自来水厂课程设计计算书.docx

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自来水厂课程设计计算书

课程设计（论文）计算书

课程

水质工程学

课题名称

南京市六合区19000吨生活污水处理及中水回用工程设计

院（系）

专业

姓名

学号

起讫日期

指导教师

年月日

中格栅

每天处理水量Q=10000+9×1000=19000m3

1．格栅计算

Qmax=0.22m3/s，K总=1.50,计算格栅各部尺寸?

设栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,用中格栅,栅条间隙e=20mm,格栅安装倾角α=60。

栅条的间隙数:

n=Qmax

/ehv=0.22

/（0.02×0.4×0.9）≈28.4

栅槽宽度：

用式B=S（n-1）+en,取栅条宽度S=0.01m

B=S（n-1）+en=0.01（28.4-1）+0.02×28.4=0.9m

进水渠道渐宽部分长度:

若进水渠宽B1=0.65m,渐宽部分展开角α1=20。

此是进水渠道内的流速为0.77m/s,

L1=（B-B1）/（2tgα1）=（0.9-0.65）/2tg20。

≈0.34m

栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:

L2=L1/2=0.34/2=0.17m

过栅水头损失:

因栅条为矩形截面,取k=3,并将已知数据代入式h1=kh0=kξ（v2/2g）sinα

h1=kξ（v2/2g）sinα=3×2.42×（0.01/0.02）4/3×（0.92/2×9.81）sin60。

=0.103m

栅后槽总高度:

取栅前渠道超高h2=0.3m,栅前槽高H1=h+h2=0.7m

H=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.8m

栅槽总长度:

L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tg60。

=0.34+0.17+0.5+1.0+0.7/tg60。

=2.42m

每日栅渣量

用公式W=QmaxW1×86400/（K总×1000）,取W1=0.07m3/103m3

W=QmaxW1×86400/（K总×1000）=0.22×0.07×86400/（1.50×1000）=0.9m3/d

采用机械清渣。

水泵房

选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.

细格栅

细格栅与沉砂池合建

设计中选取两组格栅，每组设计流量为0.11m3/s

1．格栅间隙数n=Q

/（bhv）=0.11×

/（0.11×0.4×0.9）=28.4m

2．栅格宽度：

用式B=s（n-1）+en,取栅条宽度s=0.11m

B=0.11×（28.4-1）+0.01×28.4=0.56

3.通过格栅的水头损失

h1=Kβ（s/b）4/3×0.92/2g×sin60。

=0.26m

3．格栅部分长度

L=0.5+1.0+h1/tan60。

=1.91m

每日栅渣量

用公式W=QmaxW1×86400/（K总×1000）,取W1=0.13m3/103m3

W=0.22×0.13×86400/（1.61×1000）=1.53m3/d采用机械清渣。

平流沉砂池

设计中选择2组平流沉砂池，N=2组，每组沉砂池设计流量为0.11m3/s

1.沉砂池长度，取v=0.25m/s,t=30s

L=vt=7.5m

2.水经过断面面积A=Q/v=0.11/0.25=0.44m2

3.沉砂池宽度,h2=0.40m

每组沉砂池设两格B=A/h2=（0.44/2）/0.4=0.55取0.6m

4.沉砂室所需容积

V=QXT86400/106=0.22×0.75×30×2×86400=0.86m3

5.每个沉砂斗容积,设计中取每个分格有两个沉砂斗，共n=2×2×2=8个

V0=V/n=0.86/8=0.11m3

6.沉砂斗高度α>60。

H3’=3V0/[f1+（f1f2）1/2+f2]=3×0.11/[0.6×0.6+（0.6×0.4）1/2+0.4×0.4]=0.43m

Tanα=2H3’/（1.24-0.5）α=60。

7.沉砂室宽度

h3=H3’+il2=0.43+0.02×0.5×（7.5-2×0.6）=0.50m

8.沉砂池总高度

H=h1+h2+h3=0.3+0.4+0.5=1.2m

9.验算最小流速

Vmin=Qmin/n1Amin=0.75×0.22×0.75/1×0.5×0.44=0.56m/s>0.15m/s

10.进水渠道

污水在渠道内的流速为V1=Q/B1H1=0.11/0.4×0.4=0.69m/s

11.出水管道

堰上水头H1=（Q1/mb2（2g）1/2）2/3取m=0.4b2=0.6

H1=0.139m=0.14m

厌_缺_好氧池

设计参数

1.水力停留时间

A-A-O水力停留时间t一般采用6-8h,t=8h

2.活性污泥浓度

XV一般采用2000-4000mg/L,设计中取XV=3000mg/L

3.回流污泥浓度

Xr=106r/SVIr-系数,一般采用r=1.2

4.污泥回流比

XV=R/（1+R）×Xr’

R-污泥回流比,Xr’–回流污泥浓度Xr’=fXr=0.75×12000=9000mg/L

3000=R/（1+R）×9000解得R=0.5

5.TN去除率

e=（S1-S2）/S1=（38-25）/38=34.20%

e-TN去除率

S1-进水浓度S2-出水浓度

6.内回流倍数

R内=e/（1-e）=0.342/（1-0.342）=0.5197

R内内回流倍数,R内=0.52,设计中去60%

平面尺寸计算

1.总有效容积

V=Qt

V-总有效容积

Q-进水流量,按平均流量计

t-水力停留时间

设计中Q=19000m3/d

V=Qt=19000×8/24=6334m3

厌氧,缺氧,好氧各段内水力停留时间比值1:

1:

3,则每段水力停留时间厌氧t1=1.6h,缺氧t2=1.6h,好氧t3=4.8h

2.平面尺寸

总面积A=V/hA-总面积

h-有效水深

设计中取h=4.2m

A=6334/4.2=1508.1m2

每组池面积A1=A/NN取2

A1=1508.1/2=754.05m2

每组共设5个廊道,第一个廊道为厌氧段,第二段为缺氧段,后3段为好氧段,每段宽取4.5m,每段廊道长L=A1/bn=754.05/4.5×5=33.52m

L-每廊道长b-宽度n-廊道数

进出水系统

1.曝气池进水设计

初沉池的来水通过DN400的管道送入曝气池首端的进水渠道,管道内的水流速度为0.88m/s.在进水渠道内,水流分别流向两侧,从厌氧段进入,进水渠道内水深为0.4m,则渠道内的最大水流速度v1=Qs/（Nb1h1）

式中v1-渠道内最大水流速度

b1-进水渠道宽度

h1-进水渠道有效水深

设计中取b1=0.5m,h1=0.4m

v1=Qs/（Nb1h1）=0.22/（2×0.5×0.4）=0.55m/s

反应池采用潜孔进水,孔口面积

F=Qs/（Nv2）=0.22/（2×0.4）=0.275m2

式中F-每座反应池所需孔口面积

v2-孔口流速

设每个孔口尺寸为0.25×0.25m,则孔口数

N=F/f=0.275/（0.25×0.25）=4个

2.曝气池出水设计

出水采用矩形薄壁堰,跌落出水,堰上水头

H=（Q/mb（2g）1/2）2/3

式中H-堰上水头

Q-每座反应池出水量

m-流量系数,一般采用0.4-0.5

b-堰宽

设计中取m=0.4,b=4.5

H=（Q/mb（2g）1/2）2/3=0.015m

最大出流量为0.242m3/s,出水管管径采用DN600,送向二沉池,管内流速为0.9m/s

3.剩余污泥量

W=αQ平Sr-bVXv+LrQ平×50%

式中W-剩余污泥量

α-污泥产率系数,一般采用0.5-0.7

b-污泥自身氧化系数,一般采用0.05-0.1

Q平-平均日污水流量

Lr-反应池去除的SS浓度（kg/m3）,Lr=270×70%-30=159=0.159kg/m3

Sr-反应池去除BOD5浓度（kg/m3）,Sr=168-30=138=0.138kg/m3

设计中取α=0.6,b=0.05

W=αQ平Sr-bVXv+LrQ平×50%

=0.6×19000×0.138-0.05×19000/3×3+0.159×19000×50%

=1573.2-950+1510.5

=2133.7kg/d

曝气池

1.原污水BOD（So）240mg/L,经厌氧,缺氧后,BOD按降低30%考虑,则进入曝气池的污水,BOD的值（Sa）为

Sa=240×（1-30%）=168.00

计算去除率,即BOD5=7.1bXaCe

Ce-处理水中悬浮固体浓度,取值为30

b-微生物自身氧化率,一般介于0.05-0.1之间取值0.09

Xa-活性微生物在处理水中所占比例,取值0.4

代入各值:

BOD5=7.1×0.09×0.4×30=7.7mg/L

处理水中溶解性BOD5值为:

30-7.7=22.3mg/L

去除率η=（168.00-22.3）/168=86.7%

2.BOD污泥负荷法计算

（1）BOD污泥负荷率的确定

拟定采用BOD污泥负荷率为0.3kgBOD5/（kgmlss·d）,校验公式为:

Ns=K2Sef/η,K2取0.0185,Se取22.3mg/L,η=86.7%,f=mlvss/mlss=0.75

代入各值Ns=0.0185×22.3×0.75/86.7%=0.36kgBOD5/（kgmlss·d）

（2）确定混合液污泥浓度（X）

根据已确定的Ns值,取SVI=100,根据式X=Rr106/（1+R）SVI,r=1.2,R=0.5

代入X=0.5×1.2×106/（1+0.5）×100=4000mg/L

（3）确定曝气池容积

根据式V=QSa/NsX,Sa=168mg/L

代入得V=19000×168/0.36×4000=2217m3

3.曝气系统的计算与设计

（1）平均时需氧量的计算

O2=a'QSr+b'VXv,a'=0.5,b'=0.15

O2=-0.5×19000×（165-30）/1000+0.15×4028×3000/1000

=1311+1812.6=3123.6kg/d=130.15kg/h

（2）最大时需氧量的计算

根据原始数据K=1.4

代入各值：

O2（max）=-0.5×1.4×19000×（165-30）/1000+0.15×4028×3000/1000

=3648kg/d=152kg/h

选用表面曝气法，根据需氧量选用安徽中联环保设备有限公司生产的PE150型号的表面曝气机，叶轮直径为1500mm,电动机功率为30Kw,转速为44.5—63.9r/min,清水充氧量为30—82.5kg/h,提升里为6.06—17.9KN,重量为2.6t.

二沉池

选用两组斜板沉淀池

1.沉淀部分有效面积

F=Q0×3600/q’×0.91

Q0=Q/n

式中F-沉淀部分有效面积

Q-设计流量

Q0-单池设计流量

n-沉淀池分格数

q’-表面负荷

设计中取Q=0.22m3/s,q’=3m3/（m2h）

Q0=Q/n=0.22/2=0.11m3/s

F=Q0×3600/q’×0.91=0.11×3600/3×0.91=145.06m2

2.沉淀池边长

α=F1/2=12.04m

3.沉淀池内停留时间

T=（h2+h3）×60/q’

=（1+0.866）×60/3=37.3min

式中T-沉淀池内停留时间

h2-斜板区上部水深,一般采用0.5-1.0m,设计中取1.0m

h3-斜板区高度,一般采用0.866m

4.污泥区所需容积

V1=2（1+R）Q0X/0.5×（X+Xr）

式中V1-污泥部分所需容积

Q0-污水平均流量

R-污泥回流比

X-曝气池中污泥浓度

Xr-二沉池排泥浓度

V1=2（1+0.5）×0.22×0.75×4000×3600/0.5×（4000+12000）

=891m3

设计中采用两个2个斜板沉淀池,单池污泥容积V0=891/2=445.5m3

5.污泥区高度

二沉池采用刮泥机排泥,池底采用平底.污泥区高度

H5=V0/F=445.5/145.06=3.07m

6.沉淀池总高度

H=h1+h2+h3+h4+h5

式中h1-沉淀池超高,一般采用0.3-0.5m

h4-斜板区底部缓冲层高度,一般采用0.5-1.0m

设计中取h1=0.3m,h4=0.7m

H=h1+h2+h3+h4+h5

=0.3+1.0+0.866+0.5+3.07

=5.74m

7.进水集配水井

污水在集配水井中部的配水井平均分配,然后流进每组沉淀池.

配水井的中心直径D2=（4Q/3.14×V2）1/2，V2取0.7m/s

Q=Q+RQ0=0.22+0.22×0.75×0.5=0.303m3/s

D2=（4Q/3.14×V2）1/2=（4×0.303/3.14×0.7）1/2=0.74m取0.75m

配水井直径D3=（4Q/3.14×V3+D22）1/2=（4×0.303/3.14×0.3+0.752）1/2=1.36m取1.35m

8.进水渠道

V1进水渠水流速度>0.4m/s,B1=0.6m,H1=0.5m,Q0=Q/2=0.303/2=0.1515m3/s

V1=Q0/B1H1=0.1515/0.8=0.505m/s>0.4m/s

9.进水穿孔花墙

过孔流速V2=Q/B2h2n1,V2=0.05-0.15m/s,取B2=0.2m,h2=0.4m,n1=20个

V2=Q/B2h2n1=0.1515/20×0.2×0.4=0.095m/s

10.出水堰

沉淀池出水跌落进入进水槽,然后经出水渠.出水堰采用双侧90度三角形出水堰,三角堰顶宽0.16m,深0.08m,共300个三角堰.三角堰堰上水深为:

H1=0.7Q12/5=0.70（0.22/2×300）2/5=0.0119m

式中Q1-三角堰流量

H1-三角堰上水深

取三角堰后自由跌落0.15m,则出水堰水头损失0.181m,设计中去0.18m

11.排泥装置

沉淀池采用行式吸泥机,吸泥机设于池顶,吸管伸入池底,吸泥机行走时将污泥排出池外.

消毒

处理后的出水利用紫外线消毒,紫外线消毒具有杀菌效率高,接触时间短,不改变水的物理化学性质等优点.

水与紫外线接触时间一般为10-100s,即可起到杀菌作用,不需要设置反应池.水在紫外线消毒器中的流速最好不小于0.3m/s,以减少套管内的结垢.

在处理大水量时,可将紫外线消毒器串联或并联安装,由于紫外线灯管的寿命通常较短,连续使用可延长寿命.

在选用时应备用一些紫外线灯管,以便于及时更换.

污泥泵房

选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.

贮泥池

1．贮泥池的计算

贮泥池用来贮存来自初沉池，二沉池和中水沉淀池的污泥，由于污泥量不大，采用2座贮泥池.

（1）贮泥池设计进泥量

Q=Q1+Q2=113.325+2.14=115.47m3/d

（2）贮泥池容积

V=Qt/24n=115.47×8/24×2=19.25m3

式中t--贮泥时间,取8h

贮泥池设计容积

V=a2h2+1/3h3（a2+ab+b2）

H3=tana（a-b）/2

式中V--贮泥池容积

H2--贮泥池有效水深,取2m

H3—污泥斗高度

a--贮泥池边长,取3m

b--贮泥斗边长,取0.6m

n--贮泥池个数

a--贮泥斗倾角,60度

H3=tana（a-b）/2=2.08m

V=a2h2+1/3h3（a2+ab+b2）=25.73m3

符合要求.

2.贮泥池高度:

H=h1+h2+h3

式中h1—超高,0.3m

H2--贮泥池有效深度

H3--贮泥斗高度

H=h1+h2+h3=0.3+2.0+2.08=4.38m

3.管道部分

每个贮泥池中设DN150的吸泥管一根,2个贮泥池互相连接,连通管DN200.进泥管采用DN200.

脱水机

选用BAS型板框压滤机,BAS2/320型过滤面积2m3,板内尺寸为320×320mm,板外尺寸为375×375mm,滤饼厚度为25mm,框数为10,板数为9,有效容积为25L,工作压力为1Mpa,重量为475kg,外姓尺寸为1496×650×600mm.选用三台.

中水泵房

选用MS型多级离心泵,25MS×2型,扬程为12m,转速为1450r/min,功率为为0.75Kw,选用两台,一备一用.

折板絮凝池

中水水量19000×10%=1900m3/d,选用两组折板絮凝池.

1．每个絮凝池设计水量Q=1900/2×24=39.59m3/h

单絮凝池有效容积V=QT,T取12min

V=QT=39.59×12/60=7.918m3

2.絮凝池长度L’=V/H’B,取有效水深H’=1.5m,单组池宽B=2m

L’=V/H’B=7.918/1.5×2=2.64m

在长度方向上分三段,首段和中段格宽0.6m,末段格宽1.44m,隔墙厚0.15m.

3.折板布置

折板布置首段采用峰对峰,中段采用两峰对齐,末段采用平行直板

（1）相对折板

H1=0.5（v12-v22）/2g

式中H1-折板渐放段水头损失

v1-峰处流速,取0.14m/s

v2-谷处流速,取0.27m/s

H1=0.5（v12-v22）/2g=0.5（0.272-0.142）/2×9.8=0.00136m

H2-渐缩段的水头损失

F1-相对峰的断面积,0.56m2

F2-相对谷的断面积,1.06m2

H2=[1+0.1-（F1/F2）2]v2/2g=0.00082m

Hi-转弯或孔洞的水头损失,ξ—阻力损失系数,上转弯为1.8,下转弯为3.0

V0—转弯或孔洞流速,为0.304m/s

Hi=1.8×0.3042/2×9.8=0.0048m（上转弯）

Hi=3.0×0.3042/2×9.8=0.014m（下转弯）

∑h=n（H1+H2）+∑Hi=40×（0.00136+0.00082）+10×（0.00848+0.014）

=0.312m

（2）平行折板

H=0.6V2/2g

式中H—折板水头损失

V—板间流速,一般采用0.15--0.25m/s

设计中取V=0.16n/s

H=0.6V2/2g=0.6×0.162/2×9.8=0.00084m

Hi=ξvi2/2g

设计中取vi=0.203m/s

Hi=ξvi2/2g=1.8×0.2032/2×9.8=0.00378m（上转弯）

Hi=ξvi2/2g=3.0×0.2032/2×9.8=0.0042m（下转弯）

∑h=24×0.00084+8×（0.00378+0.0042）=0.084m

（3）平行直板

H=ξv2/2gv—平均流速,取0.101m/s

H=3×0.1012/2×9.8=0.00156

∑h=nH=6×0.00156=0.011m

斜管沉淀池

1.设计流量

Q=Q设/24n

沉淀池采用两个,n=2,Q=Q设/24n=1900/24×2=39.583m3/h=0.011m3/s,Q为单池设计水量

2.平面尺寸计算

（1）沉淀池清水区面积

A=Q/q

式中A—斜管沉淀池的表面积

q—表面负荷

设计中取q=9m3/（m2h）

A=Q/q=39.6/9=4.4m2

（2）沉淀池长度及宽度

设计中取沉淀池长度L=3m,则沉淀池宽度B=A/L=4.4/3=1.46m,取1.4m

净出口面积A1=（B-0.5）×L/K1=（1.4-0.5）×3/1.03=2.62m2,k1为斜管结构系数

（3）沉淀池总高度H=H1+H2+H3+H4+H5

H1—保护高度,一般采用0.3-0.5m

H2—清水区高度,一般采用1.0-1.5m

H3—斜管区高度,斜管长度为1m,安装角度为60度,则为0.87m

H4—配水区高度,一般不小于1.0-1.5m

H5—排泥槽高度,设计中取H1=0.3m,H2=1.0m,H4=1.0m,H5=0.83m

H=H1+H2+H3+H4+H5=4.0m

3.进出水系统

（1）沉淀池进水设计

沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口面积

A2=Q/v

式中v—孔口流速,一般采用不大于0.15-0.20m/s,设计中取0.2m/s

A2=Q/v=0.011/0.2=0.055m2

每个孔口的尺寸定为15cm×8cm,则孔口为5个.进水孔位置应为斜管以下,沉淀区以上部位.

（2）沉淀池出水设计

沉淀池的出水采用穿孔集水槽,出水孔口流速v1=0.6m/s,则穿孔总面积

A3=Q/v1=0.011/0.6=0.018m2

设每个孔口的直径为4cm,则孔口的个数

N=A3/FF为每个孔口面积为0.001256m2

N=A3/F=0.018/0.001256=14个

设每条集水槽宽度为0.4m,间距为0.8m,共设4条集水槽,每条集水槽一恻开孔数为150个,间距为20cm,4条集水槽汇水到出水总渠,出水总渠宽度为0.8m,深度为1m,出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失.孔口损失

∑h=ξvi2/2g=2×0.62/2×9.8=0.037m

集水槽内水深取0.4m,槽内水流速为0.38m/s,槽内水力坡度按0.01计,槽内损失为

∑h=il=0.01×3=0.03m,l=3m

出水总水头损失为0.067m,取0.07m

（3）沉淀池斜管选择

选用长度为1m的斜管,管径为30mm,斜管厚度为0.4-0.5mm.

4.沉淀池排泥系统计算

采用穿孔管进行重力排泥,每天排泥一次,管径为200mm

5.计算草图

6.核算

（1）雷诺数Re

斜管内的水流速度为:

V2=Q/A1sinθ=0.011/2.62×sin60=4.85×10-3m/s

Re=RV2/v=0.75×0.48/0.01=36<500,满足要求.

（3）斜管中的沉淀时间

T=l1/v2=1/0.48=3.44min满足要求（一般在2-5min）

V型滤池

1．平面尺寸计算

F=Q/nv

式中F—每组滤池所需面积

Q--滤池设计流量

n—设计滤速

设计中取v=10m/h,n=2

F=Q/nv=80/2×10=4m2

取滤池长度为4m,宽为1m.

正常过滤时实际滤速v’=