低碳磷比生活污水處理主要構(gòu)筑物的設計計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27637低碳磷比生活污水處理主要構(gòu)筑物的設計計算過程案例 1243251.1設計流量 2124641.2粗格柵 2183821.2.1柵槽寬度 2307301.2.2過柵水頭損失 3309121.2.3柵后槽總高度 4112131.2.4柵槽總長度 4304131.2.5每日柵渣量 577481.2.6粗格柵間的設備選型 5122021.3污水提升泵房 6165151.1.1集水間計算 6270161.1.2水泵總揚程估算 670991.4細格柵 7321381.4.1柵槽寬度 7118591.4.2過柵水頭損失 869241.4.3柵后槽總高度 847621.4.4柵槽總長度 84971.4.5每日柵渣量 9174961.4.6細格柵間的設備選型 10216511.5曝氣沉砂池 10172801.5.1設計計算 11261271.6A/A/O反應池 1414871.6.1設計參數(shù) 14204741.6.2已知條件 15302461.6.3設計計算 15130021.7S2EBPR反應池 25306781.7.1設計參數(shù) 26241811.7.2已知條件 26218251.7.3設計計算 27197301.8輻流式二沉池 39318601.8.1已知條件 39264981.8.2設計計算 39168101.9加氯間 4231821.9.1已知條件 43242821.9.2設計計算 43215311.10接觸池 45247641.10.1已知條件 4581551.10.2設計計算 45299281.11巴氏計量槽 46148961.11.1已知條件 46271331.11.2設計計算 471.1設計流量該工程總設計處理規(guī)模為450000m3/d=5208.33L/s。其中一期的設計污水處理量為250000m3/d=2891.52L/s，二期的設計污水處理量為200000m3/d=2314.81L/s。一期取Q=200000m3/d=2314.81L/s=2.315m3/s設為1組,Q’=50000m3/d，=578.71L/s=0.579m3/s設為2組，二期設為3組。1組與3組工藝相同，2組單獨設計。根據(jù)《給水排水設計手冊》第5冊可以求得總變化系數(shù)Kz；K式中：Q—設計總規(guī)模，L/s；即KK1.2粗格柵粗格柵被用來去除更大、更重、的物質(zhì)，這些物質(zhì)可能會堵塞水泵和管道閥門，并提供正常的處理設備。粗格柵位于進水的渠道，且需傾斜安裝，用來攔截污水中大顆粒的懸浮物和雜質(zhì)。1.2.1柵槽寬度1組和3組設6臺格柵，4用2備；2組設2臺格柵，1用1備。1.柵條的間隙數(shù) n=式中：Qmax—最大設計流量，m3/s，Q=2.727m3/s，Q’=0.792m3/s；α—格柵傾角，取α=α’=75°；b—柵條間隙，m，取b=b’=0.05m；n—柵條間隙數(shù)，個；h—柵前水深，m，取h=h’=0.8m；v—過柵流速，m/s，取v=v’=0.8m/s； 則柵條的間隙數(shù)n=n'=2.柵槽的寬度B柵槽寬度在設計中一般取比格柵寬0.2～0.3m，取0.2m，每個柵條的寬度S=0.01m；設柵條寬度S=10mm(0.01m)則柵槽的寬度為B=S(n?1)+bn+0.2即B=0.01×B'=0.01×（24?1）+0.05×24+0.2=1.63m1.2.2過柵水頭損失hhξ=β式中：h1—設計水頭損失，m；h0—計算水頭損失，mg—重力加速度，m/s2；k—格柵受污物堵塞時水頭損失增大倍數(shù)，一般采用3；ξ—阻力系數(shù)，與柵條斷面有關。取β=2.42，將數(shù)據(jù)帶入公式得：h=0.027(m）1.2.3柵后槽總高度H=h+式中：H—柵后槽總高度，m；h2—柵前渠道超高，設h2=0.3m；H=H1.2.4柵槽總長度1.進水漸寬的長度L1L式中：B1—進水渠道寬度，設B1=B1’=1.0m；α1—漸寬部分展開角度，一般采用10°～30°，取α1LL2.出水漸窄的長度L2LL則L=式中：H1—柵前渠道深度，H1L=0.39+0.195+0.5+1.0+L'=0.55+0.275+0.5+1.0+1.2.5每日柵渣量W=式中：W1—每日每1000m3污水的柵渣量，m3/103查閱《給水排水設計手冊》第5冊，W1采用0.03～0.1m3/103m3污水。本污水廠設計中取W1W=W=采用機械清渣。如圖3-1，粗格柵間的計算簡圖圖3-1粗格柵設計計算草圖1.2.6粗格柵間的設備選型粗格柵采用回轉(zhuǎn)格柵除污機，具體型號為GH型鏈條式，其借助懸掛雙鼓螺桿減速裝置，驅(qū)動鏈調(diào)整裝置可保持良好狀態(tài)。這臺機器在水上的機械部件使用鋁合金形狀和板材，在水下的部分材料多為高品質(zhì)不銹鋼。清耙被固定在兩條驅(qū)動鏈之間，可以通過鏈條進行旋轉(zhuǎn)。通過耙齒轉(zhuǎn)動，帶動污物并使其最終脫落。該機采用緊急停機和電機過載保護裝置，氣動卸料機構(gòu)，單架結(jié)構(gòu)和定距結(jié)構(gòu)，便于安裝和更新。粗格柵設計參數(shù)如表3-1。表3-1粗格柵設計參數(shù)組別1組2組3組柵槽寬度（m）柵槽深度（m）1.2271.1271.227柵條間隙（m）0.050.050.05柵前水深（m）格柵安裝角傾角（°）757575過柵最大水頭損失（m）0.0270.0270.027電動機功率（kw）0.75～2.20.75～2.20.75～2.21.3污水提升泵房1.1.1集水間計算設計集水池與機器間合建式泵房，1、3組采用6臺泵，其中2臺為備用，每臺泵的流量為Q=2.727/4=0.682m3/s；2組采用2臺泵，其中1臺為備用，每臺泵的流量為Q’=0.792m3/s。集水間的容積，采用相當于最大1臺泵5min的容量，則有效水深采用H=3m。W=0.682×5×60=204.6W'=0.792×5×60=237.6則1、3組集水池的面積為68.2m2；2組集水池的面積為79.2m2。1.1.2水泵總揚程估算根據(jù)高程計算，該進水水位最低點為-10m，泵后最高的高度為2.34m，所以提升凈揚程為h=2.34+10=12.34m則加上3m的水頭損失和2m的安全水頭，則需要泵的揚程為H=17.34m1.4細格柵作用同粗格柵，不同點在于細格柵的柵條間隙小于粗格柵，可以過濾更細小的有機懸浮物。1.4.1柵槽寬度1組和3組設6臺格柵，5用1備；2組設3臺格柵，2用1備。1.柵條的間隙數(shù)n=式中：Qmax—最大設計流量，m3/s，Q=2.727m3/s，Q’=0.792m3/s；α—格柵傾角，取α=α’=75°；b—柵條間隙，m，取b=b’=0.01m；n—柵條間隙數(shù)，個；h—柵前水深，m，取h=h’=0.8m；v—過柵流速，m/s，取v=v’=0.8m/s；則柵條的間隙數(shù)n=n'=2.柵槽的寬度B柵槽寬度一般比格柵寬0.2～0.3m，取0.2m，每個柵條的寬度S=0.01m；設柵條寬度S=5mm（0.005m）則柵槽的寬度為B=S(n?1)+bn+0.2即B=0.005×（84?1）+0.01×84+0.2=1.455mB'=0.005×（61?1）+0.01×61+0.2=1.11m1.4.2過柵水頭損失hhξ=β式中：h1—設計水頭損失，m；h0—計算水頭損失，mg—重力加速度，m/s2；k—格柵受污物堵塞時水頭損失增大倍數(shù)，一般采用3；ξ—阻力系數(shù)，與柵條斷面有關。取β=2.42，帶入數(shù)據(jù)得h=0.23(m）1.4.3柵后槽總高度H=h+式中：H—柵后槽總高度，m；h2—柵前渠道超高，設h2=0.3m；H=H'1.4.4柵槽總長度1.進水漸寬的長度L1L式中：B1—進水渠道寬度，設B1=B1’=0.85m；α1—漸寬部分展開角度，一般采用10°～30°，取α1=30°；LL2.出水漸窄的長度L2LL則L=式中：H1—柵前渠道深度，H1L=0.52+0.26+0.5+1.0+L'=0.23+0.115+0.5+1.0+1.4.5每日柵渣量W=式中：W1—每日每1000m3污水的柵渣量，m3/103查閱《給水排水設計手冊》第5冊，設計中取W1=0.12m3/103m3污水。W=W=采用機械清渣。如圖3-2，細格柵間的計算簡圖圖3-2細格柵設計計算草圖1.4.6細格柵間的設備選型1組和3組細格柵采用TGS-1500系列回轉(zhuǎn)式格柵除污機，2組細格柵采用TGS-1100系列回轉(zhuǎn)式格柵除污機。細格柵設計參數(shù)如表3-2。表3-2細格柵設計參數(shù)組別1組2組3組柵槽寬度（m）1.5111.5柵槽深度（m）1.331.331.33柵條間隙（m）0.050.050.05柵前水深（m）格柵安裝角傾角（°）757575過柵最大水頭損失（m）3電動機功率（kw）1.1～1.51.1～2.21.1～1.51.5曝氣沉砂池普通沉砂池的沉砂中含有約15%的有機物，使沉砂的后續(xù)處理更加困難。為了克服普通沉砂池的這一缺點，本設計選用曝氣式沉砂池。曝氣式沉砂池是在池子的一側(cè)通入空氣，使池內(nèi)水流就會產(chǎn)生與主水流相反的橫向運動。曝氣沉砂池可以通過調(diào)節(jié)曝氣量，控制池內(nèi)污水的旋流速度，使除砂效率比較穩(wěn)定，受流量變化的影響較小。同時，還可以對污水起預曝氣作用。1組和3組設3座曝氣沉砂池，2組設1座曝氣沉砂池。1.5.1設計計算1.池子總有效容積VV=式中：Q—最大設計流量，m3/s，Qmax=2.727m3/s，Qmax’=0.792m3/s；t—最大設計流量時的流行時間，min，取t=2min。則：V=V'=0.792×2×60=95.042.水流斷面積AA=式中：v1—最大設計流量時的水平流速，m/s，取v1=0.1m/s。A=A'=1.池總寬度BB=式中：h2—設計有效水深，m，取h2=2m。則：B=B4.每個池子寬度b取n=2格，b=b'=寬深比：bb滿足要求。5.池長LL=L'=長寬比：LL'滿足要求。6.每小時所需空氣量qq=d式中：d—每立方米污水所需空氣量，m3，取d=0.2m3/m3污水。則：qq7.每個沉砂量WW=式中：X—污水沉沙量，m3/106m3污水，取X=25m3/106m3污水；T—清除沉砂的間隔時間，d，取T=2d；Kz—污水流量總變化系數(shù)，取Kz=1.178，Kz’=1.368。W=W'=8.每個沉砂斗體積V0設每一分格有1個沉砂斗，1、3組各有6個沉砂斗，2組有2個沉砂斗。則：VV9.沉砂斗尺寸①沉砂斗上口寬aa=式中：h3'—斗高，m，取h3'=0.35m；a1—斗底寬，m，取a1=0.5m。斗壁與水平面的傾角55°。a=②沉砂斗容積V0設沉砂斗為沿池長方向的梯形斷面渠道，沉砂斗體積V0為：V式中：沉砂斗上頂寬，m；a1—沉砂斗下底寬，m。VV符合要求。10.沉砂室高度h3沉砂室由兩部分組成，其中一部分為沉砂斗，另一部分為沉砂池坡向沉砂的過渡部分。沉砂室坡向沉砂斗的坡度取i=0.3，沉砂室的寬度計算公式為[2（L2+a）+0.2]（0.2為兩沉砂斗之間隔壁厚）。Lh11.沉砂池總高度H取超高h1=0.3mH=排砂方式：采用重力排砂。1.6A/A/O反應池A2/O工藝適用于對氮、磷排放指標均有嚴格要求的城市污水處理。1組和3組采用A2/O工藝。1.6.1設計參數(shù)A2/O脫氮除磷工藝主要設計參數(shù)見表3-3。表3-3A2/O厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝主要設計參數(shù)項目數(shù)值BOD5污泥負荷N/[kgBOD5/(kgMLSS·d)]0.13~0.2TN負荷/[kgTN/(kgMLSS·d)]＜0.05（好氧段）TP負荷/[kgTP/(kgMLSS·d)]＜0.06（厭氧段）污泥濃度MLSS/(mg/L)3000~4000污泥齡θc/d15~20水力停留時間t/h8~11各段停留時間比例A:A:O（1:1:3）~（1:1:4）污泥回流比R/%50~100混合液回流比R內(nèi)/%100~300溶解氧濃度DO/(mg/L)厭氧池＜0.2缺氧池≤0.5好氧池=2COD/TN＞8（厭氧池）TP/BOD5＜0.06（厭氧池）1.6.2已知條件（1）設計流量Q=200000m3/d（不考慮變化系數(shù)）（2）設計進水水質(zhì)COD=400mg/L；BOD5濃度S0=150mg/L；TSS濃度X0=350mg/L；VSS=262.5mg/L(MLVSS/MLSS0.75)；TN45mg/L；NH3N30mg/L；TP8mg/L；堿度SALK=280mg/L；pH=6~9；最低水溫14C；最高水溫25C。（3）設計出水水質(zhì)COD=50mg/L；BOD5濃度Se10mg/L；TSS濃度Xe10mg/L；TN15mg/L；NH3N=5mg/L；TP0.5mg/L。1.6.3設計計算1.判斷是否可采用A2/O法CODTP符合要求。2.有關設計參數(shù)①BOD5污泥負荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)。②回流污泥濃度XR=7000mg/L。③污泥回流比R=100%。④混合液懸浮固體濃度X=⑤混合液回流比R內(nèi)TN去除率η混合液回流比R⑥出水BOD5濃度SS==10?1.42×0.75×10×=2.73mg/L1.反應池容積VV=反應池總水力停留時間：t=各段水力停留時間和容積：：厭氧：缺氧：好氧=1:1:4厭氧池水力停留時間t厭氧池容積V缺氧池水力停留時間t缺氧池容積V好氧池水力停留時間t好氧池容積V4.校核氮磷負荷好氧段總氮負荷Q?T符合要求。厭氧段總磷負荷Q?T符合要求。5.剩余污泥量X?X=PP取污泥增殖系數(shù)Y0.6，污泥自身氧化率kd0.05，將各值代入：PP?X=8146.15+34000=42146.15kg/d6.堿度校核每氧化1mgNH3?N需消耗堿度7.14mg；每還原1mgNO3剩余堿度S假設生物污泥中含氮量以12.4%計，則：每日用于合成的總氮=0.1248146.15=1010.12kg/d即，進水總氮中有=1010.12×1000200000被氧化的所需脫硝量45－15－5.05=24.95mg/L需還原的硝酸鹽氮量N將各值代入：剩余堿度S=280?249.543+89.07+14=133.53mg/L>100mg/L可維持pH7.2。7.反應池主要尺寸反應池總?cè)莘eV=65934.07m3；擬設反應池2組，單組池容V有效水深h=5.5m；單組有效面積S擬采用6廊道式推流反應池缺氧池廊道寬b缺=10m；缺氧池長度L厭氧池廊道寬b厭=10m；厭氧池長度L好氧池廊道寬b好=10m；好氧池長度L校核：b/h=10.0/5.5=1.82（滿足b/h=1~2）L/b=100.0/10.0=10（滿足L/b=5~10）取超高為1.0m，則反應池總H=5.5+1.0=6.5m8.反應池進、出水系統(tǒng)計算①進水管單組反應池進水管設計流量Q管道流速v=0.8m/s管道過水斷面積A=管徑d=取進水管管徑DN1400mm。②回流污泥管單組反應池回流污泥管設計流量Q管道流速v=0.8m/s；取回流污泥管管徑DN700mm。③進水井反應池進水孔尺寸；進水孔過流量Q孔口流速v=1.0m/s；孔口過水斷面積A=孔口尺寸取為1.6m1.5m；進水井平面尺寸取為2.4m×2.4m。④出水堰及出水井按矩形堰流公式計算：Q式中：Qb—堰寬，b=7.5m；H—堰上水頭，m；H=出水孔過流量Q4=Q3=4.63m3/s；孔口流速v=0.9m/s孔口過水斷面積A=孔口尺寸取為2.5m2.1m；出水井平面尺寸取為2.6m2.1m。⑤出水管反應池出水管設計流量Q5=Q2=2.315m3/s；管道流速v=0.8m/s；管道過水斷面A=管徑d=取出水管管徑DN2000mm；校核管道流速v=9.曝氣系統(tǒng)設計計算①設計需氧量AORAOR=去除BOD碳化需氧量D==29406.28kg硝化需氧量D=4.6×200000×=32153.44kg反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量D總需氧量AOR==47588.32kg=1982.85kg最大需氧量與平均需氧量之比為1.4，則AOR=66623.65kg=2775.99kg去除每1kgBOD==1.70kg②標準需氧量采用鼓風曝氣，微孔曝氣器。曝氣器敷設于池底，距池底0.2m，淹沒深度1.8m。氧轉(zhuǎn)移效率EA=20%，計算溫度將實際需氧量AOR換算成標準狀態(tài)下的需氧量SOR。SOR=式中：—氣壓調(diào)整系數(shù)，ρ=所在地區(qū)實際氣壓1.013×ρ=CL—曝氣池內(nèi)平均溶解氧，取CL=2mg/L；取水中溶解氧飽和度：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)8.38mg/L。空氣擴散氣出口處絕對壓為：P=1.013×=1.385×空氣離開好氧池時氧的百分比：O好氧反應池中平均溶解氧飽和度：C=8.38×=9.12mg/L標準需氧量為：SOR==31836.73kg相應最大時標準需氧量：SOR好氧反應池平均時供氣量：G最大時供氣量：G③所需空氣壓力p（相對壓力）p=式中：h1h2—供風管道沿程與局部阻力之和，取h1h20.2m；h3—曝氣器淹沒水頭，h3=1.8m；h4—曝氣器阻力，取h4=0.4m；h—富余水頭，h=0.5m。p=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9m④曝氣器數(shù)量計算（以單組反應池計算）按供氧能力計算所需曝氣器數(shù)量。h式中：h1—按供氧能力所需曝氣器個數(shù)，個；qc—曝氣器標準狀態(tài)下，與好氧反應池工作條件接近時的供氧能力，kg采用微孔曝氣器。參照有關手冊，工作水深4.3m，在供風量1~3m3/(h個)時，曝氣器氧利用率EA=20%，服務面積0.3~0.75m2，充氧能力qc=0.14kgO2/(h個)。則;h以微孔曝氣器服務面積進行校核：f=⑥供風管道設計供風干管采用環(huán)狀布置。流量Q流速v=12m/s；管徑d=取干管管徑為DN700mm。單側(cè)供氣（向單側(cè)廊道供氣）支管Q流速v12m/s；管徑d=取支管管徑為DN300mm。雙側(cè)供氣（向兩側(cè)廊道供氣）Q流速v12m/s；管徑d=取支管管徑為DN550mm。10.厭氧池設備選擇厭氧池設導流墻，將厭氧池分成3格，每格內(nèi)設潛水攪拌機1臺，所需功率按5W/m3池容計算。厭氧池有效容積V厭=100105.5=5500m3混合全池污水所需功率為55500=27500W11.缺氧池設備選擇缺氧池內(nèi)設導流墻，將缺氧池分成3格，每格內(nèi)設潛水攪拌機1臺，所需功率按5W/m3池容計算。缺氧池有效容積V缺=100105.5=5500m3混合全池污水所需功率為55500=27500W12.污泥回流設備污泥回流比R=100%；污泥回流量Q設回流污泥泵房1座，內(nèi)設3臺潛污泵，其中2臺同時工作，1臺備用；單泵流量Q水泵揚程根據(jù)豎向流程確定。11.混合液回流設備①混合液回流泵混合液回流比R內(nèi)=200%；混合液回流量Q設混合液回流泵房兩座，每座泵房內(nèi)設3臺潛污泵，其中2臺同時工作，1臺備用；單泵流量Q②混合液回流管回流混合液由出水井通過重力作用流至混合液回流泵房，經(jīng)潛污泵提升后流入缺氧段首段。混合液回流管設計流量Q泵房進水管設計流速采用v=0.8m/s；管道過水斷面積A=管徑d=取泵房進水管管徑DN2000mm；校核管道流速v=③泵房壓力出水總管設計流量Q7=Q6=2.315m3/s；設計流速采用v=1.2m/s；管道過水斷面積A=管徑d=取泵房壓力出水管管徑DN1600mm。1.7S2EBPR反應池圖3-3S2EBPR工藝流程圖S2EBPR工藝將部分或全部回流污泥（RAS）或混合液引入側(cè)流反應器進行厭氧水解發(fā)酵，再回流至主流工藝的缺氧或好氧段。側(cè)流厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等易降解有機物（rbCOD）可降低或消除工藝對外加碳源和化學藥劑的依賴。側(cè)流反應器的持續(xù)厭氧環(huán)境還起到篩選特定功能微生物的作用。與傳統(tǒng)EBPR工藝相比，S2EBPR工藝被認為具有以下優(yōu)勢：（1）改善而穩(wěn)定的生物除磷性能；（2）除磷性能少或不依賴進水碳源；（3）更多的可利用碳源有利于反硝化；（4）工藝改造簡單靈活，運行管理難度不高，適用于多種污水廠現(xiàn)有流程。2組采用S2EBPR工藝。1.7.1設計參數(shù)S2EBPR脫氮除磷工藝主要設計參數(shù)見表3-4。表3-4S2EBPR缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝主要設計參數(shù)項目數(shù)值污泥負荷N/[kgBOD5/(kgMLSS·d)]≤0.18TN負荷/[kgTN/(kgMLSS·d)]≤0.05污泥濃度（mgMLSS/L）3000~5000污泥齡θc/d＞10總水力停留時間t/h缺氧池水力停留時間tA好氧池水力停留時間tOtA：tO7~121.5~2.55.5~9.51:3~1:4污泥回流比R/%50~100混合液回流比R內(nèi)/%200~500缺氧池進水溶解氧BOD5/NO3-N≥4溶解氧濃度DO/(mg/L)缺氧池＜0.5；好氧池＞21.7.2已知條件（1）設計流量Q=50000m3/d。（2）設計進水水質(zhì)COD=400mg/L；BOD5濃度S0=150mg/L；TSS濃度X0=350mg/L；VSS=262.5mg/L(VSS/TSS0.75)；TN45mg/L；NH3N30mg/L；堿度SALK=280mg/L；pH=6~9；最低水溫14C；最高水溫25C。（3）設計出水水質(zhì)COD=50mg/L；BOD5濃度Se10mg/L；TSS濃度Xe10mg/L；TN≤15mg/L；NH3N≤5mg/L。1.7.3設計計算1.好氧區(qū)容積V1（動力學方法計算）V式中：V1—好氧區(qū)有效容積，m3；Q—設計流量，m3/d；S0—進水BODY—污泥產(chǎn)率系數(shù)，kgVSS/kgBOD5，取Y=0.6；Kd—內(nèi)源代謝系數(shù)，d-1，取Kd=0.05；θc—固體停留時間，d；XV—混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)，mg/L，XV=fX；f—混合液中VSS與SS之比，取f=0.7；X—混合液懸浮固體濃度(MLVSS)，mg/L，X取3790mg/L。X①出水溶解性BOD5為使出水所含BOD5降到10mg/L，出水溶解性BOD5濃度S應為：S=10?1.42×=10?1.42×0.75×10×=2.72mg/L②設計污泥齡首先確定硝化速率μNμ式中：N—NH3KO2—氧的半速常數(shù)，mg/L；O2—反應池中溶解氧濃度，mg/L。μ=0.426×0.935×0.606=0.241硝化反應所需的最小泥齡θθ選用安全系數(shù)K=3；設計污泥齡θ③好氧區(qū)容積V1，m3V好氧區(qū)水力停留時間t2.缺氧區(qū)容積V2（動力學方法計算）V式中：V2—缺氧區(qū)有效容積，m3；NT—需還原的硝酸鹽氮量，kg/d；qdn，T—反硝化速率，kgNO3--N/(kgMLVss·d)。①需還原的硝酸鹽氮量微生物同化作用去除的總氮Nw：N=0.124×被氧化的=30－5－6.75=18.25mg/L所需脫硝量=進水總氮量－出水總氮量－用于合成的總氮量=30－15－6.75=8.25mg/L需還原的硝酸鹽氮量N②反硝化速率qdn，Tq式中：qdn，20—20℃時的反硝化速率常數(shù)，取0.12kgNO3--N/(kgMLVSS·d)；θ—溫度系數(shù)，取1.08。q③缺氧區(qū)容積V缺氧區(qū)水力停留時間t1.曝氣池總?cè)莘eV總，m3V系統(tǒng)總設計泥齡=好氧池泥齡－缺氧池泥齡=12.45+12.45×4.堿度校核每氧化1mgNH3-N需要消耗7.14mg堿度；去除1mgBOD5產(chǎn)生0.1mg堿度；每還原1mgNO3--N產(chǎn)生1.57mg堿度。剩余堿度+去除BOD=280－7.14×18.25+3.57×8.25+0.1×(150－2.72)=193.88(mg/L)>100(mg/L)(以此值可維持pH≥7.2。5.污泥回流比及混合液回流比①污泥回流比R設SVI=150，回流污泥濃度計算公式為：X式中：r—考慮污泥在沉淀池中停留時間、池深、污泥厚度等因素的系數(shù)，取1.2。X混合液懸浮固體濃度X(MLSS)=3790mg/L污泥回流比（一般取50%~100%）R=②混合液回流比R內(nèi)混合液回流比R內(nèi)取決于所要求的脫氮率。脫氮率ηNηr=6.剩余污泥量生物污泥產(chǎn)量：P對存在的惰性物質(zhì)和沉淀池的固體流失量計算公式如下：P式中：X1—進水懸浮固體中惰性部分（進水TSS－進水VSS）的含量，kg/m3；Xe—出水TSS的含量，kg/m3；Ps—非生物污泥量，kg/d；Q—設計流量，取Q=50000m3/d。P剩余污泥量△X=去除每1kgBOD5產(chǎn)生的干污泥量===0.94kg7.反應池主要尺寸①好氧反應池（按推流式反應池設計）總?cè)莘eV1單組池容V有效水深h=4.0m，單組有效面積S采用3廊道式，廊道寬b=6m，反應池長度L校核：b/h=6/4=1.5（滿足b/h=1~2）L/b=44.5/6=7.4（滿足L/b=5~10）超高取1.0m，則反應池總高H=4.0+1.0=5.0m②缺氧反應池尺寸總?cè)莘eV設缺氧池4組，單組池容V有效水深h=4.0m，單組有效面積S長度與好氧池寬度相同，為L=18m，池寬8.測流厭氧反應池設測流厭氧反應池1座。有效水深h=4.0m。取長×寬=18m×18m。9.反應池進、出水計算①進水管兩組反應池合建，進水與回流污泥進入進水豎井，經(jīng)混合后經(jīng)配水渠、進水潛孔進入缺氧池。單組反應池進水管設計流量Q管道流速采用v=0.8m/s。管道過水斷面A=管徑d=取進水管管徑DN1000mm。校核管道流速v=②回流污泥渠道單組反應池回流污泥渠道設計流量QRQ流入測流反應池回流污泥渠道設計流量QR’Q渠道流速v=0.7m/s；則渠道斷面積A=A'=取渠道斷面b×h=1.0m×0.75m，b'×h'=0.42m×0.2m校核流速v=v'=渠道超高取0.3m；回流污泥渠道總高為0.75+0.3=1.05m測流反應池回流污泥渠道總高為0.084+0.3=0.384m③進水豎井反應池進水孔尺寸：進水孔過流量Q孔口流速v=0.6m/s；孔口過水斷面積A=孔口尺寸取?1.2m×0.8m；進水豎井平面尺寸2.0m×1.6m。④出水堰及出水豎井按矩形堰流量公式：QQ式中：b—堰寬，b=6.0m；H—堰上水頭高，m。H=出水孔過流量Q4=Q3=0.550m3/s孔口流速v=0.6m/s；孔口過水斷面積A=孔口尺寸取?1.2m×0.8m；出水豎井平面尺寸2.0m×1.6m。⑤出水管單組反應池出水管設計流量Q5=Q3=0.550m3/s管道流速v=0.8m/s；管道過水斷面A=管徑d=取出水管管徑DN940mm；校核管道流速v=10.曝氣系統(tǒng)設計計算①設計需氧量AOR需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量，并應扣除剩余活性污泥排放所減少的BOD5AOR=碳化需氧量+硝化需氧量－反硝化脫氮產(chǎn)氧量=（去除a.碳化需氧量D1D式中：k—BOD的分解速度常數(shù)，d-1，取k=0.23；t—BOD5Db.硝化需氧量D2D式中：N0—進水總氮濃度，kg/m3；Ne—出水NH3?N濃度D=7646.69c.反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量D3D式中：NT—為反硝化脫除的硝態(tài)氮量，取NT=534kg/d。D故總需氧量ARO==6909.17+=13028.62=542.86kg最大需氧量與平均需氧量之比為1.4，則：ARO=760.00kg去除每1kgBOD5的需氧量===1.86kg②標準需氧量采用鼓風曝氣，微孔曝氣器敷設于池底，距池底0.2m，淹沒深度1.8m，氧轉(zhuǎn)移效率EASOR=式中：Cs(20)—水溫20℃時清水中溶解氧的飽和度，mg/L;Csm(T)—設計水溫T℃時好氧反應池中平均溶解氧的飽和度，mg/L；T—設計污水溫度，T=25℃；CL—好氧反應池中溶解氧濃度，取2mg/L；α—污水傳氧速率與清水傳氧速率之比，取0.82；ρ—壓力修正系數(shù)，ρ=1；β—污水中飽和溶解氧與清水中飽和溶解氧之比，取0.95。查表得水中溶解氧飽和度：C空氣擴散器出口處絕對壓力：P式中：H—空氣擴散器的安裝深度，m；P—大氣壓力，P=1.013×105Pa。P空氣離開好氧反應池時氧的百分比Ot：O式中：EA—為空氣擴散裝置的氧的轉(zhuǎn)移效率，取EAO好氧反應池中平均溶解氧飽和度：C=8.38×=9.12mg/L標準需氧量為：SOR==19418.65kg=809.11kg相應最大時標準需氧量為：SOR=1132.75kg好氧反應池平均時供氣量為：G最大時供氣量為：G③所需空氣壓力p（相對壓力）p=式中：h1—供風管道沿程阻力，Mpa；h2—供風管道局部阻力，Mpa；h3—曝氣器淹沒水頭，Mpa；h4—爆氣器阻力，微孔曝氣h≤0.004~0.005MPa，h4?h—富余水頭，?h=0.003~0.005MPa，取0.005MPa。取h1+h2=0.002MPap=0.002+0.038+0.004+0.005=0.049MPa=49kPa④曝氣器數(shù)量計算（以單組反應池計算）a.按供氧能力計算曝氣器數(shù)量。h式中：h1—按供氧能力所需曝氣器個數(shù)，個；qc—曝氣器標準狀態(tài)下，與好氧反應池工作條件接近時的供氧能力，kgO2/(h·個)。采用微孔曝氣器，工作水深4.3m，在供風量q=1~3m3/(h·個）時，曝氣器氧利用率EA=20%，服務面積0.3~0.75m2，充氧能力hb.以微孔曝氣器服務面積進行校核f=⑤供風管道計算供風管道指風機出口至曝氣器的管道。a.干管供風干管采用環(huán)狀布置。流量Q流速v=10m/s；管徑d=取干管管徑為DN600mm。b.支管單側(cè)供氣（向單側(cè)廊道供氣）支管（布氣橫管）：Q流速v=10m/s；管徑d=取支管管徑為DN350mm。雙側(cè)供氣（向兩側(cè)廊道供氣）：Q流速v=10m/s；管徑d=取支管管徑為DN500mm。11.缺氧池設備選擇缺氧池分成三格串聯(lián)，每格內(nèi)設一臺機械攪拌器。缺氧池內(nèi)設功率為5W/m3污水的潛水攪拌機3臺。缺氧池有效容積V混合全池污水所需功率N12.污泥回流設備選擇污泥回流比R=90%，測流反應器污泥回流比R’=10%；污泥回流量QR=RQ=0.9×50000m3/d=1875m3/h測流反應器污泥回流量QR’=R’Q=0.1×50000m3/d=208.33m3/h；設回流污泥泵房1座，內(nèi)設3臺潛污泵，其中2臺同時工作，1臺為備用；單泵流量 Q水泵揚程根據(jù)豎向流程確定。11.混合液回流泵混合液回流比R內(nèi)=200%；混合液回流量QR=R內(nèi)Q=2×50000=100000m3/d=4166.67m3/h每池設混合液回流泵2臺，單泵流量為1041.67m3/h?；旌弦夯亓鞅貌捎脻撐郾?。1.8輻流式二沉池輻流式沉淀池中懸浮物在流動中沉降，并沿池底坡度進入污泥斗，澄清水從池周溢流出水渠。輻流式沉淀池是借重力或污泥泵排走池底的泥，池底坡度平緩。選取向心流輻流式二沉池。圖3-4向心流輻流式沉淀池1.8.1已知條件1.最大設計流量Qmax=200000m3/d，KZ=1.178；Qmax’=50000m3/d；KZ’=1.368；2.懸浮固體濃度X=3500mg/L，X’=4000mg/L；1.二沉池底流生物固體濃度XR=7000mg/L，XR’=8000mg/L；4.污泥回流比R=100%。1.8.2設計計算1.沉淀池部分水面面積F根據(jù)生物處理段的特性，選取二沉池表面負荷q=0.9m3/（m2·h），1、3組設八座沉淀池n=8，2組設兩座沉淀池n’=2。F=F'=式中：Qmax—最大設計流量，1、3組為9816.67m3/h，2組為2850m3/h；n—池數(shù)，個；q—表面負荷，m3/（m2·h）；Q0—單池最大設計流量，1,3組為1227.08m3/h，2組為1425m3/h。2.池子直徑DD=D'=取D=42m，D’=45m。1.校核堰口負荷q’q'=q'=4.校核固體負荷GG=G'=5.澄清區(qū)高度h2’設沉淀池沉淀時間t=2.5hhh6.污泥區(qū)高度h2”設污泥停留時間T=2h。h==2.04mh==1.75m7.池邊水深h2hh28.污泥斗高h4設污泥斗底部直徑D2=1.0m，上口直徑D1=2.0m，斗壁與水平夾角取60°。則：h9.池總高H二次沉淀池擬定采用單管吸泥機排泥，池底坡度取0.01，排泥設備中心立柱的直徑取1.5m。池中心與池邊落差hh超高h1=0.3m；故池總高為H=H'=10.流入槽設計采用環(huán)形平底槽，等距設布水孔，孔徑取50mm，并加100mm長短管。①流入槽設流入槽寬度B=0.8m，槽中流速取v=1.4m/s。槽中水深h=h'=②布水孔數(shù)n布水孔平均流速v式中：vn—配水孔平均流速，0.3~0.8m/s；t—導流絮凝區(qū)平均停留時間，s，池周有效水深為2~4m時，取360~720；v—污水的運動粘度，與水溫有關；Gm—導流絮凝區(qū)的平均速度梯度，一般可取10~30s-1。取t=650s，Gm=20s-1，水溫為20℃時，v=1.06×10-6m2/s。v布水孔數(shù)為n=n'=③孔距l(xiāng)l=l'=④校核GmG式中：v1—配水孔水流收縮斷面的流速，m/s，v1v2—導流絮凝區(qū)平均向下流速，m/s，v2f—導流絮凝區(qū)環(huán)形面積，m2。vvGvGGm均在10~30s-1之間，符合要求。1.9加氯間水消毒處理的目的是解決水的生物污染問題。為了避免對人體健康和生態(tài)污染造成風險，有必要在排放入水前對污水進行消毒。的確，城市污水經(jīng)過二級處理后，雖然水質(zhì)有所改善，細菌含量明顯下降，但細菌的絕對值仍然很高，并與致病潛力并存。本污水廠選取液氯消毒，因為其殺菌有效性強，成本相對較低，技術成熟，投配設備簡單，有后續(xù)消毒作用，適用于大、中型水廠。1.9.1已知條件某城市污水處理廠日處理量一期1組和二期3組為200000m3，一期2組污水日處理量為50000m3，二級處理后采用液氯消毒，投氯量按7mg/L計，倉庫儲量按15d計算，設計加氯系統(tǒng)。1.9.2設計計算1.加氯量GG=0.001×7×G'=0.001×7×2.儲氯量WW=15×24×G=15×24×58.33=20998.8kgW'=15×24×G=15×24×58.33=5249.7kg1.加氯機和氯瓶1組和3組采用投加量為0~20kg/h加氯機6臺，四用二備，并輪換使用；2組采用投加量為0~20kg