污水厂设计计算样例

ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 污水厂设计计算样例 第一章 设计依据 1.1 计算依据 1、工程概况 一座城市污水处理厂服务面积为 12.00km2，近期（2000年）规划人口 10万人，远期（2020年）规划 人口 15.0万人。污水有生活污水与工业废水。采用卡鲁塞尔氧化沟技术，处理水质达到《城镇污水处理厂 污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准（B）排放要求。 2、水质计算依据 A．根据《室外排水设计规范》，生活污水水质指标为： CODCr =60g/人 d BOD5 =30g/人 d B．工业污染源，拟定为 CODCr =500 mg/L BOD5 =200 mg/L C．氨氮根据经验值确定为 30 mg/L 3、水量数据计算依据： A．生活污水按人均生活污水排放量 300L/人·d； B．生产废水量近期 1.2×104m3/d，远期 2.0×104m3/d考虑； C．公用建筑废水量排放系数近期按 0.15，远期 0.20考虑； D．处理厂处理系数按近期 0.80，远期 0.90考虑。 4、出水水质 根据该厂城镇环保规划，污水处理厂出水进入水体水质按照国家三类水体标准控制，同时执行国家关 于污水排放的规范和标准，拟定出水水质指标为： CODCr ≤100mg/L BOD5 ≤30mg/L SS≤30mg/L NH3-N≤10mg/L 1.2 污水量的确定 1、综合生活污水 近期综合生活污水 远期综合生活污水 2、工业污水 近期工业污水 远期工业污水 3、进水口混合污水量 处理厂处理系数按近期 0.80，远期 0.90考虑，由于工业废水必须完全去除，所以不考虑其处理系数。 近期混合总污水量 取 远期混合总污水量 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 取 4、污水厂最大设计水量的计算 近期 ； ，取日变化系数 ；时变化系数 ； 。 远期 ； ，取日变化系数 ；时变化系数 ； 。 拟订该城市污水处理厂的最大设计水量为 1.3 污水水质的确定 近期 取 取 远期 取 取 则根据以上计算以及经验值确定污水厂的设计处理水质为： ， ， ， ， kangliangquan 新建图章 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 考虑远期发展问题，结合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002），处理水质达到《城 镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准（B）排放要求。 拟定出水水质指标为： 表 1-1 进出水水质一览表 序号 基本控制项目 一级标准（B） 进水水质 去除率 1 COD 80 325 75.4% 2 BOD 20 150 86.7% 3 SS 20 300 93.3% 4 氨氮 8[1] 30 73.3% 5 T-N 20 40 50% 6 T-P 1.5 3 50% 7 pH 6～9 7～8 注：[1]取水温>12℃的控制指标 8，水温≤12℃的控制指标 15。 [2]基本控制项目单位为 mg/L，PH除外。 第二章 各单体构筑物计算 2.1 粗格栅设计 1、设计参数 设计流量 ，栅前水深 ，过栅流速 ， 栅条间隙 ，栅前长度 ，栅后长度 ， 格栅倾角 ，栅条宽度 ，栅前渠超高 。 2、设计计算 图 2-1 粗格栅计算示意图 格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。 （1）栅条间隙数： 取 （2）栅槽宽度 格栅宽度一般比格栅宽 0.2～0.3m，取 0.2； kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 则 （3）通过栅头的水头损失 （4）栅后槽总高度： （5）栅前渠道深： （6）栅槽总长度： （7）每日栅渣量： 式中， 为栅渣量，格栅间隙为 16～25mm 时， 污水。本工程格栅间 隙为 20mm，取 污水。采用机械清渣。 2.2 集水池提升泵房设计 设计流量 ，考虑取用 5台潜水排污泵（四用一备），则每台泵流量为 。 集水池容积采用相当于一台泵的 15min流量，即： 2.3 细格栅设计 1、设计参数 设计流量 ，栅前水深 ，过栅流速 ， 栅条间隙 ，栅前长度 ，栅后长度 ， 格栅倾角 ，栅条宽度 ，栅前渠超高 。 2、设计计算 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 图 2-2 细格栅计算示意图 格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。 （1）栅条间隙数： 取 （2）栅槽宽度： （3）通过栅头的水头损失 （4）栅后槽总高度： （5）栅前渠道深： （6）栅槽总长度： （7）每日栅渣量： 式中， 为栅渣量，对于栅条间距 b=10mm的细格栅，对于城市污水，每单位体积污水拦截栅渣量 为 污水。采用机械清渣。 2.4 平流式沉砂池设计 1、设计参数 最大设计流量时的流速 ，最大设计流量时的流行时间 ， 设计流量 ，城市污水沉砂量 污水。 2、设计计算 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 图 2-3 平流式沉砂池计算示意图 沉砂池设两座，每座取 2格，每格宽 。 （1）沉砂池长度 ； （2）水流断面面积 ； （3）池总宽 ； （4）有效水深 ； （5）沉砂斗容积 式中，T为清除沉砂的时间间隔，取 2d。 （6）每个沉砂斗的容积 ；（设每一个分格有 2个沉砂斗，有 4个分格。） 沉砂斗上口宽 ； 式中，斗高取 ；斗底宽取 ；斗壁与水平面的倾角去 。 沉砂斗容积 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 ； （7）沉砂室高度 式中， ；池底坡度去 0.06；两个沉砂斗之间隔壁厚取 0.2。 （8）沉砂池总高度 ； 式中，超高 。 （9）验算最小流速 。 2.5 卡鲁塞尔氧化沟设计 1、设计参数 活性污泥浓度 ，则 ， 异养微生物的产率系数 ， 异养微生物内源衰减系数 ，污泥回流比 R=100%， 设计流量 。 2、设计计算 氧化沟设四座，按四组同时工作设计。 图 2-4 氧化沟计算示意图 （1）氧化沟容积计算 ①氧化沟区Ⅲ容积的确定 a、好氧区容积 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 硝化菌的比增长速率可用下式计算: 当最低温度 T = 15 ℃、出水 、 、 时, , , 安全系数取 2.5 ,则设计污泥龄为 9.0 d。 为保证污泥稳定,确定污泥龄为 25d , 。 好氧区有机物的去除速率 所需MLVSS总量 硝化容积 水力停留时间 b、缺氧区容积 假设生物污泥含 12.4%的氮,则每日用于生物合成的 处理水中非溶解性 值 式中： 表示出水中 的浓度，mg/L。 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 则处理水中溶解性 用于生物合成的氮为 被氧化的 脱硝所需 在 15℃时反硝化速率 需还原的 脱氮所需 脱氮所需池容 水力停留时间 氧化沟区Ⅲ容积 水力停留时间 ②缺氧区Ⅱ容积的确定 a、除磷所需容积 若缺氧水力停留时间取 40min，则 b、脱硝所需容积 若需还原的 脱氮所需 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 则 缺氧区Ⅱ容积 水力停留时间 ③厌氧区Ⅰ容积的确定 生物除磷系统的厌氧区水力停留时间取 1.5 h，所需容积 以上计算得出，氧化沟总容积 水力停留时间 污泥负荷 （2）需氧量计算 总需氧量 式中：A—经验系数取 0.5； —去除 浓度，mg/L； B—经验系数取 0.1； MLSS—混合液悬浮固体浓度，mg/L； —需要硝化的氧量； 20℃脱氮的需氧量 式中：α—经验系数取 0.8； β—经验系数取 0.9； ρ—经验系数取 1.0； —20℃时水中溶解氧饱和度 9.17mg/L； —30℃时水中溶解氧饱和度 7.63mg/L； kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 C—混合液中溶解氧浓度，取 2mg/L； T—温度，取 30℃。 （3）回流污泥量计算 二沉池回流污泥浓度 ，氧化沟中混合液污泥浓度 则回流比 回流污泥量 （4）剩余污泥量计算 式中：Y—污泥产率系数，取 0.5； —污泥自身氧化率，取 0.05。 若由池底排除，二沉池排泥浓度为 8g/L，则每个氧化沟产泥量 。 2.6 辐流式沉淀池设计 1、设计参数 设计流量 ，水力表面负荷 ，沉淀时间 t=4h， 2、设计计算 图 2-5 辐流式沉淀池计算示意图 （1）主要尺寸计算 二沉池设四座，按四座同时工作设计 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 ①池表面积 ②池直径 取 ③沉淀部分有效水深 ④沉淀部分有效容积 取池底坡度 i=0.05 则沉淀池底坡度落差 ⑤沉淀池周边有效水深 式中： 缓冲层高度，取 0.5m； 刮泥板高度，取 0.5m。 ⑥沉淀池总高度 （2）进水系统计算 ①进水管计算 单池设计污水流量 进水管设计流量 管径 ， ，1000i=1.7 ②进水竖井 进水竖井采用 ，出水口尺寸 ，共 6个沿井壁均匀分布 出水口流速 ≤（0.15～0.2m/s） ③稳流筒计算 筒中流速 （0.02～0.03m/s） 稳流筒过流面积 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 稳流筒直径 ④出水部分设计 a、单池设计流量 b、环型集水槽内流量 c、环型集水槽设计 采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个出口。 集水槽宽度为 取 b=0.5m 式中：k为安全系数，取 1.4。 集水槽起点水深为 集水槽终点水深为 槽深均取 0.9m。 d、出水溢流堰的设计 图 2-6 出水三角堰计算示意图 采用出水三角堰（ ） 堰上水头 每个三角堰流量 三角堰个数 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 取 三角堰中心距 2.7 紫外线消毒系统设计 1、设计参数 依据加拿大 TROJAN公司生产的紫外线消毒系统的主要参数，选用设备型号 UV4000PLUS。 2、设计计算 （1）灯管数 UV4000PLUS紫外线消毒设备每 3800 需 2.5根灯管， 则 取 n=56根 拟选用 7根灯管为一个模块，则模块数 N=8个 （2）消毒渠设计 按设备要求渠道深度为 129cm，设渠中水流速度为 0.5m/s。 渠道过水断面积 渠道宽度 取 2.6m 若灯管间距为 9cm，沿渠道宽度可安装 28根灯管，故选取用 UV4000PLUS系统，两个 UV灯组，一 个 UV灯组 4个模块。 渠道长度每个模块长度 2.5m，渠道出水设堰板调节，调节堰到灯组间距 1.5m，进水口到灯组间距 1.5m， 两个灯组间距 1.0m，则渠道总长 L为： 复核辐射时间 （符合 10～100s） 紫外线消毒渠道计算如 2-7图所示。 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 图 2-7 紫外线消毒渠计算示意图 2.8 配水井设计 1、设计参数 依据堰式配水井设计参数。 2、设计计算 图 2-8 配水井计算示意图 二沉池前配水井 1、进水管管径 配水井进水管的设计流量为 ，当进水管管径为 时，查水力计算表，得知 v=0.884m/s<1.0m/s，满足设计要求。 2、矩形宽顶堰 进水从配水井底中心进入，经等宽堰流入 4个水斗再由管道接入 4座后续构筑物，每个后续构筑物的 分配水量为 。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 （1）堰上水头 H 因单个出水溢流堰的流量为 ，一般大于 100L/s采用矩形堰，小于 100L/s采用三角堰， 所以本设计采用矩形堰（堰高 h取 0.5m）。 矩形堰的流量 式中：Q—矩形堰的流量， ； H—堰上水头，m； b—堰宽，m，取堰宽 b=0.9m； —流量系数，通常采用 0.327～0.332，取 0.33。 则 （2）堰顶厚度 B 根据有关实验资料，当 时，属于矩形宽顶堰。取 B=0.9m，这时 ，所 以，该堰属于矩形宽顶堰。 （3）配水管管径 设配水管管径 ，流量 ，查水力计算表，得知流速 ， 1000i=1.7。 （4）配水漏斗上口口径 D 按配水井内径 1.5倍设计， 。 2.9 污泥泵房设计 1、设计参数 集泥池的容积选用一台泵的 10分钟抽送能力计算。 2、设计计算 （1）污泥总量 （2）集泥池容积 初拟采用 5 台（四用一备）回流污泥泵，2 台（一用一备）剩余污泥泵，则集泥池的容积 。 第三章 管道设计 3.1 进水管、事故管 kangliangquan 新建图章 ww w. zh ul on g. co m 《排水工程》精品课程 污水厂毕业设计资料 采用钢筋混凝土管，设计流量 Q=1.0m/s，管内流速 v=1.6m/s，充满度 ，1000i=2.5，管径 D=1000mm。 3.2 污水管 1、平流式沉砂池至氧化沟管道 （1）管段 1 拟用铸铁管，设计流量 ，管内流速 v=0.884m/s，满流，1000i=0.691，管径 D=1200mm。 （2）管段 2 拟用铸铁管，设计流量 ，管内流速 v=1.0m/s，满流，1000i=1.46，管径 D=800mm。 （3）管段 3 拟用铸铁管，设计流量 ，管内流速 v=0.884m/s，满流，1000i=1.7，管径 D=600mm。 3、氧化沟至配水井管道 （1）管段 1 拟用铸铁管，设计流量 ，管内流速 ，1000i=1.7，管径 D=600mm。 （2）管段 2 拟用铸铁管，设计流量 ，管内流速 v=0.884m/s，满流，1000i=0.691，管径 D=1200mm。 4、配水井至辐流式沉淀池管道 拟用铸铁管，设计流量 ，管内流速 ，1000i=1.7，管径 D=600mm。 5、辐流式沉淀池至紫外线消毒系统管道 （1）拟用铸铁管，设计流量 ，管内流速 v=0.884m/s，满流，11000i=1.7，管径 D=600mm。 （2）拟用铸铁管，设计流量 ，管内流速 v=0.884m/s，满流，1000i=0.691，管径 D=1200mm。 3.3 污泥管 二沉池排泥管采用钢管，满流，设计流量 ，管内流速 v=1.23m/s， 管径 D=500mm。 剩余污泥管采用钢管，满流，设计流量 ，管内流速 v=0.7m/s， 管径 D=150mm。 回流污泥管采用钢管，满流，设计流量 ，管内流速 v=1.0m/s，管径 D=800mm。 kangliangquan 新建图章