推荐水控课程设计Word格式.docx

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18

5.2沉淀池尺寸设计 18

六、接触消毒池与加氯间 19

6.1设计参数 19

6.2设计计算 20

6.2.1接触池容积：

20

6.2.2加氯量计算：

6.2.3混合装置：

21

七、污泥运行部分 21

7.1回流污泥 21

7.2剩余污泥 22

参考文献：

22

污水厂平面总图 23

格栅水力计算简图 24

平流式沉砂池工艺图 25

前言

本次课题是小型9000m3/d污水处理厂处理工艺设计，主要针对生活污水。

设计要求

表1-1原水水质及设计要求

项目

进水水质（mg/l）

出水水质（mg/l）

BOD

COD

SS

NH3-N

TP

200

380

150

20

6

≤30

≤100

≤25

≤3

经小组讨论后决定采取A2/O反应池为主要工艺，工艺流程及相关数据计算如下：

一、格栅

进水中格栅是污水处理厂的第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。

拟用回转式固液分离机。

回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于生活污水预处理。

1.1设计说明

栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。

如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。

此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。

格栅栅条间隙拟定为20.00mm。

1.2设计流量

a.日平均流量

Qd=9000m3/d≈375m3/h=0.1042m3/s=104.2L/s

K2取1.4

b.最大日流量

Qmax=K2·

Qd=1.4×

375m3/h=525m3/h=0.1459m3/s

1.3设计参数

栅条净间隙为b=25.0mm栅前流速ν=0.7m/s过栅流速0.6m/s栅前部分长度：

0.5m格栅倾角δ=60°

单位栅渣量：

ω=0.05m3栅渣/103m3污水

1.4格栅设计计算

1.4.1确定栅前水深根据最优水力断面公式Q=B12v2

计算得：

B1=2QV=2×

0.14590.7=0.604m

h=B12=0.6042=0.302m

所以栅前槽宽约0.604m。

栅前水深h≈0.302m

1.4.2格栅计算

说明：

Qmax—最大设计流量，m3/s；

α—格栅倾角，度（°

）；

h—栅前水深，m；

ν—污水的过栅流速，m/s。

栅条间隙数（n）为

n=QMAXsinαbhv=0.1459sin600.02×

0.302×

0.7=33

´

°

栅槽有效宽度（B）设计采用ø

10圆钢为栅条，即S=0.01m。

B=Sn-1+bn=0.01×

33-1+0.02×

33=0.98m

ξ=1.79×

（Sb）43

h2=3×

1.79（0.010.02）43×

0.722×

9.81×

sin60=0.046m

所以：

栅后槽总高度H

H=h+h1+h2=0.302+0.3+0.046=0.648m

（h1—栅前渠超高，一般取0.3m）

L1=B-B12tanα1=0.98-0.6042tan20=0.52m

L2=L22=0.26m

H1=h+h1=0.302+0.3=0.602m

L=L1+L2+1.0+0.5+H1tanα=0.52+0.26+1.0+0.5+0.602tan60=2.63m

污水提升泵房

提升泵房以提高污水的水位保证污水能在整个污水处理流程过程中流过

从而达到污水的净化。

设计计算：

设计选4台水泵（3台使用1台备用）污水提升泵房的集水池容积，以一台水泵工作6分钟的水量计算

V=Qmax×

6×

60n0.1459×

603=17.5m

设有效水深h=1.4m。

则集水池的面积：

S=Vh=17.51.4=12.5m2

本设计取集水池面积：

S=16m2，选择池长为4m，宽为4m。

计算结果：

提升泵房集水池长：

4m 提升泵房集水池宽：

4m

有效水深：

1.4m

因为前面粗格栅的栅条间隙宽度为0.02m小于0.025m所以提升泵房后不设细格栅。

二、沉砂池

沉砂池的作用是从污水中将比重比较大的颗粒去除其工作原理是以重力分离为基础故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无极颗粒沉淀而有机悬浮颗粒则随水流带走。

设计规定：

（1）城市污水厂一般应设置沉砂池座数或分格应不少于2座并按并联运行原则考虑。

（2）设计流量应按分歧建设考虑

a）当污水自流进入时应按每期的最大设计流量计算

b）当污水为用提升送入时则应按每期工作水泵的最大组合流量计算

c）合流制处理系统中应按降雨时的设计流量计算。

（3）沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65粒径为0.2以上的颗粒为主。

（4）城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算期含水率为60%容重为1500kg/m3。

（5）贮砂斗容积应按2日沉砂量计算贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°

排砂管直径应不小于0.3m。



（6）沉砂池的超高不宜小于0.3m。

（7）除砂一边采用机械方法。

当采用重力排砂时沉砂池和晒砂场硬尽量靠近以缩短排砂管的长度。

采用平流式沉砂池具有结构简单处理效果好的优点分两格。

沉砂池的长度

设水平流速v=0.20m/s污水在沉砂池中的停留时间t=50s。

2.1沉砂池总长度

L=vt=0.2×

50=10m

2.2过水断面的面积

A=Qmaxv=0.14590.2=0.73m2

2.3沉砂池宽度

沉砂池分两格即n=2设每格宽度b=0.5m。

2.4池的总宽度

B=nb=2×

0.5=1.0m

2.5有效水深

h2=Ab=0.731=0.73m

2.6沉砂斗容积

V=QmaxTX×

86400105=0.1459×

3×

2×

86400105=0.76m3

其中X：

城市污水沉砂量3m3/105m3;

T—清除沉砂的间隔时间，d，取T=2d；

设每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗。

则:

VO=0.762×

2=0.19m3

2.8沉砂斗尺寸

沉砂斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55o，斗高h3=0.4m，则沉砂斗上口宽：

a=2×

h3tan55°

+a1=2×

0.4tan55°

+0.5=1.06m

沉砂斗容积：

V=h362a2+2aa1+2a2=0.462×

1.062+2×

1.06×

0.5+2×

0.52=0.25m3

（略大于VO=0.22m3，符合要求）

2.9沉砂室高度，h4，m

采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向沉砂斗。

沉砂室有两部分组成：

一部分是沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为L=[2L2+a+0.2]。

L2=L-2a-0.22=10-2×

1.06-0.22=3.84m（0.2为两沉砂斗之间隔壁厚）

h4=h3+0.06×

L2=0.4+0.06×

3.84=0.63m

2.10沉砂池总高度H，m

取超高h1=0.3m

H=h1+h2+h4=0.3+0.73+0.63=1.66m

L1=B-B12tan20°

=1-0.52tan20°

=0.68m

其中B1为进水口池宽。

L3=L1=0.68m

最小流量时只用一格工作，即n1=1，其过水断面面积Amin=bh2

vmin=Qminn1Amin=0.7×

0.10421×

0.73×

0.5≈0.19ms>

0.15m/s，符合要求

其中，Qmin—最小流量，取0.7Q平

沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器。

平流式沉砂池出砂含有较多有机物，因此需要配备洗砂机，对出砂进行洗涤，否则容易引起大量细菌的滋生。

三、初沉池

竖流式沉淀池又称立式沉淀池，是池中废水竖向流动的沉淀池。

池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升（对于生活污水一般为0.5-0.7mm/s，沉淀时间采用1-1.5h），悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。

堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。

池的一边靠池壁设排泥管（直径大于200mm）靠静水压将泥定期排出。

竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，缺点是深度大，施工困难，造价高。

适用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂。

3.1设计参数

①池子直径（或正方形的一边）与有效水深之比不大于3.0，池子直径不宜大于8.0m，一般采用4.0～7.0m。

②中心管流速不大于30mm/s,本设计中取V0=28mm/s

③中心管下口设有喇叭口和反射板，反射板板底距泥面至少0.3m；

喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍；

反射板的直径为喇叭口的1.3倍，反射板表面积与水平面的倾角为17°

。

④中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.25～0.50m范围内，缝隙中污水流速在初沉池中不大于30mm/s,本设计中取v1=20mm/s。

⑤当池子直径小于7.0m时，处理出水沿周边流出，当直径D≥7.0时，应增设辐流式集水支渠。

⑥排泥管下端距池底不大于0.20m，管上端超出水面不小于0.40m。

⑦浮渣挡板距集水槽0.25～0.50m,高出水面0.1～0.15m，淹没深度0.3～0.40m。

3．2设计有关计算

设中心管内流速v0=0.03m/s，采用4个竖流沉淀池，则池子最大设计流量qmax=QMAX4=0.14594=0.036m3/s

3.2.1中心管面积：

f=qmaxv0=0.0360.03=1.2m2

3.2.2中心管直径：

d0=4fπ=4×

1.2/3.14=1.24m

3.2.3中心管嗽叭口与反射板之间的缝隙高度：

设v1=0.02m/sd1=1.35d0=1.35×

1.24=1.674m

h3=qmaxv1πd1=0.0360.02×

3.14×

1.674=0.342m

3.2.4沉淀部分有效断面积：

设表面负荷q’=2.5m3/（m2h）

则v=2.53600=0.0007m/sF=qmaxv=0.0360.0007=51.43m2

沉淀池直径：

D=4F+fπ=451.43+1.23.14=8.19m

采用D=8.5m沉淀部分有效水深：

3.2.5设t=1.5h，h2=vt×

3600=0.0007×

1.5×

3600=3.8m

Dh2=8.53.8=2.23<

3（符合要求）

3.2.6校核集水槽出水堰负荷：

qmaxπD=0.036×

10003.14×

8.5=1.35<

2.9l/s（符合要求）

3.2.7污泥所需总容积：

V=qmax（C1-C2）×

100×

T×

86400KZγ×

（100-ρ0）=0.036×

（500-70）×

1×

86400106×

（100-95）=21.5m3

其中：

取两次污泥清除间隔时间T=1d。

g

γ——污泥密度，3tm，其值约为1.

ρ0——污泥含水率，%

qmax——每池最大设计流量m2/s

3.2.8污泥斗容积

圆锥体下底直径为0.4m，污泥斗斜壁与水平面的夹角为055，则：

污泥斗高度h5=R-rtan55=3.75-0.2tan55=5m

v1=πh53R2+Rr+r2=3.14×

533.752+3.75×

0.2+0.22=77.9m3>

21.5m3

3.2.9沉淀池总高度H

设池子保护高度h1=0.3m,缓冲高度h4=0.3m,

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.8+0.342+0.3+5=9.742m

四、A2/O反应池设计计算

原水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷；

然后与好氧末端回流的混合液一起进入缺氧池，在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮；

脱氮反应完成后，进入好氧池，在此污泥中的硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐同时聚磷菌进行好氧吸磷，剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化，最后经沉淀池进行泥水分离，出水排放，沉淀的污泥部分返回厌氧池，部分以富磷剩余污泥排出。

产率系数Y=0.5gVSS/gBOD

微生物内源呼吸系数Kd=0.05d-1

SVI=70

污泥可挥发度MLVSS/MLSS=0.75

污泥龄θc=7d

曝气池中污泥浓度为X=3000mg/L

液面超高h1=1m

4.2计算污泥负荷

Ls=1θc+KdY=17+0.050.5=0.386

试中Ls—污泥负荷kg/BOD/（kgMLSS∙d）

4.3计算曝气池内活性污泥浓度Xa

Xa=θct×

Y（S0.-Se）1+Kdθc

变化可得

Xa×

V=θc×

Q×

Y（S0.-Se）1+Kdθc=7×

9000×

0.5×

（0.2-0.03）1+0.05×

7=3966.67

所以Xa=3966.67V

4.4根据已定的SVI值，估算可能达到的最大回流污泥浓度

Xrmax=106SVI=10670=14285mg/l

Xr=0.75×

14285=10714mg/L=10.71kg/m3

4.5计算回流比

由1θc=QV1+R-RXrXa

17=9000V1+R-10.713966.67RV

V=63000（R+1）1+170.1R

设R=0.4，得V=1278m3

4.6Xa计算及停留时间t

Xa=3966.67V=3966.671278=3.1kg/m3=3100mg/L

t=VQ=12789000=0.142d=3.4h

4.7曝气池容积

取曝气池有效水深H1=4m

曝气池总有效面积S总=VH1=12784=319.5m2

设置三廊道曝气池廊道宽为b=2m，则曝气池池长

L=S3×

b=319.53×

2=53.25m

4.8各段水力停留时间及各段生化池体积

厌氧：

缺氧：

好氧=1:

1:

3

所以t厌氧=0.68ht缺氧=0.68ht好氧=2.04h

V厌氧=Qt厌氧24=9000×

0.6824=255m3

V缺氧=Qt缺氧24=9000×

V好氧=Qt好氧24=9000×

2.0424=765m3

生化池高H=h+h1=4+1=5

4.9污泥设计计算

回流污泥浓度XR

XR=（R+1）XR=（0.4+1）×

30000.4=10500mg/L

则回流污泥量QR=RQ=0.4*9000=3600m3/d

剩余污泥量

Xv=X×

MLVSSMLSS=3000×

0.75=2250mg/L

∆Xv=YS0-SeQ-KdVXv=0.5×

0.2-0.039000-0.05×

1278×

2.25=621.2kg∙d-1

4.10需氧量计算

O2=a1QSr+b1VXv=0.5×

0.2-0.03+0.15×

2.25=1196.325kg∙d-1

五、二沉池设计计算

该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。

表面负荷q=1.2m3/（m2h）×

沉淀时间t=2.0h

超高h1=0.5m

缓冲层高度h2=0.25m

污泥斗上部半径r1=2m

污泥斗下部半径r2=1m

倾角α=60°

5.2沉淀池尺寸设计

沉淀池表面积F

F=Q24×

q=900024×

1.2=312.5m2

沉淀池直径D

D=4Fπ=4×

312.53.14=19.95m

实际水面面积F’

F‘=πD24=3.14×

19.9524=312.43

沉淀池有效水深h0

h0=qt=1.2×

2=2.4m

径深比为：

Dh0=19.952.4=8.3，在6至12之间，符合设计要求

污泥部分所需容积

采用间歇排泥，设计中取两次排泥的时间间隔为T=1h

V1=1+RQXT0.5（X+XR）=1+0.4×

30000.5×

（3000+10500）×

24=233.3m3

泥斗计算

h3=r1-r2tanα=2-1tan60°

=1.73m

污泥斗体积计算

V3=πh53r12+r1r2+r22=3.14×

1.73322+2×

1+1=12.68m3

六、接触消毒池与加氯间

采用隔板式接触反应池

6.1设计参数

设计流量：

Q'

=4000m3d=46.3L/s

水力停留时间：

T=0.5h=30min

设计投氯量：

^ρ=3.0mg/L

平均水深:

h=2.0m

隔板间隙：

b=2.0m

6.2设计计算

V=Q'

T=46.3×

10-3×

30×

60=84m3

接触池表面积：

A=Vh=842=42m2

隔板数采用2个，

则廊道总宽为B=2+1×

2=6m

接触池长度L=AB=426=7

长宽比Lb=72=3.5

实际消毒池容积为V'

=BLh=6×

7×

2=84

池深取2.0+0.3=2.3m（0.3为超高）

经校核均满足有效停留时间的要求

设计最大加氯量为ρmax=3.0mgL，每日投氯量为

ω=ρmaxQ=3×

4000×

10-3=12kgd=0.5kgh

选用贮氯量为15kg的液氯钢瓶，每日加氯量为4/5瓶,共贮用6瓶，每日加氯机一台，单台投氯量为0.5kg/h左右。

配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1-3m3h,扬程不小于10mH2O

在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式），混合搅拌机功率No

NO=μQTG23×

5×

102=1.06×

10-4×

0.0463×

60×

50023×

102=0.05kW

实际选用JWH—310—1机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率4.0Kw

七、污泥运行部分

7.1回流污泥

回流污泥是指由二沉池分离出来，回流至好氧段的活性污泥。

本设计工艺，回流污泥从贮泥池经污泥回流泵回流至厌氧池。

回流污泥主要有两个作用。

第一，可调节生化池的污泥浓度。

有时候污泥的沉降性能不好可能导致生化池中混合液活性污泥浓度降低为了保持污泥浓度，就要加大污泥回流比。

第二，回流污泥可再生。

回流污泥上的微生物进入内源呼吸期，活性可以得到彻底的恢复，甚至得到强化。

这种状态的污泥进入生化池与污水接触后，其吸附、凝聚、沉降及降解性能都能得到充分发挥，可以加快活性污泥的再生，提高反应效果。

污泥回流的动力是污泥回流泵。

因为二沉池的出泥点比生化池的高程低，须设置污泥回流泵将回流污泥提升到缺氧池的前端。

7.2剩余污泥

污泥生物处理过程中将产生大量的剩余生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。

污泥处理要求如下：

l减少有机物，使污泥稳定化²

l减少污泥体积，降低污泥后续处置费用²

l减少污泥中有毒物质

本次设计工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。

鉴于本设计工艺的有机污泥负荷较低，产泥量较少，我们不设污泥浓缩池，污泥浓缩过程在二沉池底完成。

[1]高延耀，顾国维，周琪主编.水污染控制工程下册.北京：

高等教育出版社，2007.7

[2]崔玉川，刘振江，张绍怡等编.城市污水厂处理设施设计计算.北京：

化学工业出版社，2004

[3]王志魁编.化工原理第三版.北京：

[4]游映玖主编.新型城市污水处理构筑物图集.北京：

中国建筑工业出版社，2007

污水厂平面总图

格栅水力计算简图B1

H1tgα

L2

α2

L1

α1

B1

H

h2

α

H1

h2h1

平流式沉砂池工艺图

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