医院污水处理设计计算书.docx

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医院污水处理设计计算书

第二章设计计算书

第一节污水处理部分设计计算

一、设计流量

根据设计资料可得污水处理站设计流量如下：

污水平均日流量：

Q=1200m3/d，其中传染病室污水量100m3/d

时变化系数：

Kh=2.0

最大时设计流量：

Qmax=100m3/h

平均时设计流量：

=50m3/h

二、传染病室污水预处理

由于该医院污水中包含来自传染病室的一部分污水，所以需要对这部分污水进行预处理后排入非传染病污水中一起进行后面的处理。

本设计对该部分污水的预处理设施是预消毒调节池，经处理后排入总的调节池进行后续处理。

1.预消毒调节池

（1）有效容积

有效容积按污水量的8小时计算，则有效容积为：

V=Q×8/24=100×8/24=33.36m3

设计中采用的调节池容积，一般宜考虑增加理论容积的10%～20%，故本设计中调节池的容积为：

V=33.36×1.2=40m3

（2）结构尺寸

取调节池的有效水深为2m，则调节池的面积为A=V/2=20m2

取池长L=5m，则池宽B=A/L=20/5=4m

（3）搅拌设施

查《给水排水设计手册》第11册，选用两台LJB型推进式搅拌机，搅拌机基本参数：

型号：

LJB

叶片形式：

螺旋桨

叶片直径：

1200mm

叶片数：

3

转速：

134r/min

功率：

11kW

生产厂家：

河南省商城县水利机械厂

（4）预消毒调节池进出水

预消毒调节池进水直接用钢管进水，进水管中心距调节池池底的高度等于调节池有效水深，即进水管中心距池底高度h=2.0m。

查《管渠水力计算表》选用进水管为：

D=40mm，v=0.91m/s，1000i=61.3。

预消毒调节池出水用自流沟出水，出水后汇集到总调节池进水管中流入总调节池，进行后续处理。

2.预消毒设施

对传染病室污水的预消毒是采用液氯消毒，将液氯通过加氯机投加到调节池中，通过搅拌机的搅拌对污水进行预消毒。

根据《医院污水处理工程技术规范》（HJ2029-2013），加氯量一般为30～50mg/L，取投加量q0=40mg/L。

（1）加氯量q

每日投加量：

（2）储氯量W

仓库储量按30d计算，则储氯量为：

W=4×30=120kg

（3）加氯机和氯瓶

查《给水排水设计手册》第10册，选用投加量为0.2kg/h的SDX型随动式加氯机2台，一用一备，并轮换使用。

外形尺寸：

380mm×250mm×250mm

生产厂家：

北京市自来水公司

查《给水排水设计手册》第10册，液氯的储存选用高压液氯钢瓶，容量为40kg，数量3只。

外型尺寸：

219mm×1350mm

生产厂家：

北京高压气瓶厂

（4）加氯间和氯库

加氯间和氯库合建。

加氯间内布置两台加氯机及其配套投

加设备，两台水加压泵。

氯库中3只氯瓶并排布置。

加氯间和氯库平面布置如图2-1所示。

三、泵前中格栅

泵前中格栅采用固定曲面格栅，栅条间隙取b=10mm，进水渠流速取v=0.5m/s，栅前水深取h=0.3m，水量为Q=1100m3/d。

1.栅槽宽度

进水渠宽

取渐宽部分长度L1=0.2m，其渐宽部分展开角度α1=20º。

则栅槽宽度B=2L1tan20º+B1+0.2=2×0.2×tan20º+0.09+0.2=0.44m

2.格栅机选择

根据格栅栅槽宽度，选用栅槽宽度为500mm，栅条间隙为10mm的固定曲面格栅除污机2台，一用一备。

型号：

固定曲面格栅机

格栅宽度：

500mm

栅条间隙：

10mm

电动机功率：

1.5kW

重量：

510kg

3.起重设备的选定

查《简明给排水设备手册》，选用LX型电动单梁悬挂起重机。

型号：

LX

起重量：

1t

运行速度：

20m/min

电动机型号：

ZDY12－4

生产厂：

天津起重设备厂

4.

中格栅间平面布置如图2-2。

四、调节池

1.调节池尺寸计算及设备选择

（1）调节池容积

根据《医院污水处理工程技术规范》（HJ2029-2013），调节池在连续运行时，其有效容积按日处理水量的6～8小时计算，此处取8小时。

日处理水量为Q=1200m3/d=50m3/h.

则调节池的有效容积为：

50×8=400m3

设计中采用的调节池容积，一般宜考虑增加理论容积的10%～20%，故本设计中调节池的容积为：

V=400×1.2=480m3

（2）调节池的尺寸

本设计中污水处理站进水管标高为-1.60m,取调节池内有效水深H为2.0m,调节池出水为水泵提升。

根据计算的调节容积，考虑到进水管的标高，确定调节池的尺寸为：

采用方形池，池长L及池宽B相等，则池表面积A=V/H=480/2.0=240m2；

所以，L=B=

，取15.5m。

在池底设集水坑，水池底以i=0.01的坡度坡向集水坑。

（3）潜污泵

潜污泵的选择见高程计算部分。

（4）潜水搅拌机

根据调节池的有效容积，搅拌功率一般按1m3污水5W/m3～10W/m3计算。

本设计中取7W/m3，调节池选配潜水搅拌机的总功率为400×7=2800W。

选择3台潜水搅拌机，单台设备的功率为1.1kW，叶轮直径为260mm，叶轮转速为980r/min。

将3台潜水搅拌机，分别安装在进水端及中间部位。

2.调节池进出水设计

（1）调节池进水方式

调节池进水直接由进水管排入调节池，进水管中心距调节池池底的高度等于调节池有效水深，即进水管中心距池底高度h=2.0m。

查《管渠水力计算表》选用进水管为：

D=200mm，v=0.91m/s，1000i=7.57

（2）调节池出水方式

调节池的出水是由潜污泵提升经过出水管出水，出水管直径D=80mm。

调节池计算简图如图2-3所示。

五、泵后细格栅

设计流量：

Qmax=100m3/h=0.028m3/s

设计参数的选定：

（查《给排水设计手册》第五册）

过栅流速：

v=0.8m/s（0.6~1.0m/s）

栅条间隙宽度：

b=0.01m

栅前水深：

h=0.4m

格栅倾角：

α=60°

栅条宽度：

S=0.01m

格栅数量：

2台（一台备用）

1.栅条的间隙数n

2.栅槽宽度B

栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m,取0.3m；

B=S（n-1）+bn+0.3=0.01×（8－1）＋0.01×8+0.3=0.35m

3.通过格栅的水头损失h1

（查《给排水设计手册》第五册）

β=2.42s=0.01b=0.01v=0.8

k=3

h1=2.42×（0.01/0.01）4/3×0.82/（2×9.81）×sin60°×3=0.2m

4.栅后槽总高度H

设栅前渠道超高h2=0.3m

H=h+h1+h2=0.4+0.2+0.3=0.9m

5.栅槽总长度L

进水渠道渐宽部分的长度L1。

设进水渠宽B1=0.20m,其渐宽部分展开角度

α1=20º。

栅槽及出水渠道连接处的渐窄部分长度L2，m

式中，H1为栅前渠道深，H1=h+h2，m。

6.每日栅渣量

在格栅间隙为10mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.1m3，即W1=0.1m3/103m3污水

计算得W<0.2m3/d，但根据《医院污水处理工程技术规范》（HJ2029-2013）规定，传染病医院污水处理工程应采用机械清渣。

所以，本设计采用机械清渣。

7.格栅除污机的选定

查《给水排水设计手册·第九册》选用XWB-

系列背耙式格栅除污机。

型号：

XWB-

-0.5-1.5

格栅宽度：

500mm

电机功率：

0.5kW

格栅除污机共设2台，一台备用。

格栅计算简图如图2-4所示。

8.格栅前闸门选用

查《简明给排水设备手册》选用SFZ型明杆式镶铜铸铁方闸门。

型号：

SFZ－500

口径：

500mm×500mm

生产厂家：

河南省商城县环境保护设备厂

9.起重设备选定

查《简明给排水设备手册》，选用LD型电动单梁桥式起重机。

型号：

LD

起重量：

2t

操纵形式：

地面操纵

运行速度：

20m/min

电动机型号：

ZDY21－4

生产厂家：

天津起重设备厂

10.细格栅间平面布置简图如图2-5所示。

六、水解池

1.水解池尺寸计算

（1）水解池的容积V

V=KZQT

式中KZ——总变化系数，KZ=Kh×Kd=2.0×1=2.0；

Q——设计流量，Q=100m3/h；

T——水力停留时间，h,取T=3h。

则V=2.0×100×3=600m3

设计一组矩形水解池，分为2格。

设每格池宽为6.2m,水深为4m,按长宽比2:

1设计，则每组水解池池长为2×6.2=12.4m,则每组水解池的容积为：

2×6.2×12.4×4=615.04m3

（2）水解池上升流速核算

反应器高度确定后，反应器高度及上升流速之间的关系为：

则

=4/3=1.33（符合要求）

（3）排泥系统设计

采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。

污泥排放采用定时排泥，每日1～2次。

另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砾，需在水解池底部设排泥管。

水解池设计计算简图如图2-6所示。

图2-6水解池计算简图

2.水解池进出水设计

（1）配水方式

采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水支管出水口距池底200mm,位于所服务面积的中心；出水管孔径为20mm（一般在15～25mm之间）。

（2）水解池出水口设计计算

水解池出水采用三角堰出水。

一组水解池的周长L=2×（6.2+6.2+12.4）=49.6m

设h=22mm，则堰高为44mm，堰宽为88mm

则q=1.4h（5/2）=1.0×10-4m3/s

n=Q/q=0.028/q=280个

L/n=49600/280=177.1mm

则b=177.1－4h=89.1mm

三角堰计算简图如图2-7所示。

图2-7水解池三角堰出水计算简图

（3）水解池集水渠设计计算

集水渠的宽度

B=0.9Q'0.4=0.9×（1.5×0.028）0.4=0.25m

集水渠的起端水深

h0=1.25B=1.25×0.25=0.31m

集水渠超高取为0.3m，则出水渠总高H=0.31+0.3=0.61m

（4）集水渠坡度的确定

设最高出水点及最低出水点的高差为0.1m

则集水渠坡度

（5）水解池出水管选定

查《管渠水力计算表》选用

D=200mm，v=0.91m/s，1000i=7.57

七、二段生物接触氧化池

1.结构尺寸计算

由设计资料可知：

污水量Q=1200m3/d；进水BOD5S0=180mg/L；出水

BOD5Se≤20mg/L。

接触氧化池填料选用炉渣，一氧池填料高h1-3取3m，二氧池填料高h2-3取2.5m。

（1）填料容积负荷NV

（查《生物接触氧化法设计规程》）

式中NV——接触氧化的容积负荷，BOD5kg/（m3·d）；

Se——出水BOD5值，mg/L。

（2）污水及填料接触时间t

一氧池接触时间：

t1=60%t=0.6×1.71=1.03（h）

二氧池接触时间：

t2=40%t=0.4×1.71=0.68（h）

（3）接触氧化池尺寸计算

一氧池填料体积：

一氧池面积：

一氧池宽B1取4m，池长：

一氧池超高h1-1取0.3m，稳水层高h1-2取0.5m，底部构造层高h1-4取0.8m，则一氧池总高为：

H1=h1-1+h1-2+h1-3+h1-4=0.3+0.5+3+0.8=4.6（m）

一氧池尺寸L1×B1×H1=4.3m×4.0m×4.6m

二氧池填料体积：

二氧池面积：

二氧池宽B2取3m，池长：

二氧池超高h2-1取0.3m，稳水层高h2-2取0.5m，底部构造层高h2-4取0.8m，则二氧池总高为：

H2=h2-1+h2-2+h2-3+h2-4=0.3+0.5+2.5+0.8=4.0（m）

二氧池尺寸L2×B2×H2=4.5m×3.0m×4.0m

2.污泥量计算

在《生物接触氧化法设计规程》中推荐该工艺系统污泥产率为0.3～0.4kgDS/kgBOD5，含水率96%～98%。

本设计中，污泥产率取Y=0.4kgDS/kgBOD5

含水率取97%。

干泥量计算公式：

WDS=YQ（S0－Se）+（X0－Xh－Xe）Q

式中WDS——污泥干重，kg/d；

Y——活性污泥产率，kgDS/kgBOD5；

Q——污水量，m3/d；

S0——进水BOD5值，kg/m3；

Se——出水BOD5值，kg/m3；

X0——进水总SS浓度值，kg/m3；

Xh——进水中SS活性部分量，kg/m3；

Xe——出水SS浓度值，kg/m3；

设该污水SS中70%可为生物降解活性物质。

污泥干重：

WDS=YQ（S0－Se）+（X0－Xh－Xe）Q

=0.4×1200×（0.18－0.02）+（0.20－0.7×0.20－0.02）×1200

=124.8（kg/d）

污泥体积：

接触氧化池计算简图如图2-8所示。

图2-8接触氧化池计算简图

3.需气量

接触氧化池曝气采用在填料下方用固定式平板型微孔空气扩散器曝气方式。

根据试验，气水比为：

6:

1（符合《生物接触氧化法设计规程》）总需气量：

Q气=6×Q=6×1200=7200（m3/d）=5（m3/min）

一氧池需气量：

二氧池需气量：

4.空气管系统计算

（1）一氧池

①微孔曝气头的个数计算

按曝气头服务面积计算

曝气池的总面积：

4.3×4.0=17.2m2

每个曝气器的服务面积为0.5m2，则

曝气头个数：

17.2/0.5=34个扩散器

为安全计，本设计采用40个空气扩散器

②空气管的布置

在池底设5根空气管，微孔曝气头均匀布置在空气管上，每根空气管上的微孔曝气头个数为

40/5=8个

每个微孔曝气头的配气量为198/40=4.95m3/h

③空气管道计算见计算表2.1，计算简图如图2-9所示。

选取一条最不利管线，从最远端的一个曝气器开始计算。

从表2.1中累加可得空气管道系统的压力损失为

h1+h2=249.76×9.8=2.45KPa

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+2.45=8.33KPa

为安全计，设计取值为9.8KPa。

④鼓风机的选择

空气扩散器安装在填料底下，因此，鼓风机所需压力为：

P=（3.5+1.0）×9.8=44.1KPa

鼓风机供气量：

3.3m3/min

根据所需压力和空气量采用SSR65型罗茨鼓风机3台，其中2台工作，1台备用。

该鼓风机风压44.1kPa，风量1.8m3/min，外形尺寸730mm×407mm。

查《给排水设计手册》第11册，消声器选用KM-65型消声器。

（2）二氧池

①微孔曝气头的个数计算

按曝气头服务面积计算

曝气池的总面积：

4.5×3.0=13.5m2

每个曝气器的服务面积为0.5m2，则

曝气头个数：

13.5/0.5=27个扩散器

为安全计，本设计采用30个空气扩散器

②空气管的布置

在池底设5根空气管，微孔曝气头均匀布置在空气管上，每根空气管上的微孔曝气头个数为

30/5=6个

每个微孔曝气头的配气量为

102/30=3.4m3/h

③空气管道计算见计算表，计算简图如图2-10所示。

选取一条最不利管线，从最远端的一个曝气器开始计算。

从表2.2中累加可得空气管道系统的压力损失为

h1+h2=44.21×9.8=0.43KPa

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+0.43=6.31KPa

为安全计，设计取值为9.8KPa。

④鼓风机的选择

空气扩散器安装在填料底下，因此，鼓风机所需压力为：

P=（3.0+1.0）×9.8=39.2KPa

鼓风机供气量：

1.7m3/min

根据所需压力和空气量采用SSR50型罗茨鼓风机2台，其中1台工作，1台备用。

该鼓风机风压39.2kPa，风量1.7m3/min，外形尺寸690mm×364mm。

查《给排水设计手册》第11册，消声器选用KM-50型消声器。

图2-9一氧池空气管布置图（单位m）

图2-10二氧池空气管布置图（单位m）

表2.1一氧池空气管路计算表

管段长度l（m）

空气流量

空气流速v（m/s）

管径D（mm）

配件

管道当量长度l0（m）

管道计算长度l+l0（m）

压力损失h1+h2

m3/h

m3/min

9.8Pa/m

9.8Pa

11~10

0.5

4.95

0.08

－

32

弯头1

0.62

1.12

0.18

0.20

10~9

0.5

9.9

0.17

－

32

三通1

1.18

1.68

0.65

1.09

9~8

0.5

14.85

0.25

－

32

三通1

1.18

1.68

0.95

1.60

8~7

0.5

19.8

0.33

－

32

三通1

1.18

1.68

1.65

2.77

7~6

0.5

24.75

0.41

－

32

三通1

1.18

1.68

10.6

17.81

6~5

0.5

29.7

0.50

－

32

三通1

1.18

1.68

15.8

26.54

5~4

0.5

34.65

0.58

－

32

三通1

1.18

1.68

19.8

33.26

4~3

1.25

39.6

0.66

32

弯头1，三通1，异形1

1.90

3.15

21.3

67.10

3~2

1

79.2

1.32

11.0

50

三通1，异形管1

2.18

3.18

8.0

25.44

2~1

20

198

3.3

8.0

100

弯头2，四通1，异形1

6.41

26.41

2.8

73.95

合计249.76

表2.2二氧池空气管路计算表

管段长度l（m）

空气流量

空气流速v（m/s）

管径D（mm）

配件

管道当量长度l0（m）

管道计算长度l+l0（m）

压力损失h1+h2

m3/h

m3/min

9.8Pa/m

9.8Pa

9~8

0.5

3.4

0.07

－

32

弯头1

0.62

1.12

0.17

0.19

8~7

0.5

6.8

0.11

－

32

三通1

1.18

1.68

0.32

0.54

7~6

0.5

10.2

0.17

－

32

三通1

1.18

1.68

0.65

1.09

6~5

0.5

13.6

0.23

－

32

三通1

1.18

1.68

0.90

1.51

5~4

0.5

17.0

0.28

－

32

三通1

1.18

1.68

1.25

2.1

4~3

1.25

20.4

0.34

32

弯头1，三通1，异形1

1.90

3.15

1.65

5.20

3~2

1

40.8

0.68

7.0

50

三通1，异形管1

2.18

3.18

3.5

11.13

2~1

20

102

1.7

4.0

100

弯头2，四通1，异形1

6.41

26.41

0.85

22.45

合计44.21

5.接触氧化池进出水设计

（1）进水方式

进水用布水管在池底进行布水，沿池长方向，在池底设置管径D=200mm的布水管一根，布水管上设两个布水喇叭口。

（2）出水设计

出水采用周边薄壁堰全断面出水。

①一氧池

b=B=2×（4.3+4.0）=16.6m，

堰厚

先设m=0.42

<

（假设m=0.42不合适）

再设m=0.32

<

（假设m=0.32合适）

堰后跌水取0.2m。

②二氧池

b=B=2×（4.5+3.0）=15m，

堰厚

先设m=0.42

<

（假设m=0.42不合适）

再设m=0.32

<

（假设m=0.32合适）

堰后跌水取0.2m。

（3）出水渠设计计算

出水渠的宽度

B=0.9Q'0.4=0.9×（1.5×0.014）0.4=0.20m

出水渠的起端水深

h0=1.25B=1.25×0.20=0.25m

出水渠超高取为0.3m，则出水渠总高H=0.25+0.3=0.55m

氧化池出水口和出水渠计算简图如图2-11所示。

（4）出水渠坡度的确定

设最高出水点及最低出水点的高差为0.1m

则一氧池出水渠坡度为

二氧池出水渠坡度为

（5）出水管管径选定

查《给水排水设计手册》第一册，出水管管径选用D=200mm，v=0.91m/s，1000i=7.57

图2-11接触氧化池出水设计计算简图

八、二沉池

二沉池采用竖流式沉淀池，设计最大水量Qmax=0.028m3/s。

1.结构尺寸设计计算

（1）中心管面积f

式中qmax——每池最大设计流量，m3/s；

v0——中心管内流速，m/s，取v0=0.03m/s；

取池数n=2，则每池最大设计流量为：

qmax=Qmax/n=0.028/2=0.014m3/s

f=0.014/0.03=0.46m2

（2）沉淀部分有效断面积F

式中，v为污水在沉淀池中流速，m/s。

取表面负荷q=2.5m3/（m2·h），则上升流速为：

v=u0=2.5m/h=0.00069m/s

F=0.014/0.00069=20.29m2

（3）沉淀池直径D

（4）沉淀池有效水深h2

h2=vt×3600

式中，t为沉淀时间，h，取t=1.5h

则h2=0.00069×1.5×3600=3.73m

校核池径水深比：

D/h2=5.1/3.73=1.37<3（符合要求）

（5）校核集水槽每米出水堰的过水负荷q0

符合要求，可不另设辐流式集水槽。

（6）污泥体积

设两次清除污泥间隔时间T=3d，由接触氧化池的计算知每天产生的污泥量为QS=4.16m3/d。

则污泥体积为：

V=QST=4.16×3=12.48m3

单池污泥体积为：

V1=V/n=12.48/2=6.24m3

（7）池子圆截锥部分有效容积V1

取圆截锥底部直径d′=0.3m，截锥高度为h5，截锥侧壁倾角α=55º，则

因此，池内足够容纳3d的污泥量。

（8）中心管直径d0

（9）中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离h3

式中v1——污水由中心管喇叭口及反射板之间的缝隙流出流速，m/s，取v1=0.02m/s；

d1——喇叭口直径，m。

d1=1.35d0=1.35×0.77=1.04m

则：

（10