2.86	1.18	4.624	0.013	0.007	0.02
集水池								0.3
集水池至提升泵房	0.347	600	2.86	1.18	9.705	0.028	0.014	0.042
提升泵房								2
粗格栅								0.3
进水管								0.2
Σ								5.43

 

四 各处理构筑物高程确定

 

 

各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高

构筑物名称	水面标高(m)	池底标高(m)	构筑物名称	水面标高(m)	池底标高(m)
进水管	-2.0	-2.3	细格栅后	3.4	2.84
粗格栅	-2.5	-3.3	沉砂池	3.2	2.51
泵房	-3.7	--	厌氧池	2.78	-3.22
集水池	4.0	-2	好氧池	2.51	-3.49
细格栅前	3.7	3.3	二沉池	1.11	-1.89