5000m3城市污水处理设计计算

5000m3/d城镇污水处理厂设计计算该城镇污水厂设计进水水质各项指标如下：水量Q=0.5×104/d，变化系数K=1.3名称含量单位名称含量单位CODCr500mg/LpH7TN25mg/LSS200mg/LTP5mg/LBOD5200mg/L设计排放水质各项指标如下：名称含量单位名称含量单位CODCr≤60mg/LpH6~8TN≤5mg/LSS≤50mg/LTP≤0.5mg/LBOD5≤20mg/L设该城镇污水无毒物、各种重金属离子等。可生化性：BOD/COD=0.4＞0.3。可生化性好，易生化处理。设计去除BOD=200-20=180mg/L根据生化处理BOD：N：P=100：5：1则去除180mg/LBOD则需要消耗N4mg/L、P0.8mg/L。因此，根据进出水质标准，还应该去除的TN＝25－4－5＝16mg/L，TP＝5－0.8－0.5＝3.7mg/L。应继续去除的TN与TP之比接近5，因此需同步脱氮除磷。去除率的计算：COD去除率＝(500－60)/500＝88%BOD去除率＝(200－20)/200＝90%TN去除率＝(25－5)/25＝80%TP去除率＝(5－0.5)/5＝90%SS去除率＝(200－50)/200＝75%根据上述计算，各项污染物的去除率都在90%左右，而且该工艺还需要同步脱氮除磷，因此选定厌氧—缺氧—好氧生物同步脱氮除磷工艺（A2/O)。工艺流程简图如下：出水污水消化液回流污泥、浮渣加药管污泥回流污水格栅水集水池气浮池调节池厌氧池缺氧池好氧池二沉池回用水池污泥浓缩池压滤机1、格栅计算：由于城镇污水中较大悬浮物和较小漂浮物较多，故采用栅条间隙宽度为0.016~0.025的细格栅，取b=0.02，栅条宽度S=0.01m。格栅倾角α=60oC。污水平均设计流量为Q=0.05m3/s，考虑到城镇早晚用水高峰，则取最大设计流量为Qmax=0.1m3/s。设计栅前水深h=0.4m，过栅流速=0.9m/s，栅条栅条间隙数n=bhvsinQmaxα=9.04.002.060sin1.0=13.65，取n=14栅槽宽度B=S(n－1)+bn=0.01(14－1)+0.02×14=0.41m设栅前渠道超高h1=0.3m，通过格栅水头损失h2=0.1m，则栅后渠道总高度H=h+h1+h2=0.4+0.3+0.1=0.8m，设栅槽长度L=1m。设每日每103m3污水的栅渣量W1=0.05m3/103m3污水，则每日栅渣量W1=1000W186400Q=100005.01.086400=0.432m3/d＞0.2m3/d故应采用机械清渣。集水池计算：按照最大设计流量Qmax=0.1m3/s，持续3h，则水量为1080m3，故集水池提升泵总出水流量1080/3=360m3/h=6m3/min集水池容积要超过提升泵5分钟的流量，记V=5×6=30m3。取长=4m宽=3m超高0.5m则高=3m提升泵选用150WQ150-10-7.53台(2用一备），100WQ80-1-41台。气浮池计算：数量n=2座，气浮池表面负荷取q=7m3/m2*h，有效水深取h=2m。超高0.3m。单池设计水量Q=Q设/24n=5000/24*2=104.2m3/h气浮池表面积A=Q/q=104.2/7=14.9m2气浮池水力停留时间T=Ah/Q=14.9×2/104.2=0.29h设气浮池宽B=2m，则长L=A/B=14.9/2=7.45≈7.5m气浮池内的水平流速v=Q/Bh=26.05m/h=7.2mm/s，满足水平流速在5~10mm/s的要求。气浮池的回流量按处理量的25%~30%记，则回流量设计为30m3/h，选用30m3/h卧式离心泵，泵接触室的设计：接触室内停留时间取t=2min接触室容积V1=Qt/60=104.2×2/60=3.5m3，接触室宽度b=V1/Bh=3.5/2*2=0.875≈1m气浮池的进水口设计：絮凝后的水从接触室的下部进入，设计孔口为DN200mm，孔面积为s1=0.0314m2进水速度v1=Q/s1=0.922m/s。满足进口流速小于1.5~2.0m/s的要求。气浮池的出水口设计：设计出水管径为DN400mm，则管内流速v2=0.23m/s，小于0.5m/s满足要求。气浮池的除渣系统设计：浮渣槽宽度0.5m，深度0.6m，排渣管管径为DN200mm。溶气罐的设计：溶气罐内停留时间取t1=2min。溶气水量按设计单池日进水量的5%，则溶气水量为Q1=Q设×5%=5000×5%=250m3/d=10.42m3/h设计供需两个溶气罐（没池一个），则每个溶气罐的容量V2=260t1Q1=260242.10≈0.2m3溶气罐直径取0.5m,容器管长度取H=1m，高度取3m。溶气罐内安装填料，高度的取0.4m。溶气释放器个数n=250/2/2/5.6=11个调节池的计算：设调节池的水力停留时间为T=6h，则容积V=QT=209×6=1254m31254/5000=25.1%大于日处理水量的15%，满足要求。设计池总高度H=10.5m，其中超高0.5m，则池面积S=125.4m2，取池长和宽L=B=11m。曝气头选用JY-260型，服务面积0.5~0.6m2/个，取225个。调节池曝气量取0.3m3/m3*h，即供需曝气量0.3×1254=376m3/h=6.3m3/min选用HBCSR100/100M配套电机Y112M-4（转速1460/min）风机2台（一用一备）。A2/O池的计算：A2/O工艺中，取水力停留时间为t=6h，曝气池内的活性污泥浓度取Xv=3000mg/L，污泥指数取SVI=100，系数取r=1.2。回流污泥浓度X0＝rSVI106＝2.1100106=1.2×104mg/L。MLVSS/MLSS=0.75则回流污泥浓度Xr=0.75×X0=9000mg/L。由公式Xv=Xr*R/(1+R)得污泥回流比R=0.5TN去除率为e=80%，内回流倍数R内=e/(1-e)=400%总有效容积V=Qt=209×6=1254m3厌氧、缺氧、好氧各段水力停留时间为1：1：3，则每段停留时间分别为1.2h，1.2h，3.6h。设池子的有效水深为h=4.2m，超高h1=0.3m，则曝气池总面积A=V/h=1254/4.2=300m2。设两组并联A/O池，则每组曝气池总面积为A1=150m2，每组5个廊道，其中一个厌氧、一个缺氧、三个好氧，每个池的长、宽分别为L=10m，B=3m。曝气池的进出水设计：调节池通过DN1200mm管道流出，分别送入两组曝气池中第一廊道厌氧池。取管内水流速度0.88m/s。采用潜孔进水。二沉池的计算：本工艺计划设两座辐流二沉池，每组曝气池各流经一座。单池流量Q=2500m3/d=104.2m2/h=0.03m3/s单座沉淀池进水量Q1=Q+RQ=0.03+0.03×0.5=0.045m3/s表面负荷取q=1m3/(m2*h)则沉淀池表面积F=Q/q=104.2/1=104.2m2则沉淀池直径D=11.5m，半径r=5.75m沉淀时间取t=1.5h则沉淀池有效水深h=qt=1×1.5=1.5m，超高h1=0.3m，缓冲层高度取h2=0.3m，径深比=D/h=7.7，满足6~12的要求。污泥部分所需容积V1=Xr)N(21)1(2XQXR=2)90003000(213000360003.0)5.01(2=81m3沉淀池进水竖井半径取r1=0.5m，沉淀池池底坡度取i=0.05，沉淀池底部圆锥体高度h3=(r-r1)i=(5.75-0.5)0.05=0.26m沉淀池底部圆锥体容积=3πh3(r2+rr1+21r)=3π×0.26×(5.752+5.75×0.5+0.52)=9.3m3沉淀池污泥部分所需高度h4=(81-9.3)/104.2=0.7m沉淀池总高度H=h+h1+h2+h3+h4=1.5+0.3+0.3+0.26+0.7=3.1m浓缩池计算：（辐流浓缩池）设预处理BOD去除率为30%，则曝气池进水BOD浓度Sa=200×70%=140mg/L污泥产率系数取Y=0.6，污泥自身氧化率Kd=0.05。曝气池每日增长的活性污泥量X增=Y(Sa-Se)Q-KdVXv=0.6(140-20)5000/1000-0.05×1254×3000/1000=172kg曝气池每日排出的污泥量Q2=X增/0.75/X0/1000=19m3/d=0.8m3/h=0.0002m3/s固体通量取G=1kg/(m2*h)沉淀部分有效面积F=Q2X0/G=9.6m2，D=3.5m浓缩时间取T=12h，V=Q2T=0.8×12=9.6m3有效水深h=V/F=1m，浓缩前后污泥含水率分别为P%=99%、P0=97%。浓缩后剩余污泥量Q3=Q2(100-P)/(100-P0)=19(100-99)/(100-97)=6.3m3/d=0.26m3/h池底坡度取i=0.01池底高度h3=Di/2=3.5×0.01/2=0.02m污泥斗上口半径a约为浓缩池半径的25%，即a=0.45m，下口半径取b=0.15m污泥斗倾角取α=55，污泥斗高度h4=tgα(a-b)=tg55(0.45-0.15)=0.48m污泥斗容积V1=31πh4(a2+ab+b2)=31π×0.48(0.452+0.45×0.15+0.152)=0.15m3污泥斗中污泥停留时间T=V1/Q3=0.15/0.26=0.6h超高h1=0.3m，缓冲层高度取h2=0.3m，浓缩池总高度H=h+h1+h2+h3+h4=1+0.3+0.3+0.02+0.48=2.1m浓缩后分离出的污水量q=Q2(P-P0)/(100-P0)=19(99-97)/(100-97)=12.7m3/d溢流堰出水槽宽取B=0.1m，水深H=0.05m，则水流速v=q/B/H=0.03m/s