氧化沟工艺设计计算 Revised by Jack on December 14,20201 概述设计任务和依据设计题目20万m3/d生活污水氧化沟处理工艺设计。
设计任务本设计方案是对某地生活污水的处理工艺，处理能力为200000m3/d，内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算。
完成总平面布置图、主要构筑物的平面图和剖面图。
设计依据（1）《中华人民共和国环境保护法》（2014）（2）《污水综合排放标准》（GB8978－2002）（3）《生活杂用水水质标准》（—89）（4）《给水排水设计手册1-10》（5）《水污染防治法》设计要求（1）通过调查研究并收集相关资料经过技术与经济分析，做到技术可行、经济合理。
必须考虑安全运行的条件，确保污水厂处理后达到排放要求。
同时注意污水处理厂内的环境卫生，尽量美观。
设计原则还包括：基础数据可靠；厂址选择合理；工艺先进实用；避免二次污染；运行管理方便。
选择合理的设计方案。
（2）完成一套完整的设计计算说明书。
说明书应包括：污水处理工程设计的主要原始资料；污水水量的计算、污泥处理程度计算；污水泵站设计；污水污泥处理单元构筑物的详细设计计算；设计方案对比论证；厂区总平面布置说明等。
设计说明书要求内容完整，计算正确文理通顺。
（3）毕业设计图纸应准确的表达设计意图，图面力求布置合理、正确清晰，符合工程制图要求。
设计参数某地生活污水200000m3/d，其总变化系数为，排水采用分流制。
表1-1 设计要求项目进水水质(mg/L) 出水水质(mg/L)BOD5 COD SS TN TP2604003805083010030253 2 设计计算格栅设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，在污水处理系统（包括水泵）前，均须设置格栅，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。
截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。
大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。
格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50~100mm），中格栅（10~40mm），细格栅（3~10mm）三种。
栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。
而其中具有强度高，阻力损失小的优点[8]。
本设计采用两道中格栅、两道细格栅，迎水面为半圆形的矩形的栅条,选用机械清渣。
设计原则（图）进水图1 中格栅计算草图图3-1格栅结构示意图设计参数（1）原水水量：Q =s ；（2）取流量总变化系数为：Kz =； （3）设计流量：Q max =Kz ⋅Q =×≈； （4）设过栅流速：v =s ；（5）格栅安装倾角：︒=60α 中格栅（2道）设计计算（1）进水渠道宽度计算 根据最优水利断面公式：代入s m v 8.0=得： 则栅前水深： （2）格栅间隙数式中： Q max ——最大废水设计流量 m 3/s ；α——格栅安装倾角 60~75 取60；h ——栅前水深 m ；b ——栅条间隙宽度，取20mm ；υ——过栅流速 m/s 。
则个868.0102.0260sin 23.3≈⨯⨯⨯=n 。
验算平均水量流速υ= s ，符合~ 。
（3）栅槽宽度式中：S ——栅条宽度，取；B ——栅槽宽度，m 。
代入得：()m B 0.39302.0193015.0=⨯+-⨯= （4）进水渠道渐宽部分的长度计算式中1α——渐宽部分的展开角，一般采用20。
代入得：m l 37.120tan 2231=-=（5）进水渠道渐窄部分的长度计算 （6）通过格栅的水头损失 式中：1h ——水头损失，m ；β——格栅条的阻力系数，查表得知42.2=β；k ——格栅污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取3=k 。
则m gh 14.060sin 28.002.0015.042.232341=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯= （7）栅后槽总高度 式中：2h ——超高，取。
（8）栅槽总长度 （9）每日栅渣量d m K w Q W Z 31m ax 9.424.110008640005.02.3100086400=⨯⨯⨯⨯==>d式中：w 1取3331005.0m m 。
应采用机械除渣或无轴传送栅渣，采用机械栅渣打包机降栅渣打包，汽车运走。
细格栅（2道）设计计算（1）进水渠道宽度计算 根据最优水利断面公式： 代入s m v 0.1=得：m vQB 79.10.161.1221=⨯== 则栅前水深：m B h 90.021== （2）格栅间隙数式中：Q max ——最大废水设计流量，m 3/s ；α——格栅安装倾角60~75，取60； h ——栅前水深m ；b ——栅条间隙宽度，取20mm ； υ——过栅流速，1m/s 。
则个840.19.002.0260sin 23.3≈⨯⨯⨯=n（3）栅槽宽度式中：S ——栅条宽度，取 B ——栅槽宽度，m 。
（4）进水渠道渐宽部分的长度计算式中：α——渐宽部分的展开角，一般采用20。
则：m l 99.020tan 279.151.21=-=（5）进水渠道渐窄部分的长度计算 （6）通过格栅的水头损失 式中：1h ——水头损失，m ；β——格栅条的阻力系数，查表得知42.2=β；k ——格栅污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取3=k 。
则m gh 19.060sin 20.102.001.042.232341=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯= （7）栅后槽总高度 式中：2h ——超高，取。
（8）栅槽总长度 （9）每日栅渣量d m K w Q W Z 31max 99.324.110008640004.023.3100086400=⨯⨯⨯⨯==>式中：w 1取3331004.0m m 。
应采用机械除渣或无轴传送栅渣，采用机械栅渣打包机降栅渣打包，汽车运走。
选用NC —400型机械格栅两台。
设备宽度400mm，有效栅宽250mm，有效栅隙30mm，运动速度3m/min,水流速度≤1m/s，安装角度60，电机功率，支座长度960mm，格栅槽深度500mm，格栅地面高度360mm。
生产厂：上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。
污水泵房设计说明污水总泵站接纳来自城市排水管网来的所有污水，其任务是将这些污水抽送到污水处理厂，以利于处理厂各构筑物的设置。
因采用城市污水与雨水分流制，故本设计仅对城市污水排水系统的泵站进行设计[9]。
排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池和辅助间。
泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。
污水泵站的主要形式：(1)合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；(2)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。
(3)自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。
(4)非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。
但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。
由以上可知，本设计因水量较大，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用自灌式半地下式矩形泵房。
污水泵房一般规定(1)应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管之设计流量相同；(2)应明确泵站是一次建成还是分期建设，是永久性还是半永久性，以决定其标准和设施；(3)根据污水经泵站抽升后，出口入河道、灌渠还是进处理厂处理来选择合适的泵站位置；(4)污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙隔开，允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建式，集水井和机器间要保持安全的施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方形；(5)泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位米的防水措施；(6)选泵机组泵站泵的总抽生能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；(7)尽量选择类型相同（最多不超过两种型号）和口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；(8)由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵[10]。
水泵设计计算（1）流量的确定：s m Q 323.3=。
本设计拟定选用8台潜污泵（6用2备），则每台泵的设计流量为：m Q 355.0= 。
（2）水泵的选用根据水泵在《给水排水设计手册》第11册上查得采用QW型潜水排污泵。
表3-1 350QW1100-10-45型潜水排污泵的规格性能表型号生产厂家：石家庄水泵厂沉砂池沉砂池的对比选择沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的沙粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，以去除相对密度较大的无机颗粒。
按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。
（1）平流沉砂池优点：沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。
工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。
缺点：占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。
（2）竖流沉砂池优点：占地少，排泥方便，运行管理易行。
缺点：池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。
（3）旋流沉砂池（钟式沉砂池）优点：占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好，同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。
缺点：气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂。
（4）曝气沉砂池优点：克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。
缺点：由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加。
基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。
设计说明普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。
采用曝气沉砂池（见图3-2）可以克服这一缺点[11]。
图3-2 曝气沉砂池示意图设计参数（1）水平流速为s ；（2）最大流量时停留时间为1~3min ； （3）有效水深应为~，宽深比一般采用1~；（4）处理每立方米污水的曝气量宜为32.0~1.0m 空气；（5）进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直；（6）污水的沉砂量，可按每立方米污水计算，合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定；（7）砂斗容积不应大于2d 的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于 55；（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板； （9）池底坡度一般取为5.0~1.0；（10）沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。
