平明计算22.doc
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设计计算书
1设计基础数据的确定
本设计中污水处理厂的设计流量为1500m3/d,即平均日流量。
平均日流量一般用来表示污水处理厂的规模,用来计算污水厂的栅渣量、污泥量、耗药量及年抽升电量;最大设计流量用于污水处理厂中管渠计算及各处理构筑物计算。
污水的平均处理量为Q=1500/(24×3600)=0.0174m3/s;
污水的最大处理量为Qmax=1.34×0.0174=0.023m3/s;总变化系数取为1.34。
待处理污水主要水质指标(污水排入城市下水道水质标准)
CODCr500mg/l,BOD300mg/l,SS400mg/l,氨氮35mg/l,总氮45mg/l,TP8mg/l,
处理后主要污染物指标达到城镇污水厂污染物排放标准一级A标准,标准为:
PH6~9,CODCr≤50mg/l,BOD10mg/l,SS10mg/l,氨氮8mg/l,总氮15mg/l,TP0.5mg/l
2粗格栅的设计
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物。
本设计采用中细两道格栅。
2.1设计参数
(1)格栅
可单独设置格栅井或与泵房合建设置在集水池内,一般大中型泵站或污水管埋深较大时,格栅可以设在泵房的集水池内。
采用机械除渣是,一般采用单独的格栅井。
(2)格栅宽度
格栅的总宽度不宜小于进水管渠宽度的2倍,格栅空隙总有效面积应大于进水管渠有效断面积的1.2倍。
(3)栅条间隙
栅条间隙可根据进水水质和水泵性质确定。
一般卧式和立式离心泵其最大间隙宽度可按下表取值,轴流泵宜采用70mm。
格栅间隙具体见表1。
表1格栅栅条最大间隙宽度
水泵型号
14MN以上,12PWL
螺旋泵、废水泵、潜水泵
栅条间隙宽度(mm)
≤20
≤30
≤40
≤50
≤100
(4)过栅流速过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。
雨水泵站格栅前进水管内的流速应控制在1.0~1.2m/s;当流速大于1.2m/s时,应将临近段的入流管渠断面放大或改建成双管渠进水。
污水泵站格栅前进水管内的流速一般为0.4~0.9m/s。
(5)格栅倾角
在人工清渣时,格栅倾角不应大于70°;机械清渣时,宜为70°~90°,格栅上端应设平台,格栅下端应低于进水管底部0.5m,距离池壁0.5~0.7m,或按机械除渣的安装和操作需要确定。
(6)格栅工作平台
人工清渣时,工作平台应高出格栅前设计最高水位0.5m;机械清除时,工作平台应等于或稍高于格栅井的地面标高。
平台宽度到污水泵站不应小于1.5m;雨水泵站不应小于2.5m。
两侧过道宽度采用0.6~1.0m,机械清除时,应有安置除渣机减速箱,皮带输送机等辅助设施的位置。
常用的机械格栅有链条式格栅除污机钢丝牵引式格栅除污机。
格栅平台临水侧应设栏杆,平台上应装置给水阀门,并设置具有活动盖板的检修孔;平台靠墙面应设挂安全带的挂钩;平台上方应设置起重量为0.5t的工字梁和电动葫芦。
(7)格栅井通风
格栅井内可能存在硫化氢、氢氰酸等有害气体。
为了保护操作、检修、维修人员的健康和安全须考虑通风换气措施,在室外的格栅井,采用可移动的机械通风系统;在格栅室内,设置永久性的机械通风系统。
室内通风换气次数为8次/h,格栅井内为12次/h;格栅井内的通风换气体积应包括格栅井的进水管和出水管空间。
格栅井的进水管空间指格栅井至井前闸门之间的管段空间。
出水管空间指格栅井至水泵集水池之间的管段空间,通风管应采用防腐阻燃材料制成。
2.2设计计算
污水厂的污水由一根Ф1000钢筋混凝土管从城区直接接入格栅间。
粗格栅设1个,则粗格栅设计流量为0.035m3/s。
栅前流速:
;过栅流速:
;栅条宽度:
;格栅间隙宽度:
;格栅倾角:
(1)栅前断面水力计算:
根据最优水力断面公式
栅前槽宽
栅前槽宽,取0.3m
栅前水深
(2)栅条间隙数:
个,取8个
(3)栅槽宽度:
栅条宽度
栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m,取0.2m;
=0.01(8-1)+0.03×8+0.2=0.51m
(4)进水渠道渐宽部分长度:
进水渠道宽,渐宽部分展开角度
(5)栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度:
≈0.15m
(6)通过格栅的水头损失:
,
h0—计算水头损失,m;
g—重力加速度,m/s2;
k—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数,一般取3;
ξ—阻力系数,其数值与格栅栅条的断面几何形状有关,对于锐边矩形断面,形状系数β=2.42;=0.027m
(7)栅槽总高度:
设栅前渠道超高
H=h+h1+h2=0.15+0.027+0.3=0.477m,取0.5m
(8)栅槽总长度:
H1为栅前渠道深,H1=h+h2,m
=0.29+0.15+0.5+1.0+=2.20m
(9)每日栅渣量:
格栅间隙30~50mm时,W1=0.10~0.03m3/103m3污水;本工程格栅间隙为30mm,取栅渣量W1=0.03。
=86400×0.023×0.03/(1000×1.34)=0.0445<0.2
所以宜采用人工清渣。
(10)计算草图如下:
图1粗格栅计算草图
1.3泵房
1.3.1泵房形式选择
泵房形式取决于泵站性质,建设规模、选用的泵型与台数、进出水管渠的深度与方位、出水压力与接纳泵站出水的条件、施工方法、管理水平,以及地形、水文地质情况等诸多因素。
泵房形式选择的条件:
(1)由于污水泵站一般为常年运转,大型泵站多为连续开泵,故选用自灌式泵房。
(2)流量小于时,常选用下圆上方形泵房。
(3)大流量的永久性污水泵站,选用矩形泵房。
(4)一般自灌启动时应采用合建式泵房。
综上本设计采用半地下自灌式合建泵房。
自灌式泵房的优点是不需要设置引水的辅助设备,操作简便,启动及时,便于自控。
自灌式泵房在排水泵站应用广泛,特别是在要求开启频繁的污水泵站、要求及时启动的立交泵站,应尽量采用自灌式泵房,并按集水池的液位变化自动控制运行。
集水池:
集水池与进水闸井、格栅井合建时,宜采用半封闭式。
闸门及格栅处敞开,其余部分尽量加顶板封闭,以减少污染,敞开部分设栏杆及活盖板,确保安全。
3.2选泵
(1)进水管管底高程为4.5,管径DN500,充满度0.75。
(2)出水管提升后的水面高程为4.2m。
(3)泵房选定位置不受附近河道洪水淹没和冲刷,原地面高程为7.9m。
3.3设计计算
(1)污水流量
选择集水池与机器间合建式泵站,考虑2台水泵(1台备用)每台水泵的容量为。
(2)集水池容积:
采用相当于一台泵20min的容量。
有效水深采用,则集水池面积为
(3)选泵前扬程估算:
经过格栅的水头损失取
集水池正常工作水位与所需提升经常高水位之间的高差:
4.2+4.5*(1-0.75)+1+0.5=6.825m(集水池有效水深,正常按计)
(4)水泵总扬程:
总水力损失为,考虑安全水头
H=6.825+2.80+0.5=10.125m=10.13m
一台水泵的流量为
根据总扬程和水量选用天津奥特潜水泵有限责任公司的QW型潜污泵2台,分别为QW100-100-15-7.5KW和QW100-80-20-7.5KW(备用)
表2-3WQ型潜污泵参数
型号
流量
转速
扬程
功率
出水口
直径
QW100-80-20-7.5KW
80
1450
20
7.5
100
QW100-100-15-7.5KW
100
1450
20
7.5
100
1.3.4泵房草图
泵房草图如下:
1.4细格栅
1.4.1设计参数
最大流量:
栅前流速:
()
过栅流速:
()
栅条宽度:
,格栅间隙宽度
格栅倾角:
1.4.2设计计算
格栅设1个,则每台格栅设计流量为=0.023。
(1)栅前断面水力计算:
根据最优水力断面公式
栅前槽宽
设栅前流速v1=0.6m/s
则栅前槽宽,取0.3m
栅前水深
(2)栅条间隙数:
=17.8个,取18个
(3)栅槽宽度:
设栅条宽度
栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m,取0.2m;
=0.01(18-1)+0.01×18+0.2=0.55m,取0.6m
(4)进水渠道渐宽部分长度:
设进水渠道宽,渐宽部分展开角度
(5)栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度:
(6)通过格栅的水头损失:
,
h0—计算水头损失;
g—重力加速度;
K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数,一般取3;
ξ—阻力系数,其数值与格栅栅条的断面几何形状有关,对于锐边矩形断面,形状系数β=2.42;
=0.21
(7)栅槽总高度:
设栅前渠道超高
H=h+h1+h2=0.15+0.21+0.3=0.66m
(8)栅槽总长度:
H1为栅前渠道深,H1=h+h2,m
=0.41+0.21+0.5+1.0+=2.38m,取2.4m
(9)每日栅渣量:
格栅间隙情况下,每污水产。
=86400×0.023×0.1/(1000×1.34)=0.148<0.2
所以宜采用人工清渣。
(10)计算草图同粗格栅
1.5沉砂池
1.6曝气池(A/O)
1.6.1设计参数
(1)污泥负荷:
(2)污泥指数:
(3)回流污泥浓度:
—回流污泥泥浓度
—与停留时间、池身、污泥浓度有关的系数,取
(4)污泥回流比:
(5)曝气池内混合液污泥浓度:
(6)去除率:
—总氮去除率
—原废水总氮浓度
—处理水总氮浓度
(7)内回流比:
取内回流比R内:
r=200%(即R内)
回流污泥量Qr:
Qr=RQ=1×1500=1500m3/d
循环混合液量:
Qc=R内×1500=3000m3/d
脱氮速度KD:
=(1500+3000)×10/103
=45kg/d
其中:
=10mg/L
1.6.2A/O池主要尺寸计算
(1)厌氧池容积:
厌氧池计算公式:
式中:
—厌氧池容积,m3
—厌氧池水力停留时间,h取2h
—污水设计流量,m3/d
可降解和惰性悬浮物量占总悬浮物量的百分数比:
0.5-0.65gMLVSS/gMLSS,取为0.5gMLVSS/gMLSS。
厌氧池容积:
有效水深h=4.0m,
厌氧池的表面积A厌=31.25㎡
分两组,每组表面积A1=15.625㎡
(2)好氧池(O池)容积:
污泥负荷计算:
式中:
—好氧池容积,m3
—污水设计流量,
—生物反应池进水五日生化需氧量,
—生物反应池出水五日生化需氧量,,当去除率大于90%时可不计
—生物反应池混合液悬浮固体(MLSS)平均浓度,gMLSS/L;(2.0~4.0)取3.3
—生物反应池混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)平均浓度,gMLVSS/L;(1.4~2.8);
—生物反应池的五日生化需氧量污泥负荷,;宜取0.3~0.6,取0.3
—单位体积混合液中,MLVSS占MLSS得比例,gMLVSS/gMLSS;宜取0.5~0.65,取为0.5;
好氧池容积:
取
验证:
gMLVSS/L,符合1.4~2.8要求
(4)有效水深:
(5)好氧曝气池总面积:
(6)分两组,每组面积:
(7)设6廊道式曝气池,廊道宽B=4m.,则每组曝气池长度:
导流墙s=0.3m
则:
曝气池宽度B2=46+50.3=25.5m
核算:
(1~2);(5~10),符合设计要求
1.6.3剩余污泥量
—剩余污泥量
—污泥产率系数一般为0.5~0.7,取0.6;
—污泥自身氧化速率,一般为0.05;
—生物反应池去除浓度
—平均时污水流量
—挥发性悬浮固体浓度
—反应器去除的SS浓度
—不可降解和惰性悬浮物量占总悬浮物量的百分数
—系数,取~0.8,取0.75:
(1)降解生成污泥量:
=0.6×1500×(300-20)/1000=252kg/d
(2)内源呼吸分解泥量:
=0.75×3300=1650mg/l
=0.05×500×1.65=41.25kg/d
(3)不可生物降解和惰性悬浮物量
该部分占总约50%,经沉砂池降低20%,则:
=0.5×1500×(0.32-0.02)=225kg/d
(4)剩余污泥量为:
=252-41.25+225=435.75kg/d
每日生成活性污泥量:
=183.75kg/d
(5)湿污泥体积:
污泥含水率,则
(6)污泥龄:
1.6.4需氧量计算
需氧量:
式中:
—设计污水需氧量,;
—碳的氧当量;当含碳物质以BOD5计时,取1.47;
—污水设计流量,;
—生物反应池进水五日生化需氧量,;
—生物反应池出水五日生化需氧量,;
—细菌细胞的氧当量,取1.42;
—排出生物反应池系统的微生物量,;
—氧化每公斤氨氮所需氧量,,取4.57;
—生物反应池进水总凯氏氮浓度,;
—生物反应池出水总凯氏氮浓度,;
—生物反应池进水总氮浓度,;
—生物反应池出水硝态氮浓度,;
1.6.5供气量计算
其中:
式中:
—标准状态下污水需氧量,;
—需氧量修正系数,采用鼓风宝气装置;
—设计污水需氧量,;
—标准状态下清水中饱和溶解氧浓度,,取9.17;
—混合液中总传氧系数与清水中总传氧系数之比,一般取0.8~0.85,取0.8;
—混合液中的饱和溶解氧值与清水中的饱和溶解氧之比,,一般取0.9~0.97,取0.95;
—T℃,实际计算压力时,清水表面饱和溶解氧,mg/L;
—混合液剩余溶解氧,mg/L,一般取2;
—设计水温,℃;
—T℃,实际计算压力时,曝气装置所在水下深处至池面清水中平均溶解氧值,mg/L;
—曝气池溢出气体中含氧,%;
—曝气装置所处的绝对压力,Mpa;
—曝气设备氧的利用率,%。
(1)空气离开曝气池时氧的百分比
为氧利用率取21%。
=17.36%
(2)空气扩散器出口的绝对压力为:
(3)查表得,确定(计算水温)的氧的饱和度
曝气池中溶解氧平均饱和浓度为(以最不利条件计算)
=10.04mg/L
(4)=1.52
(5)
(6)好氧反应池平均时供气量为:
则好氧反应池最大时供气量为:
(7)曝气器个数:
好氧部分总面积
每个微孔曝气器的服务面积为,则总曝气器数量为:
为安全计,本设计采用1428个微孔曝气器。
1.6.7空气管系统计算
(1)每个曝气池一个廊道微孔曝气器数量:
如下图2-5所示的曝气池平面图布置空气管道,在相邻的2个廊道的隔墙上设1根干管,共4根干管。
在每根干管上设7对配气竖管,共14条配气竖管。
全曝气池共设56条配气竖管。
每个竖管上安设的微孔扩散器数目为:
个
每个微孔扩散器的配气量为:
(2)鼓风机的选定
风机供气量最大时:
平均时:
根据所需压力及空气量,决定采用3L63WD型罗茨鼓风机2台。
该型风机风压49KPa,风量82.1。
正常条件下,1台工作,1台备用。
表3L63WD型罗茨鼓风机
风机型号
口径
转速
进口流量
所需轴
功率
所配电机
功率
3L63WD
1450
82.1
90.4
110
1..8进出水设计
反应池进、出水系统计算
(1)进水管
单组反应池进水管设计流量
管道流速v=0.8m/s
管道过水断面面积A=Ql/V=0.0117/0.8=0.0146m2
管径
取进水管管径DN=150mm
校核管道流速
(2)回流污泥渠道
单组反应池回流污泥渠道设计流量QR
渠道流速0.6m/s,
管道过水断面面积A=Ql/V=0.0117/0.6=0.0195m2
管径
取回流污泥管管径DN=175mm
校核管道流速
(3)进水井
反应池进水孔尺寸:
进水孔流量
孔口流速v=0.6m/s
孔口过水断面积A=Q/V=0.017/0.6=0.029m2取0.03㎡
孔口尺寸取0.15m×0.2m
进水竖井平面尺寸1m×1m
(4)出水堰及出水竖井
按矩形堰流量公式:
堰上水头高
出水孔过流量
孔口流速v=0.6m/s
孔口过水断面积A=Q/v=0.035/0.6=0.058㎡取0.06㎡
孔口尺寸取0.3m×0.2m
进水竖井平面尺寸1.0m×1.0m
(5)出水管
单组反应池出水管设计流量Q5=Q3=0.035m3/s
管道流速v=0.7m/s,管道过水断面积
管径
取出水管管径DN=250mm
校核管道流速
1.7二沉池
二沉池是活性污泥处理系统的重要组成部分,其作用是泥水分离,使得混合液澄清,浓缩和回流活性污泥。
其运行效果将直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。
在本次设计中为了提高沉淀效率,节约土地资源,降低筹建成本,采用机械刮泥吸泥机的辐流沉淀池,进出水采用中心进水,周边出水,以获得较高的容积利用率和较好的沉淀效果。
1.7.1设计参数
表面负荷:
,
设计流量,
池数2个
1.7.2设计计算
1.单池面积:
2.池子直径:
取D=9m
沉淀部分面积
二沉池表面负荷:
q=0.659m3/(m2.h)。
3.校核固体负荷G:
G==kg/(m2.d)
4.沉淀部分有效水深
5.周边传动,刮泥机排泥,污泥区容积按2h的储泥时间确定:
V=223.33(m3)
每个二沉池污泥区容积为111.665m3
6.污泥区高度h4:
1).设池底径向坡度0.05,泥斗上部直径D1=3.0m,下部直径D2=1.5m,倾角为600,则:
V1==5.36m3
2).圆锥体高度:
=
V2=
3).竖直段污泥部分的高度
=
污泥区高度h4=++=1.3+0.15+1.94=3.39(m)
7.污泥总容积:
V=V1+V2=5.36+4.59=9.95m3>2.97m3符合要求.
8.沉淀池高度:
设超高h1=0.3m,缓冲层高度h3=0.5m,则
H=h1+h2+h3+=0.3+2+0.5+1.94=4.74m
9.沉淀池池边高度:
H′=h1+h2+h3=0.3+2+0.5=2.8m
10.径流比:
D/h2=9/2=4.5<12符合要求.
(1)进水部分设计
辐流式沉淀池中心处设中心管,污水从池底的进水管进入中心管,通过中心管壁的开孔流入池中央,中心管处用穿孔整流板围成流入区,使污水均匀流动,污水曝气池出水并接DN200的铸铁管进入配水井,从配水井接DN200的铸铁管,在二沉池前接阀门,后接DN200的二沉池入流管。
采用中心进水,中心管采用铸铁管,出水端用渐扩管,为了配水均匀,沿套管周围设一系列潜孔,并在套管外设稳流罩。
流量为,即单个二沉池设计污水流量:
当回流比为100﹪时,二沉池进水管设计流量为:
取中心管流速为,则过水断面积为:
设10个导流孔,则单孔面积为
设孔宽为0.023m,则孔高为
孔断面尺寸为:
设孔间距为0.20m,则中心管内径为:
设管壁厚为0.10m,则中心管外径为:
进水管与中心孔水头损失均按回流比为100﹪的最不利情况计算,进水管水头损失为:
查《给水排水设计手册》第一册673、408页得1.05,100,
0.83
则:
中心孔头水头损失,查第一册678页得,则:
则进水部分水头损失为
稳流罩设计:
筒中流速一般为,取。
稳流筒过流面积:
稳流筒直径为:
则沉淀池的最终直径,取9m
(2)出水部分设计
①单池设计流量0.023
环形集水槽内流量
②环形集水槽设计
采用双侧集水环形集水槽计算。
槽宽b=2*0.9*(kq集)0.4=2*0.9*(0.0115*1.5)0.4=0.36m
(其中k为安全系数采用1.2~1.5)
槽中流速v=0.4m/s
则槽内终点水深:
槽内起点水深为:
,其中,
则,取0.3m
校核
当水流增加一倍时,Q=0.046m³/s,v=0.6m/s
所以设计取环形槽内水深为0.3m,集水槽总高度为0.3+0.1(超高)=0.4m.采用90°三角堰。
③每池所需堰长
,
且有,
故采用单侧集水。
④出水溢流堰的设计(采用出水三角堰90°)
取堰上水头(即三角口底部至上游水面的高度)H1=0.03m(H2O)
a、每个三角堰流量q1:
q1=
b、三角堰个数n:
个,取50个
C、三角堰中心距
校核堰上负荷:
,符合要求。
出水堰水头损失:
过堰水深:
考虑自由跌水水头损失0.15m,则出水堰总水头损失为:
=0.031+0.15=0.181m
排水管流量为Q/2=0.0115m³/s
管内流速取0.6m/s
则排水管管
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