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计算2

水污染控制工程课程设计计算书

一格栅的设计计算

1.设计参数:

设计流量Q=5.0×104m 3/d=578.7L/s=0.58 m 3

/s 栅前流速v 1=0.8m/s ,过栅流速v 2=1.0m/s 栅条宽度s=0.01m ,格栅间隙e=20mm 栅前部分长度0.5m ,格栅倾角α=60° 栅渣量=0.03m 3 /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 2.11

21==

,则栅前水深m B h 6.021

== (2)栅条间隙数97.44V2

sin =??

=

eh Q n (取n=45)

(3)栅槽有效宽度m en n s B 34.1)1(=+-=(取1400mm) (4)进水渠道渐宽部分长度m tg tg B B l 27.020

22

.14.1α1211=-=-=

(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 14.02

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 13.060sin 8

.920.1)02.001.0(42.23sin 22ξ02

34

01=????=?==

其中3

4)(ξe

s β=

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 :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=0.6+0.3=0.9m 栅后槽总高度H=h+h 1+h 2=0.6+0.13+0.3=1.03m (8)格栅总长度m tg l l L 43.260

9.05.00.10

21=++++=

(9)每日栅渣量d m K QW W 3

111.11000总86400=??= ——生活污水流量总变化系数,此时取=1.35 所以宜采用机械格栅清渣 (10)计算草图如下:

计算2

工作平台

栅条

计算2

计算2

计算2

计算2

图1 中格栅计算草图

二 泵房的设计计算

1.选泵依据

选择污水泵两台,一用一备,互为备用。设计泵的抬升高度为10m ,考虑沿程损失,选用扬程15m ,流量Q=600L/s 的两台同型号IS 泵,采用自罐式吸水。

三、泵后细格栅

1.设计参数:

设计流量Q=5.0×104m 3/d=578.7L/s=0.58 m 3/s 栅前流速v 1=0.8m/s ,过栅流速v 2=1.0m/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° 栅渣量ω1=0.1m 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

1v B Q =计算得:栅前槽宽

m V Q B 2.11

21==

,则栅前水深m B h 6.021

== (2)栅条间隙数94.890

.16.001.060sin 58.0sin 0

=??=?=ehv Q n (取n=90)

设计两组格栅,每组格栅间隙数n=45条

(3)栅槽有效宽度m en n s B 89.0)1(=+-=(取900mm)

所以总槽宽为0.89×2+0.2=1.98m (考虑中间隔墙厚0.2m ) (4)进水渠道渐宽部分长度m tg tg B B l 1.120

22

.198.120

111=-=?-= (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 55.02

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 32.060sin 8

.920.1)01.001.0(42.23sin 22ξ2

34

01=?????===α

其中=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 :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=0.6+0.3=0.9m 栅后槽总高度H=h+h 1+h 2=0.6+0.32+0.3=1.22m (8)格栅总长度L=L 1+L 2+0.5+1.0+ H 1/tan α =1.1+0.55+0.5+1.0+0.9/tan60°=3.67m

(9)每日栅渣量d m K QW W 317.31000总86400=??=>0.2m 3

/d

——生活污水流量总变化系数,此时取=1.35

所以宜采用机械格栅清渣 (10)计算草图如下:

计算2

计算2

计算2

计算2

图3 细格栅计算草图

进水

四 、沉砂池的设计计算

考虑SS 去除率及有机固体含量等因素,最终决定采用曝气沉砂池。选两座。具体尺寸计算如下:

1.总有效容积:

取最大设计流量时的停留时间t=2min Q max =0.58m 3/s

V=60Q max t=60?0.58?2=69.6m 3

2.池断面面积:

A =

v

Q max =17.058

.0=3.4m 2 式中 A ——水流断面面积,m 2

Q max ——最大设计流量,m 3/s ;

v ——水流水平流速,取v=0.17m/s 。 所以 A=3.4m 2 取 A=4.0m 2

3.池总宽度:

B=

A h

h ——沉砂池的有效水深,m

取h=2m 所以B=22

.4=m

B/h=1.0,所以满足要求。

4.池长:

L=

A V =0

.46.69=17.4m 此时L/B=8.7,满足要求

设两个沉砂池并联,则单个沉砂池宽度m B

B 12

1==

5.所需曝气量:

查有关数据得每立方米生活污水所需曝气量D=0.18m 3

/m 3

q=3600DQ max =3600?0.18?0.58=375.84m 3 /h

6.沉砂槽的设计

若设吸砂机工作周期为t=2d ,沉砂槽所需容积

3

5111.110m

K Qtx V Z

==

其中:1x ——城市污水沉砂量,3 m 3/ 510m 3

设沉砂槽底宽1a =0.5m,上口宽为2a =1.2m ,沉砂槽斜壁与水平面夹角55°, 沉砂槽高度为 m tg h 5.0552

5

.02.101=-= 沉砂槽容积为 3874.84.176.02

2

.15.0m V =??+=

>1.113m

7.沉砂池总高

设池底坡度为

0.3,坡向沉砂槽的过度部分长度:

m a L l 4.72

2

.02.124.172

2

.0221=-?-=

--=

池底斜坡部分的高度为 h 2=0.3×7.4=2.22m 设超高m h 3.03= 沉沙池水面离池底的高

m h h h h H 02.53.022.25.02321=+++=+++=

五 初次沉淀池的设计计算

由于处理水水质较稳定,且污水量较小,考虑采用平流式沉淀池作为初沉池。具体计算如下:

参考:最大溢流负荷小于2.9L/ms

1.、设计参数

设计流量:Q=580L/s 设计流速:v=4.8mm/s 水力停留时间:t=2h

2、设计计算

(1)沉淀池有效水深:h=qt=2?2.0=4m (q 表面水力负荷,取2.0)/(23h m m ?) (2)沉淀池有效容积:37.416624

50000

2m Qt V =?

== (3)沉淀池长度:L=3.6vt=3.6×4.8×2=34.56m (取35m ) (4)沉淀池总宽度:m ql Q B 3035

24250000=??==

(5)沉淀池座数:48

30===

b B n (每座宽度b=8m) 校核:

4.4835

==b L >4:1 符合要求

875.84

35>==h L 符合要求 (6)每日产泥量:342501000

2

103437.01000m SNt

W =???==

S ——每人每日产生污泥量,取0.37L/(P ?d)。 N ——为设计人口,取为34万。 t ——排泥间隔时间,取2d 每个沉淀池的污泥量:315.624

250

m W ==

(7)污泥斗各部分尺寸及容积:

设计斗底宽a 1=0.5m ,斗上宽a=6m ,斗壁与水平面的倾角为60° 斗高h d =

m tg 76.4602

5

.060=- 沉砂斗容积:

32121228.62)325.036(76.43

1

)(3

1

m f f f f h V d =++??=

++=

污泥斗以上梯形部分污泥容积:b h l l V '

211)2

(

+= 设计池底坡度为0.01,m h 197.001.0)63.026('=?-+=

总长度:=1l 26+0.3+0.5=26.8m (流入口至挡板距离0.5m ,流出口至挡板距离0.3m ) 2l =6m 所以 3138.196197.02

6

8.26m V =??+=

总容积:132166.81W m V V V >=+= 满足条件 (9)池总高度H :设超高h 1=0.3m ,

H=h+h

1+'h

h

d

+=4+0.3+4.76+0.197=9.46m

计算2

六曝气池的设计计算

1.水质分析

原污水的COD

cr

为300~350 mg/L ,BOD值为130~150mg/L,SS为70~150mg/L,

最终达标排放可直接取BOD

5 为150 mg/L,COD

cr

为350 mg/L,SS为150mg/L,经

过初次沉淀池处理,BOD

5按降低25%考虑,COD

cr

按降低30%考虑,SS按降低80%

考虑,则进入曝气池的污水

S

a

=150(1-25%)=112.5mg/L

COD

cr

=580(1-30%)=406mg/L

SS=150(1-80%)=30mg/L

处理水中非溶解性BOD

5

取处理水中悬浮固体浓度C

e

=25mg/L;

微生物自身氧化率b=0.09;

活性微生物在处理水中所占的比例X

a

=0.4

BOD

5 =7.1bX

a

C

e

=7.1?0.09?0.4?25=6.4mg/L

处理水中溶解BOD

5

值为:

20-6.4=13.6mg/L

去除率η=

5.

112

6. 13

5.

112-

=87.9%

2.曝气池的计算与各部位尺寸的确定

(一)曝气池按BOD污泥负荷法计算

(1) BOD污泥负荷的确定

BOD污泥负荷为0.25kgBOD

5

/(kgMLSS·d),校核公式

N S =

η

f

S K e 2

K 2 值取0.019 S e =13.6mg/L

η=0.879

?=

MLSS MLVSS

=0.75

带入各值

N S =879

.075

.06.13019.0??=0.247mg/L ≈0.25mg/L

计算结果确证,N S 值取0.25是适合的。 (2) 确定混合液污泥浓度X 取SVI=120 回流比R=50% 有

X=120)1(106R Rr +=1205.1102.15.06

???=3333mg/L ≈3300 mg/L

(3) 确定曝气池的容积 V=

X

N QS s a =7.681625.033005.11250000=??m 3

确定曝气池各部分尺寸

设两组曝气池,每组容积为

2

7

.6816=3408.3m 3 池深4.5m ,则每组曝气池的面积为: F=

5

.43

.3408=757.4m 2 池宽取8m 宽深比介于1~2之间,符合规定。 池长:

L=F/B=757.4/8=94.7m L/B=94.7/8=11.8m 取超高0.5m ,则池总高为 H= 4.5+0.5=5m (二) 曝气系统的计算与设计 1. 最大时需氧量的计算 查表得取a ′=0.5 b ′=0.15

O 2 =a ′QS r +b ′VX v =0.5?50000(100020113-)+0.15?6816.7?1000

2500

=4881.3kg/d

2. 每日去除的BOD 5 值

BOD r =

1000

)

20113(50000-?=4650kg/d

3. 去除每kgBOD 的需氧量 ΔO 2 =

4650

3

.4881=1.05kgO 2 /kgBOD (三)供气量的计算

采用网状模型中微孔空气扩散器,铺设与距池底0.2m 。淹没水深4.0m ,计算温度定为300

1.查表得水中饱和氧溶解度:

()()209.17/307.63/s s C C mg L C C mg L

?=?=

2.空气扩散器出口的绝对压力Pb 为: Pb=1.013* 105+9.8*100* 103=1.09*106p a

3.空气离开曝气池面时,氧的百分比

()()()()

()

2112110.12%100%18.96%

79211792110.12A t A A E O E E ?-?-=

?==+?-+?-——空气扩散器的氧转移效率,这种扩散器可以取12%。

4.在最不利温度条件下(即温度在30度时),曝气池混合液平均氧饱和度为: ()55

1.341018.96C 307.638.74/

2.0261042sb C mg L ????=?+= ????

5.曝气池供气量为: Gs=

EA

R 3.00

*100=

100*12*3.0425=11808.2 m 3/h 去除1kgBOD 的供气量为:11808/113=101m 3空气/kgBOD ,

每立方污水所需的曝量为11808/50000=5.67m 3空气/m 3污水。

计算2

七.二次沉淀池的设计计算

1.池面积的计算:

沉淀池表面负荷取q=1.7m 3/h ),n=2座, 则单池的面积为: =612.5

2.单池的直径为: =27.9m,取D=28m

则实际的单池面积为616㎡。

3.沉淀池的有效水深及泥量:

每池每天污泥量1W '=

n

SN 1000t

=24

210004

10345.04?????

=14.2m 3

S —每人每日产生污泥量,取0.5L/(P.d ) N —人口,取为34万

t —污泥在污泥斗贮存时间用4h 计

则2座二沉池每天产生的污泥量W 1=14.22?=28.4 m 3 沉淀池总高H= h 1+h 2+h 3+h 4+h 5 =6.13m h 1——保护高取0.3m 有效水深 h 2——有效水深,3m

h 3——缓冲层高,取=0.3m , 池底坡度取0.05,

斜坡的高度4h =(14-2)?0.05=0.6m , 抽砂斗高m tg h 73.160)12(06=-=

污泥斗容积V1=m

3

池底可贮污泥体积V2=m 3

共可贮污泥体积V1+ V2=156 m 3>14.2 m 3

池周边处高度h 1+h 2+h 3=3.8m 径深校核 D/h2=28/3=9.3 合格

八、污泥浓缩池

采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池,用带栅条的刮泥机刮泥,采用静压排泥,剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。 1.设计参数 进泥浓度:10g/L

污泥含水率P 1=99.0%,每座污泥总流量: Q ω=Q/2=

2

67

.16250+=133.33m 3/d

设计浓缩后含水率P 2=96.0% 污泥固体负荷:q s =45kgSS/(m 2.d) 污泥浓缩时间:T=13h 贮泥时间:t=4h

2.设计计算

(1)浓缩池池体计算: 每座浓缩池所需表面积 ==M

QC A 29.2m 2

浓缩池直径

m A

D 1.614

.32

.2944=?=

有效水深

h 1=uT=0.184?13=2.39m 取h 1=2.4m 浓缩池有效容积

V 1=A ?h 1=29.2?2.4=70.1m 3 (2)排泥量与存泥容积:

浓缩后排出含水率P 2=96.0%的污泥,则 Q w ′=

h m d m Q w /39.1/33.3333.13396

10099

100P -100P -1003321==?--=

按4h 贮泥时间计泥量,则贮泥区所需容积 V 2=4Q w ′=4?1.39=5.56m3 泥斗容积

)(3

2

221214

3r r r r h V ++=π

=8.2)6.06.01.11.1(3

2

.114.322=+?+?? m 3 式中:

h 4——泥斗的垂直高度,取1.2m

r 1——泥斗的上口半径,取1.1m

r 2——泥斗的下口半径,取0.6m

设池底坡度为0.08,池底坡降为: h 5=

m 16.02

)

2.22.6(08.0=-

故池底可贮泥容积: )(3

2

111215

4r r R R h V ++=

π

=143.3 m 3

因此,总贮泥容积为

3431.1463.1438.2m V V V w =+=+=>133.33> m 3(满足要求)

(3)浓缩池总高度:

浓缩池的超高h 2取0.30m ,缓冲层高度h 3取0.30m ,则浓缩池的总高度H 为

54321h h h h h H ++++=

=2.4+0.30+0.30+1.2+0.16=4.36m (4)浓缩池排水量: Q=Q w -Q w ′=5.56-1.39=4.17m 3/h

(5)浓缩池计算草图:

计算2

计算2

计算2

计算2

计算2

计算2

计算2

图8 浓缩池计算草图

九消毒

1.消毒采用紫外消毒。