17万吨日污水厂设计计算书水质工程学课程设计.docx
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17万吨日污水厂设计计算书水质工程学课程设计
水质工程学——污水厂设计计算书（第二部分）
1.设计流量2
2.处理构筑物的计算与设计2
1.1引水渠及格栅2
2.2提升泵房3
3.3沉砂池3
2.4初沉池4
2.5曝气池6
2.6二次沉淀池14
2.7消毒池15
2.8污泥泵房15
2.9污泥浓缩池16
3.10污泥贮泥池17
2.11污泥脱水设备17
3.污水处理厂高程计算17
3.1排水口高程17
3.2计量槽水位18
3.3消毒池水位18
3.4集配水井水位错误!
未定义书签。
3.5二沉池水位18
3.6曝气池水位18
3.7初沉池水位18
4.8沉砂池水位18
1.设计流量
平均流量：
Qa=170000m3/d-7083m3/h=1.97m3/s
总变化系数查表得：
KZ=L3
最大设计流量：
QmaX=170000X1.3=221000m3/d=9208.3m3/h=2.56m3/S
2.处理构筑物的计算与设计
2.1引水渠及格栅
（1）己知条件：
Qmax=170000X1.3=221000m3/d=9208.3m3/h=2.56m3/s
（2）采用条件：
引水渠内流速选用0.77m∕s,水渠深度定为h=1.2m,超高定为0.3m,则引水渠宽度为B1=2.8mo格栅选用中格栅，栅条间隙取e=20mm,格栅的安装倾角ɑ=60°,过栅流速取V=O.9m/s。
设置两座格栅
_Qmaxʌ/sinɑ_2.56X√sin60
ehv0.02×1.2×0.9
每组格栅间隙数为n=55o
（3）数据计算：
A.栅条的间隙数：
B.设计两组格栅，
C.栅条选用直径为IOmm栅条，因此S取OQlm,所以栅槽宽度为：
B'=s（n-l）+en=0.01×（55-l）+0.02×55=1.64m
D.两个栅槽之间要加一堵隔墙，供工作人员检修时使用，隔墙厚度为0.7m,因此总宽度笈=2笈'+0.7=2X1.64+0.7=3.98m。
E.进水渠道渐宽部分长度，渐宽部分展开角α1=20。
，则渐宽部分长度为：
j=蟹生=162m
2tgai2tg20o
F.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：
L=L=四=0∙8Im
222
G.过栅水头损失：
因为栅条为矩形截面，所以B取2.42,系数k选3,将已知系数代入公式得水头损失为：
h=kh0=kξ-sinα=3×2.42×（）ɜ×°'9^×sin60=0.10m
02g0.022×9.81
H.栅前超高h2为0.3m,因此栅前槽高为d=h+h2=L2+0.3=1.5m,栅槽总
高度为H-h+hi+h,-1.2+0.1+0.3=1.6nz。
I.栅槽总长度：
H1C
L=L+ζ+0.5+1.0+-ʌ=1.62+0.81+0.5+1.0+^-=4.80m
次αtg600
J.每日栅渣量：
由于使用中格栅，因此栅渣量Wl取0.05（r∏3∕103m3污水），生活污水量总变化系数K总取1.3。
将数据代入公式得：
WQmaX叱X864002.56×0.05×86400QL3.,
W="maxI==8.51m/d
K总XIoOo1.3x1000
2.2提升泵房
（1）选泵：
按照最大流量进行计算，最大流量为：
2max=170000×1.3=221000m3∕d=9208.3m3∕h=2.56m3/s,选用四台泵，
g9∩S3
三用一备，每台泵的流量为Q=βmaχ∕3=3萨=3069.4m3∕h,所需的扬程大约为10m,因此选择24Sh-19C型泵，功率为150kW,电机所需功率为185kW,最大扬程为13.0m,效率为76%~82%°
（2）泵房规模：
泵房设定为IOmXIom,采用半地下式。
2.3沉砂池
（1）已知条件：
最大流量为：
βπιax=170000×1.3=221000m3∕d=9208.3m3∕h=2.56m3/so
（2）采用数据：
设计旋流速度为0.25~0.30m∕s,此次设计中定为0.25m∕s,最大停留时间定为2min,水平流速定为v=0.1m∕s;有效水深定为2.5m,宽深比为L0~1.5,长宽比可达5；曝气装置选用压缩空气竖管连接穿孔管（穿孔孔径为2.5~6.0mm）;每立方米污水所需曝气量为0.1~0.2m3o
（3）外形简图如下：
空气干管
外形构曾
WQO
I32。
0I80。
I
（4）数据计算：
A.总有效容积：
V=60βmaxt=60×2.56×2=307.2m3
B.水流断面面积：
A=*≡巴=汹=25.6m2
V0.1
C.沉淀池设置两格，每格的断面尺寸如上图所示，池底宽4m,池底坡度0.16,超高0.6m,全池总高为4.7m。
D.每格沉砂池的实际进水断面面积：
A'=4×2.9+^^×0.5=12.8m2
2
rV307.2—
E.池长：
L=—==12m
A25.6
F.每格沉砂池沉砂斗容量：
X）=O.8X0.7×12=6.72m3
G.每格沉砂池实际排沙量：
设计含沙量为20m3∕106m3污水，每两天排一次沙,2°义128X8640θx2=4.4,n3≤6.72m3°IO6
H.每小时所需空气量：
设曝气管浸水深度为2.5m,根据设计手册第5册《城镇排水》数据表得，单位池长所需空气量为28m，/（m∙h）,
q=28xl2x（l+5%）x2=772.8M（式中的百分之五是为考虑到进
出口条件而增长的池长）
2.4初沉池
（1）已知条件：
最大流量为：
2max=170000×1.3=221000m3∕d=9208.3m3∕h=2.56m3/so
（2）采用条件：
池子直径（或正方形的一边）与有效水深的比值，宜为6~12；池径不宜小于16m；池底坡度一般采用0.05；表面负荷q，取2m3/（Itf∙h）,一共设计n=4座。
（3）设计草图：
图5-22带有中央骐动装置的吸泥型幅射式沉淀池上总□;2挡板;3—堰；4-刮板;5-俵泥管;6-冲洗管的空气升液器;7—Hdg空气人口再排况如:
吸管;9一污洞出口；10一放空管辐流式沉淀池各设施大样图
（外
中间进水周边出水辐流式沉淀池
（4）数据计算：
计算示意图:
LQmaX9208.3J
A.沉淀池表面积：
F=-^^=——-=H51m
nq4×2
B.池子直径：
4F4×1151QoQ订
D=J=J=38.3m,取D=39mo
VπVπ
C.沉淀池部分有效水深
取沉淀时间t=2h,则∕z2=9"=2x2=4相
D.沉淀池部分有效容积：
V'=生变t=型组×1.5=1534.7m3n4
E.每座沉淀池每天的污泥量：
进水SS浓度为200mg∕L,设初沉池的SS去除率为90%,则初沉池出水的SS浓度为20mg∕L,污泥含水率PO取95%,污泥容重γ取1000kg∕m3,两次排泥时间t取2d。
则总污泥量为：
_QnqaX∙24（C0-C1）1009208.3×24×（200-2O）×1Q-3×1003
VV-L-XN-UV1.乙/Tl
/（100-p0）l∞0×（100-95）
WC
则每个沉淀池处理的污泥量为：
W=一二397.8m3
4
F.污泥斗容积：
取集泥斗上半径为∏=4m,下半径为rz=2m,倾斜角度（!
为60°
则∕⅛=（r1-r2）tg6Z=（2-l）tgα=1.73m
Vi=+口+片）=»x；73⑵+2x1+仔）=12.7m3
G.污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：
设池底径向坡度为0.05,贝IJ：
%=（R—GX0.05=（19.5-2）×0.05=0.875m
%=g（氏2+尺彳+1）="义；875χ（19.52+195x2+22）=387.8/H.污泥总容积
V=V1+V2=12.7+387,8=400.5m3≥397.8m3
I.沉淀池总高度：
设%为0.3m,h3为0.5m
H-hi+h2+hi+h4+h5=0.3+4+0.5+0.875+1.73=7.41m
J.沉淀池池边高度
H'-hl+h1+hi=0.3+4+0.5=4.8m
K.径深比
D∕h2=39/4=9.75（符合设计要求）
2.5曝气池
（1）已知条件：
最大流量为：
βmax=170000×1.3=221000m3∕d=9208.3m3∕h=2.56m3/s„
（2）基础数据与曝气池的规模计算:
A.进水BOD5原污水BODs（S0）为15Omg∕L,经初沉处理后，BODs降低了25%,曝气池污水进水BOD5为
Sa=150x（1-25%）=112.5〜113/g/L
B.计算处理水中非溶解性B0D5值，处理水中悬浮固体浓度取为Ce=20mg∕L,微生物自身氧化率取b=0.07,活性微生物在处理水中所占的比例取0.4,因此水中非溶解性
BOD5=7.l⅛XσCe=7.Ix0.07×0.4×20=3.98≈4.0
C.处理水中的溶解性BOD5值为：
20—4=16%g/L
D.去除率η=113~16=0.858≈0.86
113
E.BOD污泥负荷率拟采用0.26kgBOD5∕（kgMLSS∙d）,校核：
M==°∙°200x16x0.75=0293X0.3⅛BOD5/（kgMLSS∙d）η0.86
（式中K2^0.02,f取0.75）
F.确定混合液污泥浓度（X）
根据已确定的NS值，查设计资料与书本的相应的SVI值为100~120.
取值为115,按照公式确定混合液污泥浓度值X,对此考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的系数r=1.2,污泥回流比R=50%所以将数据代入公式得：
RIO6
l+RSvΓr
05IO6
---X——×1.2=3478z^∕L≈3400〃Zg/L
1+0,5115
G.确定曝气池容积：
根据公式V=2％="0000x113=18833.33»?
NsX0.3×3400
H.确定曝气池各部位尺寸，曝气池设4组，每组容积为
1ooɔɔɔɔ
=4708.33/,池深h取4.2m,则每组曝气池的面积为：
4
470833
F=:
一=1121.0加2。
池宽取5.5m,则8/1~1二5.箱.2二1.31,介于1~2
4.2
之间，符合规定。
①池长：
L=—=ɪɪ21,0=203.8m,L∕B=203.ζæ,5=37,1>10,符合规
B5.5
定。
τɔnɔQ
②设置五廊道式曝气池，则廊道长：
Ll=^==^=40.Sm≈41m.
③取超高为0.5m,则池总高度为4.2+0.5=4.7mo
在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设置横向配水渠道，并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。
在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有5个进水口。
在面对初次沉淀池的一侧（刖侧），在每组曝气池的一端，廊道I进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。
样图如下：
中间配水渠出水,
来自污i≡站
空气干管
回流污泥井
空气干管
进水
（3）曝气系统的设计与计算
A.平均时需氧量计算，即：
O2^a'QSr+b,VXv,根据设计手册及书
本数据，得a'为0.5,U为0.15,则平均时需氧量：
O2=a,QSr+b'VXv=0.5×170000×（1^θ~θ6）+0.15×18833.33×2.55=15448.7kg/d=643kg/h
式中XV为MLVSS,为0.75X3400×10-3=2.55kg∕m3；
B.最大时需氧量的计算，根据原始数据，K总=1.3,代入各值：
θ2i^=a'Qsr+b'vxv=θ∙5×l70000×1.3×（ɪ^θ~θ6）+0.15×18833.33×2.55=17922.2kg/d=746.8kg/h
C.每日去除的Be）D5值
八八八170000x（113-16），口
BODr==16490kg/d
r1000
D.去除每kgBOD的需氧量154487
AQ=16490=°∙936M0∙94kgQ/kgBOD
E.最大时需氧量与平均时需氧量之比：
O2（max）746.811.
==1.19≈1.202643
（4）供氧量的计算
曝气池中采用网状膜型中微孔扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹
没水深4Qm,计算温度定为30℃。
查找资料得Cs<20）=9.17mg/L；Cs（30）=7.63mg/L
A.空气扩散器出口处的绝对压力：
7?
=P+9.8×103×H=1.013×105+9.8×103×4.5=1.454×IO5Pa
B.空气离开曝气池面时，氧的百分比，即:
O=-2iα-E3—X100%,式中EA为空气扩散器的氧转移效t79+21（1-Ea）
率，对网状膜型中微孔空气扩散器，取值12%。
代入数值得：
2I（I-Ea）
79+21（1-Ea）
×100%=
21×（l-0.12）
79+21x（1-0.12）
×100%=18.96%
C.曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利条件考虑）
r「Pb9、
sb（T）2.026×10542）
最不利温度按照30。
C考虑，查找书本资料代入各数值得:
Csb（30）~c^2.026×105
=7.63×
"1.454×105
2.026×105
18.96）
H
42J
=8.92mg∕L
D.换算为在20°C条件下，脱氧清水的充氧量:
R∙C∕9π∖
7?
=¢2）
«[^.p.CsOT）-C].l.O24r-20
取值α=0.82,；β=0.95；C=2.0；p=1.0
代入各值得:
_R∙G（20）
°-⅛∙e⅛）-C]∙l.O24r-20
-17=876.2伙/h；0.82×[0.95×1.0×8.92-2.0]×1.024（30'20）
相应最大时需氧量为:
R=746.8x9.17=,.
0（max）-082χ[095x10x892-2.0]×1,024（30-20）--8
E.曝气池平均时供气量：
Gs=—^×1∞
0.3E4
代入各数值得：
G=876∙2×100=24339m3/h
s0.3×12
F.曝气池最大时供气量:
US（InaX）
=⅛→XIoo=1017∙6XlOO=2826777?
//7
0.3EA0.3x12
G.去除每kgBODs的供气量:
*24=24339x24=35.42»?
空气/kgBOD
BODr16490
H.每m3污水的供气量：
Qχ24=24339x24=344/空气/加污水
Q170000
I.本系统的空气总用量：
除采用鼓风曝气以外,本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥,空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R值取50%,这样提升回流污泥所需空气量为：
8×50%×1700003
二zðɔɔɔ,ɔɔm/n
24
总需气量：
28267+28333=56600m3/h
（5）空气管系统计算
四座池子，每个池子五条廊道，因此一共20条廊道，在相邻的两条廊道的隔墙上设一根干管，共10条配气管。
在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管，全池共IOo条配气竖管，每根竖管供气量：
生生ɪ=2827疗//z
100
曝气池平面面积为：
41×5.5×20=45IOm2,每个空气扩散器的
服务面积按照0.49Itf计算，则所需空气扩散器的总数为：
竺”=9204个，为安全计，本设计采用9300个空气扩散器，每
0.49
QQ∩∩
个竖管上安设的空气扩散器的数目为：
生'=93个，每个空气100
扩散器的配气量为：
=3.04^3/丸。
9300
将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图，如下：
空气管路计算图
（1）
12
空气管路计算图
（2）
选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路。
在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管道计算。
空气干管和支管以及配气竖管的管径，计算表如下：
（下一页）根据表格计算数据得，空气管道系统的总压力损失为：
∑（h1+h2）=209×9.8=2.048kPa,网状膜空气扩散器的压力损
失为5.88kPa,则总压力损失为：
5.88+2.048=7.928H%
为安全计，设计取值为9.8kPa0
（6）空压机的选定
空气扩散装置安装在距曝气池池底0.2m处，因此空压机所需压力
为P=（4.2—0.2+1.0）x9.8=49ZPa
空压机供气量：
最大时：
28267+28333=56600m3∕h=943.33m3∕min
平均时：
24339+28333=52672m3/h=877.87m3/min
根据所需压力及空气量，决定采用L60-50/0.50型罗茨鼓风机5台,
风量为250r∏3∕min,静压力为50kPa。
正常条件下，3用1备，高负荷时，4用1备。
管段编号
管段长度L
m
空气流量
空气流
速Vm/s
管径D
mm
配件
管段当量长度Lo
m
管段计算长度Lo+L
m
压力损失hι+h2
m3/h
m3∕min
9.8（Pa∕m）
9.8（Pa）
23~22
0.5
3.04
0.05
-
32
弯头一个一
062
1.12
0.18
。
20
22~21
0.5
6.08
0.10
-
32
三通一个
1.18
1.68
。
23
0.39
21~20
0.5
9.12
0.15
-
32
三通一个
1.18
1.68
0.25
0.42
20-19
0.5
12.16
0.20
-
32
三通一个
L18
1.68
1.00
L68
19~18
0.5
15.2
0.25
-
32
三通一个
1.18
1.68
1.30
2.18
18-17
0.5
18.24
0.30
-
32
三通一个
L18
1.68
1.70
2.86
17~16
0.5
21.28
0.35
-
32
三通一个
1.18
1.68
1.80
3.02
16~15
0.3
24.32
0.41
-
32
三通一个、异形管一个
1.45
1.70
3.10
5.27
15~14
1.2
48.64
0.81
3.5
50
三通一个、异形管一个一
2.28
348
1.90
6.61
14~13
1.2
97.28
1.62
4.2
90
三通一个、异形管一个、四通一个一
7.44
8.64
0.40
3.46
13~12
7.6
2432
405
9.2
100
阀门一个、弯头三个、三通一个、异形管Tc^
13.43
2。
98
1.30
27.27
12~∏
8.2
486.4
8.11
7.8
150
四通一个一
5.58
1378
0.73
10.06
Π~1O
8.2
972.8
16.21
13.8
150
四通一个、异型管一个一
6.83
15.03
1.85
27.81
10~9
8.2
1459.2
24.32
12.9
200
四通一个、异型管一个一
9.10
17.30
。
97
16.78
^O
8.2
1945.6
32.43
7.2
300
四通一个
∏.16
19.36
。
30
5.81
^s5
8.6
2432
40.53
9.8
300
弯头两个、四通一个、异型管一个一
28.64
37.24
0.45
16.76
7~6
Π.0
18572
309.53
12.9
700
三通一个
26.03
37.03
0.25
9.26
^O
Π.0
21004
350.07
15
700
三通一个、异形管一个一
31.86
42.86
0.35
15.00
V4
11.0
23436
390.60
13.2
800
三通一个、异型管一个一
36.41
47.41
0.25
11.85
T5
ILO
25868
431.13
14
800
三通一个、异型管一个一
36.41
47.41
0.30
14.22
3~2
Π.0
28300
471.67
15
800
三通一个、异形管一个
36.41
47.41
0.36
17.07
2~155.056600943.3314.71400
三通一个
52.06I107.06I0.10|10.71
209
2.6二次沉淀池
（1）已知条件：
最大流量为：
βrnax=170000×1.3=221000m3∕d=9208,3m3∕h=2.56m3/so
（2）采用数据：
为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。
二沉池为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池，共4座。
二沉池面积按表面负荷法计算，水力停留时间t=2.5h,表面负荷比初沉池要小,取1.5m3/（m2∙h1）o
（3）数据计算：
计算简图如下:
A.沉淀部分水面面积：
F=2=221000=1534.72—
4q'4×1.5×24
4F
=44m
池子直径为：
D=
π
B.有效水深：
刈=qY=1.5X2.5=3.75根，根据以上两个数据
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