洗衣废水治理设计计算书概要.docx
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洗衣废水治理设计计算书概要
3设计计算书
3.1设计流量的确定
3.1.1.设计流量
Q＝50m³/h＝50/3600＝0.014m³/s
总变化系数Kz＝K日×K时＝1×1.5＝1.5（K时如下：
冶金1.0~1.1；化工1.3-1.5；纺织、食品、皮革1.5~2.0；造纸1.3~1.8）
3.1.2.最大设计流量
Qmax＝Kz×Q＝1.5×0.014＝0.021m³/s
3.2格栅的设计计算
格栅的设计计算主要包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算等，尽管格栅的布置方式多样，都可以通过简图3-1进行格栅计算。
图3-1细格栅计算草图
表3-1格栅预去除率表
指标
COD/mg/L
BOD5/mg/L
SS/mg/L
色度/倍
进水
500
200
750
400
出水
475
190
675
400
去除率/％
5
5
10
-
拟采用细格栅，其设计计算如下：
3.2.1设计参数
查《水污染控制工程》第三版下册，
细格栅栅条间隙1.5~10mm，取b＝8mm
人工清渣时格栅安装角度一般与水平面成30°~60°，取α＝60°
过栅流速一般采用0.6~1.0m/s，取v＝0.7m/s
栅前水深h＝0.5m
进水渠道宽度B1=0.3m
渐宽部分展开角α1＝30°
栅条断面选取迎水面为半圆的矩形，栅条宽度为S=10mm
3.2.2设计计算
1.格栅的间隙数量
n＝
＝
＝6.97，取n＝7
2.格栅槽总宽度
B＝S﹙n－1﹚＋bn＝10×10﹣3×﹙7－1﹚＋8×10﹣3×7＝0.116m
由上述计算可见，计算所得格栅在实际生产应用中不适合。
根据污水处理需要和从经济效益方面分析，选用筛网代替格栅，并由人工定时清渣。
3.筛网的设计计算
（1）过栅断面面积为：
（2）过栅宽度为：
根据计算和实际需要，在废水进入调节池的入口处设计一道筛网，其尺寸为：
L×B=1×0.5m，并于地平线呈60°夹角斜放。
（3）过栅水头损失h2
阻力系数与栅条的断面几何形状有关，当迎水面为半圆形的矩形时，形状系数β取1.83，则：
=β
=1.83×
=2.464
则h2=
·
=3×2.52×
×
=0.16m
式中：
k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3。
通过格栅的水头损失一般为0.08~0.15m，为避免格栅前涌水，故将栅后槽下降h2作为补偿。
（4）栅前、后槽总高度
一般情况下，栅前槽总高度为栅前水深h、格栅前渠道超高h1（一般取0.3m）之和，栅后槽总高度为h、h1和格栅的水头损失h2之和，即：
则栅前槽总高为：
H1=h+h1=0.5+0.3=0.8m
则栅后槽总高度为：
H=h+h1+h2=0.5+0.3+0.16=0.96m
（5）格栅的总长度
取进水渠道宽度B1=0.3m，
渐宽部分展开角α1＝30°，
此时进水渠道内的长度为：
渠道与出水渠道连接处的渐窄部分长度：
栅槽总长度：
（6）每日栅渣量：
取每单位体积污水拦截污物W1为0.1m3/103m3，污水流量总变化系数KZ为1.5
3.3调节池的设计计算
调节池的设计主要是选择池型和确定其有效容积，然后计算其各部尺寸，并选择搅拌设备。
调节池有效容积的确定分停留时间法和累积曲线法两种，停留时间法是目前国内应用最普遍的方法，关键在于确定合适的停留时间。
停留时间经验值为4~12h，连续进水取4h，间断取12h。
本设计中，拟选用矩形水质调节池，兼具调节水量和水质的作用，停留时间取4h。
考虑到避免调节池中发生沉淀，需辅以搅拌混合，拟采用机械搅拌方式。
表3-2调节池预去除率
指标
COD/mg/L
BOD5/mg/L
SS/mg/L
色度/倍
进水
475
190
675
400
出水
450
180
607
400
去除率/％
5
5
10
-
3.3.1.设计参数
水力停留时间T＝4h
3.3.2.设计计算
1.调节池有效容积
V＝Q×T＝50×4＝200m³
2.调节池水面面积
取池子总高度H=4.7m，其中超高0.5m，则池面积为
A＝V/h＝200/4.2＝47.62m2
3.调节池的尺寸
池长取L＝7.85m，池宽取B＝6.2m，则池子总尺寸为
L×B×H=7.85×6.2×4.5＝219m³
4.搅拌机
数量：
1台；型号：
JBG型立式环流搅拌机：
配用电机功率：
2.2kW，单机服务范围最大面积100m2，最大宽度10m，最大深度2~6m（可调）：
机体最大插入水深：
1~4.5m，重量390kg；
5.水泵的扬程和流量
设污水提升前水位为-4.70m,提升的最高水位为4.30m
（1）静扬程
考虑1m的安全水头，2m的管路水头损失，则总扬程为
（2）流量按
算，选一台泵，则泵的流量为
选用2台WQS85-13-7.5型潜污泵（流量85m3/h,扬程13m，转速2900r/min,功率7.5kw），一用一备。
3.4混凝沉淀池的设计计算
根据《环境工程毕业设计指南》，整个池子分为反应区和沉淀区。
由于处理量较小，沉淀区选用竖流式沉淀池。
表3-3混凝沉淀池预去除率
指标
COD/mg/L
BOD5/mg/L
SS/mg/L
色度/倍
进水
450
180
607
400
出水
405
135
160
100
去除率/％
10
25
74
75
3.4.1反应区的设计计算
1.设计参数
反应区HRT=30min。
2.反应区设计
反应区容积V=50×0.5=25m3。
为保证药剂与水在短时间内充分混合，设计反应池高度为1m，超高0.3m，单池单格，尺寸为：
5×5×1.3，配套设备为搅拌机1台。
3.4.2竖流式沉淀池的设计计算
1.设计参数
竖流式沉淀池多为圆形，亦有呈方形或多角形，本设计为正方形，1座，中心进水，周边出水。
查《水污染控制工程》第三版下册、《排水工程》下册、《环境工程毕业设计指南》，
为使池内配水均匀，池径不宜过大，一般采用4~7m，不大于10m。
池径（或正方形的一边）与有效水深之比一般不大于3。
中心管流速v0不应大于30mm/s，取v0=20mm/s；水从中心管喇叭口与反射板间流出的速度v1一般不大于40mm/s，取v1=15mm/s。
作为初沉池使用时，在生物处理前表面水力负荷为2.0~4.5m3/（m2·h），沉淀时间为0.5~1.5h，取表面负荷4.0m3/（m2·h），沉淀时间为1.5h。
贮泥斗斜壁倾角，方斗宜为60°；池底边长取0.5m；超高不低于0.3m，取h1=0.3m，缓冲层高h4=0.3m。
排泥管下端距池底距离≤0.20m，取0.2m，排泥管上端超出水面距离
0.40m，取0.5m。
作为初沉池，排泥管出口距液面距离不小于1.1m，取1.5m。
2.设计计算：
（1）中心管截面积f1与直径d0
中心管截面积f1=
＝1.05m2
中心管直径d0=
＝1.16m
（2）中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3
喇叭口直径与高度d1=1.35d0=1.35×1.16=1.57m
反射板直径d2=1.3d1=1.3×1.57=2.04m
间隙高度h3=
=
=0.28m
（1）沉淀池边长L
沉淀区有效容积V=
=1.5×50×1.5=112.5m3
沉淀区有效水深h2=qt=4×1.5=6m
沉淀区面积
m2
池边长
，取池边长为5m，实际池面积为5×5=25m2
（2）校核表面负荷q
q=
=3.0m3/（m2·h）
在2.0~4.5m3/（m2·h）范围内，设计合理。
（5）校核池径水深比
=5/6＜3，设计符合要求。
（6）污泥区容积
污泥区的容积
VW=
=
=16.1m3/d
式中：
c0，c1——沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度，mg/L；
γ——污泥容重，kg/m3，含水率在95%以上时，可取1000kg/m3；
p0——污泥含水率，%。
泥斗深h5=
tan60°＝3.9m，
泥斗容积为V=
污泥通过静压排泥方式进入污泥池。
（7）沉淀池总高度
H=h1＋h2＋h3＋h4＋h5=0.3＋6＋0.28＋0.3＋3.9=10.78m
（9）出水设计
查《水污染控制工程》第三版下册，
沉淀池的出水整流措施通常为溢流式集水槽，出水堰可采用三角堰、孔眼等形式。
本设计采用直角锯齿形三角堰，堰口齿深50mm，齿距为100mm。
水面宜位于齿高的1/2处，即25mm处。
本设计集水槽位于池内，在池的内侧设一周的钢制集水槽，槽宽b为0.5m，由于经过竖流式沉淀池的水头损失为0.4~0.5m，按最大水头损失计算，集水槽底端应设在水面下方至少0.5m处，取槽深0.6m。
3.5水解酸化池的设计计算
水解酸化池的设计主要是确定其有效容积。
其水力停留时间一般控制在2.5~8.0h之间。
反应池的高度一般为4~6m。
水力负荷为0.5~2.5m3/（m2·h），有机负荷 为1.95~8.8kgCOD/（m3·d）。
由于水解酸化要在一定温度下进行，所以必须加盖。
表3-4水解酸化池预去除率
指标
COD/mg/L
BOD5/mg/L
SS/mg/L
色度/倍
进水
405
135
160
100
出水
300
128
144
100
去除率/％
26
5
10
-
3.5.1.设计参数
水力停留时间一般控制在2.5~8.0h之间，由于工业废水停留时间较长，取HRT=6h；水解池上升流速0.5~1.8m/h；水解池超高取0.3m。
3.5.2设计计算
1.水解池的容积
水解池容积
＝50×6＝300m3
2.尺寸的确定
取上升流速为0.8m/h，根据
，可计算出：
池截面面积
m2，池高
m
取池长为15.5m，宽为5m，设备中有效水深高度为4.8m。
水解池总高度为5.1m。
3.水解池上升流速校核
反应器高度
上升流速
=
（符合设计要求）
3.6生物接触氧化池的设计计算
生物接触氧化池工艺设计的主要内容是计算填料的有效容积和池体的尺寸，计算空气量和空气管道系统等。
目前一般是在用有机负荷计算填料容积的基础上，按照构造要求确定池子的具体尺寸、池数以及池的分级。
对于工业废水，最好通过实验确定有机负荷，也可审慎地采用经验数据。
生物接触氧化池的容积一般按BOD5的容积负荷或接触氧化的时间计算，并且相互核对以确定填料容积。
生物接触氧化法的供气量，要同时满足微生物降解污染物的需氧量和氧化池的混合搅拌强度。
满足微生物需氧所需的空气量，为保持氧化池内一定的搅拌强度，满足营养物质、溶解氧和生物膜之间的充分接触，以及老化生物膜的冲刷脱落，气水比宜大于10，一般取15~20。
进水BOD5浓度过高时，应考虑设出水回流系统；填料层高度一般采用3.0m；每单元接触氧化池面积不宜大于25m2。
表3-5生物接触氧化池预去除率
指标
COD/mg/L
BOD5/mg/L
SS/mg/L
色度/倍
进水
300
128
144
100
出水
70
20
130
100
去除率/％
77
85
10
-
3.6.1设计参数
进水BOD5为S0=128mg/L，出水BOD5为Se=20mg/L；
查《水污染控制工程》第三版下册和《环境工程毕业设计指南》，
BOD5
500mg/L时，填料容积负荷可用1.0-3.0kg/（m3·d），取LV=1.2kg/（m3·d）；
填料高度h0一般采用3.0m；
超高h1为0.5~0.6m，取h1=0.5m；
填料层上水深h2为0.4~0.5m，取h2=0.4m；
填料至池底的高度h3一般采用0.5m；
1m3污水需气量D0值宜大于10，一般取15~20，本设计取D0=15；
3.6.2设计计算
1.生物接触氧化池的有效容积V
填料容积
m3
2.生物接触氧化池的总面积A和池数N
池总面积
2
由于每单元接触氧化池面积不宜大于25m2,取池数
，
则每座池子的面积
m2
由于面积很小，采取单格。
设计为5×3m的矩形。
3.有效停留时间t
有效停留时间
h（符合要求）
4.供气量D和空气管道系统计算
（1）供气量D=D0Q=15×50=750m3/h
（2）空气管
从鼓风机房出来一根空气干管，有两个生物接触氧化池，设两根空气支管，每根空气支管上设13根小支管。
两池共两根空气支管，26根空气小支管。
空气干管流速为15m/s，支管流速为10m/s，小支管流速为5m/s，则
空气干管管径：
，取DN150mm钢管
空气支管管径：
，取DN125mm钢管，
空气小支管管径：
，取DN80mm钢管。
（3）曝气系统采用圆盘式微孔扩散器布气
本设计中采用HWB-2型微孔曝气器，其规格如下：
直径：
200mm；厚度：
20mm；微孔平均直径：
150μm；孔隙率：
40~50%；曝气量：
1~3m3/h；服务面积：
0.3~0.5m2/个；氧利用率：
20~25%；充氧动力效率：
4~6kg/（kW·h）；阻力：
1471.1~3432.5Pa；曝气板为陶瓷材料，托盘为ABS材料。
根据单池单格内设13根空气管，每根空气管均布10个曝气器，则整个接触氧化池所需曝气器数目总计为：
2×13×10=260个
5.鼓风机选型
空气总量为12.5m3/min；
水下3.8m处的压强为：
P1=ρgh=1000×9.8×3.8=37.2kPa
则阻力损失为水压与曝气器阻力之和：
P=P1+P2=37.2+3=40.2kPa
本设计中选用TS系列低噪声罗茨鼓风机，型号：
TSD-150，性能参数如下：
转速：
870r/min；升压：
44.1kPa：
流量：
12.9m3/min；配套电机为Y180M-4，功率为18.5kW，机组最大重量为700kg。
6.填料设计
填料高度为3m，其体积为：
V=30×3=90m3
本设计选择同种软性填料，所用软性纤维采用高醛化度维纶丝，具有比表面积大、利用率高、空隙可变不堵塞、重量轻、强度高、性能稳定、运输方便、组装容易等优点。
查《给水排水设计手册》第5册，填料规格如下：
纤维束长度：
120mm；束间距离：
60mm；安装距离：
130mm；纤维束量：
11.57束/m3；密度：
2.5~3kg/m3；孔隙率：
>99%；理论比表面积：
2472m2/m3。
7.池深h
池深h=h0+h1+h2+h3=3+0.5+0.4+0.5=4.4m
3.7二沉池的设计计算
3.7.1设计参数
由于处理水量较小，二沉池也选用竖流式沉淀池。
与混凝沉淀中沉淀池的设计类似，正方形，1座，中心进水，周边出水。
查《水污染控制工程》第三版下册、《排水工程》下册、《环境工程毕业设计指南》，
为使池内配水均匀，池径不宜过大，一般采用4~7m，不大于10m。
池径（或正方形的一边）与有效水深之比一般不大于3。
中心管流速v0不应大于30mm/s，取v0=20mm/s；水从中心管喇叭口与反射板间流出的速度v1一般不大于40mm/s，取v1=15mm/s。
作为二沉池使用时，在生物膜法后，表面水力负荷为1.0~2.0m3/（m2·h），沉淀时间为1.5~4.0h，取表面负荷2.0m3/m2·h，沉淀时间为3.0h。
贮泥斗斜壁倾角，方斗宜为60°；池底边长取0.5m；超高不低于0.3m，取h1=0.3m，缓冲层高h4=0.3m。
排泥管下端距池底距离
0.20m，取0.2m，排泥管上端超出水面距离
0.40m，取0.5m。
二沉池排泥管距液面不小于0.8m，取1.0m。
二沉池预去除率见下表。
表3-6二沉池预去除率表
指标
COD/mg/L
BOD5/mg/L
SS/mg/L
色度/倍
进水
70
20
130
100
出水
66
19
59
100
去除率/％
5
5
55
-
3.7.2设计计算
1.中心管截面积f1与直径d0
中心管截面积f1=
＝1.05m2
中心管直径d0=
＝1.16m
2.中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3
喇叭口直径与高度d1=1.35d0=1.35×1.16=1.57m
反射板直径d2=1.3d1=1.3×1.57=2.04m
间隙高度h3=
=
=0.28m
3.沉淀池边长L
沉淀区有效容积V=
=1.5×50×3=225m3
沉淀区有效水深h2=qt=2×3=6m
沉淀区面积
m2
池边长
，取池边长6.2，实际池面积为6.2×6.2=38.44m2
（3）校核表面负荷q
q=
=1.97m3/（m2·h）
在1.0~2.0m3/（m2·h）范围内，设计合理。
（5）校核池径水深比
=6.2/6＜3，设计符合要求。
（6）污泥区容积
污泥区的容积
VW=
=
=16.88m3/d
式中：
c0，c1——沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度，mg/L；
γ——污泥容重，kg/m3，含水率在95%以上时，可取1000kg/m3；
p0——污泥含水率，%。
泥斗深h5=
tan60°＝4.9m，
泥斗容积为
污泥通过静压排泥方式进入污泥池。
（7）沉淀池总高度
H=h1＋h2＋h3＋h4＋h5=0.3＋6＋0.28＋0.3＋4.9=11.78m
（8）出水设计
查《水污染控制工程》第三版下册，
沉淀池的出水整流措施通常为溢流式集水槽，出水堰可采用三角堰、孔眼等形式。
本设计采用直角锯齿形三角堰，堰口齿深50mm，齿距为100mm。
水面宜位于齿高的1/2处，即25mm处。
本设计集水槽位于池内，在池的内侧设一周的钢制集水槽，槽宽b为0.5m，由于经过竖流式沉淀池的水头损失为0.4~0.5m，按最大水头损失计算，集水槽底端应设在水面下方至少0.5m处，取槽深0.6m。
3.8清水池的设计计算
清水池用于收集沉淀处理后的污水。
根据停留时间计算其池体尺寸。
表3-7清水池预去除率
指标
COD/mg/L
BOD5/mg/L
SS/mg/L
色度/倍
进水
66
19
59
100
出水
63
18
56
35
去除率/％
-
-
5
-
3.8.1设计参数
按水泵5min抽一次水，为了保险起见，取停留时间t=10min。
3.8.2设计计算
池体容积：
V=Qt=50×（10/60）=8.3m3
取池中有效水深为h=2.2m，，超高取0.3m。
则池面积为：
A=V/h=8.3/2.2=3.8m2
设计池形为正方形，则边长为：
取2m。
过渡池的尺寸为：
2×2×2.5m。
3.9活性炭过滤器的设计计算
活性炭过滤器主要由活性炭层和承托层组成。
活性炭具有发达的孔隙，比表面积大，具有很高的吸附能力。
表3-8活性炭过滤器预去除率
指标
COD/mg/L
BOD5/mg/L
SS/mg/L
色度/倍
进水
66
19
56
100
出水
63
18
50
35
去除率/％
5
5
5
65
3.9.1.设计参数
查《环境工程毕业设计指南》，
空塔流速v=10m/h；接触时间t=15min=0.25h；通水倍数W=5.0m3/kg；填充密度γ=450kg/m3；粒状炭平均粒径φ=1.5mm；炭层空隙率ε=32%；再生损失率η=5%；反冲强度q=10L/（m2·h）；反冲膨胀度L0=25%~30%。
3.9.2.设计计算
1.炭层尺寸设计
炭层总面积：
F=Q/v=50/10=5m3
炭层直径：
D=
，取2.5m
炭层高度：
h=vT=10×0.25=2.5m
2.炭层装炭量计算
炭层容积:
V1=fh=πD2·h/4=π×2.52×2.5/4=12.26m3
炭层首次装炭量：
G=V1γ=12.26×450=5520kg
炭层累积出水量：
Vb=GW=5520×5.0=27600m3
炭层饱和时间：
Tb=
每年（按365天计）炭层饱和炭再生次数：
n=365/18.4=20
每年炭层饱和炭再生损失：
G1=G·n·η=5520×20×0.05=5525kg
即每年需补充新炭量为5525kg。
3.过滤器总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+1.0+2.5+0.4+0.5=4.9m
式中：
h1——保护高，取0.5m；
h2——炭层上水深，一般不小于1m，取1.0m；
h3——炭层高度，h3=h=2.5m；
h4——承托层高度，取0.5m；
h5——反冲洗布水高度，一般为0.4~0.5m，本设计取0.4m。
3.10污泥处理系统的设计计算
该污泥处理系统处理的污泥主要来自混凝沉淀和二沉池，含水率很高，一般为96%~99%，所以必须进行脱水。
污泥浓缩的方法有重力浓缩和气浮浓缩、机械浓缩三种，在实际工程中该废水以重力浓缩最常用。
本设计污泥处理系统中采用重力浓缩和带式压滤机处理污泥。
经过浓缩后，污泥的含水率为94%~98%，浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。
污泥室容积，应该根据排泥方法和排泥间隙时间确定。
3.10.1.设计参数
1.污泥量的计算
（1）沉淀池污泥量
V1=16.1m3/d，含水率95％
（2）二沉池污泥量
V2=16.88m3/d含水率99.2％
（3）总污泥量
V=V1+V2=16.1+16.88=32.98m3/d
平均含水率为：
95%（16.1/32.98）+99.2%（16.88/32.98）=97.15%
2.参数选取
查《污水处理厂设计与运行》和《水污染控制工程》第三版下册，
固体负荷（固体通量）M一般为10~35kg/m3d，取M=30kg/m3d；
浓缩时间取T=20h；
浓缩后污泥含水率为95%；
设计污泥量取V=33m3/d；
浓缩后污泥体积：
V1=（（100-97.15）/（100-95））×33=18.81m3/d
3.10.2设计计算
1.池子边长
（1）根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：
A≧QC/M
式中：
Q——入流污泥量，m3/d；
M——固体通量，kg/m3·d；
C——入流固体浓度kg/m3。
入流固体浓度（C）的计算如下：
=
×1000×（1-95%）=16.1×1000×（1-95%）=805kg/d
=
×1000×（1-99.2%）=16.88×1000×（1-99.2%）=135.04kg/d
则：
（2）浓缩后污泥浓度为：
=940.04/18.81=50kg/m3
（3）浓缩池的面积为：
A=QC/M=33×28.5/30=31.4m2
设计1座正方形浓缩池，边长为6.2m，则实际面积为38.4m2。
2.池子高度
取停留时间T=20h，有效高度
=（QT）/（24A）=0.7m，取1m，
超高
=0.5m，缓冲区高
=0.5m，
池壁高：
=
+
+
=2m
3.污泥斗
污泥斗下锥体边长取0.5m，污泥斗倾角取50°，则污泥斗的高度为：
h
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