建筑污水处理构筑物设计计算1

污水厂设计计算书

第一章 污水处理构筑物设计计算

一、泵前中格栅 1．设计参数：

设计流量Q=6.153×104m 3

/d=710L/s 栅前流速v 1=0.7m/s ，过栅流速v 2=0.7m/s 栅条宽度s=0.01m ，格栅间隙e=50mm 栅前部分长度0.5m ，格栅倾角α=60° 单位栅渣量ω1=0.01m 3栅渣/103m 3

污水 2．设计计算

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式2

1

2

11v

B Q =计

算得:栅前槽宽m v Q B 42.17

.071

.0221

1

1=?=

，则栅前水深

m B h 71.02

42.121===

（2）栅条间隙数6.267

.071.005.060sin 71.0sin 21=???

==

ehv Q n α(取n=28)

（3）栅槽有效宽度B=s （n-1）+en=0.01（28-1）+0.05×36=0.83m

（4）进水渠道渐宽部分长度m B B L 6.020tan 242

.186.1tan 2111=?

-=-=

α （其中α1为进水渠展开角）

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m L L 3.02

1

2

==

（6）过栅水头损失（h 1）

因栅条边为矩形截面，取k =3，则

m g v k kh h 018..060sin 81

.927.0)05.001.0(42.23sin 22

34

201=?????===αε

其中ε=β（s/e ）4/3

h 0：计算水头损失

k ：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k =3

ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42

（7）栅后槽总高度（H ）

取栅前渠道超高h 2=0.3m ，则栅前槽总高度H 1=h+h 2=0.71+0.3=1.01m

栅后槽总高度H=h+h 1+h 2=0.71+0.018+0.3=1.0 （8）格栅总长度L=L 1+L 2+0.5+1.0+0.77/tan α

=0.6+0.3+0.5+1.0+1.01/tan60° =2.98m

（9）每日栅渣量ω=Q

平均日ω1=

01.0104

.110153.634

??? =0.44m 3/d>0.2m 3

/d

所以宜采用机械格栅清渣 （10）计算草图如下：

进水

图1 中格栅计算草图

二、污水提升泵房

图2 污水提升泵房计算草图

三、泵后细格栅 1．设计参数：

设计流量Q=6.153×104m 3

/d=710L/s 栅前流速v 1=0.7m/s ，过栅流速v 2=0.7m/s 栅条宽度s=0.01m ，格栅间隙e=10mm

栅前部分长度0.5m ，格栅倾角α=60° 单位栅渣量ω1=0.10m 3栅渣/103m 3

污水 2．设计计算

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式2

1

2

11v

B Q =计算

得栅前槽宽m v Q B 42.17

.0710

.0221

1

1=?=

，则栅前水深

m B h 71.02

42.1211===

（2）栅条间隙数9.1327

.071.001.060sin 710.0sin 21=???

==

ehv Q n α

（取n=134）

设计两组格栅，每组格栅间隙数n=67条

（3）栅槽有效宽度B 2=s （n-1）+en=0.01（67-1）+0.01×67=1.33m

所以总槽宽为1.33×2+0.2＝2.86m （考虑中间隔墙厚0.2m ）

（4）进水渠道渐宽部分长度m B B L 10.220tan 233

.186.2tan 2111=?

-=-=

α （其中α1为进水渠展开角）

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m L L 05.12

1

2==

（6）过栅水头损失（h 1）

因栅条边为矩形截面，取k=3，则

m g v k kh h 157.060sin 81

.927.0)01.001.0(42.23sin 22

34

201=?????===αε

其中ε=β（s/e ）4/3

h 0：计算水头损失

k ：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k =3

ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42

（7）栅后槽总高度（H ）

取栅前渠道超高h 2=0.3m ，则栅前槽总高度H 1=h+h 2=0.71+0.3=1.01m

栅后槽总高度H=h+h 1+h 2=0.71+0.157+0.3=1.167 （8）格栅总长度L=L 1+L 2+0.5+1.0+1.167/tan α

=2.10+1.05+0.5+1.0+1.167/tan60°=5.3

2m

（9）每日栅渣量ω=Q

平均日ω1=

1.0104

.110153.634

??? =4.32m 3/d>0.2m 3

/d

所以宜采用机械格栅清渣 （10）计算草图如下：

图3 细格栅计算草图

进水

四、沉砂池

采用平流式沉砂池 1. 设计参数

设计流量：Q=712L/s （设计1组，分为2格） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=50s 2. 设计计算 （1）沉砂池长度：

L=vt=0.25×30=12.5m

（2）水流断面积：

A=Q/v=0.71/0.25=2.84m 2

（3）池总宽度：

池总宽B=

A H2=0.71

10.25

=2.84m 有效水深 h 2=1m

（4）沉砂斗容积：

V=

max 6

Q T 86400K 10z ??*=60.71502864001.4010???*=4.38m 3

X ——城市污水沉砂量 3

6

10m

（污水），一般采

用30

（5）每个沉砂斗得容积 设每一分格有2个沉砂斗，则

V 0=

4.38

22

?=1.10m 3 （6）沉砂斗各部分尺寸

设贮砂斗底宽b1=0.5m;斗壁与水平面的倾角60°，贮砂斗高h 3=1.0m

b 2='

312b 60

h tg +=1.65m

（7）沉砂斗容积：(V 1)

3222

11227.1)5.05.065.165.1(3

1)222(3m a aa a h V d =+?+=++=

（8）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向 则沉泥区高度为

h 3=h d +0.06L 2 =1.0+20.06L 2b b 2--’（） =1.00.0612.52 1.650.22+-?-（） =1.27m

(9)池总高度（H ）

H=h1+h2+h3=0.3+1.0+1.27=2.57m （10）校核最小流量时的流速：

最小流量即平均日流量

Q 平均日=Q/K=701/1.4=507.1L/s

则v min =Q 平均日/A=0.524/2x1.42x1=0.18m/s>0.15m/s ，符合要求 （11）计算草图如下：

进水

图4 平流式沉砂池计算草图

出水

四、初沉池 选型 平流沉砂池

1、

池子总面积A ，表面负荷Q=2.0m 3/(m 2.h)

A=

max Q 3600q

?=0.713600

2?=1278m 2

2、 沉淀部分有效水深h 2

h 2=qt=2x1.5=3m 取t=1.5h

3、 V ’=Q max ×t×3600=0.71×1.5×3600=3834m 3

4、 池长L

L=Vt3.6=4×1.5×3.6=21.6m 5、 池子宽度B

B=A L =127821.6=59.2m

6、 池子个数，宽度取b=5m

n=B b =59.2=12

7、 校核长宽比

L b

=21.65=4.32>4(符合要求) 8、 污泥部分所需总体积V

已知进水SS 浓度C 0=197mg/l 初沉池效率设计50%，则出水SS 浓度 C=C 0（1-0.5）=197×（1-0.5）=98.5

设污泥含水率97%，两次排泥时间间隔T=2d ，污泥容重 R=1t/m 3

max 066

z Q C C T 0.7110050864002100

V K 100p 1.401009710

-????-???=

=?-??-?（）86400100（）（）10（） =146m 3

9、 每格池污泥所需容积

V ’=14612=12.2m 3

10、

污泥斗容积V 1 h 4”:=

31b b 50.5xtg 1.73 3.89m 22β--=?= V ’=22341221 3.89

h "()(2550.5.25)33.233

b b b b m ??++=

?+?+= 11、 污泥斗以上部分污泥容积 L 1=21.6+0.5+0.3=22.4 L 2=5m

h 4’=(21.60.3-5)×0.01=0.163m

V 2=1

2422.45

()'(0.163511.222

l l h b ++?=??=）m 3 12 污泥斗和梯形部分容积 V 1+V 2=33.2+11.2=44.4m 3>22m 3 13.沉淀池总高度

H=h 1+h 2+h 3+h 4’+h 4”=0.3+0.3+0.5+0.103+3.89 =7.853m 取8m

五、厌氧池 1.设计参数

设计流量：最大日平均时流量为Q ′=Q/K h =4.53×104m 3/d=0.524m 3/s ，

每座设计流量为Q 1′=5242=262L/s ，分2座 水力停留时间：T=2h 污泥浓度：X=3000mg/L 污泥回流液浓度：X r =10000mg/L

考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h ，所以设计水量按最大日平均时考虑。 2.设计计算

（1）厌氧池容积：

V= Q 1′T=262×10-3×2.5×3600=1886.4m 3

（2）厌氧池尺寸：水深取为h=5.0m 。 则厌氧池面积：

A=V/h=1886.4/5=377.3m 2

厌氧池直径：

96.2114

.33

.37744=?=

=

π

A

D m （取D=22m ）

考虑0.3m 的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=5.3m 。 （3）污泥回流量计算： 1）回流比计算

R =X/（X r -X ）=3/（10-3）=0.43 2）污泥回流量

Q R =RQ 1′=0.43×262=112.66L/s=973.3m 3/

d

六、氧化沟 1.设计参数

拟用卡罗塞（Carrousel ）氧化沟，去除BOD 5与COD 之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH 3-N 低于排放标准。氧化沟按2010年设计分2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为

Q 1′＝

4

.1210153.64

??=18991m 3/d=219.8L/s 。

总污泥龄：20d

MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700 曝气池：DO ＝2mg/L

NOD=4.6mgO 2/mgNH 3-N 氧化，可利用氧2.6mgO 2/NO 3—N 还原

α＝0.9 β＝0.98

其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD 5 b=0.05d -1 脱氮速率：q dn =0.0312kgNO 3-N/kgMLVSS·d K 1=0.23d -1 Ko 2=1.3mg/L 剩余碱度100mg/L(保持PH ≥7.2):

所需碱度7.1mg 碱度/mgNH 3-N 氧化；产生碱度3.0mg 碱度/mgNO 3-N 还原

硝化安全系数：2.5 脱硝温度修正系数：1.08 2.设计计算

（1）碱度平衡计算：

1）设计的出水5BOD 为20 mg/L ，则出水中溶解性5BOD ＝20-0.7×20×1.42×（1－e -0.23×

5）=6.4 mg/L

2）采用污泥龄20d ，则日产泥量为：

4.926)

2005.01(1000)4.6169(189916.01=?+?-??=+m r bt aQS kg/d

设其中有12.4％为氮，近似等于TKN 中用于合成部分为：

0.124926.4=114.87 kg/d 即：TKN 中有

49.1110000

1000

87.114=?mg/L

用于合成。

需用于氧化的NH 3-N =32-11.49-2=18.1 mg/L 需用于还原的NO 3-N =18.11-11=7.11mg/L 3）碱度平衡计算

已知产生0.1mg/L 碱度/除去1mg BOD 5，且设进水中碱度为250mg/L ，剩余碱度=250-7.1×18.1+3.0×7.11+0.1×（169－6.4）=159.18 mg/L

计算所得剩余碱度以C a CO 3计，此值可使PH ≥7.2 mg /L

（2）硝化区容积计算： 硝化速率为

()[]???

?????+??

???

??+?=--22

158.105.015098.021047.0O K O N N e O T T n μ ()[]

??

?

???+???????+?=-?-23.12102247.0158.11505.01515098.0e =0.204 d -1

故泥龄：9.4204

.01

1

==

=n

w

t μ d 采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d 原假定污泥龄为20d ，则硝化速率为：

05.020

1==

n μd -1 单位基质利用率：

167.06

.005

.005.0=+=

+=

a

b

u n μkg 5BOD /kgMLV SS.d

MLVSS=f×MLSS=0.753600=2700 mg/L 所需的MLVSS 总量=kg

5.97361000

167.010000

)4.6169(=??-

硝化容积：1.360610002700

5.9736=?=

n

V m 3

水力停留时间：56.42418991

1

.3606=?=

n

t h （3）反硝化区容积： 12℃时，反硝化速率为：

()20029.0)(03.0-??

?

???+=T dn M F q θ

()201208.1029.0)24163600190(03.0-??????

???????+?

?=

=0.017kgNO 3-N/kgMLVSS.d

还原NO 3-N 的总量=

0.13518991100011

.7=?kg/d 脱氮所需MLVSS=3.7105019.0.

135=kg 脱氮所需池容：6.2631100027003.7105=?=

dn V m 3

水力停留时间：3.32418991

6

.2631=?=

dn t h （4）氧化沟的总容积： 总水力停留时间：

h 86.73.356.4=+=+=dn n t t t h

总容积：

62386.26311.3606=+=+=dn n V V V m

3

（5）氧化沟的尺寸：

氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m ，宽7m ，则氧化沟总长:

m 6.2547

5.37

.6237=?。其中好氧段长度为m 2.14775.31.3606=?，缺氧段长度为m 4.1077

5.36

.2631=?。 弯道处长度:m 66212

21

273==?+??πππ

则单个直道长:

m 15.474

66

6.254=- (取50m)

故氧化沟总池长=50+7+14=71m ，总池宽=74=28m （未计池壁厚）。 校

核

实

际

污

泥

负

荷

d kgMLSS kgBOD XV QS N a s ?=??==/143.06238

360016918991

（6）需氧量计算：

采用如下经验公式计算:

326.26.4)/(NO N MLSS B S A d kg O r r ?-?+?+?=

其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥

内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。

经验系数：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量：

N r =18.11899110-3=343.7kg/d R=0.518991(0.167-0.0064)+0.13606.12.7 +4.6343.7-2.6135 =3728.5kg/d=155.35kg/h

取T=30℃，查表得α=0.8,β=0.9,氧的饱和度)30(?s C =7.63

mg/L ，)20(?s C =9.17 mg/L

采用表面机械曝气时，20℃时脱氧清水的充氧量为：

[]()

20)()

20(0024

.1-??-=

T T s s C C RC R βρα

[]()h kg /36.288024.1263.719.080.017

.935.1552030=?-????=

-

查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径Ф＝3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO 2/h ，每座氧化沟所需数量为n ,则

306.2125

36.2881250===

R n 取n=3台

（7）回流污泥量： 可由公式X

X X

R r -=

求得。

式中：X=MLSS=3.6g/L ，回流污泥浓度取10g/L 。则：

56.06

.3106

.3=-=

R （50％～100％，实际取60％）

考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q 。 （8）剩余污泥量：

d kg Q w /7.2374189911000

25

.024075.04.9726=??+=

如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L ，则每个氧化沟产泥量为：

d m /47.23710

6

.23743= （9）氧化沟计算草草图如下：

图5 氧化沟计算草图

七、二沉池

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。

1．设计参数

设计进水量：Q=2.563x104m 3/d （每组）

表面负荷：q b 范围为1.0—1.5 m 3/ m 2.h ，取q=1.0 m 3/ m 2.h

固体负荷：q s =140 kg/ m 2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h

堰负荷：取值范围为1.5—2.9L/s.m ，取2.0 L/(s.m) 2．设计计算 （1）沉淀池面积:

按表面负荷算：75.640222563max =?==b q Q A m 2

（2）沉淀池直径：m m A

D 2956.2814

.375

.64044>=?=

=

π

有效水深为 h=q b T=2.01.5=3m<4m

7.93

291==h D （介于6～12）

（3）贮泥斗容积：

为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用T w =2

h ，二沉池污泥区所需存泥容积：

315.3924

210004

29360045.01000SNT m n V w =?????==

则污泥区高度为

m A t Q h 9.1660

5

.281102=?=?=

按澄清区最小允许深度1.5m ，考虑去h 2’=1.5m （8）污泥区高度（h 2”’）

设t ’=1.5h

h 2’”=0w w u 1R Q N t 10.51281.52 1.5 2.250.5N C A 0.526647.75

++???==+?+?‘（）（）（）（）

(9) 池边深度（h 2’）

h 2=h 2’+h 2’”+0.3=1.98+2.25+0.3=4.5 (10)沉淀池池边高度（H ）

设池底坡度为0.06，污泥斗直径d=2m ，池中心与池边落差 h 3=D d 292

0.06

0.060.8122

--== 超高 h 1=0.3m 污泥斗高度h 4=1m H=h 1+h 2+h 3+h 4-0.3+4.5+0.81+1=6.61 (11)污泥斗容积

V1=23

4d

h 3.14m 2

π

?=（） （12）污泥斗以上部分污泥容积

2233

2h 2q 2V )11)191.403

22

q

m π=

+?+=（（

（13）污泥总容积

V 1+V 2=3.14+191.40=194.5>39.15m 3 (14)位深比

2

29

6.4414.5

D

h ==

图6 辐流式沉淀池

出水

图7 辐流式沉淀池计算草图

八、接触消毒池与加氯间

采用隔板式接触反应池

1．设计参数

设计流量：Q′=18991m3/d=712.15 L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min

设计投氯量为：ρ＝4.0mg/L

平均水深：h=3.5m