课程设计计算.docx
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课程设计计算
1污水设计流量的计算
1.1居民区生活污水设计流量
(1-1)
式中
——居住区生活污水设计流量(
);
——居住区生活污水定额
;
N——设计人口数;
——生活污水量总变化系数;
Cap——“人”的计量单位。
(1)本设计人口数N=人
(2)查表得生活污水定额
=
(3)生活污水量总变化系数
=
1.1.2生活污水平均流量(比流量)
(1-2)
式中
——居住区人口密度(
);
——居民生活污水定额(
);
(1)人口密度
(1-3)
(2)则比流量
q0=
2构筑物的设计计算
2.1格栅
2.1.1设计参数
日均生活污水量为m3/d,总变化系数KZ为,则设计流量为Q=m3/d=m3/s。
工业污水总量T/d=m3/s,设计污水总量Qmax=+=m3/s
数量1座。
2.2.2设计计算
(1)栅条的间隙数
n
(3-1)
式中n——栅条的间隙数
b——栅条间隙宽度(mm),取为20mm;
——考虑格栅倾角的经验系数,格栅倾角取为α=60°;
h——栅前渠道水深(m),取为0.5m。
n=
(2)栅槽宽度
B=S(n-1)+bn+0.2(3-2)
式中B——栅槽宽度(m);
S——格条宽度(mm),取为10mm。
B=
=(m)
(3)进水渠道渐宽部分的长度
(3-3)
式中l1——进水渠道渐宽部分的长度(m);
B1——进水渠宽(m),取为0.40m;
——渐宽部分展开角度,取为20°。
(4)栅槽与进水渠道连接处渐窄部分长度
l2=0.5l1(3-4)
式中l2——栅槽与进水渠道连接处渐窄部分长度(m);
l2=0.5l1=m
(5)通过格栅的水头损失
设栅条断面为锐边矩形断面,β=2.42,
h1
(3-5)
式中k——系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3;
g——重力加速度(m/s2);
v——过栅流速(m/s),取为0.9m/s;
h1——过栅水头损失(m)。
h1=m
取为h1=m。
(6)栅后槽总高度
H=h+h1+h2(3-6)
式中H——栅后槽总高度(m);
H2——栅前渠道超高(m),取为m。
H=m
(7)栅槽总长度
L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tan60°(3-7)
式中L——栅槽总长度(m);
H1——栅前渠道深(m)。
L=
=(m)
(8)每日栅渣量
W
(3-8)
式中W——每日栅渣量(m3/d);
W1——栅渣量(m3/103m3污水),设计中取为m3/103m3污水。
W=
=m3/d>0.2m3/d
宜采用机械清渣。
2.2提升泵房
2.2.1设计说明
WL立式系列潜水排污泵,主要用于排送带固体及各种长纤维的淤泥、废水和城市生活污水,被输送介质温度不超过60°C,颗粒直径为15~20mm。
2.2.2设计计算
(1)设计流量为m3/d,即为m3/h。
(2)地坪标高m,集水池、机器间底板标高同为m,出水井距泵站距离m,出水井水面标高m,污水进水口中心标高m。
(3)算扬程
设计总流量Q=m3/s,取Q1=Q2=m3/s。
静扬程HST=m,取λ=0.025,hj=0.2hf,每台泵管长l=m,直径定为d=m,则流速
v1=v2=
=m/s(3-9)
水头损失为:
hf1=hf2=
(3-10)
hj1=hj2=0.2hf1=m(3-11)
hw1=hf1+hf2=m(3-12)
扬程为H1=HST+hw1=m。
选用3台立式污水泵(2用1备),均为250WL1000-22型立式污水泵。
250WL1000-22型立式污水泵的配用电机为Y315S-4,每台泵都有独立的管路。
泵的详细参数见表2-1。
表2-1潜污泵参数表
泵型号
流量
(m3/h)
扬程
(m)
转速(r/min)
轴功率(kw)
电动机功率(kw)
效率(%)
重量(kg)
250WL1000-22
1000
22
980
78.1
110
77
1400
(4)集水池
容积按一台泵最大流量时5min的出流量设计,则集水池的有效容积为:
(3-13)
取有效水深H为2.5m,则面积:
(3-14)
拦污格栅底座标高m,格栅工作平台标高m,安装角70°,栅条直径为mm,间距mm,栅条(倾向)长度mm。
(5)泵房
泵站井筒直径m,井筒壁厚m,井筒底板厚度m,集水池隔墙距井筒中心m,隔墙厚度m。
(6)机组底座尺寸
250WL1000-22型立式污水泵机组平面尺寸为:
长宽=855mm×900mm,机组底座平面尺寸定为1055mm×1100mm,根据管道安装需要,基础顶面标高为39.90m。
(7)泵房标高
泵房筒体底面标高为m,泵房顶部标高为m,机房地板标高为m,工字梁底面标高为m。
2.3沉砂池
2.3.1设计说明
平流式沉砂池的特点:
污水在池内沿水平方向流动,由入流渠,出流渠,闸板水流部分及沉砂斗组成,具有截留无机颗粒效果好,工作稳定,构造简单和排砂方便等优点。
2.3.2设计计算
设计参数:
最大流速为m/s,最小流速为m/s;
最大流量时停留时间不小于30s(一般采用30~60s),取30s;
有效水深不大于1.2m(一般取0.25~1m),故设为m;
池底坡度为。
(1)长度L
式中v——最大设计流量时的流速(m/s),取为0.25m/s;
t——最大设计流量的停留时间(s)取30s。
(2)水流断面积
A=Qmax/v(3-15)
式中A——水流断面积(m2);
Qmax——最大设计流量(
)
A=m2
(3)池总宽度
B=nb(3-16)
式中B——池总宽度(m);
n——格数;
b——每格宽(m),取为0.6m。
B=2×0.6=m
(4)有效水深
h2=A/B(3-17)
式中h2——有效水深(m)。
h2=m
(5)沉砂斗所需容积
(3-18)
式中V——沉砂斗所需容积(m3);
T——清除沉砂的间隔时间(d),取为2d;
x——城市污水沉砂量,一般用30m3/106m3。
V=
(6)每个沉砂斗容积(V0),设没一分格有两个沉砂斗
(3-19)
式中V0——每个沉砂斗容积(m3);
n——格数。
(7)沉砂斗各部分尺寸
(3-20)
式中a——沉砂斗上口宽(m);
a1——斗底宽(m),取为0.5m;
——斗高(m),取为0.38m。
沉砂斗上口宽:
a=m
(3-21)
式中V0——每个沉砂斗实际容积(m3)。
V0=m3
(8)沉砂室高度h3,采用重力排砂,池底坡度为0.06,坡向砂斗
(3-22)
式中h3——沉砂室高度(m);
i——池底坡度,取为0.06;
L2——沉砂池底高度(m)。
(9)池总高度(H)
(3-23)
式中H——池总高度(m);
h1——超高(m),取为0.3m。
(10)验算最小流速(
)
(3-24)
式中vmin——最小流速(m/s),一般采用v≥0.15m/s;
Qmin——最小流量(m3/s);
n1——沉砂池格数,最小流量时取为1;
Amin——最小流量时的过水断面面积(m2)。
vmin=m/s>0.15m/s
2.4初沉池
2.4.1设计说明
沉淀池按水流方向可划分为平流式,辐流式,竖流式三种,其中平流式沉淀效果好,对冲击负荷和温度变化适应能力较强,施工简单,造价低,且适用于大型污水处理厂,因此得以选用,但是它同样也存在着池水配水不易均匀,采用链带式刮泥机排泥时,链带的支撑件和驱动件都浸在水中,易锈蚀的缺点。
2.4.2设计计算
表面负荷为q=1.5m3/(m2·h),沉淀时间t=2h。
(1)池子总表面积
(3-25)
式中A——池子总表面积(m2);
Qmax——最大流量(m3/s);
n——初沉池个数;
q——表面负荷(m3/(m2·h)),取为1.5m3/(m2·h)。
(2)沉淀部分有效水深
(3-26)
式中h2——沉淀部分有效水深(m);
t——沉淀时间(h),取为2h。
(3)沉淀池污泥量
(3-27)
式中W——沉淀池污泥量(m3);
C0——进水的悬浮物浓度(kg/m3);
C1——沉淀出水的悬浮物浓度(kg/m3);
T——两次排泥的间隔时间(d),取为2d;
γ——污泥容重(kg/m3),取为1000kg/m3;
p0——污泥含水率(%)。
每池每天污泥量为:
W0=W/n(3-28)
式中W0——每个沉淀池每天的污泥量(m3)。
n——沉淀池个数。
W0=W/n=m3
采用机械排泥。
(4)污泥斗容积
污泥斗设在沉淀池的进水端,选择圆形污泥斗。
(3-29)
式中V1——污泥斗容积(m3);
h4——污泥斗底坡高差(m);
r1——污泥斗上口半径(m),取为4.4m;
r2——污泥斗下口半径(m),取为2.6m;
α——倾角,取为60°。
污泥斗有效高度为:
h5=(r1-r2)tanα(3-30)
=m
容积为:
V1=m3
底坡高差:
(3-31)
池底可贮存污泥的体积为:
(3-32)
m3
共可贮存污泥的体积为:
V1+V2=m3,足够
沉淀池总高度:
(3-33)
(5)沉淀池周边宽度:
(6)径深比校核:
介于6~12之间,合格。
2.5A2/O活性污泥法工艺设计
2.5.1设计说明
长期以来,城市污水的处理均以去除BOD和SS为目标,并不考虑对无机营养物质氮和磷的去除。
根据本次设计的要求,污水中不但SS含量高,NH3-N和P的含量也较高,所以结合设计的要求,采用A2/O活性污泥处理法——它在降解有机物的同时具有同步脱氮除磷功能,且去除率高,与化学和物理发相比,节省投资和运行费用。
2.5.2设计计算
(1)水力停留时间
A2/O工艺的水力停留时间t一般采用6~8h,设计中取t=8h。
(2)曝气池内活性污泥浓度
曝气池内活性污泥浓度
一般采用2000~4000mg/L,设计中取
=3000mg/L。
(3)回流污泥浓度
(3-34)
式中
——回流污泥质量浓度(mg/L);
SVI——污泥指数,一般采用100;
r——系数,一般采用r=1.2。
(4)污泥回流比
(3-35)
式中R——污泥回流比;
——回流污泥活性污泥质量浓度(mg/L),
=f
=。
解得:
R=
(5)TN去除率
(3-36)
式中e——TN去除率(%);
S1——进水TN的质量浓度(mg/L);
S2——进水TN的质量浓度(mg/L)。
(6)混合液回流比
(3-37)
式中
——混合液回流比。
设计中取为%。
(7)反应池容积V
V=Qt=m3(3-38)
(8)反应池总水力停留时间:
按各段水力停留时间和容积取为厌:
缺:
好=1:
1:
3,则每段的水力停留时间分别为:
厌氧池水力停留时间
缺氧池水力停留时间
好氧池水力停留时间
(9)平面尺寸
A2/O池总面积
(3-39)
式中A——A2/O池总面积。
h——A2/O池有效水深。
设计中取h=m
A=m2
每组A2/O池面积:
(3-40)
式中A1——每组A2/O池表面积(
);
N——A2/O池个数。
设计中取N=2
A1=m2
每组A2/O池共设5廊道,第1廊道为厌氧段,第2廊道为缺氧段,后3个廊道为厌氧段,每廊道宽取为5.0m,则每廊道长
L=A1/bn(3-41)
式中L——A2/O池每廊道长(m);
b——每廊道宽度(m);
n——廊道数。
设计中取b=5.0m,n=5
L=m
(10)A2/O池的进水设计
初沉池的来水通过DN600的管道送入A2/O池首端的进水渠道,管道内的水流速度为m/s。
在进水渠道内,水流分别流向两侧,从厌氧段进入,进水渠道宽为m,渠道内水深为m,则渠道内的最大水流速度为
(3-42)
式中
——渠道内水流速度(m/s);
——进水渠道宽度(m);
——进水渠道有效水深(m)。
设计中取
,
反应池采用潜孔进水,孔面积为
(3-43)
式中F——每座反应池所需孔口面积
;
——孔口流速(m/s),一般采用0.2~1.5m/s。
设计中取
,则
(3-44)
设每个孔口尺寸为0.4×0.4m,则孔口数为
(3-45)
式中n——每座曝气池所需孔口数(个);
f——每个孔口的面积
。
(11)A2/O池的出水设计
A2/O池的出水采用矩形薄壁堰,跌落出水,堰上水头为
(3-46)
式中H——堰上水头(m);
Q——每座反应池出水量(m3/s),指污水最大流量与回流污泥量、回流量之和;
m——流量系数一般采用,一般采用0.4~0.5;
b——堰宽(m),与反应池宽度相等。
设计中取m=0.4,b=m,则
H
设计中取为m。
A2/O池的最大出水流量为m3/s,出水管管径采用DNmm,送往二沉池,管内污泥流速为m/s。
(12)其它管线
1污泥回流管
在本设计中,污泥回流比为50%,从二沉池回流过来的污泥通过两根DNmm的回流管道分别进入首端两侧的厌氧段,管内污泥流速为m/s。
2消化液回流管
消化液回流比为%,从二沉池出水回至缺氧段首端,消化液回流管道管径为
DNmm,管内流速为m/s。
(13)剩余污泥量
(3-47)
式中W——剩余污泥量(kg/d);
a——污泥产率系数,一般采用0.5~0.7;
b——污泥自生氧化系数
,一般采用0.05~0.1;
——平均日污水量(m3/d);
——反应池去除的SS质量浓度(kg/m3);
(3-48)
——反应池去除BOD5质量浓度(kg/m3)。
(3-49)
设计中取a=0.6,b=0.05,则
2.6二沉池的工艺设计
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