師大優(yōu)秀論文西安市某污水處理廠設計.doc

環(huán)境工程專業(yè)本科生畢業(yè)設計（論文）西安市某污水處理廠設計內(nèi)容摘要 本設計為西安市某污水處理廠工程工藝設計，污水處理廠規(guī)模為81040m3/d，污水主要來源為生活污水和工業(yè)廢水，主要污染物質(zhì)是BOD、COD 、SS 、TN、NH3-N、TP，適宜采用生化處理方法。結合污水來源的水質(zhì)特征，確定采用倒置A2/O為主體反應池的污水處理工藝流程和以重力濃縮池為主體的污泥處理工藝流程。本工藝具有良好的去除BOD、COD及脫氮除磷的功能，對BOD、COD、SS、TN、NH3-N、TP的去除率分別能達到96.23%、89.51%、96.68%、68.72%、83.33%、86.23%，污水處理廠處理后的出水達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）中的一級A標準，其出水就近排入水體。關鍵詞 倒置A2/O工藝；脫氮除磷；曝氣沉砂池；輻流式沉淀池；重力濃縮池1 設計任務書1.1設計任務與內(nèi)容1.1.1設計簡介本設計為環(huán)境工程專業(yè)本科畢業(yè)設計，是大學四年教學計劃規(guī)定的最后一個實踐性環(huán)節(jié)，本設計題目為：西安市某污水處理廠設計。設計任務是在指導教師的指導下，在規(guī)定的時間內(nèi)進行城市污水處理廠的設計。1.1.2設計任務與內(nèi)容（1）污水處理程度計算根據(jù)水體要求的處理水質(zhì)以及當?shù)氐木唧w條件、氣候與地形條件等來計算污水處理程度。（2）污水處理構筑物計算確定污水處理工藝流程后選擇適宜的各處理單體構筑物的類型。對所有單體處理構筑物進行設計計算，包括確定各有關設計參數(shù)、負荷、尺寸等。（3）污泥處理構筑物計算根據(jù)原始資料、當?shù)鼐唧w情況以及污水性質(zhì)與成分，選擇合適的污泥處理工藝流程，進行各單體處理構筑物的設計計算。（4）平面布置及高程計算對污水、污泥及中水處理流程要作出較準確的平面布置，進行水力計算與高程計算。（5）污水泵站工藝計算對污水處理工程的污水泵站進行工藝設計，確定水泵的類型揚程和流量，計算水泵管道系統(tǒng)和集水井容積，進行泵站的平面尺寸計算和附屬構筑物計算。1.2設計依據(jù)及原始資料1.2.1設計依據(jù)本設計依據(jù)環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計任務書，給水排水工程快速設計手冊（2排水工程）、排水工程（第二版）下冊、水污染控制工程（第三版）下冊、給水排水設計手冊（第二版）、城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）等進行設計。1.2.2設計原始資料（1）排水體制排水體制采用完全分流制（2）污水量 城市設計人口 34萬 人，居住建筑內(nèi)設有室內(nèi)給排水衛(wèi)生設備和淋浴設備。 城市公共建筑污水量按城市生活污水量的30計。 工業(yè)污水量為 28000 米3平均日，其中包括工業(yè)企業(yè)內(nèi)部生活淋浴污水。 城市混合污水變化系數(shù)：日變化系數(shù)K日 1.1 ，總變化系數(shù)Kz 1.3 。（3）水質(zhì)： 當?shù)丨h(huán)保局監(jiān)測工業(yè)廢水的水質(zhì)為： BOD5 295 mg/L COD 584 mg/L SS 240 mg/L TN 46 mg/L NH3-N= 30 mg/L TP 3.7 mg/L PH78 城市生活污水水質(zhì)： COD 420 mg/L NH3-N= 30 mg/L TN 49 mg/L TP 3.6 mg/L 混合污水： 重金屬及有毒物質(zhì)：微量，對生化處理無不良影響；大腸桿菌數(shù)：超標；冬季污水平均溫度15，夏季污水平均溫度25。（4）出水水質(zhì)污水處理廠出水水質(zhì)參考城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）中的一級A標準，并盡量爭取提高出水水質(zhì)，因此確定本污水廠出水水質(zhì)控制為：CODCr50mg/L SS10mg/L BOD510mg/LTN15 mg/L NH3-N=5(8)mg/L TP0.5mg/L城市污水經(jīng)處理后，就近排入水體，其出水也可作為雜用回用水。（5）氣象資料 氣溫：年平均13.6，最高45.2，最低20.6 風向風速：常風向為東北與西南風，最大風速25m/s 降水量：年平均降雨量587.63mm，最高年817.8 mm，最低年285.2 mm。 冰凍期36d，土壤冰凍深度最大50cm，一般為10 cm。（6）水體、水文地質(zhì)資料 水體資料污水廠處理出水排入水體，水體河底標高390.65 m，平均流量1.5 m3s，平均水深2.8 m，底坡8。 區(qū)域地下水為潛水，地下水位在5.010.0m，隨季節(jié)變化。水質(zhì)對混凝土無侵蝕性。（7）工程地質(zhì)資料 地基承載力特征值 130 KPa，設計地震烈度7度。 土層構成：由上至下包括黃土狀亞粘土、飽和黃土狀亞粘土、細粉砂與中粗砂、亞粘土等。（8）污水處理廠地形圖，廠區(qū)地坪設計標高為398.88 m。（9）污水處理廠進水干管數(shù)據(jù)管內(nèi)底標高392.38m，管徑 1250 mm 充滿度 0.85 2 設計水量和水質(zhì)計算2.1設計水量計算本設計中設計水量的計算包括平均日污水量、最大日污水量、最大時污水量的計算，按照給水排水工程快速設計手冊（2排水工程）第7頁表2-6公式進行計算。2.1.1平均污水量Qp的計算（1）生活污水量Qp1的計算式中：每人每日平均污水量定額L/(人d)，該市位于陜西，由給水排水工程快速設計手冊（2排水工程）第6頁表2-4查知，陜西屬于第二分區(qū)，居住建筑內(nèi)設有室內(nèi)給排水衛(wèi)生設備和淋浴設備，所以為100140 L/(人d)，取=120 L/(人d)N設計人口數(shù)，34萬人=340000 120 L/d=40800m3/d（2）公共建筑污水量Qp2的計算=30% =30%40800 m3/d=12240 m3/d（3）工業(yè)污水量的計算 由原始資料可知：=28000 m3/d（4）平均污水量的計算40800+12240+28000=81040 m3/d2.1.2設計最大日污水量的計算 =1.181040 m3/d=89144m3/d2.1.3設計最大時污水量的計算 =1.381040 m3/d=105352m3/d2.1.4設計水量匯總各設計水量匯總?cè)氡?中。表1.各設計水量匯總項目水量m3/dm3/hm3/sL/s平均日污水量810403376.670.938937.96最大日污水量891443714.331.0321031.76最大時污水量1053524389.671.2191219.352.2設計水質(zhì)2.2.1進水的水質(zhì)計算本設計進水水質(zhì)計算包括SS、BOD5、COD、TN、NH3-N、TP等的濃度的計算，其計算方法如下1：（1）混合污水中SS濃度的計算： 式中： s每人每日排放的污水量，s=120L/（人d） as每人每日排放的SS的量，由給水排水設計手冊（第五冊）第246頁查知，as =35-50g/（人d），取as =40g/（人d）生活污水中SS濃度的計算mg/L=333.33 mg/L工業(yè)污水中SS濃度的計算由設計原始資料得知Cs2=240mg/L混合污水中SS濃度計算 =301.08mg/L（2）混合污水中的BOD5濃度的計算 式中： s每人每日排放的污水量，s=120L/（人d） as每人每日排放的BOD5的量，由給水排水設計手冊（第五冊）第246頁查知，as =20-35g/（人d），取as =30g/（人d）生活污水中BOD5濃度的計算=mg/L=250mg/L工業(yè)污水中BOD5濃度的計算由設計原始資料得知=295mg/L混合污水中濃度計算 =265.55mg/L（3）混合污水中的COD濃度的計算生活污水中COD濃度 COD=420mg/L工業(yè)污水的COD濃度 COD=584mg/L混合污水中COD濃度 COD=mg/L=476.66mg/L（4）混合污水中的TN濃度的計算生活污水中TN濃度 TN=49mg/L工業(yè)污水的TN濃度 TN=46mg/L混合污水中TN濃度 TN=mg/L=47.96mg/L（5）混合污水中的NH3-N濃度的計算生活污水中NH3-N濃度 NH3-N=30mg/L工業(yè)污水的NH3-N濃度 NH3-N=30mg/L混合污水中NH3-N濃度 NH3-N =mg/L=30mg/L（6）混合污水中的TP濃度的計算生活污水中TP濃度 TP=3.6mg/L工業(yè)污水的TP濃度 TP=3.7mg/L混合污水中TP濃度TP=mg/L=3.63mg/L（7）混合污水其它水質(zhì)指標重金屬及有毒物質(zhì)：微量，對升華處理無不良影響；大腸桿菌數(shù)：超標；冬季污水平均溫度15，夏季污水平均溫度為25。2.2.2出水水質(zhì)設計（1）污水處理廠出水水質(zhì)參考城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）中的一級A標準，并盡量爭取提高出水水質(zhì)，因此確定本污水廠出水水質(zhì)控制為：CODCr50mg/L SS10mg/L BOD510mg/LTN15 mg/L NH3-N=8mg/L TP0.5mg/L（2）城市污水經(jīng)處理后，就近排入水體，其出水也可作為雜用回用水。（3）處理廠對污水各項指標的處理程度式中： 進水中某種污染物的平均濃度（mg/L） 出水中該種污染物的平均濃度（mg/L）將各項水質(zhì)指標帶入上式中，計算出對污水的處理程度如下：SS96.68% COD89.51% BOD596.23%TN68.72% NH3-N83.33% TP86.23%2.3計算當量人口數(shù)N 式中：城市人口數(shù)，34萬人；公共建筑用水折算而得的人口數(shù)，工業(yè)廢水折算而得的人口數(shù)。2.3.1公共建筑用水折算而得的人口數(shù) 2.3.2工業(yè)廢水折算而得的人口數(shù)工業(yè)廢水按SS、BOD濃度折合為人口數(shù)是按照給水排水設計手冊（第五冊）第246頁公式4-1轉(zhuǎn)化進行計算的，折合成人口數(shù)的計算公式為： （1）工業(yè)廢水按SS計算式中： 工業(yè)廢水中SS的濃度，Css=240mg/L； 工業(yè)廢水的平均日污水量，Qp2=28000人；as每人每日排放的SS量，由給水排水設計手冊（第五冊）第246頁查知，as =35-50g/（人d），取as =40g/（人d）。 =168000=16.8萬人（2）按BOD5計算 式中： 工業(yè)廢水中BOD5的濃度，CBOD5=295mg/L 工業(yè)廢水的平均日污水量，Qp2=28000人as每人每日排放的BOD5量，由給水排水設計手冊（第五冊）第246頁查知，as =20-35g/（人d），取as =30g/（人d） =275333人=27.53萬人3 確定工藝流程3.1工藝流程選擇的原則污水處理的目的主要有兩個，其一是保護水資源不受污染，因此處理后出水要達到水質(zhì)標準；其二是污水回用，處理后出水用于農(nóng)田灌溉、城市中水和工業(yè)生產(chǎn)等，為此處理水要滿足相應的用水要求，水處理工程師手冊對工藝流程的選擇給出了以下的原則和要求，所以污水處理工藝的選擇也要按照下面的原則和要求進行2。 （1）工藝流程應根據(jù)原水性質(zhì)和用水要求選擇，其處理程度和方法應符合現(xiàn)行的國家標準和地方的有關規(guī)定，處理后水質(zhì)應符合有關用水和排放的標準要求；（2）應充分利用當?shù)氐牡匦巍⒌刂?、水文、氣象等自然條件及自然資源；（3）污水處理應充分考慮排放水體的稀釋、自凈能力，根據(jù)污水處理程度來選擇流程；（4）流程選擇應妥善處理技術先進和合理可行的關系，并考慮遠期發(fā)展對水質(zhì)水量的要求，考慮分期建設的可能性；（5）流程組合的原則應當是先易后難，先粗后細，先成本低的方法，后成本高的方法。3.2工藝流程的確定按照污水處理工藝流程選擇的原則和要求，可得比較合適于西安市某污水處理廠的工藝是倒置A2/O法工藝。該工藝采用較短時間的初沉池或者不設初沉池，使進水中的細小有機懸浮固體有相當?shù)囊徊糠诌M入生物反應器，以滿足反硝化菌和聚磷菌對碳源的需求，并使生物反應器中的污泥能達到較高的濃度；整個系統(tǒng)中的活性污泥都完整地經(jīng)歷過厭氧和好氧的過程，因此排放的剩余污泥中都能充分地吸收磷；避免了回流污泥中的硝酸鹽對厭氧釋磷的影響；由于反映其中活性污泥濃度較高，從而促進了好氧反應器中的同步硝化、反消化，提高了處理系統(tǒng)的脫氮除磷的效率3。本法的具體工藝流程如圖1所示。出水厭氧反應池缺氧反應池好氧反應池回流污泥（25%-100%）Q回流混合液（0-200%）Q鼓風機房細格柵粗及格泵柵站沉砂池砂水分離器柵渣砂渣剩余污泥污泥濃縮池脫水車間干泥外運上清液流至廠內(nèi)污水管二沉池消毒池外運處置污水超越管圖1 倒置A2/O法工藝流程圖污水4 水處理各構筑物的選擇及設計計算4.1進水閘井的設計4.1.1 污水廠進水管1.設計依據(jù)1：（1）進水流速在0.91.1m/s；（2）進水管管材為鋼筋混凝土結構；（3）進水管按非滿流設計，；2.設計計算（1）取進水管流速為，由給水排水設計手冊（第二版）第1冊查知，取管徑為，設計坡度；（2）已知最大日污水量；（3）初定充滿度 h/D=0.85，則有效水深；（4）已知管內(nèi)底標高為392.38m，則水面標高為：393.44 （5）管頂標高為：；（6）進水管水面距地面距離。4.1.2 進水閘井工藝設計進水閘井的作用是匯集各種來水以改變進水方向，保證進水穩(wěn)定性。進水閘井前設跨越管，跨越管的作用是當污水廠發(fā)生故障或維修時，可使污水直接排入水體，跨越管的管徑比進水管略大，取為1400mm，進水閘井的設計要求如下2：（1）設在進水閘、格柵、集水池前；（2）形式為圓形、矩形或梯形；（3）井底高程不得高于最低來水管管底，水面不得淹沒來水管管頂。考慮施工方便以及水力條件，進水閘井尺寸取64.5m，井深 6.5m，井內(nèi)水深1.2m，閘井井底標高為392.19m，進水閘井水面標高為 393.39m，超越管位于進水管頂1.0m處，即超越管管底標高為 394.63m。由水處理工程師手冊第566頁表6.1.3選用HZJ5I型閘門，其安裝尺寸參數(shù)如下表2所示：表2 HZJ5I型閘門安裝參數(shù)QEF(F1)G(G1)HH1d2PS25002000278012501125285（265）390（370）3320118018012（4）啟閉機的選擇由水處理工程師手冊第566頁表6.1.3查得選用 LOD型電手動兩用啟閉機。4.2格柵4.2.1格柵的作用及種類格柵由一組或數(shù)組平行的金屬柵條、塑料齒鉤或金屬網(wǎng)、框架及相關裝置組成，傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的前端，用來截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、果皮、蔬菜、木片、布條、塑料制品等，防止堵塞和纏繞水泵機組、曝氣器、管道閥門、處理構筑物配水設施、進出水口，減少后續(xù)處理產(chǎn)生的浮渣，保證污水處理設施的正常運行3。按照格柵形狀，可分為平面格柵和曲面格柵；按照格柵凈間距，可分為粗格柵（50-100mm）、中格柵（10-40mm）、細格柵（1.5-10mm）三種，平面格柵和曲面格柵都可以做成粗、中、細三種3。本工藝采用矩形斷面中格柵和細格柵各一道，采用機械清渣，中格柵設在污水提升泵房之前，細格柵設在提升泵房之后。4.2.2格柵的設計原則 本設計中格柵的設計原則主要有1：（1）格柵的清渣方式有人工清渣和機械清渣，一般采用機械清渣；（2）機械格柵一般不宜少于兩臺；（3）過柵流速一般采用0.6-1.0m/s；（4）格柵前渠道內(nèi)的水流速度一般采用0.4-0.9m/s；（5）格柵傾角一般采用；（6）通過格柵的水頭損失一般采用0.08-0.15m；（7）格柵間必須設置工作臺，臺面應高出柵前最高設計水位0.5m，工作臺上應有安全和沖洗設施；（8）格柵間工作臺兩側(cè)過道寬度不應小于0.7m，工作臺正面過道寬度：人工清除不應小于1.2m，機械清除不應小于1.5m；（9）機械格柵的動力裝置一般宜設在室內(nèi)，或采取其他保護設施；（10）格柵間內(nèi)應安裝吊運設備，以利于進行格柵及其他設備的檢修、柵渣的日常清理。4.2.3格柵的設計計算1中格柵的計算本設計中格柵的設計計算如下1：前面計算可知：max=1.219m3/s，計算草圖8圖2 格柵示意圖（1）格柵間隙數(shù) 式中： 柵條間隙Qmax最大設計流量，m3/s； 柵條間隙，m； 柵前水深，m； 污水流經(jīng)格柵的速度，一般取0.61.0m/s； a格柵安裝傾角，（）取中格柵柵前水深為=1，格柵柵條間隙=20mm，過柵流速=0.9m/s，格柵安裝傾角a=60，設置兩臺機械格柵，則每臺格柵間隙數(shù)為：；則=32（2）柵槽寬度 式中：柵槽寬度，m；柵條寬度，取S=0.01m；柵條間隙，取=0.02m柵條間隙數(shù)，=32個；=m（3）進水渠道漸部分長度式中：進水渠道漸寬部分長度，m；B1進水渠道寬度，取B1=0.60m a1漸寬部分展開角度，??； （4）出水渠道漸窄部分長度（5）過柵水頭損失通過格柵的水頭損失可以按下式計算： 式中：設計水頭損失，m；計算水頭損失，m；重力加速度，m/s2；系數(shù)，格柵受污堵塞時水頭損失增大倍數(shù)，一般采用3；阻力系數(shù)，其值與柵條鍛煉形狀有關。設格柵斷面形狀為銳邊矩形，則 （6）柵后槽總高度 設柵前渠道超高，柵前水深，則 ，取1.4m（7）柵前槽高度 （8）柵槽總長度L （9）每日產(chǎn)生的柵渣量 式中： 每日柵渣量，單位體積污水柵渣量，中格柵間隙為20，取=0.05 生活污水總變化系數(shù)，=1.30.02，宜采用機械清渣每臺格柵每日柵渣量(10)中格柵及格柵除污機選型由給水排水設計手冊（第二版）第11冊第521頁查知，選用兩臺GH-1000鏈條回轉(zhuǎn)式多耙格柵除污機，其規(guī)格及性能如下表3：表3 GH-1000鏈條回轉(zhuǎn)式多耙格柵除污機的規(guī)格和性能參數(shù)型號格柵寬度（）格柵凈距（mm）安 裝 角 a（）過柵流速（）電動機功率（）GH-1000100020600.91.11.52細格柵的計算本設計中格柵的設計計算如下1：（1）格柵間隙數(shù) 式中各項字母代表的意義同前， 取細格柵柵前水深為1.5m，格柵柵條間隙b=10mm，過柵流速0.9m/s，格柵安裝傾角a=60，設置兩臺機械格柵，則每臺格柵間隙數(shù)為：（2）柵槽寬度 式中：柵槽寬度，m；柵條寬度，取=0.01m；柵條間隙，取=0.01m；柵條間隙數(shù)，=42個；=0m（3）進水渠道漸部分長度式中：進水渠道漸寬部分長度，m；1進水渠道寬度，取1=0.60m； a1漸寬部分展開角度，??； （4）出水渠道漸窄部分長度（5）過柵水頭損失通過格柵的水頭損失可以按下式計算： 式中：設計水頭損失，計算水頭損失，重力加速度，/s2系數(shù)，格柵受污堵塞時水頭損失增大倍數(shù)，一般采用3阻力系數(shù)，其值與柵條鍛煉形狀有關設格柵斷面形狀為銳邊矩形 （6）柵后槽總高度設柵前渠道超高，柵前水深，則 ，取2.1m（7）柵前槽高度 （8）柵槽總長度L （9）每日產(chǎn)生的柵渣量 式中： 每日柵渣量，單位體積污水柵渣量，中格柵間隙為20，取=0.05 生活污水總變化系數(shù)，=1.30.02，宜采用機械清渣每臺格柵每日柵渣量（10）細格柵及格柵除污機的選擇 由給水排水設計手冊（第二版）第11冊第533頁查知，選用兩臺XWB-08-15背耙式格柵除污機，其性能如下表4所示：表4 XWB-08-15背耙式格柵除污機型號格柵寬度（mm）耙齒有效長度(mm)安裝傾角()提升質(zhì)量(kg)格柵間距(mm)提升速度(m/min)電機功率(KW)XWB-08-15800100602001030.54.3沉砂池4.3.1沉砂池的作用及類型 污水中的無機顆粒不僅會磨損設備和管道，降低活性污泥活性，而且會板積在反應池底部減小反應池有效容積，甚至在脫水時扎破率帶損壞脫水設備。沉砂池的設置目的就是去除污水中泥砂、煤渣等相對密度較大的無機顆粒，以免影響后續(xù)處理的構筑物的正常運行3。常用的沉砂池的形式主要有平流式沉砂池、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池。平流式沉砂池是早期污水處理系統(tǒng)常用的一種形式，它具有截留無機顆粒效果較好、構造簡單等有點，但也存在流速不易控制、沉砂中有機性顆粒含量較高、排砂常需要洗砂處理等缺點。旋流式沉砂池是利用機械力控制水流流態(tài)與流速、加速砂粒的沉淀并使有機物隨流水帶走的沉砂裝置。曝氣沉砂池在池的一側(cè)通入空氣，使污水沿池旋轉(zhuǎn)前進，從而產(chǎn)生與主流垂直的橫向恒速環(huán)流；曝氣沉砂池還具有以下特點，通過調(diào)節(jié)曝氣量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率較穩(wěn)定，受流量的影響較小；沉砂中含有有機物量低于5%；由于池中設有曝氣設備，它還具有預曝氣、脫臭、除泡作用以及加速污水中油類和浮渣的分離等作用，這些特點對后續(xù)的沉淀池、曝氣池、污泥消化池的正成運行以及對沉砂的最終處置提供了有利的條件3。本設計中選用曝氣沉砂池，其截面圖如圖9示。圖3曝氣沉砂池示意圖1空氣干管 2支管 3擴散設備 4頭部支座 曝氣沉砂池與細格柵合建，為地上式矩形混凝土結構，設為兩格池子。4.3.2曝氣沉砂池的設計參數(shù) 本設計中曝氣沉砂池的設計參數(shù)有1：（1）旋流速度應保持0.250.3m/s；（2）水平流速為0.060.12m/s；（3）最大流量時停留時間為13min；（4）有效水深為23m，寬深比一般采用12；（5）長寬比可達5，當池長比池寬大得多時，應考慮設計橫向擋板；（6）每立方米污水的曝氣量為0.10.2m3空氣，或35 m3/（m2h）；（7）空氣擴散裝置設在池的一側(cè)，距池底約0.60.9m，送氣管應設置調(diào)節(jié)氣量的閥門；（8）池子的形狀應盡可能不產(chǎn)生偏流或死角，在集砂槽附近可安裝縱向擋板。4.3.3曝氣沉砂池的設計計算1池體的計算本設計中曝氣沉砂池的設計計算如下1：（1）池子總有效容積V 式中：污水廠最大設計流量，=1.219m3/s；最大設計流量時的流行時間，取t=2min； （2）水流斷面的面積A 式中：污水廠最大設計流量，=1.219m3/s；最大設計流量時的水平流速，取0.1 m/s；（3）池總寬度 式中： ，取 （4）校核寬深比 寬深比在12之間，符合要求（5）池體長L （6）校核長寬比 ，符合要求2曝氣系統(tǒng)設計計算 本設計的曝氣沉砂池的曝氣系統(tǒng)設計計算1 3：本設計的曝氣沉砂池運用鼓風曝氣系統(tǒng)，鼓風設備和倒置A2/O反應池空氣系統(tǒng)設在同一機房，采用穿孔管曝氣，穿孔曝氣管設置在集砂槽一側(cè)，距池底0.8,距池壁0.5m，則穿孔管的淹沒深度為。（1）最大時所需空氣量 式中： 每立方米污水所需空氣量，0.10.2m3空氣/ m3污水，取0.2m3空氣/ m3污水/h=877.68 m3 / h（2）平均時所需空氣量（3）鼓風機的風壓計算 式中：鼓風機出口風壓，kPa；擴散設備的淹沒深度，換算成壓力單位kPa，1mH20壓力相當于9.8kPa，； 擴散設備的風壓損失，kPa，與充氧形式有關，一般取35kPa，取4kPa； 輸氣管道的總風壓損失，kPa，包括沿程風壓損失和局部風壓損失，可以通過計算確定，設管路壓力損失為5.5kPa。 （4）鼓風機的選擇 由給水排水設計手冊（第二版）第11冊P470查知，選擇RD125型號羅茨鼓風機兩臺，其性能如下表6所示：表5 羅茨鼓風機的性能型 號口徑（mm）轉(zhuǎn)速（r/min）出口風壓（kPa）氣量Q（m3/min）軸功率LA（kW）電動機功率（kW）RD125125175029.616.811.715 3沉砂室的計算 沉砂室的計算過程如下1：（1）沉砂部分所需容積 式中：城市污水沉砂量，m3/106m3，可按照106m3污水沉砂1530m3計算，取/106m3污水清除沉砂的間隔時間，d，取 生活污水總變化系數(shù)，=1.3 （2）每個污泥斗的容積 式中： 每格沉砂斗容積； 沉砂斗個數(shù)，本設計中設每格池子有兩個沉砂斗，則； （3）沉砂斗各部分尺寸設斗底寬1=0.6,斗壁與水平面的傾角為60，斗高=1.1m，則沉砂斗傷口寬度為： 沉砂斗容積為： （m3）（8）沉砂室的高度采用重力排砂，設池底坡度，坡向砂斗， (9)池總高度式中：沉砂池超高，m，設=0.3m(10)驗證最小流速 式中： 最小流量，m3/s，最小流量時沉砂池的水流斷面面積（m2）， 最小流量時工作的沉砂池數(shù)目，最小流量時，只有一格工作=1（11）砂水分離器的選擇 選用螺旋式砂水分離器兩臺，一備一用，螺旋式砂水分離器由砂斗、溢流堰、出水管、無軸螺旋帶及驅(qū)動裝置等組成。4曝氣沉砂池進出水設計的計算曝氣沉砂池的進出水設計的計算過程如下4：（1）曝氣沉砂池進水設計曝氣沉砂池進水采用配水槽，來水由提升泵房和細格柵后水渠直接進入沉砂池配水槽，配水槽尺寸為：。為避免異重流的影響，污水經(jīng)潛孔進入沉砂池，過水流速不宜過大，流速控制在0.20.4m/s，本設計取。單格池子配水孔面積為：設計孔口尺寸為1.8m1.8m，則孔口實際流速為： 查給水排水設計手冊（第二版）第一冊P678，可得水流經(jīng)過孔口的局部水頭損失為，則水頭損失為： （2）曝氣沉砂池出水設計出水采用矩形薄壁跌水堰，假設堰為無側(cè)收縮堰，堰寬同沉砂池每格池子的寬度，即，則通過堰流量為： 式中： 堰流量， 流量系數(shù)，通常采用0.45； 堰寬，m，；溢流堰上水深，m；通過計算得出，設跌水高度為0.15m，則沉砂池出水的水頭損失為0.25+0.15=0.40m4.4倒置A2/O反應池4.4.1工藝設計參數(shù)倒置A2/O工藝的設計參數(shù)包括3：（1）污泥泥齡SRT=1020d，取為16d；（2）水力停留時間：缺氧區(qū)12h，取1.5h；厭氧區(qū)12h，取1.5h，好氧區(qū)510h，取6.5h；（3）池內(nèi)混合液污泥濃度（MLSS）為30004000mg/L,??；（4）污泥負荷0.15kgBOD5/(kgMLSSd-1)，取0.15kgBOD5/(kgMLSSd-1)。4.4.2反應池池體設計計算倒置A2/O工藝的反應池池體設計計算過程如下5：（1）混合液回流比R內(nèi) 總氮的去除率：式中：混合液回流比R內(nèi),取220%（2）反應池容積設兩座鋼筋混凝土結構的倒置A2/O反應池，；缺氧區(qū)容積： 厭氧區(qū)容積： 好氧區(qū)容積： （3）校核氮磷負荷好氧區(qū)總氮負荷：符合要求； 厭氧區(qū)總磷負荷：,符合要求。（4）系統(tǒng)每座反應池每日活性污泥凈增值 式中：為好氧池中進水平均BOD5的值，為好氧池中出水平均BOD5的值，kg/m3， ；產(chǎn)率系數(shù)，即微生物每代謝1kgBOD5所合成的MLVSS，kg，?。幻孔醚醭靥幚砦鬯髁?，m3/d，為40520m3/d；反應池內(nèi)揮發(fā)性懸浮固體總量，kg （5）反應池尺寸反應池設置為缺氧區(qū)和厭氧區(qū)各為一個廊道，中間設置導流墻；好氧區(qū)設置為四個廊道；設反應池有效水深通常在46m，??；設缺氧區(qū)和厭氧區(qū)寬度都為m，則缺氧池和厭氧池的長度為：。好氧區(qū)每個廊道寬度也為m，則反應池總寬度，則好氧區(qū)長度為；，取為64.8m； 反應池總長為校核長寬比及寬深比： ， ，符合規(guī)定 ； ，符合規(guī)定； ，都介于12之間，符合規(guī)定；（6）反應池高度取反應池的超高為0.5m，則 4.4.3反應池進出水設計本設計中反應池進出水設計計算過程如下4：（1）進水設計計算 進水采用矩形配水槽，來水由沉砂池出水管到配水槽，配水槽尺寸為：。為避免異重流的影響，污水經(jīng)潛孔進入反應池池，過水流速不宜過大，流速控制在0.20.4m/s，本設計取。單格池子進水孔直徑為：,取進水管為1500mm； 校核進水流速： 查給水排水設計手冊（第二版）第一冊P678，可得水流經(jīng)過孔口的局部水頭損失為，則水頭損失為： （2）出水設計計算本設計反應池出水用矩形薄壁跌水堰，假設堰為無側(cè)收縮堰，堰寬，則通過堰流量為： 式中： 堰流量， 流量系數(shù)，通常采用0.45； 堰寬，m，；溢流堰上水深，m；通過計算得出，設跌水高度為0.15m，則反應池出水的水頭損失為0.16+0.15=0.31m出水集水槽尺寸為4.4.4曝氣系統(tǒng)設計本設計中采用鼓風曝氣系統(tǒng)，曝氣裝置采用BYW-1.2型微孔曝氣器，本設計中將微孔曝氣器設在距池底0.2m處，淹沒水深為5.8m，計算溫度定為30。本設計的曝氣系統(tǒng)設計計算過程如下5：1需氧量設計計算（1)平均時需氧量的計算 式中：混合液有機物降和氨氮消化需氧量，kg；好氧池處理污水流量，m3/d，為81040 m3/d；為好氧池中進出水平均BOD5的值，為好氧池中出水平均BOD5的值，g/m3， ；氨氮去除濃度，kg/m3，；好氧池容積，m3，22285.98m3；每座好氧池日凈產(chǎn)生的活性污泥，；（2）最大時需氧量的計算 （3）每日去除的BOD5及NH3-N值 （3）最大時需氧量與平均時需氧量之比 2供氣量的計算由排水工程（第四版）（下冊）附錄1查知：水中溶解氧濃度： ；（1）空氣擴散器出口處絕對壓力（）式中：大氣壓力，1.03105Pa空氣擴散裝置的安裝深度，m，；（2）空氣離開曝氣池面時，氧的百分比 式中：空氣擴散器的氧轉(zhuǎn)移效率，對BYW-1.2型微孔曝氣器，； (3)好氧池混合液中平均氧飽和度 按最不利的溫度條件考慮，最不利的條件為30，帶入各個值得： mg/L（4）換算為20條件下脫氧清水的充氧量 式中： 相應的最大需氧量：（5）好氧池平均時供氣量 （6）好氧池最大時供氣量 3空氣管系統(tǒng)計算（1）曝氣器數(shù)量計算 式中：好氧池表面積，m2；曝氣器標準狀態(tài)下，曝氣器的服務面積，m2/個；采用BYW-1.2微孔曝氣器，在相鄰兩個廊道的隔墻上布置一根曝氣干管，共4根干管，在每根干管上設5對配氣豎管，共10條配氣豎管，全曝氣池總設40條配氣豎管。微孔曝氣器工作水深為5.8m，在供氣量13m3/(h個)時，曝氣器氧利用率EA=26%,服務面積0.30.75m2/個，取服務面積為0.5 m2/個,則： ,取為安全計，本設計采用曝氣器；（2）每根豎管的曝氣量為： ；（3）每個曝氣器的曝氣量為： （4）供氣管道計算 空氣干管供風管道采用樹狀結構布置，其主干管流量為：空氣主干管管徑為 式中：主干管中空氣流速，1015m/s，取；，取干管管徑為 DN800mm空氣支管空氣系統(tǒng)采用雙側(cè)供氣，雙側(cè)供氣(向兩側(cè)廊道供氣) 橫向支管流量： 雙側(cè)供氣(向兩側(cè)廊道供氣) 橫向支管管徑： ，取支管管徑為 DN450mm（5）空氣管路設計計算將已布置的空氣管路及布設的空氣擴散器繪制成空氣管路計算圖（如圖10、圖11所示），用以進行計算。 圖10 空氣管路計算圖（1） 圖11 空氣管路計算圖（2）選擇一條從鼓風機房開始的最遠最長的管路為計算管路，在空氣流量變化處設計計算節(jié)點，同一編號后列于表6進行空氣管道計算。空氣干管和支管以及配氣豎管的管徑，根據(jù)通過的空氣量和相應的流速按照給水排水（第四版）（下冊）附錄2的空氣管路計算圖加以確定。計算結果列入計算表6中第6項。空氣管路的局部阻力損失，根據(jù)配件的類型按照式（其中D為管徑，m；K為長度換算系數(shù)，按給水排水（第四版）（下冊）表4-23所列數(shù)據(jù)采用）折算成當了長度損失，并計算出管道的長度（m），（為管段長度）計算結果列入計算表6中的第8、9兩項。空氣管段的沿程阻力損失，根據(jù)空氣管的管徑（D）mm、空氣量m3/min、計算溫度30和曝氣池水深，查給水排水（第四版）（下冊）附錄3求得，結果列入計算表的第10項。第9項和第10項相乘，得壓力損失，結果列入表第11項，將表6中的第11項各值累加，得空氣管道系統(tǒng)的總壓力損失為：微孔空氣擴散器的壓力損失為5.88kPa，則總壓力損為5.88+15.35=21.23kPa為安全運行，設計取值為22kPa。表6 空氣管路計算表管段編號管段長度L(m)空氣流量管徑空氣流速配 件管段當量長度Lo（m）管段計算長度L+L0(m)壓力損失h1+h2m3/minm3/h9.8(Pa/m)9.8(Pa/m)123456789101125240.43.160.050.3845三通1個1.792.190.110.4024230.46.320.110.6060三通1個，異形管1個3.473.870.150.6323220.49.480.160.7565三通1個，異形管1個3.864.260.200.8522210.412.640.210.9065三通1個2.783.180.210.9521200.415.800.260.9075三通1個，異形管1個4.594.990.110.5020190.418.960.320.9585三通1個，異形管1個5.335.730.14.0.6319180.422.120.37 1.1085三通1個3.834.230.150.6818170.425.280.421.1085三通1個3.834.230.160.7717160.428.440.471.2085三通1個3.834.230.150.7216150.231.600.531.4090三通1個，異形管1個5.715.910.160.7915140.863