给水课程设计计算.docx
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给水课程设计计算
第一章设计水质水量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1
污水水量的计算1
第二章构筑物计算4
第一节平面格栅计算4
第二节平流沉砂池计算5
第三节初沉池--辐流式沉淀池8
第四节生物氧化池池14
第五节二沉池--辐流沉淀池16
第六节消毒接触池计算22
第七节计量设备24
第三章污水处理厂构筑物高程计算26
第四章水泵计算与选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27
第一章设计水质水量的计算
一.设计污水水量
⒈城镇平均日生活用水量由下式计算
Q1q1N1Qs
式中:
Q1为城镇平均日生活用水量,m3/d
q1为居民平均日生活用水定额(L/d)
N1为设计人口数,人
Qs为工厂平均废水量,m3/d
Q1=(20×0.1+25×0.12+30×0.13)×104+4000+5000+3000+5000
=106000m3/d=1268.52L/s
⒉城市最大用水量
Q=KZ×Q1+Qg
式中:
Qg为工业废水设计秒流量,L/s
Q1为各区平均生活污水量,m3/s
KZ为总变化系数
KZ=
2.7
=
2.7
=1.3
Q
0.11
1268.52
0.11
Q=1.3×89000+4000×1.4+5000×1.5+3000+5000
=139400m3/d=1613.43L/s
⒊生活污水、工业废水和公共建筑排水混合后污水SS浓度
N1*C
1
gSS
Qg*CgSSCgSS
CSS=
Q
式中:
N1–各区人口,人
CgSS–不同工厂工业废水的SS浓度,mg/L
C1gSS–每人每天排放的SS克数,取40g/(人*d)
Q1–各区平均生活用水量,m3/d
Qg–平均工业废水量,m3/d
CSS
=
20
104
40
25
104
40
30
104
40
4000
350.00
5000
400.00
3000
350.00
5000
400.00
139400
=325mg/L
4.生活污水、工业废水和公共建筑排水混合后污水
BOD浓度
N1*C
1
gBOD
Qg*CgBODCgBOD
CBOD=
Q
式中:
N1–各区人口,人
CgBOD–不同工厂工业废水的BOD浓度,mg/L
C1gBOD–每人每天排放的BOD克数,取30g/(人
*d)
Q1–各区平均生活用水量,m3/d
Qg–平均工业废水量,m3/d
CSS
=
20
104
30
25
104
30
30
104
30
4000
350.00
5000
400.00
3000
350.00
5000
400.00
139400
=273.11mg/L
二.水体处理程度
E=Lj-Lch100%
Lj
式中:
E–BOD去除效效率,%
Lj–进水BOD浓度,Kg/m3
Lch–出水BOD浓度,Kg/m3
Lj
Lch
100%=
0.273-0.02
=92.7%
E=
Lj
0.273
三.方案比较
①常规活性污泥法处理工艺流程图
污水→栅格→沉砂池→一沉池→曝气池→二沉池→消毒→出水②生物膜法处理工艺流程图
污水→格栅→沉砂池→一沉池→生物滤池→二沉池→消毒→出水
城市污水处理常用的处理流程均能达到处理要求,满足国家有关的污水排放要求。
与常规活性污泥法相比,生物膜法对流入污水水质、水量的变化适应较强,即使一段时间终止进水对生物膜的净化功能也不会造成致命的影响,通水后能快速地得到恢复;污泥沉降性能良好,易于固液分离,能够处理低浓度的污水,易于维护运行、节能,具有脱氮功能。
第二章构筑物计算
第一节平面格栅计算
设计中采用平面格栅,N=2组,每组格栅单独设置,每组格栅的设计流量为0.806m3/s。
1.格栅的间隙数
n=Qsina
0.806
sin60
84个
Nbhv
20.01
0.5×0.9
式中n—格栅栅条间隙数(个);
Q—设计流量(m3/s);
—格栅倾角(0);
N—设计的格栅组数(组);
b—格栅栅条间隙(m);
h—格栅栅前水深(m);
v—格栅过栅流速(m/s)。
设计中取格栅前水深h=0.5m,过栅流速为v=0.9m/s,栅条间隙宽度为b=0.01m,格栅倾角为60度。
2.栅槽宽度
B=S(n-1)+bn=0.01×(84-1)+0.01×84=1.67m
式中B—格栅槽宽度(m);
h—每根格栅条的宽度(m);
设计中取S=0.01m。
3.进水管道渐宽部分的长度
B
B1
1.671.45
L1
0.32m
2tg
1
2tg30
式中L1—进水管道渐宽部分的长度(m);
B1—进水明渠宽度(m);
1—渐宽处理角,一般采用10o-30o,取30°
设计中进水管道宽B1=0.9m,其渐宽部分展开角1=30o
4.出水管道渐窄部分的长度
L2=0.5L1L2=0.16m
5.通过格栅的水头损失
4
v2
4
0.92
S
3
0.01
h1k
sin
32.42(
)3
sin600.26m
b
2g
0.01
29.8
设栅条断面为锐边矩形断面
2.42,考虑格栅被堵塞是水头损失增大倍数k=3。
6.栅后明渠的总高度
H=hh1h20.50.260.31.06m
设栅前管道超高h2=0.30m。
7.格栅槽总长度L
LL1L2
0.5
1.0
H
1
0.320.160.51.0
0.9
Tg
2.00m
tg60
栅前管道深H1
0.5
0.3
0.8m。
8.每日栅渣量
W
86400QW1
864001.6130.08
5.6m43/d0.2m3/d
1.3
1000
1.3
1000
式中
W1—每日每污水103m3的栅渣量(
m3
/103
m3),一般采用
0.05-0.1m3
/103m3
污水。
设计中取
W1
0.08m3
/103m3污水。
应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣,采用机械栅渣打包机将栅渣打包,汽车运走。
第二节平流沉砂池计算
沉砂池是借助于污水中的颗粒与水的比重不同,使大颗粒的砂粒,石子等无机颗粒沉降,减少大颗粒物质在输水管内沉积和消化池内沉积。
设计中选择二组平流式沉砂池,N=2组,分别与格栅连接,每组沉砂池设计
流量为0.806m3/d。
1.沉砂池长度
Lvt0.2459m
式中L—沉砂池的长度(m);
v—设计流量时的速度(m/s),一般采用0.15-0.30m/s;t—设计流量时的流行时间(s),一般采用30-60s。
设计中取v=0.2m/s,t=45s。
2.水流过水断面面积
A=Q/v=0.806/0.24.03m2
3.沉砂池宽度
A4.032
B2.8m8
h20.7
式中h2—设计有效深度,一般采用0.25-1.00m。
设计中取h2=0.7m,每组沉砂池设两格
4.沉砂室所需容积
V
QXT86400
1.613
302
864004.23m3
Kz×106
1.3
×106
式中Q—平均流量(m3
/d);
X—城市污水沉沙量
m3/106m3,一般采用30m3
/106m3污水;
T—消除沉砂的间隔时间(d),一般采用1-2d;设计中取消除沉砂的间隔时间T=1d,城市污水沉沙量X=30m3/106m3污水。
5.每个沉砂斗容积
V0
V
4.23
0.53m3
n
8
式中n—沉砂斗格数(个)。
设计中取每个分格有2个沉砂斗,共有n2228个沉砂斗。
6.沉砂斗高度
沉砂斗高度应能满足沉砂斗储存沉砂的要求,沉砂斗的倾角的600。
h3,
3V0
30.53
0.42m
f1
f1f2
f21.21.21.220.5
0.5×0.5
式中f1—沉砂斗上口面积(
m2);
f2—沉砂斗上口面积(
m2
),一般采用
0.4m
0.4m
0.6m0.6m。
设计中取沉砂斗上口面积
1.2m1.2m,下口面积为0.5m
0.5m。
设计中取沉砂斗高度
h3,=0.8
,校正沉砂斗角度
tg
=h3,/(1.2-0.5)=2.29
66.3600
7.沉砂室高度
h3h3,
il2
0.420.021
(921.2)0.486m
2
式中i—沉砂池坡度,一般采用
0.01-0.02;设计中取i=0.02
l2—沉砂池底长度(m)。
8.沉砂池总高度
Hh1h2h30.40.70.4861.58m6
式中h1—沉砂池超高,一般采用0.3-0.5m。
设计中取h10.4m
9.验算最小流速
vmin
Qmin
0.795
0.39m/s0.15m/s
n1Amin
1
1
4.03
2
式中vmin—最小流速(m/s),一般采用v
0.15m/s;
Q
—最小流量(m3
/s),一般采用0.75Q;
min
n1—沉砂池格数(个),最小流量时取1;
Amin—最小流量时的过水断面面积(m2)。
10.进水管道
格栅的出水通过DN900mm的管道送入沉砂池的进水管道,然后向两侧配水进入进水管道,污水在管道内的流速为:
Q
0.806
v1
0.806m/s
B1H1
20.5
式中v1—进水管道水流流速(m/s);
B1—进水管道宽度(m);
H1—进水管道水深(m)。
设计中取B1=2m,H1=0.5m
11.出水管道
出水采用薄壁出水堰跌落出水,出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定,堰上水头为:
H1(
Q1
)2/3
(
0.806
)2/3
0.45m
mb2
2g
0.51.22
×9.8
式中Q1—沉砂池内设计流量(m3/s);
m—流量系数,一般采用0.5;
b2—堰宽(m),等于沉砂池宽度。
设计中取m=0.5,b21.2m
出水堰自由跌落0.2m后进入出水槽,出水槽宽度1.0m,有效水深0.8m,
水流流速0.682m/s,出水流入出水管道。
出水管道采用钢管,管径
DN=900
mm,管内流速0.97m/s,水力坡度i=0.00146。
12.排水管道
采用沉砂池底部管道排砂,排砂管道管径DN=200mm。
第三节一沉池—辐流式沉淀池
设计中选择两组平流沉淀池,N=2组,每组平流沉淀池设计流量为:
0.806m3/s,从沉砂池流来的污水进入配水井,经过配水井分配流量后流入辐流
式沉淀池。
1.沉淀池表面积
A
Q3600
0.8063600
967.m22
q,
3
式中
A—沉淀池表面积
Q—设计流量
q,—表面负荷
m3
/(m2
h),一般采用
1.5-3.0m3
/(m2
h)。
设计中取
q,
3m3
/(m2
h)
2.沉淀池直径
D
4F
式中:
D—沉淀池直径(m)
D
4
967.2
35.10m取36m
3.14
3.沉淀部分有效水深
h2q,t326m
式中t—沉淀时间,一般采用1.0-2.0h,设计中取2h。
4.污泥部分所需容积
按去除水中悬浮物计算
V
Q(C1C2)86400T100
1.613(3250.5
325)
864000.1100
24.80m3
K2(100p)n106
(100
97)
2106
式中Q—平均污水流量(
m3/s);
C1—进水悬浮物浓度(mg/L);
C2—出水悬浮物浓度(mg/L),一般采用沉淀效率
40%60%;
K2—生活污水总变化系数
—污泥容量(t/m3),约1;
po—污泥含水率(%)。
设计中取T=1d,o
C2
(100%50%)C10.5C1
p=97%,50%
5.每格沉淀池污泥部分所需容积
V,V/n124.8/73.54m3
式中n1—沉淀池格数
6.污泥斗容积
辐流沉淀池采用周边传动刮泥机,池底需做成2%的坡度,刮泥机连续转动
将污泥推入污泥斗,设计中选择矩形污泥斗,污泥斗上口尺寸2m×2m,底部尺
寸0.5m×0.5m,倾角为60°
污泥斗容积:
V1
3h5a
2
2
3
×2.6×22
2×0.50.5
2
14.3
m3
aa1a1
(
)
式中:
V1—污泥斗容积(m3)
h5—污泥斗高度(m);h5(r1r2)tg(20.5)tg602.6m
a—污泥斗上口边长(m)
a1—污泥斗底部边长(m),一般采用0.5m
沉淀池底部圆锥体体积:
V
1
h
R2
Rr
r21×3.14×0.8×(152
15×11)201.1m3
2
3
4
3
h4
R
r1
0.05
0.05
3410.8m3
2
式中:
h4—沉淀池底部圆锥体高度(m)
R—沉淀池半径(m),R=17m。
r—沉淀池底部中心圆半径(m)r=1m
沉淀都总容积V=V1+V2=14.3+201.1=215.4m3
7.沉淀池总高度
Hh1
h2
h3
h4
h5
0.460.3
0.8
2.610.1m
式中:
h1—沉淀池超高
(m),
一般采用
0.3-0.5m
;设计中取
0.4m
h3—沉淀池缓冲层高度(m),一般采用0.3m
8.进水配水井
沉淀池分为2组每组分为12格,每组沉淀池进水端设进水配水井,污水在配水井内平均分配,然后流进每组沉淀池。
配水井内中心管直径
D2
4Q
4
1.613
v2
1.39m
0.7
式中D2—配水井内中心管直径(m);
v2—配水井内中心管上升流速(
m/s),一般采用v2
0.6m/s设计中取
v2
=0.7m/s
配
水
井
直
径
D3
4Q
D2
2
4
1.394
1.392
2.54
m
v3
0.3
式中v3
—配水井内污水流速(m/s),一般取v=0.2-0.4m/s。
设计中取v3=0.3m/s
9.进水管道
沉淀池分为两组,每组沉淀池进水端设进水管道,配水井接出的DN100进水管从进入管道中部汇入,污水沿进水管道向两侧流动,通过潜孔进入配水管道,然后由穿孔花墙流入沉淀池。
v1Q/B3h3n0.806/(0.30.8)×80.42m/s
式中v1—进水管道水流流速(m/s),一般采用v10.4m/s;
B1—进水管道宽度(m);
H1—进水管道水深(m),
设计中取B3=0.3m,h3=0.8m,n=8个
穿孔花墙向四周辐射平均布置,穿孔花墙四周设稳流罩,稳流罩直径3.0m,
高2.0m在温流罩上平均分布100mm的孔洞306个,孔洞的总面积为稳流罩过水断面的15%。
15.出水堰
沉淀池出水经过双侧出水堰跌落进入集水槽,然后汇入出水管道排入水井。
出水堰采用双侧90°三角形出水堰,三角堰顶宽0.16m,深0.8m,间距0.05m,
外侧三角堰距沉淀池内壁33.2m,共有496个三角堰。
内侧三角堰距挡楂板0.4m,
三角堰直径为
32.0m,共有478个三角堰。
两侧三角堰宽度为
0.6m,三角堰堰后
自由铁跌落0.1~0.15m,三角堰有效水深为:
H10.7Q12/5
(0.7
0.806)2/5
0.051m
496
478
三角堰堰后自由跌落0.15m,则堰水头损失0.192m。
16.
堰上负荷:
q1
Q
0.8061000/2(341.43)3.94L/(sm)
2
D1
17.
出水挡渣板:
三角堰前设有出水浮渣挡渣板,利用刮泥机架上的浮渣刮板收集。
挡渣板高
出水面0.15m,深入水下0.5m,在挡渣板旁设一个浮渣收集装置,采用管径
DN=300mm的排渣管排出池外。
18.出水渠道:
出水槽设在沉淀池周围,双侧收集三角堰出水,距离沉淀池内壁0.4m,出水槽宽0.6m深0.7m,有效水深0.50m。
水平流速0.83m/s。
出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道,出水管道采用钢管,管径DN=800mm,管内流速为0.63m/s,水利坡度i=0.479‰。
19.刮泥装置:
沉淀池采用周边传动刮泥机,周边传送刮泥机的线速度为2~3m/min,刮泥机底部设有刮泥板,将污泥推入污泥斗,刮泥机上部设有挂渣板,将浮渣刮进排渣装置。
20.排泥管:
沉淀池采用重力排泥,排泥管管径DN=300mm,排泥管伸入污泥斗底部,排泥静压头采用1.2m,连续将污泥排出池外贮泥池内。
第四节生物氧化池
1.计算滤料容积、池表面面积
①按BOD–面积负荷率计算,所得结果再用BOD–容积负荷率和水力负荷率加
以校核。
A=Q(n1)Sa
=139400(1.2
1)132=17589.9
N
1750
式中:
Q–污水量,m3/d
n–回流稀释倍数
Sa–稀释后污水BOD浓度
N–BOD面负荷,取高值1750gBOD/(m2d)
②滤料总容积
滤层厚度取2m
V=Ah=17589.92=35179.8
③校核,BOD–容积负荷和水力负荷是否在适宜的范围内
对BOD–容积校核
NV=Q(n
1)Sa=139400(1.21)132
875.00g/(m3
d)
V
35179.8
NV=875.00<1200g/(m3d)
对水力负荷校核
Q(n
1)139400(1.21)
Nq=
=
13.26
A
17589.9
Nq=13.26m3/(m2
d)介于10~30m3/(m2
d)
④滤池数、没座滤池表面面积、滤池直径
采用16座滤池
每座滤池表面面积
17589.8
2
16
1099.3m5