1、环境工程环境工程CADCAD二维设计实例二维设计实例.设计任务 某污水处理厂的初步设计，根据该县城区的实际情况分二期建设。一期水量3.0104m3/d,二期水量增至6.0104m3/d。污水处理厂处理生活污水和工业废水。（a）一期水量:一期水量为：3.0104m3/d，其中生活污水和工业废水所占比例约为1：1。生活污水量和工业废水量约为1.5104m3/d。（b）二期水量：远期增加排放污水量3.0104m3/d，污水量构成如下：生活污水：1.2104m3/d 工业废水：1.8104m3/d 本污水处理厂的一期设计规模为3.0104m3/d，二期为6.0104m3/d。.进水水质：进水水质：化学
2、需氧量（COD）：450mg/L 五日生化需氧量（BOD5）：180mg/L 悬浮物（SS）：250mg/L TKN：35mg/L TP：4.0mg/L T12 pH:7.6 总碱度：280mg/L.处理后的水质要求处理后的水质要求：COD60mg/L BOD520mg/L SS20mg/L NH3-N2mg/L NO3-N10mg/L TP1mg/L.一、方案的选择一、方案的选择方案一：格栅 平流沉砂池 辐流式沉淀池 普通曝气池 辐流沉淀池 接触池 排放 方案二：格栅 曝气沉砂池 辐流式初沉池 曝气池(A2/O工艺)平流式沉淀池 接触池 排放 方案三：格栅 曝气沉砂池 厌氧选择池 奥贝尔氧化
3、沟 辐流沉淀池 接触池 排放.污水处理工艺流程污水处理工艺流程 .二、总平面布置二、总平面布置.三、各构筑物的计算 1、设计流量的计算平均流量:一期Q=30000 m3/d=1250m3/h 二期Q=30000 m3/d=1250m3/hQmax=12501.38=1721m3/h=0.48 m3/s.2 闸门井 为使污水处理在出现故障时能够跳过所有构筑物直接排入六六河，在进入格栅井前设置闸门井。尺寸：LBH=3m3m4.6m.3 3 粗格栅粗格栅 3.1 设计参数Qmax=0.958m3/s，总变化系数K=1.38。图1 格栅计算图B1B1L1500 H1/tga1000L2.3.2 设计计
4、算（1）栅槽宽度 （a）栅槽的间隙数：设栅前水深h=0.4m 过栅流速取v=0.9m/s 栅条间隙宽度b=21mm 格栅安装倾角=60 格栅设四组，其中两组为二期准备。近期有两组工作，按两组同时工作设计。maxsin0.24sin60300.021 0.4 0.9Qnbhv个.图2 格栅计算图（b）栅槽的宽度B 栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3m，在此取0.2m 设栅条宽度S=0.01m 则:栅槽宽度B=S(n-1)bn0.2=0.01(30-1)0.021300.2=1.12m1.2m（2）进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠宽b1=0.95m，渐宽部分展开角1=20.1111.2 0.950
5、.3422 20B BLmtgtg.（3）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 L2=L1/2=0.34/2=0.17m（4）格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面，取k=3 （5）栅后槽总高度H，m 设栅前渠道超高h2=0.3m H=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3=0.797m0.8m4/34/32210.010.9sin2.42sin6030.09720.02129.8Svhkmbg（6）每日栅渣量W，m3/d 取W1=0.07m3/103m3 33max186400864000.480.072.1/0.2/10001000 1.38zQWWmdmdK.4 细格栅4.1 设
6、计参数 Qmax=0.958m3/s，总变化系数K=1.38 maxsin0.24sin60250.01 0.4 0.9Qnbhv个4.2 设计计算（1）栅条的间隙数 设栅前水深h=0.4m，过栅流速取v=0.9m/s，栅条间隙b=10mm，格栅安装倾角=60；十台格栅，其中五台用于二期。（2）栅槽宽度 栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m，在此取0.2m，设栅条宽S=0.01m：B=S(n-1)bn0.2=0.01(25-1)+0.01250.2=0.690.7m.（3）水渠道渐宽部分的长度 设进水渠宽B1=0.55m，渐宽部分展开角1=20，此时进水渠道内的流速为0.77m/s（4）栅槽与出
7、水渠道连接处的渐窄部分长度 L2=L1/2=0.21/2=0.11m（5）通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面，取k=31110.70.550.212220BBLmtgtg4/34/32210.010.9sin2.42sin6030.2620.0129.8Svhkmbg.（6）栅后槽总高度H，m 设栅前渠道超高h2=0.3m H=h+h1+h2=0.4+0.26+0.30.96m=1m（7）栅槽总长度L，m L=L1L21.00.5H1/tg 式中H1为栅前渠道深 H1=hh2，m L=0.210.111.00.5（0.40.3）/tg60 =2.22m（8）每日栅渣量W，m3/d；取
8、W1=0.08 m3/103m333max186400864000.48 0.082.4/0.2/10001000 1.38QWWmdmdK.5 曝气沉砂池5.1 设计参数按二期流量计算：Qmax=0.958m3/s图3 曝气沉砂池计算图 图4 曝气沉砂池计算图.5.2 设计计算（1）池子总有效容积V，m3 设t=2min V=Qmaxt60=0.958260=114.96m3（2）水流断面积A，m2 设v1=0.1m/s A=Qmax/v1=0.958/0.1=9.58m2（3）池总宽度B，m 设h2=2m B=A/h2=9.58/2=4.79m （4）每格池子宽度 设n=2格，一格用于一期
9、，另一格用于二期，亦可用于备用b=B/n=4.79/2=2.4m b/h2=2.4/2=1.2介于1.01.5之间(符合规定).132aaVhl31220.350.50.926060haamtgtg（5）池长 L=V/A=114.96/9.58=12m（6）每小时所需空气量q，m3/h 设d=0.2m3/m3 q=dQmax3600=0.20.483600=345.6m3/h（7）沉砂室沉砂斗体积 设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道。沉砂斗体积为：其中：a为沉砂斗上顶宽，a1为沉砂斗下顶宽（a）沉砂斗上口宽a 取斗高h4=0.35m，斗底宽a1=0.5m，斗壁于水平面的倾角60（b）沉砂斗体积
10、=（0.90.5）/20.35123m3 .（8）沉砂室高度 设沉砂室颇向沉砂斗的坡度为i=0.2 则 a=h4/tg602a1=0.352/1.7320.5=0.9m 则：=0.34m 0.7m（9）砂池总高度取超高h1=0.3mH=h1h2h3h4=0.320.340.35=3.0m 30.2hba4hh h.6 厌氧选择池6.1 设计参数 =450mg/L，Qmax=1721m3/h，回流污泥浓度Xr=10g/L，停留时间T=60min，有效水深H=4m.iCOD6.2 设计计算（1）污泥回流量污泥回流比 irfCODrXFL150/fFLmgCODgMLSSir进水溶解性COD浓度与总
11、COD浓度的比值，取0.3 COD进水COD浓度X回流污泥浓度絮体负荷，取30.34509%101509%1721154.9/irrQmhr故回流污泥量Q.（2）选择器容积 则选择器的界面积（3）选择器分格设计采用竖向分格，则每格的截面积3()(1721 154.9)60/601875.91876irVQQTm218764694VAmH21721 154.918.76425rQQFmHV/25m/hA469n=25F18.76Vm h为水平或竖向流速，取共应分格格.7 氧化沟设计计算7.1 设计参数（1）设计水量Q=30000m3/d（2）设计进水水质 BOD5浓度=180mg/L(1-25%
12、)=135 mg/L；TSS浓度=250mg/L(1-45%)=150 mg/L；VSS=105 mg/L(VSS/TSS=0.7)；TKN=35 mg/L；NH3-N=25 mg/L；SALK=280 mg/L(以CaCO3计)；最低水温T12。（3）出水水质 BOD5浓度Se=20 mg/L；TSS浓度Xe=20 mg/L；NH3-N=2 mg/L；NO3N=10mg/L。.7.2 7.2 设计计算设计计算（1）基本设计参数污泥产率系数Y0.55混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=4000 mg/L混 合 挥 发 性 悬 浮 固 体 浓 度（M L V S S）XV=3 0 0 0 mg/L
13、(MLVSS/MLSS=0.75)污泥龄Qc=25d，内源呼吸系数Kd=0.055，C时脱氮率qdn=0.035kg(还原的NO3N)/(kg MLVSSd)（2）去除BOD计算（a）氧化沟出水BOD5浓度为了保证二级出水BOD5浓度Se20mg/L，必须控制氧化沟出水所含溶解性BOD5浓度:LmgeeTSSTSSVSSSSe/41.6)1(207042.120)1()(42.1523.0523.0.（b）好氧区容积V1，m3（c）好氧区水力停留时间t1，h（d）剩余污泥量，kg/m33017445)25055.01(0.3)0064.0135.0(30002555.0)1()(mKXSSQY
14、QVcdVChdQVt96.5248.0300007445101()()1edCYXQ SSQ XXK1331()20/0.2/,1500.7 1500.045/0.55300000.1350.0641300000.0450.021643.36/10.5525eeXTSSVSSXTSSXmg Lkg mXkg mXkg d进水悬浮固体可溶性部分 进水进水的浓度的浓度。本式中其余参数见已知条件。故（）（）.5kgBOD去除每产生的干污泥量：501643.360.48/()30000(0.1350.02)seXDkgBODQ SS.（3）脱氮量计算 00.55(1356.41)0.1243.69/
15、10.05525Nmg L（a）氧化沟的氨氮量 氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物 合成的总氮量为：需要氧化的氨氮量N1=进水TKN-出水NH3-N，生物合成所 需氮量：N1=35-2-3.69=29.31mg/L（b）脱氮量Nr=进水总氮量-出水总氮量-生物合成所需的氮量：Nr=35-2-10-3.69=19.31mg/L.（c）碱度平衡。氧化1mgNH3-N需消耗7.14mg/L碱度；每氧化1mg/LBOD5产生0.1mg/L碱度；每还原1mgNO3N产生3.75mg/L碱度。剩余碱度SALK1=原水碱度硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生碱度280-7.142
16、9.31+3.5719.31+0.1（135-6.14）152.23mg/L（d）计算脱氮所需池容V2及停留时间t2脱氮所需容积：(20)1.08T dn(t)dn(20)脱硝率q=q(12 20)3121.080.0350.019(NO)/CkgNkgMLVSSdn时q还原的3230000 19.3110163.160.019 3000dnVQNrVmq X2210163.160.348.1330000VtdhQ停留时间.（e）氧化沟总容积及停留时间V总V1+V2=7445+10163.2=17608.2m3t=t1+t2=5.96+8.13=14.09h校核污泥负荷设计规程规定氧化沟污泥负
17、荷应为0.050.1kgBOD5/(kgVSS.d)./(076.02.176083135.0300005dkgVSSkgBODXQSNVa.（4）需氧量计算（a）设计需氧量AOR。氧化沟设计需氧量AOR=去除BOD5需氧量剩余污泥中BOD5的需氧量+去除NH3-N耗氧量剩余污泥中NH3-N的耗氧量脱氮产氧量（c）剩余污泥量BOD需氧量D2（用于合成的那一部分）2dYQ0.5530000(0.1350.00641)D=1.42 X1.421268.6/1K10.05525cSkg d（b）去除BOD5需氧量D1D1=a/Q(S0-S)+b/VXa/微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0.52；
18、b/活性污泥自身氧化需氧率，取0.12；D1=0.5230000（0.135-0.00641）+0.12176083 8344.9kg/d.dkg/45543000010002356.44D4.60.124(1dcYQ SK污泥中含氮率）0.55 30000(0.1350.00641)4.610.05525767.2/kg d（d）去除氨氮的需氧量D3 每1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kgO2 D3=4.6（进水TKN出水NH3-N）（e）剩余污泥中NH3-N耗氧量D4.总需氧量8344.9-1268.6+4554-767.2-1656.89206.3kg/d考虑安全系数1.4，则AOR1
19、.49206.312888.8 kg/d校核去除每1kgBOD5的需氧量12888.830000（0.135-0.00641）3.34kgO2/kgBOD5.（g）标准状态下需氧量SOR式中Cs（20）20氧的饱和度，取Cs（20）9.17mg/LCs（25）-25氧的饱和度，取Cs（25）8.38mg/LC-溶解氧浓度修正系数，取0.85修正系数，取0.95T-进水最高温度，(20)(20)(20)()1.024STSAOR CSORCC 550.912 100.9091.013 105所在地区实际气压1.013 10.氧化沟采用三沟通道系统，计算溶解氧浓度C按照外沟：中沟：内沟0.2：1：
20、2。充氧量分配按照外沟：中沟：内沟65:25:10来考虑，则供氧量分别为：外沟道AOR1=0.65AOR=0.6512888.8=8377.7kg/d中构道AOR20.25AOR0.2512888.83222.2kg/d内沟道AOR30.1AOR0.112888.81288.8kg/d各构道标准需氧量分别为：12225 2022225 20325 28377.79.1711408kgO/d475kgO/d0.85(0.95 0.909 8.380.2)1.0243222.2 9.174951kgO/dkgO/d0.85(0.95 0.909 8.38 1)1.0241288.8 9.170.8
21、5(0.95 0.909 8.382)1.024SORSORSOR206.282202358kgO/dkgO/d98.26.总标准需氧量:SOR=SOR1+SOR2+SOR3=11408+4951+2358=18717kgO2/d780 kgO2/h校核去除每kgBOD5的标准需氧量 25187170.1350.006414.85kg/kg/BOD30000O（）（5）回流污泥量 曝气池中VSS浓度=4000mg/L 回流污泥浓度VSS浓度=10000mg/L 4000(qv+qvr)=10000qvr R=qvr/qv=66.7%考虑到回流到厌氧选择池的污泥为9%，则回流到氧化沟的污泥量为5
22、7.7%。.（6）氧化沟尺寸计算：设氧化沟两座单座氧化沟容积V=V总17608/2=8804m3氧化沟弯道部分按占总容积的80%考虑，直线部分按占总容积的20%考虑V弯0.888047043.2m3V直0.288041760.8m3氧化沟有效水深h取3.5m，超高0.5m，外中内三沟道之间隔墙厚度为0.25m则：A弯V弯/h7043.2/3.52012m2 A直V直/h1760.8/3.5=503m2.（a）直线长度L，取内沟、中沟、外沟宽度分别为7m、7m、8m。则：（b）中心岛半径rA弯A外A中A内（式中所指面积为各沟道弯道面积）2012（r+7+0.25+7+0.25+8/2）28+(r
23、+7+0.25+7/2)27+(r+7/2)27r=3.3m50311.43m2B2778ALBB直外中内（）（）.（c）校核各沟道比例外沟道面积(811.43(3.370.2570.258/2)3.148)2 （91.44541.336）21265.6m2中沟道面积(711.43(3.370.257/2)3.147)2 (80.01+308.819)2=777.7m2内沟道面积(711.43(3.37/2)3.147)2 (80.01+149.464)2=458.9m21265.60.5058 50.580.310831.08%0.1834 18.34外沟道占总面积比例1265.6777.7
24、458.9777.7中沟道占总面积比例1265.6777.7+458.9458.9内沟道占总面积比例1265.6777.7458.9基本符合奥贝尔氧化沟各沟道容积比（一般为50：33：17左右）.40.347d0.67mv3.14 1.04Q20.3470.90m/s1m/s0.35QVA（7）进出水管及调节堰计算（a）出水管污泥回流比R=66.7%，进出水管流量Q=10000m3/s。进水水管控制流速 v1m/s。进出水管直径取0.7m(700mm)，校核进出水管流速满足要求.（b）出水堰计算 为了能够调节曝气转蝶的淹没深度，氧化沟出水处设置出水竖井，竖井内安装电动可调节堰。初步估计/H0.
25、67，因此按照薄壁堰来计算：考虑可调节堰的安装要求（每边留0.3m）。则出水管径长度L L=0.32b=0.62.1=2.7m出水竖井宽度B取1.2m(考虑安装高度)。则出水竖井平面尺寸为LB=2.7m1.2m；出水井出水口尺寸bh=2.1m0.5m。正常运行时，堰定高出孔口底边0.1m，调节堰上下调节范围为0.3m。出水竖井位于中心岛曝气转蝶上游。3/21.86mQH取堰上水头高H=0.23/20.347b2.09m1.860.23/2Q则:堰 1.86H.（8）曝气设备选择曝气设备选用砖蝶式氧化沟曝气机，转蝶直径D=1400mm，单蝶（ds）充氧能力为1.3kgO2/(hds)，每米轴安装
26、蝶片不多于5片。（a）外沟道 外沟道标准需氧量SOR1=475/2=237.5kgO2/h 所需蝶片数量n=SOR1/1.3=237.5/1.3=182.7片，取183片。每米轴安装蝶片数为4片（最外侧蝶片距内壁0.25m）则所需曝气转蝶组数=n/(84-2)=183/33=5.5，取六组。每组转蝶安装的蝶片数=183/6=30.5片，取31片。校核每米轴安转蝶片数=（31-1）/（8-0.252）=4片5片，满足要求。故外沟道共安装6组曝气转蝶，每组上共有蝶片数31片。校核单蝶充氧能力=237.5/316=1.28 kgO2/(hds)1.3 kgO2/(hds)，满足要求。.（b）中沟道中
27、沟道标准需氧量SOR2=206.28/2=103.14 kgO2/h所需蝶片数量n=SOR2/1.3=103.14/1.3=79.34片，取80片。每米轴安装蝶片数为3片（最外侧蝶片距内壁0.25m）则所需曝气转蝶组数=n/(73-1)=80/20=4，取4组每组转蝶安装的蝶片数=80/4=20片，取20片。校核每米轴安转蝶片数=（20-1）/（7-0.252）=3片5片，满足要求。故外沟道共安装3组曝气转蝶，每组上共有蝶片数27片。校核单蝶充氧能力=103.14/204=1.29kgO2/(hds)1.3 kgO2/(hds)，满足要求。.（c）内沟道中沟道标准需氧量SOR3=98.26/2
28、=49.13kgO2/h所需蝶片数量n=SOR3/1.3=49.13/1.3=37.79片，取38片。每米轴安装蝶片数考虑为4片（最外侧蝶片距内壁0.25m）则所需曝气转蝶组数=n/(74-1)=38/27=1.41，为了与中沟道匹配便于设备安装取4组。每组转蝶安装的蝶片数=38/4=9.5片，取10片。校核每米轴安转蝶片数=（10-1）/（7-0.252）=1.39片5片，满足要求。故外沟道共安装4组曝气转蝶，每组上共有蝶片数10片。校核单蝶充氧能力=49.13/104=1.23kgO2/(hds)1.3 kgO2/(hds)，满足要求。.每座氧化沟共设A型（短轴）转蝶6组，轴长8m，B型（
29、长轴）转蝶3组，轴长（7+7）m。蝶片数：外沟：316=186片 中沟：204=80片 内沟：104=40片单座氧化沟所需电动功率：N=226+224+18.54=253.5kW.8 堰式配水井8.1 设计参数 Q=30000m3/d，K=1.38。氧化沟出水经配水井至二沉池，两期各建一座。8.2 设计计算（1）进水管管径 配水井进水管的设计流量为Q=300001.38/24=1725m3/h 当进水管管径D1=800时，查水力计算表得知v=0.98m/s，满足设计要求。.（2）矩形宽顶堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入4个水斗，再由管道接入2座后续构筑物。每个后续构筑物分配水量为q=1
30、725/2=862.5m3/h，配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。（a）堰上水头H因单个出水溢流堰的流量为q862.5m3/h=239.6L/s，故采用矩形堰（堰高H取0.5m）。矩形堰的流量式中q矩形堰的流量，m3/s H堰上水头，m 堰宽，m，取0.6m流量系数，通常采用0.3270.332，在此取0.33则:2qm bHgHbm1/31/32222220.23960.4220.330.6 29.8qHmm bg.（b）顶厚度 根据有关试验资料，当2.5B/H430m2。接触池出水设溢流堰。.12 12 其他构筑物其他构筑物 回流和剩余污泥泵房主要设计参数如下：（a）设计流量：Qmax=1721L/s（b）污泥回流提升泵：型号：LXB1100型螺旋泵 台数：2台（一用一备）流量：860.5m3/h 扬程：22m 功率：15kW（c）剩余污泥提升泵：型号：50QW18-15型潜水排污泵 台数：2台（一用一备）流量：7.11m3/h 扬程：25m（d）污泥泵房尺寸：LBH=18m12m8m 半地下式钢筋混凝土结构。（e）起重机选用DX型电动单梁起重机，起重量3t，跨度9m。.四、绘图四、绘图.
