1、第3章 設計計算3.1 原始設計參數 原水水量 Q=5000m3/d=208.33m3/h=57.87L /s，取流量總變化系數 KT=1.72，設計流量 Qmax= KTQ=0.057871.72=0.1m3/s。3.2 格柵 設計說明格柵一般斜置在進水泵站之前，主要對水泵起保護作用，截去生活水中較大的懸浮物，它本身的水流阻力并不大，水頭損失只有幾厘米，阻力主要產生于篩余物堵塞柵條，一般當格柵的水頭損失達到1015厘米時就該清洗。格柵按形狀可分為平面格柵和曲面格柵兩種，按格柵柵條間隙可分為粗格柵（50100mm），中格柵（1040mm），細格柵（310mm）三種。根據清洗方法，格柵和篩網都可

2、設計成人工清渣和機械清渣兩類，當污染物量大時，一般應采用機械清渣，以減少人工勞動量。由于設計流量小，懸浮物相對較少，采用一組中格柵，既可達到保護泵房的作用，又經濟可行，設置一套帶有人工清渣格柵的旁通事故槽，便于排除故障。柵條的斷面形狀有圓形、銳邊矩形、迎水面為半圓形的矩形、迎水面背水面均為半圓的矩形幾種。而其中迎水面為半圓形的矩形的柵條具有強度高，阻力損失小的優點。 設計參數 （1）變化系數：KT=1.72；（2）平均日流量：Qd=5000m3/d；（3）最大日流量：Qmax=0.1 m3/s；（4）設過柵流速：v=0.9m/s；（5）柵前水深：h=0.4m；（6）格柵安裝傾角：=60。 設計

3、計算 （1）格柵間隙數： （31）Qmax最大廢水設計流量m3/s格柵安裝傾角， 取60h柵前水深 mb柵條間隙寬度，取21mmv過柵流速 m/s （2）柵渠尺寸：B2=s(n-1)+nb=0.01(13-1)+130.021=0.403m （32）s柵條寬度 取0.01mB2格柵寬度 m （33）B1進水渠寬 mv進水渠道內的流速 設為0.78m/s柵前擴大段： （34）漸寬部分的展開角，一般采用柵后收縮段：L2=0.5L1=0.06m （35）通過格柵的水頭損失h1： （36）柵后槽總高度H：設柵前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3=0.8m （37）柵槽

4、總長度L：L=L1+L2+1.0+0.5+ =0.12+0.06+1.0+0.5+=2.09m （38）（3）每日柵渣量W： （39）W1柵渣量（污水），取0.07宜采用機械清渣，選用NC300型機械格柵：設備寬度300mm，有效柵寬200mm，有效柵隙21mm，運動速度3m/min，電機功率0.18kw，水流速度1m/s，安裝角度60，支座長度960mm，格柵地下深度500mm，格柵地面高度360mm，格柵進深250mm。生產廠商：上海南方環保設備有限公司、上海惠羅環境工程有限公司。3.3平流式沉砂池設計說明平流式沉砂池是常用的形式，污水在池內沿水平方向流動。平流式沉砂池由入流渠、出流渠、閘

5、板、水流部分及沉砂斗組成。它具有截留無顆粒效果好、工作穩定、構造簡單和排沉砂方便等優點。設計參數（1）最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s；（2）最大流量時停留時間不小于30s，一般采用3060s； （3）效水深應不大于1.2m，一般采用0.251m，每格寬度不宜小于0.6m；（4）水頭部應采取消能和整流措施；（5）底坡度一般為0.010.02，當設置除砂設備時，可根據設備要求考慮池底形狀。設計計算（1）池子長度L：設最大設計流量時的流速v=0.25m/s，流行時間t=30sL=vt=0.2530=7.5m （310）（2）水流斷面積A： （311）（3）池子總寬度B：設n=2格，

6、每格寬b=0.6mB=nb=1.2m （312）（4） 有效水深： （313） （5）砂池所需容積V：清除沉砂的時間間隔T=2d （314）X城市污水沉砂量(污水) 取30KT生活污水流量總變化系數（6）每個砂斗容積V0：設每個分格有兩個沉砂斗 （315）（7） 沉砂斗各部分尺寸：設斗底寬a1=0.4m，斗壁與水平面的傾角70，斗高h3=0.3m沉砂斗上口寬： （316）砂斗容積： （317） （8）沉砂室高度h3：采用重力排砂，設池底坡度為0.06，坡向砂斗 （318） （9）池總高度：設超高h1=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+0.33+0.48=1.11m （319）3.4 SBR

7、反應池設計說明設計方法有兩種：負荷設計法和動力設計法，本工藝采用負荷設計法。根據工藝流程論證，SBR法具有比其他好氧處理法效果好，占地面積小，投資省的特點，因而選用SBR法。SBR是序批式間歇活性污泥法的簡稱。該工藝由按一定時間順序間歇操作運行的反應器組成。 其運行操作在空間上是按序排列、間歇的。 污水連續按順序進入每個池，SBR反應器的運行操作在時間上也是按次序排列的。SBR工藝的一個完整的操作過程，也就是每個間歇反應器在處理廢水時的操作過程，包括進水期、反應期、沉淀期、排水排泥期、閑置期五個階段。這種操作周期是周而復始進行的，以達到不斷進行污水處理的目的。對于單個的SBR反應器來說,在時間

8、上的有效控制和變換，即達到多種功能的要求，非常靈活。（1）進水期進水期是反應池接納污水的過程。由于充水開始是上個周期的閑置期，所以此時反應器中剩有高濃度的活性污泥混合液，這也就相當于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工藝間歇進水，即在每個運行周期之初在一個較短時間內將污水投入反應器，待污水到達一定位置停止進水后進行下一步操作。因此，充水期的SBR池相當于一個變容反應器。混合液基質濃度隨水量增加而加大。充水過程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水過程，不僅水位提高，而且進行著重要的生化反應。充水期間可進行曝氣、攪拌或靜止。曝氣方式包括非限制曝氣（邊曝氣邊充水）、限制曝氣（充完水曝氣）半限制曝氣（充

9、水后期曝氣）。（2） 反應期在反應階段，活性污泥微生物周期性地處于高濃度、低濃度的基質環境中，反應器相應地形成厭氧缺氧好氧的交替過程。雖然SBR反應器內的混合液呈完全混合狀態，但在時間序列上是一個理想的推流式反應器裝置。SBR反應器的濃度階梯是按時間序列變化的 。能提高處理效率，抗沖擊負荷，防止污泥膨脹。（3）沉淀期相當于傳統活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝氣攪拌后，污泥絮體靠重力沉降和上清液分離。本身作為沉淀池，避免了泥水混合液流經管道，也避免了使剛剛形成絮體的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在靜止時沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干擾小，沉降時間短，效率高。（4）排水期活性污泥大部

10、分為下周期回流使用，過剩污泥進行排放，一般這部分污泥僅占總污泥的30%左右，污水排出，進入下道工序。（5）閑置期作用是通過攪拌、曝氣或靜止使其中微生物恢復其活性，并起反硝化作用而進行脫水。 SBR反應池容積計算設計參數：表31 處理要求項目進水水質mg/L 出水水質 mg/LCODcrBOD5NH3-NTPSS600300401012350602015120設SBR運行每一周期時間為6h，進水時間1.5h，反應時間2.0h，沉淀時間1.0h，排水時間1.5h：周期數：根據運行周期時間安排和自動控制特點，SBR反應池設置4個。SBR處理污泥負荷設計為Ns=0.3，設f=0.85，SVI=90（S

11、VI在100以下沉降性良好），則（1）污泥沉降體積為： （320）（2）每池的有效容積為： （321）（3）選定每池尺寸LBH=157.54.5=506.25m3436.25m3 （322）采用超高0.5m，故全池深為5.0m （4）池內最低水位： （323）找到相應的原始公式3.4.3排泥量及排泥系統（1）SBR產泥量SBR的剩余污泥主要來自微生物代謝的增值污泥，還有很少部分由進水懸浮物沉淀形成。SBR生物代謝產泥量為= （324）式中： a微生物代謝增系數，kgVSS/kgBOD b微生物自身氧化率，l/d根據生活污泥性質，參考類似經驗數據，設a=0.70，b=0.05,則有：（325）假

12、定排泥含水率為P=99.2%，則排泥量為： （326）考慮一定安全系數，則每天排泥量為95m3/d。3.4.4需氧量及曝氣系統設計計算（1）需氧量計算SBR反應池需氧量O2計算式為O2= （327）式中：a微生物代謝有機物需氧率，kg/kg b微生物自氧需氧率，l/dSr去除的BOD5(kg/m3)經查有關資料表，取a=0.50，b=0.190,需氧量為： （328） （2）供氣量計算設計采用塑料SX-1型空氣擴散器，敷設SBR反應池池底，淹沒深度H=4.5m。SX-1型空氣擴散器的氧轉移效率為EA=8%。查表知20，30時溶解氧飽和度分別為， 空氣擴散器出口處的絕對壓力Pb為： （329）空

13、氣離開反應池時，氧的百分比為：Ot=19.6% （330）反應池中溶解氧平均飽和度為：（按最不利溫度條件計算）=7.63()=1.177.63=8.93(mg/) （331）水溫20時曝氣池中溶解氧平均飽和度為：=1.179.17=10.73(mg/L) （332）20時脫氧清水充氧量為： （333） 式中：污水中雜質影響修正系數，取0.8(0.780.99) 污水含鹽量影響修正系數，取0.9(0.90.97) Cj混合液溶解氧濃度，取c=4.0 最小為2 氣壓修正系數=1反應池中溶解氧在最大流量時不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0，計算得：=1.38=1.3866.13=91.26(kg

14、O2/h) （334）SBR反應池供氣量Gs為:（335）每立方污水供氣量為: (m3空氣/m3污水) （336）VF反應池進水容積(m3/h)去除每千克BOD5的供氣量為: () （337） Sr去除的BOD5()去除每千克BOD5的供氧量為: () （338）3.4.5空氣管計算空氣管的平面布置如圖所示。鼓風機房出來的空氣供氣干管，在相鄰兩SBR池的隔墻上設兩根供氣支管，為4個SBR池供氣。在每根支管上設6條配氣豎管，為SBR池配氣，4池共4根供氣支管，24條配氣管豎管。每條配氣管安裝SX-I擴散器10個，每池共60個擴散器，全池共240個擴散器。每個擴散器的服務面積為112.5m2/60

15、個=1.88m2/個。空氣支管供氣量為： （339）1.25安全系數由于SBR反應池交替運行，4根空氣支管不同時供氣，故空氣干管供氣量為19.8m3/min。選用SX-I型盆形曝氣器，氧轉移效率69%，氧動力效率1.52.2 ,供氣量2025m3/h,服務面積12m2/個。3.4.6潷水器現在的SBR工藝一般都采用潷水器排水。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液。為防止水面浮渣進入潷水器被排走，潷水器排水口一般都淹沒在水下一定深度。目前SBR使用的潷水器主要有旋轉式潷水器，套筒式潷水器和虹吸式潷水器三種。本工藝采用旋轉式潷水器。旋轉式潷水器屬于有動力式潷水器，應用

16、廣泛，適合大型污水處理廠使用。本工藝采用XPS-07型旋轉式潷水器，處理量700m3/h，最大潷水深度3m。鼓風機房鼓風機房要給SBR池供氣，選用TSD-150型羅茨鼓風機三臺，2備1用。設備參數：流量：20.40m3/min；升壓：44.1kPa；配套電機型號：Y200L-4；功率：30kW；轉速：1220r/min；機組最大重量：730kg。3.5絮凝反應池3.5.1設計說明深度處理包括混凝、澄清、過濾、活性炭吸附、臭氧氧化、反滲透等，其目的是去除二級處理水中的懸浮物（SS），溶解性有機物（BOD），N，P等污染物質，以滿足水環境標準，防止封閉式水域富營養化和污水再利用的水質要求。混凝的基

17、本原理：向污水中投入某種化學藥劑（常稱之為混凝劑），使在水中難以沉淀的膠體狀懸浮顆粒或乳狀污染物失去穩定后，由于互相碰撞而聚集或聚合、搭接而形成較大的顆粒或絮狀物，從而使污染物更易于自然下沉或上浮而被除去。混凝劑可降低污水的濁度、色度，除去多種高分子物質、有機物、某些重金屬毒物和放射性物質。在水處理中，凝聚是指脫穩的膠粒相互聚集為較大顆粒的過程。絮凝則指未經脫穩的膠體也可聚結成較大的顆粒現象。混凝則包括凝聚與絮凝兩種過程。凝聚是瞬時的，只需將化學藥劑擴散到全部水中即可。絮凝則與凝聚作用不同，它需要較長的時間去完成。但一般情況下兩者也不好絕然分開。因此我們把能凝聚與絮凝作用的藥劑統稱為混凝劑。絮

18、凝通常在絮凝池內，以機械或水力等方式造成顆粒碰撞機會，形成易于沉淀或上浮的絮體，最終達到與水分離的目的，反應時間t在1030min之間。用于水處理的混凝劑要求混凝效果好，對人類健康無害，價廉易得，使用方便，本工藝選擇明礬。3.5.2設計參數（1）池數一般不少于2個；（2）攪拌器排數一般為34排（不應少于3排），水平攪拌軸應設于池中水深1/2處；（3）葉輪槳板中心處的線速度，第一排應采用0.4m/s0.5m/s，最后一排采用0.2m/s，各排線速度應逐漸減小；（4）水平軸式葉輪直徑應比絮凝池水深小0.3m，葉輪盡端與池子側壁間距不大于0.2m；（5）水平軸式絮凝池每只葉輪的槳板數一般為46塊，槳

19、板長度不大于葉輪直徑的75%；（6）同一攪拌器兩相鄰葉輪應垂直設置；（7）每根攪拌軸槳板總面積應為水流截面積的10%20%，不宜超過25%，每塊槳板的寬度為槳板長的1/101/15，一般采用1030mm；（8）絮凝池深度按照水廠標高系統布置確定，一般為34m。3.5.3設計計算已知設計流量Q=208.3m3/h，采用2座絮凝池：（1）絮凝池尺寸：絮凝池有效容積：絮凝時間取T=20min，則 （340）池長：水深H取3m， （341）系數，一般取1.01.3Z攪拌軸排數（34排）池子寬度： （342）（2）攪拌器尺寸：每排上采用2個攪拌器，設攪拌器間凈距離和其離壁的距離為0.05m，每個攪拌器長

20、為： （343）設攪拌器上緣距水面及下緣距池底的距離為0.15m，則攪拌器外緣直徑為：D=3-20.15=2.7m （344）每個攪拌器上裝有四塊葉片，葉片寬度采用0.1m，每根軸上漿板總面積為0.870.142=0.7m2，占水流截面積1.933=5.8m2的12%。（3）每個攪拌器旋轉時克服水阻力所消耗的功率：各排葉輪槳板中心點線速度采用v1=0.5m/s，v2=0.35m/s，v3=0.2m/s葉輪槳板中心點旋轉直徑D0=2.7-0.1=2.6m （345）葉輪轉速及角速度分別為：第一排： （346）第二排： （347）第三排： （348）槳板寬長比：0.1/0.87=0.111，得阻力

21、系數，則 （349）第一排每個葉輪所消耗功率： （350）y每個葉輪上的槳板數目r1葉輪半徑與槳板寬度之差r2葉輪半徑用同樣方法，可求得第二、三排葉輪所消耗功率分別為：N2=0.0078kw，N3=0.0026kw（4）電動機功率：第一排所需功率為：N01=0.01652=0.033kw （351）第二排所需功率為：N02=0.00782=0.0156kw （352）第三排所需功率為：N03=0.00262=0.0052kw （353）設三排攪拌器合用一臺電動機帶動，則絮凝池所需總功率為： （354）電動機功率（取） （355）（5）核算平均速度梯度G值及GT值（按水溫20計算，）反應池平均速

22、度梯度： （356）GT=322060=38400=3.8104 （357）經核算，G和GT均符合要求3.6濾池（普通快濾池）3.6.1設計說明過濾是利用過濾材料分離污水中雜質的一種技術，有時用作污水的預處理，有時用作最終處理，出水供循環使用或重復利用。在污水深度處理技術中，普遍采用過濾技術。根據材料不同，過濾可分為多孔材料過濾和顆粒材料過濾兩類。過濾過程是一個包含多種作用的復雜過程。完成過濾工藝的處理構筑物稱為濾池。在污水處理中，顆粒材料過濾，主要用于去除懸浮和膠體雜質，特別是用重力沉淀法不能有效去除的微小顆粒以及細菌。顆粒材料過濾對污水中的BOD，COD等也有一定的去除效果。濾池的種類雖然

23、很多，但其基本構造是相似的，在污水深度處理中使用的各種濾池都是在普通快濾池的基礎上加以改進而來的，普通快濾池外部由濾池池體、進水管、出水管、沖洗水排出管等管道及其附件組成；濾池內部由沖洗水排出槽、進水渠、濾料層、墊料層排水系統組成。普通快濾池可以用單層濾料、雙層濾料和三層濾料。雙層濾料濾池的工作效果較好，一般底層用粒徑0.51.2mm的石英砂，高500mm，上層用陶粒或無煙煤，粒徑為0.81.8mm，層高300500mm。濾速810m/h；反沖洗強度為1516，延時810min。3.6.2設計參數（1）濾速取8m/s；（2）沖洗強度q=1316；（3）沖洗時間6min；（4）停留時間40min

24、；（5）濾池工作時間24h。3.6.3設計計算（1）濾池尺寸：濾池實際工作時間： （358）T0濾池工作周期t0停留時間t1沖洗時間濾池面積： （359）采用2個濾池，每個濾池面積f=11m2 設濾池長寬比L/B=1，則（2）承托層高度H1采用0.45m，濾料層高度，無煙煤層為450mm，石英砂層為300mm，總高度H2為750mm，濾料上水深H3采用1.5m，超高H4采用0.3m，濾板高度H5采用0.12m。濾池總高度：H=H1+H2+H3+H4+H5=3.12m （360）（3）濾池反沖洗水頭損失管式大阻力配水系水頭損失： （361）沖洗強度配水系統開孔比孔口流量系數經礫石支承層水頭損失：

25、 （362）濾料層水頭損失及富余水頭為：h4=2m反沖洗水泵揚程： （363）3.7接觸消毒池3.7.1設計說明城市污水經過一級或二級處理后，水質改善，細菌含量也大幅度減少，但其絕對值仍很可觀，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水體前應進行消毒，特別是醫院、生物制品以及屠宰場等有致病菌污染的污水，更應嚴格消毒。目前，用消毒劑消毒能產生有害物質，影響人們的身體健康已廣為人知，氯化是當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稱降解有機物，而后者則是氯與有機物結合，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的投劑量，二是

26、采用其他消毒劑代替液氯或游離氯，以減少有害物的生成。消毒設備應按連續工作設置。消毒設備的工作時間、消毒劑代替液氯或游離氯，以減少有害物的生成。消毒設備應按連續工作設置，消毒設備的工作時間、消毒劑投加量，可根據所排放水體的衛生要求及季節條件掌握。一般在水源的上游、旅游日、夏季應嚴格連續消毒，其他情況時可視排出水質及環境要求，經有關單位同意，采用間斷消毒或酌減消毒劑投量。目前常用的污水消毒劑是液氯，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。其中液氯效果可靠、投配設備簡單、投量準確、價格便宜。其他消毒劑如漂白粉投量不準確，溶解調制不便。臭氧投資大，成本高，設備管理復雜。其他幾種消

27、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設計參數（1）水力停留時間T=0.5h；（2）設計投氯量一般為3.05.0mg/l本工藝取最大投氯量。3.7.3設計計算（1）設計消毒池一座，池體容積：V=QT=208.30.5=104m3 （364）設池長L=6m，有3格，每格池寬b=2.5m，長寬比L/b=4.0，有效水深H1=3m，接觸消毒池總寬B=nb=32.5=7.5m，則實際消毒池容積：V1=BLH1=7.563=135m3 （365）滿足有效停留時間要求（2）加氯量計算每日加氯量 （366）選用貯氯量為25kg的液氯鋼瓶，每日加氯量1瓶，共貯用15瓶，選用加氯機2臺。

28、（3）混合裝置在消毒池第一格和第二格起端設置混合攪拌機兩臺，第三格不設。選用JBK-2200框式調速攪拌機，攪拌直徑2200mm，高2000mm，電動機功率4.0kw。接觸消毒池設計為縱向折流反應池。3.8污泥處理系統3.8.1污泥水分去除的意義和方法污水處理廠的污泥是由液體和固體兩部分組成的懸浮液。污泥處理最重要的步驟就是分離污泥中的水分以減少污泥體積，否則其他污泥處理步驟必須承擔過量不必要的污泥體積負荷。污泥中的水分和污泥固體顆粒是緊密結合在一起的，一般按照污泥水的存在形式可分為外部水和內部水，其中外部水包括孔隙水、附著水、毛細水、吸附水。污泥顆粒間的孔隙水占污泥水分的絕大部分（一般約為7

29、0%80%），其與污泥顆粒之間的結合力相對較小，一般通過濃縮在重力的作用下即可分離。附著水（污泥顆粒表面上的水膜）和毛細水（約10%22%）與污泥顆粒之間的結合力強，則需要借助外力，比如采用機械脫水裝置進行分離。吸附水（5%8%，含內部水）則由于非常牢固的吸附在污泥顆粒表面上，通常只能采用干燥或者焚燒的方法來去除。內部水必須事先破壞細胞，將內部水變成外部水后，才能被分離。3.8.2各部分尺寸計算1集泥井（1）集泥井容積計算 考慮構筑物每日產泥量為95m3，需在2h內抽完，集泥井容積定為污泥提升泵流量10min的體積： （367）（2）集泥井尺寸的計算 設有效泥深為2m，LB=22=4m2,集泥井為地下式，池頂加蓋，有潛污泵抽送污泥，池底相對標高-2.5m，最高泥位-0.5m。（3）污泥提升泵的選擇 選擇GMP型自吸式離心泵功率：20kw；相數：3；極數：4；型號：GMP-