污水處理構(gòu)筑物設(shè)計計算

1、第3章 污水處理構(gòu)筑物設(shè)計計算3.1格柵計算格柵是由一組平行的金屬柵條制成，斜置在污水流經(jīng)的渠道上或水泵前集水并處，用以截留污水中的大塊懸浮雜質(zhì)，以免后續(xù)處理單元的水泵或構(gòu)筑物造成損害。格柵按照柵條形式分為直棒式格柵、弧形格柵、輻射式格柵、轉(zhuǎn)筒式格柵、活動格柵；按照格柵柵條間距分為粗格柵，柵條間距大于40mm；中格柵，柵條間距為15-35mm；細(xì)格柵，柵條間距為1-10mm。按照格柵除渣方式分為人工除渣格柵和機械除渣格柵。按照安裝方式分為單獨設(shè)置的格柵和格柵與沉砂池合建一處的格柵。其計算草圖如下：3.1.1格柵設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量 柵前流速 柵條寬度s=0.01m 過柵流速v=0.9m/s 柵前水

2、深h=0.4m 格柵間隙b=0.02m 格柵傾角 單位柵渣量0.05m³柵渣/10³m³污水3.1.2計算據(jù)污水流量總變化系數(shù)表，由內(nèi)差法得，解得KZ=1.50則 Qmax=QKZ=0.174m3/s又因為Qmin根據(jù)經(jīng)驗約為平均日流量的1/2-1/4。所以得Qmin=(1/2-1/4)Q=（0.058-0.029）m3/s柵條的間隙數(shù)式中 n格柵柵條間隙數(shù)（個） Qmax最大設(shè)計流量（m³/s）格柵傾角 N設(shè)計的格柵組數(shù)（組） b格柵柵條間隙（m） h格柵柵前水深（m） v格柵過柵流速（m/s）（個）格柵槽的寬度B=s（n-1）+bn式中 B格柵槽的寬

3、度（m）B=0.01（m）驗證：（m/s）（m3/s）>0.058（m3/s）符合要求進(jìn)水渠道漸寬部分長度式中 L1格柵前部漸寬段的長度（m） B格柵槽寬度（m）進(jìn)水渠漸寬段展開角度，一般取20°B1進(jìn)水渠寬度（m）設(shè)計中取B1=0.5m，=20°，此時進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為m/s。（m）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度(m)通過格柵的水頭損失式中 h1通過格柵的水頭損失（m） h0計算水頭損失（m） k系數(shù)，格柵受柵渣堵塞時，水頭損失增大的倍數(shù)，一般取k=3 g重力加速度（9.81m/s2）阻力系數(shù)，其值與柵條的斷面形狀有關(guān)設(shè)計中采用柵條斷面為矩形的格柵，取，取=2.

4、42柵后槽總寬度 設(shè)計中取柵前水渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，柵前槽高H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m，則：H=h+h1+h2=0.4+0.1+0.3=0.8（m）柵槽總長度式中 L柵槽總長度（m） L1格柵前部漸寬段的長度（m） L2格柵后部漸窄段的長度（m） H1柵前渠中水深（m）（m） 每日柵渣量式中 W每日柵渣量（m3/d） W1柵渣量（m3柵渣/103m3污水），取0.07m3柵渣/103m3污水 KZ污水流量總變化系數(shù) （m3/d）>0.2m3/d所以采用機械除渣的方法。格柵間工作臺臺面應(yīng)高出柵前最高設(shè)計水位0.5m，工作臺上應(yīng)有安全和沖洗設(shè)施。格柵工作臺兩側(cè)過道寬度為0.

5、8m，工作臺過道寬度為1.5m。選用回轉(zhuǎn)式格柵HG800一臺，格柵槽安裝高度1.05m，格柵槽有效格柵寬度為800mm，柵條間隙20mm，整機功率為1.1KW，格柵傾角60°。污物的排出采用機械裝置：螺旋輸送機，選用長度l=8.0m的一臺。3.2沉淀池3.2.1設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量 沉淀池的設(shè)計流量與沉砂池的設(shè)計流量相同。在合流制的污水處理廠系統(tǒng)中，當(dāng)廢水是自流進(jìn)入沉淀池時，應(yīng)按最大流量作為設(shè)計流量；當(dāng)用水泵提升時應(yīng)按水泵的最大組合流量作為設(shè)計流量。在合流制系統(tǒng)中應(yīng)按降雨時的設(shè)計流量校核，但沉淀時間應(yīng)不大于30min。沉淀池的經(jīng)驗設(shè)計參數(shù)對于污水處理廠，如無污水性能的實測資料時，可參照以

6、下數(shù)據(jù)活性污泥法后的二沉池：表面水力負(fù)荷m3/（m2污泥量g/d 10-21沉淀池有效水深、沉淀時間與表面水力負(fù)荷相互關(guān)系，見下表：表面水里負(fù)荷q/m3/（m2h）沉淀時間t/hH=2.0mH=2.5mH=3.0mH=3.5mH=4.0m3.02.52.01.51.01.01.332.01.01.251.672.51.01.21.52.03.01.171.41.752.333.51.331.62.02.674.0沉淀池的幾何尺寸沉淀池的超高不小于0.3m，緩沖層高采用0.3-0.5m，貯泥斗斜壁的傾角，方斗不宜小于60°，圓斗不宜小于55°，排泥管直徑不宜小于200mm。沉

7、淀池出水部分一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的負(fù)荷為：對于二沉池，一般取1.5-2.9L/(sm)，有時亦可采用多槽出水布置，以提高水質(zhì)。貯泥斗的容積一般按不大于2日的污泥量計算。對于二沉池，按貯泥時間不超過2小時計算。排泥部分沉淀池一般采用靜水壓力排泥，靜水壓力數(shù)值如下：初沉池應(yīng)補小于1.5m；活性污泥后的二沉池應(yīng)不小于0.9m；生物膜法的二沉池應(yīng)不小于1.2m。3.2.2設(shè)計計算中心管面積與直徑式中 A1中心管有效面積（m2） Qmax最大設(shè)計流量（m3/s） n池子的個數(shù)（個） v0中心管內(nèi)流速（m/s） d0中心管有效直徑（m） qmax每個池子的最大設(shè)計流量（m3/s）設(shè)計中取n

8、=8，v0=0.03m/s，則喇叭口直徑d1=1.35d0=1.35(m)反射板直徑d2=1.3d1=1.76（m）沉淀池的有效水深，即中心管的高度式中 h2沉淀池的有效水深（m） v t設(shè)計中取v=0.7mm/s，t=1.5h（m）中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度式中 h3中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度（m） v1污水從間隙流出的速度（m/s），一般不大于0.02m/s d1喇叭口直徑（m），d1=1.35d0設(shè)計中取v1=0.02m/s，則（m）沉淀池有效斷面面積，即沉淀區(qū)面積式中 A2沉淀池有效斷面面積（m2）（m2）沉淀池總面積和池深式中 A沉淀池總面積（m2） D沉淀池的直徑（

9、m）污泥部分所需容積式中 V污泥所需容積（m3） Q設(shè)計流量（m3/s） C1進(jìn)水懸浮物濃度（mg/l） C2出水懸浮物濃度（mg/l）污泥容重（t/m3） P0污泥含水率（%）設(shè)計中取T=1d，P0=97%，C=82.8×0.5=41.4mg/l，則 （m3）污泥斗高度及污泥斗容積式中 V1截頭圓錐部分容積（m3） h5污泥室截頭圓錐部分高度（m） R截頭圓錐上部半徑（m） r截頭圓錐下部半徑（m）污泥斗傾角（°）一般采用45°-60°設(shè)計中取r=0.2m，R=D/2=3.2m，則符合設(shè)計要求沉淀池的總高度式中 H沉淀池的總高度（m） h1超高（m），

10、一般取0.3m h4緩沖層高度（m），一般取0.3m進(jìn)水集配水井沉淀池分兩組，每組四個池子，沉淀池進(jìn)水端設(shè)集配水井，污水在集配水井內(nèi)部的配水井內(nèi)平均分配，然后流進(jìn)每組沉淀池。配水井內(nèi)中心管直徑式中 D1配水井內(nèi)中心管直徑（m） v2配水井內(nèi)中心管上升流速（m/s），一般采用 設(shè)計中取v2=0.7m/s，則(m)配水井直徑式中 D2配水井直徑（m） v3配水井流速（m/s），一般采用v3設(shè)計中取v3=0.3m/s，則（m）進(jìn)出水渠道進(jìn)水渠道沉淀池分為兩組，每組四個沉淀池，每組設(shè)計流量為0.087m3/s，每組設(shè)一個進(jìn)水渠道，污水進(jìn)入進(jìn)水渠道后由沉淀池中心管流入沉淀池。進(jìn)水渠道寬度為0.7m，進(jìn)水

11、渠道水深為0.6m，渠道內(nèi)水流流速為0.6m/s。出水堰沉淀池出水經(jīng)過出水堰跌落進(jìn)入出水渠道，然后匯入出水管道排入集配水井外部的集水井內(nèi)。出水堰采用單側(cè)90°三角形出水堰，三角堰頂寬0.16m，深0.08m，間距0.1m，每個沉淀池有112個三角堰，每組沉淀池有448個三角堰。三角堰有效水深0.04m，堰后自由跌落0.1-0.15m，三角堰流量為式中 Q1三角堰流量（m3/s） H1三角堰水深（m）（m3/s）每組沉淀池的三角堰流量為0.0004576×448=0.205m3/s>0.08m3/s，三角堰后自由跌落0.15m，則出水堰水頭損失為0.19m。出水渠道出水

12、渠道設(shè)在沉淀池四周，收集三角堰出水，出水渠道寬0.25m，深0.40m，有效水深0.20m，水平流速0.42m/s。出水渠道將三角堰出水匯集送入出水管，出水管道采用鋼管，管徑DN300mm，管內(nèi)流速0.60m/s。排泥管沉淀池采用重力排泥，排泥管直徑DN300mm，排泥靜水壓頭采用1.2m，連續(xù)將污泥排出池外貯泥池內(nèi)。3.3調(diào)節(jié)池的計算3.3.1調(diào)節(jié)池概述在本工藝中，調(diào)節(jié)池主要的作用有三個：（1）工藝流程過程中污水產(chǎn)生的水質(zhì)水量都不均勻。故而需要設(shè)計一個調(diào)節(jié)池來均勻水質(zhì)水量，為后期處理，污水處理工藝正常運行做準(zhǔn)備；（2）調(diào)節(jié)池同時又可以做事故池來用，如果后面污水處理設(shè)備在維修檢查過程時調(diào)節(jié)池可

13、以暫時來儲存工藝污水；（3）造紙過程中各個階段產(chǎn)生的污水水溫不同，調(diào)節(jié)池可以調(diào)節(jié)水溫，使水溫處于一個恒溫狀態(tài)有利于后續(xù)生物處理。故調(diào)節(jié)時需對池內(nèi)廢水進(jìn)行混合，本工藝采用機械攪拌混合方法及對角線出水調(diào)節(jié)池。對角線出水調(diào)節(jié)池的特點是出水槽沿對角線方向設(shè)置，同一時間流入池內(nèi)的廢水，由池的左右兩側(cè)，經(jīng)過不同時間倒流出水槽。從而達(dá)到自動調(diào)節(jié)、均和的目的。為防止廢水在池內(nèi)短路，可以在池內(nèi)設(shè)置若干縱向隔板。其空氣量為1.5-3m3/(m2h)。調(diào)節(jié)池有效水深為1.5-2m，縱向隔板間距為1-1.5m。3.3.2調(diào)節(jié)池的計算調(diào)節(jié)池的體積V式中 V調(diào)節(jié)池的體積（m3） q實際流量（m3/s） T調(diào)節(jié)時間（h）設(shè)

14、計中取T=4h，則（m3）調(diào)節(jié)池的面積A式中 A調(diào)節(jié)池的面積（m2） H調(diào)節(jié)池有效水深（m）設(shè)計中取H=2m，則（m2）調(diào)節(jié)池池長L式中 L調(diào)節(jié)池池長（m） B調(diào)節(jié)池池寬（m）設(shè)計中取B=15m，則（m）隔板數(shù)n式中 n隔板數(shù)（格）（格）調(diào)節(jié)池有效水深取2m，面積為895m2，取池寬為15m，池長為60m，縱向隔板間距為1.5m，將池寬分30格。理論上每日的污泥量式中 Qmax最大設(shè)計流量（m3/s） C0進(jìn)水懸浮物濃度（kg/m3） C1出水懸浮物濃度（kg/m3） P0污泥含水率，取值97% 設(shè)計中取C0=41.4kg/m3，C1=20.7kg/m3，則(m3/d)污泥斗尺寸取污泥斗尺寸為

15、0.4×0.4m2，污泥斗傾角取45°，污泥斗上口面積為2×2m2，則污泥斗的高度為：（m）污泥斗的容積為式中 V1污泥斗的容積（m3） h1污泥區(qū)高度（m） f1污泥斗的上口面積（m2） f2污泥斗的下口面積（m2）(m3)>0.12m3進(jìn)水布置進(jìn)水起端中間設(shè)進(jìn)水堰，堰長為池長2/3，堰寬為0.5m，高1.6m。出水設(shè)置出水直接用清水泵從最低水位處將污水打進(jìn)下一個構(gòu)筑物中，泵進(jìn)口設(shè)置在污泥斗上口正上方。3.3.3調(diào)節(jié)池的中和處理用化學(xué)法改變廢水的酸或堿，使pH值達(dá)到中性左右的過程叫中和。處理酸、堿的堿或酸稱為中和劑。酸性廢水的中和方法有利用堿性廢水或廢渣進(jìn)

16、行中和、投加堿性藥劑及通過中和性能的濾料過濾三種方法。堿性廢水的中和方法有利用酸性廢水或廢渣進(jìn)行中和，投加酸性藥劑等。投加中和法是酸堿廢水中和處理使用最廣泛的一種方法，堿性藥劑有石灰、石灰石、蘇打、苛性鈉等，酸性廢水中和處理常用的藥劑是石灰。由于本工藝中廢水pH值為11.37，而處理后的pH值要求為6-9，則需投加酸性物質(zhì)石灰。3.3.4攪拌機 為防止泥砂等雜質(zhì)沉淀于調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)攪拌機。 采用江蘇天雨環(huán)保集團有些公司生產(chǎn)的ZJ1000型攪拌機。該產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，攪拌效果好等特點。共需2臺攪拌機，共4萬元左右，功率為0.75KW/臺。3.4 UASB反應(yīng)器3.4.1設(shè)計參數(shù)污

17、泥參數(shù) 設(shè)計溫度T=25 容積負(fù)荷Nv=8.5kgCOD/（m3d）污泥為顆粒狀 污泥產(chǎn)率0.1kgMLSS/kgCOD 產(chǎn)氣率0.5m3/kgCOD設(shè)計流量 Qmax=0.174m3/s=626.4m3/h=15033.6m3/d水質(zhì)指標(biāo)表5 UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)COD（mg/l）BOD（mg/l）SS（mg/l）進(jìn)水水質(zhì)465162.7520.7設(shè)計去除率90%90%30%設(shè)計出水水質(zhì)46.516.314.493.4.2設(shè)計計算UASB反應(yīng)器容積的計算本設(shè)計采用容積負(fù)荷法確立其容積式中 V反應(yīng)器的有效容積（m3） S0進(jìn)水有機物濃度（kgCOD/m3）取有效容積系數(shù)為0.8

18、，則實際體積為1028m3主要構(gòu)造尺寸的確定UASB反應(yīng)器采用圓形池子，布水均勻，處理效果好。取水力負(fù)荷 q1=1.5m3/(m3h)反應(yīng)器表面積 A=Qmax/q1=626.4/1.5=417.6m2反應(yīng)器高度 H=V/A=1028/417.6=2.67m，取H=3m采用10座相同的UASB反應(yīng)器，則每個單池面積A1為： A1=A/10=626.4/10=62.64m2(m)取D=9m則實際橫截面積為 A2=3.14D/4=63.6m2實際表面水力負(fù)荷 q1=Qmax/10A2=626.4/636=0.98q1在0.5-1.5m/h之間，符合設(shè)計要求。UASB進(jìn)水配水系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計原則進(jìn)水必須

19、要反應(yīng)器底部均勻分布，確保各單位面積進(jìn)水量基本相等，防止短路和表面負(fù)荷不均；應(yīng)滿足污泥床水力攪拌需要，要同時考慮水力攪拌和產(chǎn)生的沼氣攪拌；易于觀察進(jìn)水管的堵塞現(xiàn)象，如果發(fā)生堵塞易于清除。本設(shè)計采用圓形布水器，每個UASB反應(yīng)器設(shè)30個布水點。設(shè)計參數(shù)每個池子的流量Q=626.4/10=62.64m3/h設(shè)計計算查有關(guān)數(shù)據(jù)，對顆粒污泥來說，容積負(fù)荷大于4m3/（m2h），每個進(jìn)水口的負(fù)荷須大于2m2，則布水孔個數(shù)n必須滿足，即，取n=30個，則每個進(jìn)水口負(fù)荷m2可設(shè)三個圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè)5個孔口，中間設(shè)10個，最外圍設(shè)15個，其草圖見下圖2內(nèi)圈5個孔口服務(wù)面積：S1=5×2.12=1

20、0.6m2折合為服務(wù)圓的直徑為：用此直徑做一個虛圓，在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實圓環(huán)，其上布5個孔口，則圓環(huán)的直徑計算如下：中間設(shè)10個孔口服務(wù)面積：S2=10×2.12=21.2m2折合為服務(wù)圓的直徑為：則中間圓環(huán)的直徑計算如下：則d2=5.2m外圈設(shè)15個孔口服務(wù)面積：S3=15×2.12=31.8m2折合為服務(wù)圓的直徑為：則中間圓環(huán)的直徑計算如下：則d3=7.8m布水點距反應(yīng)器池底120mm，孔口徑15cm。三相分離器的設(shè)計設(shè)計說明 UASB的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離器的設(shè)計直接影響氣、液、固三相在反應(yīng)器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。對污泥床的

21、正常運行和獲得良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，根據(jù)已有的研究和工作經(jīng)驗，三相分離器滿足以下幾點要求：沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷<1.0m/h；三相分離器集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用0.5-1.0m；沉淀區(qū)四壁傾斜角度應(yīng)在45°-60°之間，使污泥不積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)；沉淀區(qū)斜面高度約為0.5-1.0m；進(jìn)入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙的流速；總沉淀水深；水力停留時間介于1.5-2h；分離氣體的擋板與分離器壁重疊在20mm以上；以上條件如能滿足，則可達(dá)到良好的分離效果。設(shè)計計算本設(shè)計采用無導(dǎo)流板的三相分離器沉淀區(qū)的設(shè)計 沉淀器（集氣罩）斜壁傾角 沉淀區(qū)面積：m2 表面水力負(fù)荷符

22、合要求設(shè)計回流縫 h2的取值范圍為0.5-1.0m，h1一般取0.5m取h1=0.5m，h2=0.7m，h3=2.4m依據(jù)圖4-5所示的幾何關(guān)系知：式中 b1下三角集氣罩底水平寬度（m）下三角集氣罩斜面的水平夾角 h3下三角集氣罩的垂直高度（m）則b2=b-2b1=9-2×2.0=5.0m下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速v1，可用下式計算：式中 v1回流縫中混合液上升流速（m/s） Q反應(yīng)器設(shè)計廢水流量（m3/h） S1下三角形集氣罩回流縫的總面積（m2） n反應(yīng)器的三相分離器單元數(shù)，取3 符合要求上下形集氣罩之間回流縫流速v2的計算：式中 S2上三角形集氣罩回流縫面積

23、（m2） CE上三角形集氣罩回流縫的寬度，CE>0.2m,取CE=1.0m CF上三角形集氣罩底寬，取CF=6.0m確定上下集氣罩相對位置及尺寸氣液分離設(shè)計由圖4-5知，欲達(dá)到氣液分離的目的，上、下兩組三角形集氣罩的斜邊必須重疊，重疊的水平距離（AB的水平投影）越大，氣體分離效果越好，去除氣泡的直徑越小，對沉淀區(qū)固液分離效果的影響越小，所以重疊量的大小是決定氣液分離效果好壞的關(guān)鍵。由反應(yīng)區(qū)上升的水流從下三角形集氣罩回流縫過渡到上三角形集氣罩回流縫再進(jìn)入沉淀區(qū)，其水流狀態(tài)比較復(fù)雜。當(dāng)混合液上升到A點后將沿著AB方向斜面流動，并設(shè)流速為va，同時假定A點的氣泡以速度vb垂直上升，所以氣泡的運

24、動軌跡將沿著va和vb合成速度的方向運動，根據(jù)速度合成的平行四邊形法則，則有：要使氣泡分離后進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是：在消化溫度為25，沼氣密度；水的密度；水的運動粘滯系數(shù)v=0.0089×10-4m2/s；取氣泡直徑d=0.01cm根據(jù)斯托克斯（Stokes）公式可得氣體上升速度vb為式中 vb氣泡上升速度（cm/s） g重力加速度（cm2/s）碰撞系數(shù)，取0.95廢水的動力粘度系數(shù)，g/(cms)，水流速度va=v2=1.67m/h校核：故設(shè)計滿足要求。排泥系統(tǒng)設(shè)計A. UASB反應(yīng)器中污泥總量計算 一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為15gVss/L,則

25、10座UASB反應(yīng)器中污泥總量：G=VG=1028×15=1542kgVSS/d。B. 產(chǎn)泥量計算 厭氧生物處理污泥產(chǎn)量?。?.1kgMLSS/kgCODUASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量式中 UASB反應(yīng)器產(chǎn)泥量（kgMLSS/d） r厭氧生物處理污泥產(chǎn)量（kgMLSS/kgCOD） C1進(jìn)水COD濃度（kg/m3） E去除率，本設(shè)計取90%根據(jù)MLSS/SS=0.8，污泥含水率為97%，當(dāng)含水率>95%時，取，則污泥產(chǎn)量：污泥泥齡C.排泥系統(tǒng)設(shè)計 在UASB三相分離器下0.5m和底部0.4m高處，各設(shè)置一個排泥口，共兩個排泥口，每天排泥一次，排泥管管徑為200mm。出水系統(tǒng)設(shè)計計算 出

26、水的均勻排出對固液分離的影響較大，也是保證反應(yīng)器均勻穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。UASB反應(yīng)器的出水槽布置與三相分離器沉淀區(qū)設(shè)計有關(guān)，通常每個單元三相分離器設(shè)一個出水槽，常用的兩種布置方式，如圖4-6所示。圖4-6（a）出水槽的寬度常常用20cm，深度由計算確定；圖4-6（b）所示出水槽的特點是出水槽與三相分離器集氣罩成一整體，有助于實現(xiàn)裝配化，簡化加工和安裝過程。 當(dāng)UASB反應(yīng)器為封閉式時，總出氣管必須通過一個水封，以防漏氣和確保厭氧條件；同時，水封高度對反應(yīng)器的正常運行也有很大的影響，過高會使反應(yīng)器內(nèi)壓力過大，過低則會出現(xiàn)浮泥堵塞出氣管的問題。當(dāng)處理的廢水中含有蛋白質(zhì)和脂肪或大量懸浮固體數(shù)量，有利于

27、提高出水水質(zhì)。 A.出水槽設(shè)計對于每個反應(yīng)池，有4個單元三相分離器，出水槽共有4條，槽寬0.3m。設(shè)出水槽口附近水流速度為a=0.2m/s，則槽口附近水深取槽口附近水深為0.25m，出水槽坡度為0.01m；出水槽尺寸6m×0.2m×0.25m；出水槽數(shù)量為4座。B.溢流堰設(shè)計出水槽溢流堰共有8條（4×2），每條長6m，設(shè)計90°三角堰，堰高50mm，堰口水面寬b=50mm。每個UASB反應(yīng)器處理水量0.0174l/s，查知溢流堰負(fù)荷為1-2l/(ms),設(shè)計溢流負(fù)荷f=2/(ms)，則堰上水面總長為：三角堰數(shù)量：（個），每條溢流堰三角堰數(shù)量：174/4=

28、43.5個。1條 溢流堰上共有44個100mm的堰口，44個100mm的間隙。堰上水頭校核每個堰出流率：按90°三角堰計算公式：堰上水頭：出水渠設(shè)計計算反應(yīng)器沿長邊設(shè)一條矩形出水渠，4條出水槽的出水流至此出水渠。設(shè)出水渠寬ux=0.4m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度為0.3m/s。渠口附近水深 以出水槽槽口為基準(zhǔn)計算，出水渠渠深：0.25+0.145=0.395m，離出水渠渠口最遠(yuǎn)的出水槽到渠口的距離為8.75m，考慮到排水管中心距長邊池壁50mm，出水渠突出池子長邊池壁0.45m，則出水渠長為8.75+0.45=9.3m，出水渠尺寸為9.3m×0.4m×

29、;0.395m，向渠口坡度0.001。UASB排水管設(shè)計計算選用DN200鋼管排水，充滿度為k=0.6，管內(nèi)水流速度為沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計計算第4章 沼氣量計算沼氣主要來自厭氧階段，設(shè)計產(chǎn)氣率取0.5m3/kgCOD?？偖a(chǎn)氣量G=rQC1E=0.5×626.4×0.465×0.9=131.1m3/h集氣管每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，單個池子共有9根集氣管。每根集氣管內(nèi)最大氣流量根據(jù)資料知，集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mm。沼氣主管池子9根集氣管通到一根主管，采用鋼管，單池沼氣主管管道坡度為0.005。池子沼氣主管內(nèi)最大氣流量取DN200mm，充滿度為0.8

30、，則流速為B.水封灌設(shè)計水封灌主要是用來控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面高度的，因為當(dāng)液面太高或波動時，浮渣或浮沫可能會引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室，同時兼有排泥和排除冷凝水的作用。水封高度H H=H1-H0式中 H反應(yīng)器至貯氣灌的壓頭損失和貯氣罐內(nèi)的壓頭為保證安全取貯氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大H1取2mH2O，貯氣罐內(nèi)壓強H0為400mmH2O。水封灌水封高度取0.6m，水封灌面積一般為出氣管面積的4倍，則水封灌直徑取0.5m。C.沼氣柜容積確定由上述計算可知，該處理站日產(chǎn)沼氣123.8m3，則沼氣柜容積應(yīng)為1h產(chǎn)氣量的體積確定，即設(shè)計選用DN200mm鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式

31、儲氣柜，尺寸為。選用100m鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式儲氣柜2個（C-1416A）。加熱系統(tǒng)設(shè)進(jìn)水溫度為15，反應(yīng)器的設(shè)計溫度為25。那么所需要的熱量：式中 QH加熱廢水需要的熱量(KJ/h) dF廢水的相對密度，按1計算廢水的比熱容（KJ/(kgk)） qv廢水的流量（m3/h） tr反應(yīng)器內(nèi)的溫度（） t廢水加熱前的溫度（）熱效率，可取0.85則 每天沼氣的產(chǎn)量為131.1×24=3146.4m3，其主要成分是甲烷，沼氣的平均熱值為23KJ/L,每小時的甲烷總熱量為：131.1×23×103= 3.0×106 KJ/h，因此足夠加熱廢水所需要的熱量。加堿系統(tǒng)

32、在厭氧生物處理中，產(chǎn)甲烷菌最佳pH值是6.8-7.2，由于厭氧過程的復(fù)雜性，很難準(zhǔn)確測定和控制反應(yīng)器內(nèi)真實的pH值，這就要靠堿度來維持和緩沖，一般堿度要2000-5000mgCaCO3/L時，就會導(dǎo)致其pH值下降，所以反應(yīng)器內(nèi)堿度須保持在1000mgCaCO3/L以上，為保證厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，必須向反應(yīng)器中直接加入致堿或致酸物質(zhì)，間接調(diào)節(jié)pH值，主要致堿藥品有：NaCO3、NaHCO3、NaOH以及Ca（OH）2。在UASB反應(yīng)器中安裝pH指示儀，并在加堿管路上設(shè)有計量裝置，將計量裝置和pH指示儀用信號線連接起來，根據(jù)UASB反應(yīng)器中pH的大小來調(diào)整加堿量，當(dāng)UASB反應(yīng)器中p

33、H過低時，打開加堿管路上的開關(guān)，往UASB反應(yīng)器中加堿，使上升；反之，當(dāng)UASB反應(yīng)器中pH過高時，關(guān)閉加堿管路上的開關(guān)，停止加堿，使pH值下降。3.5 SBR反應(yīng)器 3.5.1設(shè)計參數(shù) MLSS （mg/l） 1500-5000周期數(shù) 3-4 排除比（單周期的排水量與反應(yīng)池容積之比） 1/4-1/2安全高度（cm） 50以上需氧量kgO2污泥產(chǎn)量kgMLSS/kgSS 約0.7溶解氧（mg/l）好氧工序>2.5 缺氧工序進(jìn)水0.3-0.5 沉淀、排水<0.7反應(yīng)池池數(shù) >2(Q<500m3/d時可取1)處理要求項目進(jìn)水水質(zhì)（mg/l）出水水質(zhì)（mg/l）去除率（%）C

34、0D46.54014BOD23.25866SS20.7862TN251060TP9.90.595氨氮33682由上表知BOD/COD=0.53.5.2設(shè)計計算設(shè)計處理流量Q=10000m3/d=416.7m3/h=0.116m3/s總變化系數(shù)Kz=1.5進(jìn)水fd=VSS/SS=0.7，出水f=VSS/SS=0.75曝氣池出水溶解氧濃度 2mg/l活性污泥自身氧化系數(shù)Kd（20）=0.06污泥齡，活性污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6混合液濃度MLSS，X=4000mgMLSS/L硝化反應(yīng)安全系數(shù)K=320時反硝化速率常數(shù)q=0.12kgNO3-N/kgMLSS，若生物污泥中約含0.124的氮用于細(xì)胞合成設(shè)

35、SBR運行每一周期時間為8h，進(jìn)水1.0h，反應(yīng)（曝氣）（4-5）取4h，沉淀2h，排水（0.5-1）取1h。周期數(shù)SBR處理污泥負(fù)荷設(shè)計為N=0.4kgBOD/(kgMLSSd)，根據(jù)運行周期時間安排和自動控制等特點，SBR反應(yīng)池設(shè)置6個。污泥量計算SBR反應(yīng)池所需污泥量為kg（干）設(shè)計沉淀后污泥的SVI（污泥容積指數(shù)）=90mg/l（SBR工藝中一般取80-150）SVI在100以下沉降性能良好。則污泥體積為：(m3)SBR反應(yīng)容積式中 Vst代謝反應(yīng)所需污泥容積（m3） VF反應(yīng)池?fù)Q水容積（進(jìn)水容積）（m3） Vb保護(hù)容積（m3）(m3)Vs=60m3，則單池污泥容積為Vs1=60/4=

36、15（m3）則V=15+416.7+Vb=431.7+VbSBR反應(yīng)池構(gòu)造尺寸SBR反應(yīng)池為滿足運行靈活及設(shè)備安裝需要，設(shè)計為長方形，一端為進(jìn)水區(qū)，另一端為出水區(qū)。SBR反應(yīng)池單池平面（凈）尺寸為16×8=128m2（長寬比在1/1-2/1）水深為5.0m，池深為5.5m。單池容積為 V=16×8×5=640（m3）則保護(hù)容積為V=208.3（m3）4個池總?cè)莘e（m3）3.5.3 SBR反應(yīng)池運行時間與水位控制SBR池總水深5.0m，按平均流量考慮，則進(jìn)水前水深為3.2m，進(jìn)水結(jié)束后5.0m，排水時水深5.0m，排水結(jié)束后3.2m。5.0m水深中，換水水深為1.8

37、m，存泥水深為2.0m，保護(hù)水深1.2m，保護(hù)水深的設(shè)置是為避免排水時對沉淀劑排泥的影響。進(jìn)水開始與結(jié)束由水位控制，曝氣開始由水位和時間控制，曝氣結(jié)束由設(shè)計控制，沉淀開始與結(jié)束由時間控制，排水開始由時間控制，排水結(jié)束由水位控制。3.5.4 排水口高度和排水管管徑排水口高度為保證每次換水V=416.7m的水量及時快速排除，以及排水裝置運行的需要，排水口應(yīng)在反應(yīng)池最低水位之下約0.5-0.7m，設(shè)計排水口在最高水位之下2.5m。排水管管徑每池設(shè)自動排水裝置一套，出水口一個，排水管1根；固定設(shè)于SBR墻上。排水管管徑DN200mm。設(shè)排水管排水平均流速為0.15m/s，則排水量為則每周期（平均流量時

38、）所需排水時間為3.5.5 排泥量及排泥系統(tǒng)SBR產(chǎn)泥量 SBR的剩余污泥主要來自微生物代謝的增值污泥，還有很少部分由進(jìn)水懸浮物沉淀形成。SBR生物代謝產(chǎn)泥量為式中 a微生物代謝增值系數(shù)（kgVSS/kgBOD） b微生物自身氧化率（1/d）根據(jù)活性污泥性質(zhì)，參考類似經(jīng)驗數(shù)據(jù)，設(shè)a=0.70。B=0.05，則有假定排泥含水率為99%，則排泥量為考慮到一定的安全系數(shù)，則每天排泥量為26.4m3/d復(fù)核出水BOD： K2=0.018，進(jìn)水SBOD=23.25mg/l，混合液MLSS濃度X=4000mg/l，出水f=VSS/SS=0.75，曝氣時間t=4h，池子個數(shù)n1=4，則出水BOD濃度Lch為

39、：復(fù)核出水氨氮：微生物合成去除的氨氮：復(fù)核表明，僅靠微生物合成不能使出水氨氮低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。如考慮硝化作用，出水氨氮的設(shè)計計算：標(biāo)準(zhǔn)水溫（15）時硝化最大比增長速度， 曝氣池內(nèi)平均溶解氧DO=2mg/l，溶解氧半速度常數(shù)K0=1.3，污水pH值為7.2，冬季標(biāo)準(zhǔn)水溫（15）時硝化菌半速度常數(shù)K15=0.5mg/l，冬季硝化菌自身氧化系數(shù)b20=0.04，則則冬季硝化菌比增長速度出水氨氮濃度為：符合設(shè)計要求排泥系統(tǒng)剩余污泥在重力作用下通過污泥管路排入集泥井。3.5.6 需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算需氧量計算SBR反應(yīng)池需氧量O2計算式為式中 a/微生物代謝有機物需氧率（kg/kg） b/微生物自養(yǎng)需氧

40、率（1/d） S去除的BOD（kg/m3）S=15.25經(jīng)查有關(guān)資料表，取a/=1.50，b/=0.19，需氧量為供氣量計算設(shè)計采用塑料SX-1型空氣擴散器，敷設(shè)SBR反應(yīng)池池底，淹沒深度H=4.5m。SX-1型空氣擴散器的氧轉(zhuǎn)移效率為E1=8%。查表知20，30時溶解氧飽和度分別為Cs（20）=9.17mg/l，Cs（30）=7.63mg/l空氣擴散器出口處的絕對壓力P2=1.013×105+9.8×103H=1.454×105（Pa）空氣離開曝氣池時，氧的百分比為%曝氣池中溶解氧平均飽和度為（按最不利溫度條件計算）水溫20時曝氣池中溶解氧平均飽和度為20脫氧清

41、水充氧量為式中 污水中雜質(zhì)影響修正系數(shù)，取0.8（0.78-0.99）污水含鹽量影響修正系數(shù)，取0.9（0.9-0.97） Cf混合液溶解氧濃度，取4.0，最小為2氣壓修正系數(shù)SBR反應(yīng)池供氣量Gs為1m污水供氣量為（m3空氣/m3污水）去除1kgBOD的供氣量為（m3空氣/kgBOD）去除1kgBOD的供氧量為3.5.7 空氣管計算 空氣管的平面布置如圖3-5所示。鼓風(fēng)機房出來的空氣供氣干管，在相鄰兩SBR池的隔墻上設(shè)有兩根供氣支管，為4個SBR池供氣。在每根支管上設(shè)25條配氣豎管，為SBR池配氣，4池共4根供氣支管，100條配氣豎管。每條配氣管安裝SX-I擴散器26個，每池共650個擴散器

42、，全池共2600個擴散器。每個擴散器的服務(wù)面積為1250m2/650=1.9m2/個 （擴散器布置示意圖如圖3-6）?？諝庵Ч芄饬繛?由于SBR反應(yīng)池交替運行，4根空氣支管不同時供氣，故空氣干管供氣量亦為230×2=460m3/min。 選用SX-I型盆形曝氣器，氧轉(zhuǎn)移效率6-9%，氧動力效率1.5-2.2kg/(KWh)，供氣量20-25m3/h，服務(wù)面積1-2m2/個。3.5.8 潷水器現(xiàn)在的SBR工藝一般都采用潷水器（見圖3-7）排水。潷水器排水過程中能隨水位的下降而下降，使排出的上清液始終是上層清夜。為防止水面浮渣進(jìn)入潷水器被排走，潷水器排水口一般都淹沒在水下一定深度。目前

43、SBR使用的潷水器主要有旋轉(zhuǎn)式潷水器，套筒式潷水器和虹吸式潷水器三種。本工藝采用旋轉(zhuǎn)式潷水器。旋轉(zhuǎn)式潷水器屬于有動力式潷水器，應(yīng)用廣泛，適合大型污水處理廠使用。本工藝采用XB-1800型旋轉(zhuǎn)式潷水器。3.5.9 鼓風(fēng)機房鼓風(fēng)機房要給SBR池供氣，選用TS系列羅茨鼓風(fēng)機。選用TSD-150型鼓風(fēng)機兩臺，工作一臺，備用一臺。設(shè)備參數(shù)：流量 20.40m3/min 升壓 44.1kPa 配套電機型號 Y200L-4 功率 30kW 轉(zhuǎn)速 1220r/min 機組最大重量 730kg 設(shè)計鼓風(fēng)機房占地 L×B=20×10=200m2。3.6 二沉淀池3.6.1設(shè)計參數(shù)最大設(shè)計流量Q

44、max=15033.6m3/d=626.4m3/h=0.174m3/s，進(jìn)水懸浮物濃度C=8mg/l。二次沉淀池的直徑一般為6-60m，最大可達(dá)100m，中心深度為2.5-5.0m，周邊深度為1.5-3.0m。3/(m2h)，本設(shè)計采用0.8m3/(m2h)。二沉池的沉淀時間采用1.5-2.5h，選擇2.5h。池徑與水深比宜取6-12。沉淀區(qū)緩沖層高度h3=0.5m,。出水槽的位置設(shè)在R處。3.6.2 池體設(shè)計沉淀池尺寸設(shè)計A. 每個沉淀池的表面積和池徑采用3座池，表面負(fù)荷q0=0.8m3/(m2h)，沉淀區(qū)面積為沉淀區(qū)直徑為，取D=19mB.沉淀池有效水深沉淀時間t取2.5h徑深比為，在6-

45、12之間，符合設(shè)計要求。C.沉淀池總高度每池每天的污泥量為式中 沉淀池中懸浮物的去除率（%） C進(jìn)水中懸浮物質(zhì)量濃度（mg/l）污泥密度（1000kg/m3） 污泥斗高度為 坡底落差為 污泥斗容積為 池底可貯存污泥的體積為 沉淀池共貯存污泥體積為V1+V2=2.75+44.5=47.25m3>W1=6.1m3，符合設(shè)計要求。 沉淀池總高度為H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.0+0.5+0.375+1.73=4.905m，取H=5.0m。 沉淀池周邊處的高度為H=h1+h2+h3=0.3+2+0.5=2.8m配水槽采用環(huán)形平底槽，等間距布設(shè)水孔，孔徑一般取50-100mm，并加

46、50-100mm長度的短管，管內(nèi)流速為0.3-0.8m/s。設(shè)計流量應(yīng)加上回流污泥量，即15033.6m3/d，設(shè)配水槽寬度為B=0.3m，水深0.8m，底部采用45°斜角均勻布水，則配水槽流速為導(dǎo)流絮凝區(qū)停留時間t取416s，Gm=10s-1，水溫20時，運動黏度，則有孔徑取，每池配水槽內(nèi)的孔數(shù)為孔距為導(dǎo)流絮凝區(qū)的平均流速為核算Gm值Gm值在10-30s-1之間，符合要求。出水集水槽可用薄壁三角堰自由跌落出流，使每齒的出水流速均較大，不易在齒角處積泥或孽生藻類。出水集水槽自由跌落深度取值為0.1m。A.槽寬bB.槽起點水深H1=0.75b=0.75×0.29=0.2175

47、m，取值為0.25mC.槽終點水深H2H2=1.25b=1.250.29=0.3625m，取0.4mD.集水槽槽深HH=h1+H2=0.3+0.4=0.7m出水三角堰三角堰周長L=3.14(D-2b)=45.3m堰上負(fù)荷為設(shè)每米有5個三角形出水堰，則有單個三角形出水堰（90°）出水堰流量為4.61/5=0.922m3/(m2h)過堰水頭，該值一般為堰口的1/2左右。3.7 接觸消毒池3.7.1設(shè)計說明造紙廠經(jīng)過一級二級處理后，水質(zhì)改善，細(xì)菌含量也大幅度減少，但其絕對值仍很可觀，并有存在致病菌的可能，因此，污水排入水體前應(yīng)進(jìn)行消毒。目前，用消毒劑消毒能產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響人們的身體健康已

48、廣為人知，氯化是當(dāng)今消毒采用的普遍方法。氯與水中有機物作用，同時有氧化和取代作用，前者促使去除有機物或降解有機物，而后者則是氯與有機物結(jié)合，氯取代后形成的鹵化物是有致突變或致癌活性的。所以目前污水消毒一是要控制恰當(dāng)?shù)耐秳┝?，二是采用其他消毒劑代替液氯或游離氯，以減少有害物的生成。消毒設(shè)備應(yīng)按連續(xù)工作設(shè)置，消毒設(shè)備的工作時間、消毒劑投加量，可根據(jù)所排放水體的衛(wèi)生要求及季節(jié)條件掌握。一般在水源的上游、旅游日、夏季應(yīng)嚴(yán)格連續(xù)消毒，其他情況可視排出水質(zhì)及環(huán)境要求，經(jīng)有關(guān)單位同意，采用間歇消毒或酌減消毒劑投量。目前常用的污水消毒劑時液氯，其次是漂白粉、臭氧、次氯酸鈉、氯片、氯氨、二氧化氯和紫外線等。其中

49、液氯效果可靠、投配設(shè)備簡單、投量準(zhǔn)確、價格便宜。其他消毒劑如漂白粉投量不準(zhǔn)確，溶解調(diào)制不便。臭氧投資大、成本高、設(shè)備管理復(fù)雜。其他幾種消毒劑也有很明顯的缺點，所以目前液氯仍然是消毒劑首選。3.7.2 設(shè)計參數(shù)水力停留時間 T=0.5h設(shè)計投氯量一般為3.0-5.0mg/l，本工藝取最大投氯量為3.7.3 設(shè)計計算設(shè)計消毒池一座，池體容積為設(shè)消毒池池長L=42m，分3格，每格池寬b=6.0m，長寬比L/b=7.0。設(shè)有效水深H1=4.5m，接觸消毒池總寬B=nb=3×6=18m，實際消毒池容積V/=BLH1=18×42×4.5=3402m3，滿足有效停留時間的要求。

50、加氯量的計算最大投氯量為，則每日投加氯量為選用貯氯量為50kg的液氯鋼瓶，每日加氯量1瓶，共貯用15瓶，選用加氯機2臺?；旌涎b置在消毒池第一格和第二格起端設(shè)置混合攪拌機兩臺。選用JBK-2200框式調(diào)速攪拌機，攪拌直徑2200mm，高2000mm，電動機功率4.0kW。接觸消毒池設(shè)計為縱向折流反應(yīng)池，在第一格每隔7m設(shè)縱向垂直折流板，第二格每隔11.67m設(shè)垂直折流板，第三格不設(shè)。第4章 污泥部分各處理構(gòu)筑物設(shè)計計算4.1污泥處理工藝流程 污泥處理的工藝流程一般有以下幾種： 生污泥濃縮消化機械脫水最終處理 生污泥濃縮機械脫水最終處理 生污泥濃縮消化機械脫水干燥焚燒最終處理生污泥濃縮自然干化農(nóng)田

51、 本設(shè)計選用第2種方法。 4.2 污泥池4.2.1 設(shè)計參數(shù)設(shè)計泥量造紙染料廢水處理過程產(chǎn)生的污泥來自以下幾部分：調(diào)節(jié)池，Q1=0.12m3/d，含水率97%初沉池，Q2=5.2m3/d，含水率97%UASB反應(yīng)器，Q3=64.8m3/d，含水率98%SBR反應(yīng)池，Q4=26.4m3/d，含水率99%二沉池，Q5=6.1m3/d,含水率99%總污泥量為Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=0.12+5.2+64.8+26.4+6.1=102.62m3/d=0.029m3/s平均含水率為即平均含水率為98.3%。池體設(shè)計池子超高取0.5m，本污泥池尺寸的設(shè)計按一天的貯泥量來計算，即池子的有效容積為1

52、01m3，池子邊長取10m，高度取2.5m，則寬度為4.12m，即污泥池的尺寸為10×2.5×4.12m3，池子容積取103m3。4.3 污泥濃縮池4.3.1 設(shè)計說明 連續(xù)流污泥濃縮池可采用沉淀池形式，一般為豎流式或輻流式。污泥濃縮池面積應(yīng)按污泥曲線試驗數(shù)據(jù)決定的污泥固體負(fù)荷來進(jìn)行計算。濃縮池的有效水深一般采用4m，當(dāng)為豎流式污泥濃縮池時，其水深按沉淀部分的上升流速一般不大于0.1mm/s 進(jìn)行核算。濃縮池的容積并應(yīng)按濃縮 10-16h 進(jìn)行核算，不宜過長。否則將發(fā)生厭氧分解或反硝化產(chǎn)生CO2和H2S。 連續(xù)式污泥濃縮池，一般采用圓形豎流或輻流沉淀池的形式。污泥室容積，應(yīng)根據(jù)排泥方法和兩次排泥間隔時間而定，當(dāng)采用定期排泥時，兩次排泥間隔一般可采用8h。濃縮池較小時可采用豎流式濃縮池，一般不設(shè)