水质工程学课程设计计算书

水质工程学课程（下）设计计算说明书（生活污水处理构筑物设计）设计题目：某市生活污水处理工艺初步设计班级：排水082姓名：张健学号：0803120234指导教师：杨世东2011年12月污水处理构筑物的设计计算1 格栅计算格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行1) 栅条的间隙数设栅前水深为h ＝0.6m , 过栅流速V=0.8m/s , 栅条间隙宽度b=0.02m ，格栅倾角α＝60°n 105Q bhv ==≈个 2) 栅槽宽度设栅条宽度s ＝0.01m{B}=s （n －1）+bn ＝0.01×（105-1）+0.02×105＝3.14m3) 进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B 1＝1.0m ，其渐宽部分展开角为α1＝30°L 1＝（B-B 1）/2tg α1＝（3.14-1.0）/2tg30°＝1.85m4) 出水槽与出水渠道连处的渐窄部分长度L 2＝L 1/2=1.85/2＝0.925m5) 通过格栅的水头损失m k g v b s h o 081.0360sin 6.198.002.001.042.2sin 2234234=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=∑αβ 式中 β——形状系数，其值与栅条断面形状有关，取2.42k ——系数，格栅受物物堵塞时水头损失增大倍数，一般取36) 栅槽总高度H ＝h+h 2+∑h ＝0.6+0.1+0.3＝1.0m式中 h 2——栅前渠道超高，一般取0.3m7) 栅槽总长度L ＝l 1+l 2+0.5+1+H 1/tg60°＝4.8m式中 H 1——栅前槽高，H 1＝h+ h 2＝0.6+0.3＝0.9m8) 每日栅渣量3186400 5.5/1000Q W W m d K ⨯⨯==⨯设计总 式中 W1——栅渣量，本设计取为0.08m ³栅渣/10³m ³污水K 总——生活污水流量总变化系数，为1.32 沉砂池目前我国应用广泛的沉砂池有多种，并各自有其各自的特点，结合本设计实际情况综合考虑，决定选用平流沉砂池。

采用平流沉砂池其优点是：污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单，截留无机颗粒效果好的优点。

(1) 池子的长度：设v=0.30m/s ，t=30s.L=vt=0.30×30=9m.(2) 水流断面积：A=Qmax/v=1.04/0.30=3.5 m 2(3) 池总宽度： 设n=2格，.每格宽度b=2.0mB=nb=2×2=4m(4) 有效水深：2A 3.5h 0.875m B 4=== （5）沉砂室所需容积： 设T=1d. X 城市污水沉沙量，一般采用30 m 3/ 610 m3 V=6max 8640010Q XT Kz ⨯ =61.04301864001.310⨯⨯⨯⨯=2.07m 3（6） 每个沉砂斗的容积： 设每格有2个沉砂斗。

Vo=2.0722⨯ =0.52m 3（7）沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽a 1=0.5m,斗壁与水平面倾角为55°，斗高h 3’=0.6m沉砂斗上口宽：34m .15.0tg556.02a tg55'2h a 13=+︒⨯=+︒=沉砂斗容积：()()32221123054m .05.05.034.134.130.62a 2aa 2a 6'h V =+⨯+⨯=++=≈0.52 m 3 （8）沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗332h h '0.06l 0.60.06 4.50.87m =+=+⨯=（9）池总高度：设超高h 1=0.35m123H h h h 0.350.8750.87 2.095m =++=++=≈2.1m 。

（10）验算最小流速：最小流量时只用一格工作min 1min 0.5Q 0.5 1.04v 0.29m /s n w 10.8752⨯===⨯⨯城平〉0.15m/s （11）进水部分：采用潜孔进水，潜孔总面积为过水断面的20%=F A 3.50.20.20.352n ⨯=⨯=m 2 共设有4个孔，则单孔面积为0.350.08754=m 2 设计孔口尺寸为：0.352.0⨯5(m)，实际流速为1.55m/s 。

查阅《给排水手册》第一册，水流经孔口的局部阻力系数为06.1=ζ，则计算孔口水头损失为130.08.9255.106.121=⨯⨯=h m 潜孔后0.5m 处设挡流板，挡流板深入水下0.35m 。

（12）出水部分设计出水堰采用实用堰，堰上水头和流量关系公式为：230H 2g m b Q = 2g v H H 2000α+= 则2g v 2g mb Q H 20032α-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= Q=0.52s /m 3， m 取为0.4 ，堰宽b=1.6，令0α=1，0v =0.25m/s代入后计算得H=0.32m 。

可见单堰出水会造成堰上水头太高，因此采用伸出出水槽的方法增加堰长b ，进而降低堰上水头。

每格伸出两条出水槽，槽长2.0m ，槽宽0.3m,槽深0.3m 。

这样每条堰的出水流量降至0.07754s /m 3，而堰长b=2.0m,v 0=0.162m/s 计算得H=0.09m ，设自由跌水0.06m ，总跌落水头为0.15m 。

3初沉池采用辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，其特点是：多为机械排泥，运行较好，管理较简单；排泥方法完善，设备已趋定型；池内水速不稳定，沉淀效果较差；机械排泥设备复杂，对施工要求较高。

适用于地下水位较高的地区，适用于大、中型污水处理厂。

1． 初沉池主体设计(1) 沉淀部分水面面积21.0436*******Q A m nq ⨯===⨯设计 式中 Q 设计——污水厂设计流量n ——池数，n ＝2个q ——表面负荷（2～3m 3/m 2h ），取q ＝2.0 m 3/m 2h(2) 池子直径34.53D m === 取D ＝35m(3) 沉淀部分有效水深qt h =2式中 t ——沉淀时间，t ＝1.5hh 2＝2.0×1.5＝3.0m(4) 沉淀部分有效容积31.043600' 1.528082Q V t m n ⨯=⨯=⨯=设计 (5) 沉淀部分所需容积：① nSNt V 1000= 式中 S ——每人每日污泥量（0.3～0.8L/人d ），取S ＝0.5L/人dN ——设计人口数，取N=30万人T ——污泥在污泥斗内贮存时间（日），t ＝4h ＝1/6d30.5300000412.51000224V m ⨯⨯==⨯⨯ ② nr K tC C Q V ⨯-⨯⨯⨯⨯-=)100(10024)(0221max ρ 311.043600(0.4070.4070.5)1002461.361(10097)210⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯⨯-⨯⨯ ＝37.35m 3其中，t 为两次污泥清除时间间隔，1C 为进水悬浮物浓度, 2C 为出水悬浮物浓度，r 为污泥密度，其值取1(6) 污泥斗容积32222115102150217.12)1122(31.73 )(373.160)12()( 60 , 1.0m r , 2.0m r 22m r r r r h V mtg tg r r h =+⨯+⨯=++==⨯-=-====ππαα则：，设 (7) 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积设池底径向坡度为0.05，则坡底落差：41()0.05(17.52)0.050.775 h R r m =-⨯=-⨯=池底可贮存污泥体积V 2为)(3121242Rr r R h V ++=π 式中 R ——沉淀池半径，此处为17.5m经计算得到V 2＝280m 3(8) 所以可贮存污泥总容积331212.7280292.737.35V V V m m =+=+=>(9) 沉淀池总高度设 h 1=0.5m ，h 3=0.3mH=h 1+h 2+h 3+h 4+h 5=0.5+3.0+0.3+0.775+1.73=6.305(10) 沉淀池池边高度H= h 1+h 2+h 3=0.5+3.0+0.3=3.8m(11) 径深比23511.67 6~12 3D h ==介于之间，符合要求 (12) 刮泥选择由于池径较大，故采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架外缘，取外周刮泥板线速度为1.5m/min ，则刮泥机转速1.5 1.36/35v n rad h D ππ===⨯ 刮泥机制作采用钢制桁架，驱动装置设在衍架的最外沿，刮泥板制作成直板，按与衍架底端成一定角度排列，池底接DN400排泥管，放空管DN600。

(13) 浮渣收集：浮渣用浮渣刮板收集，定期清渣，刮渣板装在刮泥机桁架的一侧，高出水面0.15m ，在出水堰前设置浮渣挡板，排渣管DN200，渣井设有格栅截留。

2． 进出水设计辐流式沉淀池采用中心进水周边出水的方式，进水管出口处设穿孔挡板整流，出水 采用双边溢流堰出水槽，堰口采用三角堰，排泥管设在池子最低部，靠水的压力排泥。

初沉池集配水采用集配水井，内侧配水，外侧排水。

尺寸为配水井直径1.8m ，集水井直径3.3m 。

初沉池集配水井示意图如下：(1) 进水部分设计进水管流速污水自沉砂池出水井接DN800铸铁管进入配水井， 1000i ＝3.16，管内流速221.04 1.035/ 1.0 1.420.844Q v m s n D ππ===-⨯⨯设计在之间满足要求 (2) 出水部分设计① 堰上负荷初沉池出水堰最大堰上负荷不宜大于 2.9L/sm,则每池所需堰长 L=1040/(2×2.9)=179.31m ，D=L/π=179.31/3.14=57.10m ，远大于池径，故采用双侧集水。

② 出水槽尺寸采用薄壁三角堰双侧集水，出水槽为双边进水，取出水槽外壁到池壁距离为0.4m,堰每侧集水量为：1 1.0410.26/2222Q Q l s =⨯=⨯=设计 设过水断面面积 22.05.04.0m h B A =⨯=⨯=湿周 m h B f 4.15.024.02=⨯+=+=水力半径 m f A R 143.04.1/2.0/===流速 /0.26/0.2 1.30.4/V Q A m s ===>水力坡度 222233000()(1.30.0130.143) 2.13i vnR --==⨯⨯=取出水槽外壁到池壁距离为0.4m(过小会增加流速，带走沉泥)出水堰长 L=(35-0.8)π+(35-1.6)π=212.26m③ 三角堰尺寸堰为等腰直角三角形，堰高为0.06m ，堰宽为0.11m 。

实际堰数 n=212.26/0.11=1930个取堰上水头0.045m ，堰上宽度0.1m④ 校核堰上负荷为了偏于安全，设三角堰水面宽为堰长，取安全堰上宽为0.1m ，则实际堰长为：L'＝n ×0.1＝1930×0.1＝193m ＞179.31m 满足设堰后自由跌落为0.10m⑤ 水头损失：h ＝i ×3.14×（D-0.8+D-1.6）/2+0.10+0.045=0.1676⑥ 总水头损失：∑h ＝0.13+0.17＝0.3m(3) 初沉池集配水井设计① 集水井直径设D ＝3.3m ，沉砂池总出水管径为800㎜V=Q/W=1.04×4/π×0.82=0.85m/s② 配水井直径：设D ＝1.8m ，则：上升流速为 V 1=Q/W=1.04×4/π×1.12=1.60 m/s③ 进出入初沉池管径：DN=800㎜ v ＝0.97m/s I=1.64‰DN=800㎜ v ＝0.97m/s I=1.64‰4. 氧化沟(Oxidation Ditch)本设计的生物处理系统严格上来讲应该是C /A 2处理工艺，即厌氧池+缺氧池+Carrousel 氧化沟，其设计方法主要来源于两处，一是华东勘测设计研究院的胡大锵著的《Carrousel 氧化沟脱氮除鳞工艺设计探讨》一文，二是给水排水设计手册第五册《城镇排水》。