水质工程学课程设计计算书.doc
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1、水质工程学课程(下)设计计算说明书(生活污水处理构筑物设计)设计题目: 某市生活污水处理工艺初步设计班 级: 排水082姓 名: 张健学 号: 0803120234指导教师: 杨世东 2011年12月污水处理构筑物的设计计算1 格栅计算格栅设在处理构筑物之前,用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物,保证后续处理设施的正常运行1) 栅条的间隙数 设栅前水深为h0。6m , 过栅流速V=0.8m/s , 栅条间隙宽度b=0.02m,格栅倾角602) 栅槽宽度 设栅条宽度s0。01mB=s(n1)+bn0。01(1051)+0.021053.14m3) 进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B11.0m,其渐宽
2、部分展开角为130L1(BB1)/2tg1(3.14-1。0)/2tg301。85m4) 出水槽与出水渠道连处的渐窄部分长度L2L1/2=1.85/20。925m5)通过格栅的水头损失式中 形状系数,其值与栅条断面形状有关,取2。42k系数,格栅受物物堵塞时水头损失增大倍数,一般取36) 栅槽总高度Hh+h2+0.6+0。1+0。31.0m式中 h2栅前渠道超高,一般取0。3m7) 栅槽总长度Ll1+l2+0.5+1+H1/tg604。8m式中 H1-栅前槽高,H1h+ h20.6+0.30.9m8)每日栅渣量式中 W1栅渣量,本设计取为0。08m栅渣/10m污水K总-生活污水流量总变化系数,
3、为1.32 沉砂池目前我国应用广泛的沉砂池有多种,并各自有其各自的特点,结合本设计实际情况综合考虑,决定选用平流沉砂池。采用平流沉砂池其优点是:污水在池内沿水平方向流动,具有构造简单,截留无机颗粒效果好的优点。(1) 池子的长度:设v=0。30m/s,t=30s. L=vt=0.3030=9m。(2) 水流断面积:A=Qmax/v=1。04/0。30=3.5m2(3) 池总宽度: 设n=2格,.每格宽度b=2。0m B=nb=22=4m(4) 有效水深:(5)沉砂室所需容积:设T=1d.X城市污水沉沙量,一般采用30 m3/m3 V= = =2.07m3(6) 每个沉砂斗的容积: 设每格有2个
4、沉砂斗。 Vo= =0。52m3(7)沉砂斗各部分尺寸:设斗底宽a1=0。5m,斗壁与水平面倾角为55,斗高h3=0。6m 沉砂斗上口宽:沉砂斗容积:0.52m3(8)沉砂室高度:采用重力排砂,设池底坡度为0。06,坡向砂斗(9)池总高度:设超高h1=0。35m2。1m。(10)验算最小流速:最小流量时只用一格工作0.15m/s(11)进水部分:采用潜孔进水,潜孔总面积为过水断面的20m2共设有4个孔,则单孔面积为m2设计孔口尺寸为:0.355(m),实际流速为1。55m/s。查阅给排水手册第一册,水流经孔口的局部阻力系数为,则计算孔口水头损失为m潜孔后0。5m处设挡流板,挡流板深入水下0.3
5、5m。 (12)出水部分设计 出水堰采用实用堰,堰上水头和流量关系公式为: 则 Q=0。52, m取为0。4 ,堰宽b=1。6,令=1,=0。25m/s 代入后计算得H=0。32m。可见单堰出水会造成堰上水头太高,因此采用伸出出水槽的方法增加堰长b,进而降低堰上水头。 每格伸出两条出水槽,槽长2.0m,槽宽0.3m,槽深0。3m。 这样每条堰的出水流量降至0.07754,而堰长b=2。0m,v0=0.162m/s 计算得H=0。09m,设自由跌水0.06m,总跌落水头为0。15m.3初沉池采用辐流式沉淀池,中心进水,周边出水,其特点是:多为机械排泥,运行较好,管理较简单;排泥方法完善,设备已趋
6、定型;池内水速不稳定,沉淀效果较差;机械排泥设备复杂,对施工要求较高.适用于地下水位较高的地区,适用于大、中型污水处理厂。1 初沉池主体设计(1) 沉淀部分水面面积式中 Q设计-污水厂设计流量n池数,n2个q-表面负荷(23m3/m2h),取q2。0 m3/m2h(2) 池子直径 取D35m(3) 沉淀部分有效水深式中 t沉淀时间,t1。5hh22。01。53.0m(4) 沉淀部分有效容积 (5) 沉淀部分所需容积:式中 S-每人每日污泥量(0。30.8L/人d),取S0.5L/人dN设计人口数,取N=30万人 T污泥在污泥斗内贮存时间(日),t4h1/6d37.35m3其中,t为两次污泥清除
7、时间间隔,为进水悬浮物浓度,为出水悬浮物浓度,r为污泥密度,其值取1(6) 污泥斗容积(7) 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积设池底径向坡度为0。05,则坡底落差: 池底可贮存污泥体积V2为式中 R沉淀池半径,此处为17。5m 经计算得到V2280m3(8) 所以可贮存污泥总容积(9) 沉淀池总高度设 h1=0。5m,h3=0.3mH=h1+h2+h3+h4+h5=0。5+3.0+0。3+0.775+1。73=6。305(10) 沉淀池池边高度H= h1+h2+h3=0。5+3.0+0。3=3。8m(11) 径深比(12) 刮泥选择由于池径较大,故采用周边传动的刮泥机,其驱动装置设在桁架外缘,取外
8、周刮泥板线速度为1.5m/min,则刮泥机转速刮泥机制作采用钢制桁架,驱动装置设在衍架的最外沿,刮泥板制作成直板,按与衍架底端成一定角度排列,池底接DN400排泥管,放空管DN600。(13) 浮渣收集:浮渣用浮渣刮板收集,定期清渣,刮渣板装在刮泥机桁架的一侧,高出水面0。15m,在出水堰前设置浮渣挡板,排渣管DN200,渣井设有格栅截留.2 进出水设计 辐流式沉淀池采用中心进水周边出水的方式,进水管出口处设穿孔挡板整流,出水 采用双边溢流堰出水槽,堰口采用三角堰,排泥管设在池子最低部,靠水的压力排泥.初沉池集配水采用集配水井,内侧配水,外侧排水.尺寸为配水井直径1。8m,集水井直径3。3m。
9、初沉池集配水井示意图如下:(1) 进水部分设计进水管流速污水自沉砂池出水井接DN800铸铁管进入配水井, 1000i3。16,管内流速(2) 出水部分设计 堰上负荷 初沉池出水堰最大堰上负荷不宜大于2。9L/sm,则每池所需堰长 L=1040/(22。9)=179。31m,D=L/=179。31/3。14=57。10m,远大于池径,故采用双侧集水。 出水槽尺寸 采用薄壁三角堰双侧集水,出水槽为双边进水,取出水槽外壁到池壁距离为0。4m,堰每侧集水量为:设过水断面面积 湿周 水力半径 流速 水力坡度 取出水槽外壁到池壁距离为0.4m(过小会增加流速,带走沉泥)出水堰长 L=(350。8)+(35
10、-1。6)=212.26m三角堰尺寸堰为等腰直角三角形,堰高为0.06m,堰宽为0.11m。 实际堰数 n=212.26/0。11=1930个取堰上水头0.045m,堰上宽度0。1m 校核堰上负荷为了偏于安全,设三角堰水面宽为堰长,取安全堰上宽为0。1m,则实际堰长为:Ln0。119300.1193m179。31m 满足设堰后自由跌落为0。10m 水头损失: hi3.14(D0.8+D1.6)/2+0.10+0。045=0。1676 总水头损失:h0。13+0。170.3m(3) 初沉池集配水井设计 集水井直径设D3.3m,沉砂池总出水管径为800V=Q/W=1.044/0.82=0。85m/
11、s 配水井直径:设D1。8m ,则:上升流速为 V1=Q/W=1。044/1。12=1。60m/s 进出入初沉池管径:DN=800 v0。97m/s I=1。64DN=800 v0。97m/s I=1。644。 氧化沟(Oxidation Ditch)本设计的生物处理系统严格上来讲应该是处理工艺,即厌氧池+缺氧池+Carrousel氧化沟,其设计方法主要来源于两处,一是华东勘测设计研究院的胡大锵著的Carrousel氧化沟脱氮除鳞工艺设计探讨一文,二是给水排水设计手册第五册城镇排水。1氧化沟总污泥龄1)公式 (1)式中-进、出水磷浓度之差,mg/l、-分别为进水浓度及其去除率,mg/l、无量纲
12、-污泥龄,da-污泥产率,kgTS/kga= (2)Z-活性污泥中异养菌体重量所占比例, 无量纲(3) (4)式中SS负荷,kg/(kgMLSSd) (5) 其中取为0。05式中-进水中悬浮固体浓度,mg/lP0=8。6mg/l2) 沉砂池中单位体积水中除掉的悬浮物质量为:按经验平流沉砂池每水中会除去30悬浮物,其相对密度为2。65去除的悬浮物浓度=79。5mg/l其中有机物占15,即去除的SS=79。5mg/l 去除的=79。515%=11。92mg/l则进入氧化沟的水质为:= 79.5=376-79。5=296。5mg/l=-11。92=39111.92=379。08mg/l3)的去除率计
13、算 出水中的非溶解性值为:mg/l 出水中溶解性浓度=201。28=18.72mg/l 则的去除率=95。064) 污泥产率aa= = =这里假设污水厂进水温度为155) 活性污泥中异养菌体所占的重量比=0。555+7。4266) 假设 可见,以上若干公式归根到底唯一的未知数就是,先假设=18d,待整个计算结束时再验算此假设是否成立。 于是可计算出=12.36mg/l,a=0。751,Z=0。421,=0。1402硝酸盐及基质浓度对除P的影响 当有存在时所能除磷的期望值: (6) (7)当有存在时所能除磷的期望值进入厌氧池的浓度,mg/lmg/l 这里假设出水的15mg/l总N中,为5mg/l
14、,为10mg/l 式中 分别为进、出水中的浓度,mg/l式中 分别为厌氧区、缺氧区、好氧区反应池容积,-至厌氧区之污泥回流比,.令=60-进水中易降解所占比例,=0.30于是可计算出=6.99mg/l,f=0。2583碳源及硝酸盐含量对各池子体积比的影响 1) 单位去除需氧量 单位活性污泥需氧量=0.513=3。664 式中 设MLSS=4000mg/l2) 计算能提供给反硝化区的硝酸盐浓度=-、-分别为进、出水中总氮浓度,mg/l、分别为排除剩余污泥中氮合成浓度和出水悬浮物浓度中的含氮量,mg/l=0.125aZ()=0。1250。7510.421(379。0818。72)=14。23=0。
15、125Z=0.1250。42120=1。0525、-分别为出水中和悬浮物浓度,mg/l=因此=7815-14。231。0525=47。723) 确定同步反硝化池和前置反硝化池的体积比、分别为同步反硝化池和前置反硝化池的体积,W-为同步反硝化区所处理的占总的百分比,%令W=40%,并将各数值代入后计算得:=1.171,=0.0344硝化速率硝化速率不仅是污水水温的单一函数,而且受DO、碱度的影响,通常情况下硝化反应池内保持DO在2mg/l左右是完全可以实现的,不会对硝化速率产生明显的影响,因此本公式里只考虑温度和PH值对硝化速率的影响.-当水温为20时的最大硝化速率,取为0。35PH、PH0分别
16、为进水和最佳酸碱度,设PH=7,取PH0=8。2=0.155硝化污泥龄及与硝化速率的关系计算硝化污泥龄硝化污泥龄,dE的去除率,无量纲进水中浓度,mg/l。这里认为进水的总氮在经过厌氧池的氨化后全部转变成,即=78mg/l.E=0。936,把个数值代入后计算得:=7。23d.6反应池容积的计算tSN、tSR、tSP、tSP分别为硝化、反硝化、厌氧阶段污泥龄及总污泥龄,d-二沉池容积,=57915即求得VP=8908。6 Vn1=9590。9 Vn2=549.5 Vd=4168。6 由此算得二沉池停留时间td=1。87h 符合二沉池停留时间要求,在1。5h2。5h之间。所以初步假设的tST=18
17、d是合理的.7各反应池具体工艺尺寸的确定 总体来讲采用两组氧化沟系统并联运行 厌氧池宽8m,有效水深5m,则总池长为111.4m,设为5廊道,则单廊道长为22。3m,超高0。5m。 Carrousel氧化沟主体宽8m,有效水深5m,则总池长为313。8m,设为4廊道,则单直廊道长为58.9m,超高0。5m。 计算弯道处由于离心力作用而引起的横向水面超高:式中Z -横向水面超高(m) ;-校正系数,一般取1。011。1 ;v -断面平均流速(m/ s) ;B -水面宽度(m) ;R0 -弯道轴线曲率半径(m) 。计算结果证明,超高取为0。5m是完全安全的。 前置反硝化池宽3m,有效水深2m,则总
18、池长为54。3m,设为2廊道,则单直廊道长为17。7m,超高0.5m.8单组氧化沟需氧量的计算1)=45000LC0=379.08mg/l Lce=18。72mg/lK1为速率常数,15时,查得k1=0。0795,t=5d= = =426。74kg/dN0=78mg/l,Ne=15mg/l =63mg/l把各数值代入原方程中计算得:=19572。64kg/d2) 标准状态需氧量的计算 设污水最低水温为15,最高水温为25,沟体内好氧区溶解氧为2mg/l水质修正系数=0。85,=0.95,压力修正系数=1温度为20和25时的饱和溶解氧浓度分别为:C20=9。17mg/l C25=8。4mg/l标
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