污水处理厂工艺设计及计算
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第三章 污水处理厂工艺设计及计算第一节 格栅
进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。
拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑,调整维修方便,适用于生活污水预处理。
1.1 设计说明
栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0。6~1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右.如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀.此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为25.00mm。
1.2 设计流量：
a。日平均流量
Qd=45000m3/d≈1875m3/h=0。52m3/s=520L/s
Kz取1.4
b. 最大日流量
Qmax=Kz·Qd=1。4×1875m3/h=2625m3/h=0.73m3/s
1.3 设计参数：
栅条净间隙为b=25.0mm 栅前流速ν1=0.7m/s
过栅流速0.6m/s 栅前部分长度:0.5m
格栅倾角δ=60° 单位栅渣量：ω1=0.05m3栅渣/103m3污水
1。4 设计计算：
1。4.1 确定栅前水深
根据最优水力断面公式计算得：
所以栅前槽宽约0。66m。栅前水深h≈0.33m
1。4.2 格栅计算
说明： Qmax—最大设计流量，m3/s； α-格栅倾角,度（°）;
h—栅前水深，m； ν—污水的过栅流速,m/s。
栅条间隙数（n）为
=
栅槽有效宽度（)
设计采用ø10圆钢为栅条，即S=0.01m.
=1。04（m)
通过格栅的水头损失h2
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，对于圆形断面，
所以：栅后槽总高度H
H=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0。655(m） (h1—栅前渠超高，一般取0.3m）
栅槽总长度L
＝0.3+0。33＝0。63 L1—进水渠长,m； L2-栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度,m；
B1—进水渠宽，； α1—进水渐宽部分的展开角，一般取20°.
图一 格栅简图
1.4.3 栅渣量计算
对于栅条间距b=25.0mm的中格栅,对于城市污水,每单位体积污水烂截污物为W1=0。05m3/103m3，每日栅渣量为
=0。4m3/d
拦截污物量大于0。3m3/d,宜采用机械清渣。
二、沉砂池
采用平流式沉砂池
1. 设计参数
设计流量：Q=301L/s（按2010年算,设计1组，分为2格)
设计流速：v=0.25m/s
水力停留时间：t=30s
2. 设计计算
（1）沉砂池长度：
L=vt=0。25×30=7.5m
（2）水流断面积：
A=Q/v=0。301/0.25=1。204m2
（3)池总宽度：
设计n=2格，每格宽取b=1.2m〉0.6m，池总宽B=2b=2.4m
（4）有效水深：
h2=A/B=1.204/2。4=0。5m （介于0。25~1m之间)
(5）贮泥区所需容积：设计T=2d,即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积
（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗)
其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，
K：污水流量总变化系数1。5
(6）沉砂斗各部分尺寸及容积：
设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=0。5m，
则沉砂斗上口宽: 沉砂斗容积：
（略大于V1=0.26m3，符合要求）
（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06,坡向沉砂斗长度为
则沉泥区高度为
h3=hd+0.06L2 =0.5+0。06×2。65=0.659m
池总高度H ：设超高h1=0。3m,
H=h1+h2+h3=0。3+0。5+0.66=1.46m
（8)进水渐宽部分长度:
(9）出水渐窄部分长度:
L3=L1=1.43m
（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=301/1.5=200.7L/s
则vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0。17>0。15m/s，符合要求
(11）计算草图如下：
第三节 沉淀池
3.1 采用中心进水辐流式沉淀池：
图四 沉淀池简图
3。2 设计参数：
沉淀池个数n=2；水力表面负荷q’=1m3/（m2h）;出水堰负荷1.7L/s·m(146.88m3/m·d)；沉淀时间T=2h；污泥斗下半径r2=1m，上半径r1=2m；剩余污泥含水率P1=99.2％
3。2。1 设计计算:
3。2。1。1 池表面积
3。2。1.2 单池面积
(取530）
3.2。1.3 池直径
（取530m）
3。2.1。4 沉淀部分有效水深（h2）
混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，取
3.2。1.5 沉淀池部分有效容积
3。2.1。6 沉淀池坡底落差 （取池底坡度i=0。05)
3.2。1。7 沉淀池周边（有效）水深
3.2。1。8 污泥斗容积
池底可储存污泥的体积为： 3.2.1。9 沉淀池总高度
H=0.47+4+1.73=6。2m
3.3 进水系统计算
3。3.1 单池设计流量521m3/h（0。145m3/s）
进水管设计流量：0。145×(1+R)=0。145×1.5=0。218m3/s
管径D1=500mm，
3。3.2 进水竖井
进水井径采用1.2m，
出水口尺寸0.30×1。2m2，共6个沿井壁均匀分布
出水口流速
3。3.3 紊流筒计算
图六 进水竖井示意图
筒中流速
紊流筒过流面积 紊流筒直径
3。4 出水部分设计
3。4。1 环形集水槽内流量=0。145 m3/s
3。4.2 环形集水槽设计
采用单侧集水环形集水槽计算。
设槽中流速v=0。5m/s
设计环形槽内水深为0。4m,集水槽总高度为0。4+0.4(超高）=0.8m，采用90°三角堰。
3。4。3 出水溢流堰的设计（采用出水三角堰90°）
3.4。3。1 堰上水头(即三角口底部至上游水面的高度) H1=0.04m
3.4.3.2每个三角堰的流量q1
3.4.3.3三角堰个数n1
3。4。3.4三角堰中心距
图七 溢流堰简图
六、氧化沟
1。设计参数
拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3—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
Q1′＝=10000m3/d=115。8L/s。
总污泥龄:20d
MLSS=3600mg/L，MLVSS/MLSS=0。75 则MLSS=2700
曝气池:DO＝2mg/L
NOD=4.6mgO2/mgNH3—N氧化，可利用氧2。6mgO2/NO3—N还原
α＝0。9 β＝0。98 其他参数：a=0。6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1
脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3—N/kgMLVSS·d
K1=0.23d—1 Ko2=1.3mg/L
剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2)：
所需碱度7。1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3—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）设计的出水为20 mg/L，则出水中溶解性＝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：
kg/d
设其中有12。4%为氮，近似等于TKN中用于合成部分为：
0。124550.8=68.30 kg/d
即：TKN中有mg/L用于合成。
需用于氧化的NH3—N =34—6。83-2=25.17 mg/L
需用于还原的NO3-N =25。17—11=14.17 mg/L
3）碱度平衡计算
已知产生0.1mg/L碱度 /除去1mg BOD5，且设进水中碱度为250mg/L,剩余碱度=250-7.1×25.17+3.0×14。17+0。1×（190－6。4）=132。16 mg/L
计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH≥7。2 mg/L
（2）硝化区容积计算：
硝化速率为
=0。204 d—1
故泥龄：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:
d-1 单位基质利用率：
kg/kgMLVSS.d
MLVSS=f×MLSS=0。753600=2700 mg/L
所需的MLVSS总量=
硝化容积:m3
水力停留时间：h
(3）反硝化区容积：
12℃时，反硝化速率为：
=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d
还原NO3-N的总量=kg/d
脱氮所需MLVSS=kg
脱氮所需池容： m3
水力停留时间：h
（4）氧化沟的总容积：
总水力停留时间：
h
总容积：
m3
（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：。其中好氧段长度为,缺氧段长度为.
弯道处长度:
则单个直道长: (取59m)
故氧化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=74=28m(未计池壁厚）.
校核实际污泥负荷
（6）需氧量计算:
采用如下经验公式计算:
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。
