SBR反应池的设计计算.docx

1、SBR反应池的设计计算第3章 设计计算3.1 原始设计参数 原水水量 Q=5000m3/d=208.33m3/h=57.87L /s，取流量总变化系数 KT=1.72，设计流量 Qmax= KTQ=0.057871.72=0.1m3/s。3.2 格栅3.2.1 设计说明格栅一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失到达1015厘米时就该清洗。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50100mm，中格栅1040mm，细格栅310mm三种。根据清洗

2、方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组中格栅，既可到达保护泵房的作用，又经济可行，设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽，便于排除故障。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。而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高，阻力损失小的优点。3.2.2 设计参数 1变化系数：KT=1.72；2平均日流量：Qd=5000m3/d；3最大日流量：Qmax=0.1 m3/s；4设过栅流速：v=0.9m/s；5栅前水深：h=0.4m；6格栅安装倾角：=60。

3、3.2.3 设计计算 1格栅间隙数： 31Qmax最大废水设计流量m3/s格栅安装倾角， 取60h栅前水深 mb栅条间隙宽度，取21mmv过栅流速 m/s 2栅渠尺寸：B2=s(n-1)+nb=0.01(13-1)+130.021=0.403m 32s栅条宽度 取0.01mB2格栅宽度 m 33B1进水渠宽 mv进水渠道内的流速 设为0.78m/s栅前扩大段： 34渐宽局部的展开角，一般采用栅后收缩段：L2=0.5L1=0.06m 35通过格栅的水头损失h1： 36栅后槽总高度H：设栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3=0.8m 37栅槽总长度L：L=L1+

4、L2+1.0+0.5+ =0.12+0.06+1.0+0.5+=2.09m 383每日栅渣量W： 39W1栅渣量污水，取0.07宜采用机械清渣，选用NC300型机械格栅：设备宽度300mm，有效栅宽200mm，有效栅隙21mm，运动速度3m/min，电机功率0.18kw，水流速度1m/s，安装角度60，支座长度960mm，格栅地下深度500mm，格栅地面高度360mm，格栅进深250mm。生产厂商：上海南方环保设备、上海惠罗环境工程。3.3平流式沉砂池3.3.1设计说明平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动。平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流局部及沉砂斗组成。它具有截留无颗粒

5、效果好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。3.3.2设计参数1最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；2最大流量时停留时间不小于30s，一般采用3060s； 3效水深应不大于1.2m，一般采用0.251m，每格宽度不宜小于0.6m；4水头部应采取消能和整流措施；5底坡度一般为0.010.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。3.3.3设计计算1池子长度L：设最大设计流量时的流速v=0.25m/s，流行时间t=30sL=vt=0.2530=7.5m 3102水流断面积A： 3113池子总宽度B：设n=2格，每格宽b=0.6mB=nb=1.2m 3124 有效水深： 3

6、13 5砂池所需容积V：去除沉砂的时间间隔T=2d 314X城市污水沉砂量(污水) 取30KT生活污水流量总变化系数6每个砂斗容积V0：设每个分格有两个沉砂斗 3157 沉砂斗各局部尺寸：设斗底宽a1=0.4m，斗壁与水平面的倾角70，斗高h3=0.3m沉砂斗上口宽： 316砂斗容积： 317 8沉砂室高度h3：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗 318 9池总高度：设超高h1=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+0.33+0.48=1.11m 3193.4 SBR反响池3.4.1设计说明设计方法有两种：负荷设计法和动力设计法，本工艺采用负荷设计法。根据工艺流程论证，SBR法具有比

7、其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBR法。SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反响器组成。 其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。 污水连续按顺序进入每个池，SBR反响器的运行操作在时间上也是按次序排列的。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反响器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反响期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段。这种操作周期是周而复始进行的，以到达不断进行污水处理的目的。对于单个的SBR反响器来说,在时间上的有效控制和变换，即到达多种功能的要求，非常灵活。1进水期进水期是反响池接纳污水的过程。由于充水开始是上个

8、周期的闲置期，所以此时反响器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反响器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反响器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反响。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气边曝气边充水、限制曝气充完水曝气半限制曝气充水后期曝气。2 反响期在反响阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反响器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替

9、过程。虽然SBR反响器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反响器装置。SBR反响器的浓度阶梯是按时间序列变化的 。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。3沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液别离。本身作为沉淀池，防止了泥水混合液流经管道，也防止了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。4排水期活性污泥大局部为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这局部污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。5闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使

10、其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。3.4.2 SBR反响池容积计算设计参数：表31 处理要求工程进水水质mg/L 出水水质 mg/LCODcrBOD5NH3-NTPSS600300401012350602015120设SBR运行每一周期时间为6h，进水时间1.5h，反响时间2.0h，沉淀时间1.0h，排水时间1.5h：周期数：根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反响池设置4个。SBR处理污泥负荷设计为Ns=0.3，设f=0.85，SVI=90SVI在100以下沉降性良好，那么1污泥沉降体积为： 3202每池的有效容积为： 3213选定每池尺寸LBH=157.54.5=506

11、.25m3436.25m3 322采用超高0.5m，故全池深为5.0m 4池内最低水位： 3233.4.3排泥量及排泥系统1SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少局部由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为= 324式中： a微生物代谢增系数，kgVSS/kgBOD b微生物自身氧化率，l/d根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,那么有：325假定排泥含水率为P=99.2%，那么排泥量为： 326考虑一定平安系数，那么每天排泥量为95m3/d。3.4.4需氧量及曝气系统设计计算1需氧量计算SBR反响池需氧量O2计算式为O2= 327式

12、中：a微生物代谢有机物需氧率，kg/kg b微生物自氧需氧率，l/dSr去除的BOD5(kg/m3)经查有关资料表，取a=0.50，b=0.190,需氧量为： 328 2供气量计算设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反响池池底，淹没深度H=4.5m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。查表知20，30时溶解氧饱和度分别为， 空气扩散器出口处的绝对压力Pb为： 329空气离开反响池时，氧的百分比为：Ot=19.6% 330反响池中溶解氧平均饱和度为：按最不利温度条件计算=7.63()=1.177.63=8.93(mg/) 331水温20时曝气池中溶解氧平均饱和度为：=1.179

13、.17=10.73(mg/L) 33220时脱氧清水充氧量为： 333 式中：污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.780.99) 污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.90.97) Cj混合液溶解氧浓度，取c=4.0 最小为2 气压修正系数=1反响池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0，计算得：=1.38=1.3866.13=91.26(kgO2/h) 334SBR反响池供气量Gs为:335每立方污水供气量为: (m3空气/m3污水) 336VF反响池进水容积(m3/h)去除每千克BOD5的供气量为: () 337 Sr去除的BOD5()去除每千克BOD5的供氧量为:

14、() 3383.4.5空气管计算空气管的平面布置如下图。鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为4个SBR池供气。在每根支管上设6条配气竖管，为SBR池配气，4池共4根供气支管，24条配气管竖管。每条配气管安装SX-I扩散器10个，每池共60个扩散器，全池共240个扩散器。每个扩散器的效劳面积为112.5m2/60个=1.88m2/个。空气支管供气量为： 3391.25平安系数由于SBR反响池交替运行，4根空气支管不同时供气，故空气干管供气量为19.8m3/min。选用SX-I型盆形曝气器，氧转移效率69%，氧动力效率1.52.2 ,供气量2025m3/h,效劳面

15、积12m2/个。3.4.6滗水器现在的SBR工艺一般都采用滗水器排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度。目前SBR使用的滗水器主要有旋转式滗水器，套筒式滗水器和虹吸式滗水器三种。本工艺采用旋转式滗水器。旋转式滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛，适合大型污水处理厂使用。本工艺采用XPS-07型旋转式滗水器，处理量700m3/h，最大滗水深度3m。3.4.7鼓风机房鼓风机房要给SBR池供气，选用TSD-150型罗茨鼓风机三台，2备1用。设备参数：流量：20.40m3/min；升压：44.1kPa

16、；配套电机型号：Y200L-4；功率：30kW；转速：1220r/min；机组最大重量：730kg。3.5絮凝反响池3.5.1设计说明深度处理包括混凝、澄清、过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、反渗透等，其目的是去除二级处理水中的悬浮物SS，溶解性有机物BOD，N，P等污染物质，以满足水环境标准，防止封闭式水域富营养化和污水再利用的水质要求。混凝的根本原理：向污水中投入某种化学药剂常称之为混凝剂，使在水中难以沉淀的胶体状悬浮颗粒或乳状污染物失去稳定后，由于互相碰撞而聚集或聚合、搭接而形成较大的颗粒或絮状物，从而使污染物更易于自然下沉或上浮而被除去。混凝剂可降低污水的浊度、色度，除去多种高分子物质、有机

17、物、某些重金属毒物和放射性物质。在水处理中，凝聚是指脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。絮凝那么指未经脱稳的胶体也可聚结成较大的颗粒现象。混凝那么包括凝聚与絮凝两种过程。凝聚是瞬时的，只需将化学药剂扩散到全部水中即可。絮凝那么与凝聚作用不同，它需要较长的时间去完成。但一般情况下两者也不好绝然分开。因此我们把能凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。絮凝通常在絮凝池内，以机械或水力等方式造成颗粒碰撞时机，形成易于沉淀或上浮的絮体，最终到达与水别离的目的，反响时间t在1030min之间。用于水处理的混凝剂要求混凝效果好，对人类健康无害，价廉易得，使用方便，本工艺选择明矾。3.5.2设计参数1池数一般不少

18、于2个；2搅拌器排数一般为34排不应少于3排，水平搅拌轴应设于池中水深1/2处；3叶轮桨板中心处的线速度，第一排应采用0.4m/s0.5m/s，最后一排采用0.2m/s，各排线速度应逐渐减小；4水平轴式叶轮直径应比絮凝池水深小0.3m，叶轮尽端与池子侧壁间距不大于0.2m；5水平轴式絮凝池每只叶轮的桨板数一般为46块，桨板长度不大于叶轮直径的75%；6同一搅拌器两相邻叶轮应垂直设置；7每根搅拌轴桨板总面积应为水流截面积的10%20%，不宜超过25%，每块桨板的宽度为桨板长的1/101/15，一般采用1030mm；8絮凝池深度按照水厂标高系统布置确定，一般为34m。3.5.3设计计算设计流量Q=

19、208.3m3/h，采用2座絮凝池：1絮凝池尺寸：絮凝池有效容积：絮凝时间取T=20min，那么 340池长：水深H取3m， 341系数，一般取1.01.3Z搅拌轴排数34排池子宽度： 3422搅拌器尺寸：每排上采用2个搅拌器，设搅拌器间净距离和其离壁的距离为0.05m，每个搅拌器长为： 343设搅拌器上缘距水面及下缘距池底的距离为0.15m，那么搅拌器外缘直径为：D=3-20.15=2.7m 344每个搅拌器上装有四块叶片，叶片宽度采用0.1m，每根轴上浆板总面积为0.870.142=0.7m2，占水流截面积1.933=5.8m2的12%。3每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率：各排叶轮桨

20、板中心点线速度采用v1=0.5m/s，v2=0.35m/s，v3=0.2m/s叶轮桨板中心点旋转直径D0=2.7-0.1=2.6m 345叶轮转速及角速度分别为：第一排： 346第二排： 347第三排： 348桨板宽长比：0.1/0.87=0.111，得阻力系数，那么 349第一排每个叶轮所消耗功率： 350y每个叶轮上的桨板数目r1叶轮半径与桨板宽度之差r2叶轮半径用同样方法，可求得第二、三排叶轮所消耗功率分别为：N2=0.0078kw，N3=0.0026kw4电动机功率：第一排所需功率为：N01=0.01652=0.033kw 351第二排所需功率为：N02=0.00782=0.0156k

21、w 352第三排所需功率为：N03=0.00262=0.0052kw 353设三排搅拌器合用一台电动机带动，那么絮凝池所需总功率为： 354电动机功率取 3555核算平均速度梯度G值及GT值按水温20计算，反响池平均速度梯度： 356GT=322060=38400=3.8104 357经核算，G和GT均符合要求3.6滤池普通快滤池3.6.1设计说明过滤是利用过滤材料别离污水中杂质的一种技术，有时用作污水的预处理，有时用作最终处理，出水供循环使用或重复利用。在污水深度处理技术中，普遍采用过滤技术。根据材料不同，过滤可分为多孔材料过滤和颗粒材料过滤两类。过滤过程是一个包含多种作用的复杂过程。完成过

22、滤工艺的处理构筑物称为滤池。在污水处理中，颗粒材料过滤，主要用于去除悬浮和胶体杂质，特别是用重力沉淀法不能有效去除的微小颗粒以及细菌。颗粒材料过滤对污水中的BOD，COD等也有一定的去除效果。滤池的种类虽然很多，但其根本构造是相似的，在污水深度处理中使用的各种滤池都是在普通快滤池的根底上加以改良而来的，普通快滤池外部由滤池池体、进水管、出水管、冲洗水排出管等管道及其附件组成；滤池内部由冲洗水排出槽、进水渠、滤料层、垫料层排水系统组成。普通快滤池可以用单层滤料、双层滤料和三层滤料。双层滤料滤池的工作效果较好，一般底层用粒径0.51.2mm的石英砂，高500mm，上层用陶粒或无烟煤，粒径为0.81

23、.8mm，层高300500mm。滤速810m/h；反冲洗强度为1516，延时810min。3.6.2设计参数1滤速取8m/s；2冲洗强度q=1316；3冲洗时间6min；4停留时间40min；5滤池工作时间24h。3.6.3设计计算1滤池尺寸：滤池实际工作时间： 358T0滤池工作周期t0停留时间t1冲洗时间滤池面积： 359采用2个滤池，每个滤池面积f=11m2 设滤池长宽比L/B=1，那么2承托层高度H1采用0.45m，滤料层高度，无烟煤层为450mm，石英砂层为300mm，总高度H2为750mm，滤料上水深H3采用1.5m，超高H4采用0.3m，滤板高度H5采用0.12m。滤池总高度：H

24、=H1+H2+H3+H4+H5=3.12m 3603滤池反冲洗水头损失管式大阻力配水系水头损失： 361冲洗强度配水系统开孔比孔口流量系数经砾石支承层水头损失： 362滤料层水头损失及充裕水头为：h4=2m反冲洗水泵扬程： 3633.7接触消毒池3.7.1设计说明城市污水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒，特别是医院、生物制品以及屠宰场等有致病菌污染的污水，更应严格消毒。目前，用消毒剂消毒能产生有害物质，影响人们的身体健康已广为人知，氯化是当今消毒采用的普遍方法。氯与水中有机物作用，同时有氧化和取代作用

25、，前者促使去除有机物或称降解有机物，而后者那么是氯与有机物结合，氯取代后形成的卤化物是有致突变或致癌活性的。所以，目前污水消毒一是要控制恰当的投剂量，二是采用其他消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。消毒设备应按连续工作设置。消毒设备的工作时间、消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。消毒设备应按连续工作设置，消毒设备的工作时间、消毒剂投加量，可根据所排放水体的卫生要求及季节条件掌握。一般在水源的上游、旅游日、夏季应严格连续消毒，其他情况时可视排出水质及环境要求，经有关单位同意，采用间断消毒或酌减消毒剂投量。目前常用的污水消毒剂是液氯，其次是漂白粉、臭氧、次氯酸钠、氯片、氯氨、二氧化

26、氯和紫外线等。其中液氯效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格廉价。其他消毒剂如漂白粉投量不准确，溶解调制不便。臭氧投资大，本钱高，设备管理复杂。其他几种消毒剂也有很明显的缺点，所以目前液氯仍然是消毒剂首选。3.7.2设计参数1水力停留时间T=0.5h；2设计投氯量一般为3.05.0mg/l本工艺取最大投氯量。3.7.3设计计算1设计消毒池一座，池体容积：V=QT=208.30.5=104m3 364设池长L=6m，有3格，每格池宽b=2.5m，长宽比L/b=4.0，有效水深H1=3m，接触消毒池总宽B=nb=32.5=7.5m，那么实际消毒池容积：V1=BLH1=7.563=135m3 365

27、满足有效停留时间要求2加氯量计算每日加氯量 366选用贮氯量为25kg的液氯钢瓶，每日加氯量1瓶，共贮用15瓶，选用加氯机2台。3混合装置在消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台，第三格不设。选用JBK-2200框式调速搅拌机，搅拌直径2200mm，高2000mm，电动机功率4.0kw。接触消毒池设计为纵向折流反响池。3.8污泥处理系统3.8.1污泥水分去除的意义和方法污水处理厂的污泥是由液体和固体两局部组成的悬浮液。污泥处理最重要的步骤就是别离污泥中的水分以减少污泥体积，否那么其他污泥处理步骤必须承当过量不必要的污泥体积负荷。污泥中的水分和污泥固体颗粒是紧密结合在一起的，一般按照污泥水的

28、存在形式可分为外部水和内部水，其中外部水包括孔隙水、附着水、毛细水、吸附水。污泥颗粒间的孔隙水占污泥水分的绝大局部一般约为70%80%，其与污泥颗粒之间的结合力相对较小，一般通过浓缩在重力的作用下即可别离。附着水污泥颗粒外表上的水膜和毛细水约10%22%与污泥颗粒之间的结合力强，那么需要借助外力，比方采用机械脱水装置进行别离。吸附水5%8%，含内部水那么由于非常牢固的吸附在污泥颗粒外表上，通常只能采用枯燥或者燃烧的方法来去除。内部水必须事先破坏细胞，将内部水变成外部水后，才能被别离。3.8.2各局部尺寸计算1集泥井1集泥井容积计算 考虑构筑物每日产泥量为95m3，需在2h内抽完，集泥井容积定为污泥提升泵流量10min的体积： 3672集泥井尺寸的计算 设有效泥深为2m，LB=22=4m2,集泥井为地下式，池顶加盖，有潜污泵抽送污泥，池底相对标高-2.5m，最高泥位-0.5m。3污泥提升泵的选择 选择GMP型自吸式离心泵功率：20kw；相数：3；极数：4； 型号：GMP-320-150；口径：150mm；质量：110kg；流量：180m3/h；最大流量： 222m3/h；扬