四沟式氧化沟设计计算

设计计算书污水处理厂构筑物和机械设备有粗格栅、污水提升泵房、细格栅、旋流沉砂池、四沟式氧化沟、曝气设备、二级提升泵房、气水反冲洗滤池、紫外消毒池等。机械设备平均工作时间按10h设计。1粗格栅的设计污水处理厂设计水量Q平=0.5╳105m3/d=578.7L/s=0.579m3/s总变化系数Kz=2.7/Q平0.108=1.36最高时：Qmax=Kz×Q平=1.36×578.7=787.032L/s=0.787m3/s1.设计参数最大设计流量Qmax0.787m3/s过栅流速v0．7m/s栅条净间隙b25.0mm栅前流速V10.6m/s栅条宽度s0.01m格栅倾角α60°2.设计计算说明：Qmax—最大设计流量，为0.787m3/s；设计采用⊙10圆钢为栅条，即栅条宽度为S=0.01m①根据最优水力断面公式221maxVBQ计算得：vQBmax121.50m21Bh0.75m所以栅前槽宽约为1.50m。栅前水深约为0.75m。②格栅的间隙数量bhvQnsinmax7.075.0025.060sin787.0=56（条）③栅槽宽度B：B=S（n-1）+b×n=0.01×(56-1)+0.025×56=1.95m④过栅水头损失h2：gvh2sin20设栅条断面形状为锐边矩形79.3)(34bs其中β=2.42gvh2sin20m084.081.927.060sin79.32h2=k×ho=0.253mK—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用K=3。⑤栅后槽的总高度Hh1—格栅前渠道超高，一般去h1=0.3mH=h+h1+h2=0.75+0.3+0.253=1.3m⑥格栅的总长度L：tan0.15.0121HmmLLL1tan211αBBL0.618mmLL039.0212H1=h+h1=0.75+0.3=1.05mtan0.15.0121HmmLLLm03.3tan05.10.15.0309.0618.0式中：L1—进水渠渐宽部位的长度，m；L2—栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；B1—进水渠宽度，栅前槽宽，m；α1—进水渐宽部分的展开角，一般取20°。⑦每日栅渣量W计算1000*86400**1maxKzWQW1.50m3/d拦截污物量远大于0.3m3/d，宜采用机械清渣。式中：W—每日栅渣量，m3/d；W1—单位体积污水栅渣量，m3/(103m3污水)，一般取0.1～0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值，此处取0.03。kz—污水流量总变化系数。2进水泵房的设计粗格栅井与提升泵房合建，建设采用地下钢筋混凝结构，选用的设备类型是可提升式无堵塞潜水污水泵。1.设计资料①设计流量最大设计流量Qmax=Kz×Q平=1.36×0.5×105t/d=68000t/d=0.787m3/s②泵站地理位置泵站位于管网末端的粗格栅后，污水处理厂的前段，地面标高140m。2.设计计算提升的初始水位：-5.2m提升后的水位：5.75m提升净扬程：10.95m设泵的水头损失为：1m所需的扬程H为：11.95m采用潜水房，一用两备，单泵提升流量Q=1000m3/h，N=55KW，扬程12m，转速1250r/min，排出口径210mm[28]。泵房的设计为地上部分6m,地下部分7m,钢筋混凝土结构。设有闸门以便检修。3细格栅的设计Qmax=0.787m3/s1.设计参数最大设计流量Qmax0.787m3/s过栅流速v1.2m/s栅条净间隙b10.0mm栅前流速V10.7m/s栅条宽度s0.01m格栅倾角α80°2.设计计算说明：Qmax—最大设计流量，为0.787m3/s；①根据最优水力断面公式221maxVBQ计算得：mvQB15.12max121Bh0.57m所以栅前槽宽约为1.15m。栅前水深约为0.57m。②格栅的间隙数量bhvQnsinmax2.157.0003.080sin787.0=115（条）③栅槽宽度B：B=S（n-1）+b×n=0.01×(115-1)+0.01×115=2.3m④过栅水头损失h2：设栅条断面形状为锐边矩形42.2)(34bs其中β=2.42gvh2sin20m175.081.922.180sin42.22h2=k×ho=0.525mK—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用K=3。⑤栅后槽的总高度Hh1—格栅前渠道超高，一般去h1=0.3mH=h+h1+h2=0.57+0.3+0.525=1.4m⑥格栅的总长度L：tan0.15.0121HmmLLL1tan211αBBL1.58mmLL79.0212H1=h+h1=0.57+0.3=0.87mtan0.15.0121HmmLLLm06.4tan05.10.15.079.058.1式中：L1—进水渠渐宽部位的长度，m；L2—栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；B1—进水渠宽度，栅前槽宽，m；α1—进水渐宽部分的展开角，一般取20°。⑦每日栅渣量W计算1000*86400**1maxKzWQW3.5m3/d拦截污物量远大于0.3m3/d，宜采用机械清渣。式中：W—每日栅渣量，m3/d；W1—单位体积污水栅渣量，m3/(103m3污水)，一般取0.1～0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值，此处取0.07。kz—污水流量总变化系数。4旋流沉砂池的设计1.设计参数ⅰ.表面水力负荷：200m3/(m2.h)HRTmax＞30sⅱ.有效水深1～2m，池径与池深比为2.0～2.5mⅲ.进水渠道流速：在最大流量的40％～80％的情况下为0.6～0.9m/s,在最小流量时大于0.15m/s，在最大流量时不大于1.2m/sⅳ.进水渠道直段长度应为渠宽的7倍，并不小于4.5mⅴ.出水渠道与进水渠道的夹角大于270°，以最大限度地延长水流在沉砂池内的停留时间，达到除砂的目的。ⅵ.出水渠的宽度为进水渠的两倍。出水渠的直线段要相当于出水渠的宽度。图7钟式沉砂池剖面图2.设计计算设计流量：Qmax=0.787m3/s1)沉砂池的直径'36004qQD式中：Q—设计流量，sm/3；'q—表面负荷，)/(23hmm；则14.32003600787.04D=4.25m2)沉砂池有效水深224DQth式中：t—水力停留时间，设计中取t=36s则mh998.125.414.336787.0422，取h2=2.0m3)沉砂室所需容积6max1086400XTQV式中:Q平=0.5╳105m3/d=578.7L/s=0.579m3/sT—清触沉砂的时间,间隔设计中取T=1d。X—城市污水沉砂量，36310/mm,污水一般采用3036310/mm污水；则365.11086400130579.0mV4)沉砂斗容积)(1214122542rdrdhhdV式中：d—沉砂斗上口直径，m，设计中取d=1.4m；4h—沉砂斗圆柱体的高度，m,设计中取4h=1.5m；5h—沉砂斗圆台体的高度，m；)(5.045tan25mrdhr—沉砂斗下底直径，m，一般采用0.4～0.6m,设计中取r=0.4m。3222'66.212)4.04.04.14.1(5.014.345.114.34.1mV5)沉砂室高度54321hhhhhH式中：1h—沉砂池超高，m，一般采用0.3～0.5m，设计中取1h=0.3m；3h—沉砂池缓冲层高度，m；mdDh425.12)4.125.4(245tan)4.16.3(245tan)(H=0.3+1.998+1.425+1.5+0.5=5.72m6)进水渠道进水渠与涡流式沉砂池呈切线方向进水，以提供涡流的初速度。进水渠道宽度：11max1hvQB式中：1v—进水流速，一般采用1.6～1.2m/s，设计中取1v=1.0m/s；1h—进水渠道水深，m，设计中取1h=1m。则mB79.00.1787.01进水渠道长度L1=7B1=7×0.79=5.53m5厌氧混合池与氧化沟的设计1.基础资料处理规模：Q=50000m3/d进水水质：BOD5=130mg/L，COD=220mg/L，SS=180mg/L，NH4+-N=25mg/L，TN=30mg/L，TP=45mg/L，水温最高30℃，最低10℃；出水水质：：BOD5≤10mg/L，COD≤50mg/L，SS≤10mg/L，NH4+-N≤5mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。2.设计参数考虑污水处理厂脱氮除磷的要求，设计污泥龄取20d。为提高系统抗负荷变化能力，选择混合液污泥浓度MLSS=3000mg/L（MLVSS=0.650MLSS=1950mg/L），考虑所选污水处理工艺不设初沉池，取有效性系数f=0.60，溶解氧浓度好氧区取2.0mg/L，缺氧区取0.2mg/L，根据设计经验值，取污泥产率系数Y=0.60kgVSS/kgBOD5,內源代谢系数Kd=0.05,K=k’=0.038，设置三组氧化沟，每组设计流量1.67×104m3/d[35]。3.设计计算（1）氧化沟①确定污泥龄综合考虑到脱氮除磷的要求，确定各参数为：Kd=0.05d-1,Y=0.60kgVSS/kgBOD5,取SRT=20d。②确定出水溶解性BOD5LmgYKKQSec/39.460.0038.005.02011'考虑到该工艺无初沉池，所以取f=VSS/SS=0.60,由于总出水的BOD5总应包括出水溶解性BOD5和由于出水带出的VSS所构成的BOD5这两部分。因此，最终出水BOD5的应当是：总出水的BOD5（mg/L）=[出水溶解性BOD5(mg/L)]+[出水中VSS的BOD5(mg/L)]实际上VSS只有77%是可生物降解的，23%是惰性的。因此，1mgVSS只有0.77mgBOD5。则出水中SS所占BOD5=出水SS×f×fb=10×0.60×0.77=4.62mg/L出水总BOD5=Se+出水VSS产生的BOD5=4.39+4.62=9.01mg/L＜10mg/L符合要求。③确定氧化沟好氧区容积根据劳伦斯-麦卡蒂方程：3404.6454)2005.01(65.0300020)39.4130(1067.160.0)1()(mQKXQSSYQVcve水力停留时间hdQVHRT3.9386.01067.1106454.044污泥负荷如下式：)/(167.04.645465.03000)39.4130(1067.1)(540dkgMLSSkgBODVXSSMFve满足F/M值在0.1～0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)，符合脱氮除磷的要求。④四沟式氧化沟的产泥量表观产率系数3.02005.016.01QKYYcobs又Q×Sr×Yobs=Xw=Q×(S0-Se)×Yobs,则剩余污泥量为：Xw=Q×Sr×Yobs=5.0×104×(130-4.39)×10-3×0.3=1884.2kg/d（干污泥量）⑤硝化校核实际硝化速率rn=fn·qn式中，fn为硝化菌在活性污泥中所占的比例，原污水中BOD5/TKN≈130/30=4.33。表3BOD5/TKN与活性污泥中硝化菌的比率BOD5/TKN硝化菌的比率fBOD5/TKN硝化菌的比率f0.512340.350.210.120.0860.064567890.0540.0430.0370.0330.029此时对应fn=0.061（由表3采用内插法计算）；qn为单位质量的硝化菌降解NH4+-N的速率。硝化菌比增长速率1005.02011dQuc,则5.00nYuq式中Yn为硝化菌产率系数，取Yn=0.1kgVSS/kgNH4+-N。所以实际硝化速率