3污水处理构筑物的计算

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1、3 污水处理构筑物的计算3.1细格栅3.1.1设计说明格栅系由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等。以减轻后续处理构筑物的处理负荷，并保证其正常运行。格栅的进出水水质见表3-1所示。表3-1 格栅进出水水质水质指标BOD5CODSS进水6400130002000去除率0010出水64001300018003.1.2设计计算本工艺采用矩形断面调节池前细格栅一道，采用机械清渣。 （1）栅前水深的确定 Q=2h2v1式中，Q设计流量，设计中取为0.0289m3/s；h栅前水深，m；v

2、1栅前渠道水流流速，设计中取为0.6m/s。h=Q2h1=0.028920.6=0.16(m)（2）细格栅的栅条间隙数n=Qsinbhv式中，n格栅栅条间隙数，个；Q设计流量，m3/s；格栅倾角，(o)；b格栅栅条间隙，m；h格栅栅前水深，m；v格栅过栅流速，m/s。过栅流速采用为0.7m/s，Q=0.0289m3/s，栅条间隙b=0.01m，栅前水深为0.16m，格栅安装倾角=60o，则n=0.0289sin60o0.010.160.7=24个，取为25个。 （3）格栅槽有效宽度（B）B=Sn-1+bn式中，B格栅槽有效宽度，m；S每根格栅条的宽度，m。设计中采用10mm圆钢为栅条，即取S=

3、0.01m，则B=0.0125-1+0.0125=0.49m，取为0.5m。 （4）进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道宽B1=0.25m，渐宽部分展开角1=20o，此时进水渠道内的流速为：v1=QB1h=0.02890.250.16=0.72m/s，在0.40.9m/s范围之内，符合要求。则，进水渠道渐宽部分长度：l1=B-B12tan1=0.5-0.252tan20o=0.34(m)（5）出水渠道的渐窄部分的长度l2=l12=0.342=0.17(m)（6）过栅水头损失h1=kSb43v22gsin式中，h1水头损失，m；格栅条的阻力系数，栅条断面为锐边矩形断面=2.42；k格栅受污物堵塞时的

4、水头损失增大系数，一般采用k=3。h1=32.420.010.01430.7229.8sin60o=0.16(m)（7）槽后明渠的总高度H=h+h1+h2式中，H槽后明渠的总高度，m；h2明渠超高，m，设计中取h2=0.3m。H=0.16+0.16+0.3=0.62(m)（8）格栅槽总长度L=l1+l2+0.5+1.0+H1tan 式中，L格栅槽总长度，m；H1格栅明渠的深度，m，H1=h+h2。L=0.34+0.17+0.5+1.0+0.16+0.3tan60o=2.28(m)（9）每日栅渣量W=86400Q11000式中，W每日栅渣量，m3/d; 1栅渣量，取1=0.1m3/103m3污水

5、。W=864000.02890.11000=0.25(m3/d)0.2(m3/d)故采用机械清渣。根据给水排水设计手册第9册，选用XWB-型背耙式格栅除污机。表3-2 XWB-型背耙式格栅除污机性能型号格栅宽度(mm)耙齿有效长度(mm)安装倾角()提升质量（kg）格栅间距（mm）提升速度(m/min)电动机功率(KW)XWB-0.5-1.55001006020072030.5图3-1 格栅计算示意图3.2调节池3.2.1设计说明（1）水量调节池实际是一座变水位的贮水池，进水一般为重力流，出水用泵提升。池中最高水位不高于进水管的设计高度，最低水位为死水位。（2）调节池的形状宜为方形或圆形，以利

6、于形成完全混合状态。长形池宜设多个进口和出口。（3）调节池不具有废水处理的功能。3.2.2设计计算本设计水力停留时间取T=8h，设计流量Q=2500m3/d=104.2m3/h。（1）调节池的尺寸调节池体积：V=QT=104.28=833(m3)取池子总高度H=5.5m，其中超高0.5m，有效水深h=5m，则池面积为A=Vh=8335=166.6(m2)池长取16m，池宽取12m，则实际有效水深为h=V1612=4.3(m)取超高0.5m，则调节池的实际池深H=4.3+0.5=4.8m（2）潜污泵调节池集水坑内设2台上海阳光泵业制造有限公司生产的QW系列无堵塞移动式潜污泵（1用1备），水泵的基

7、本性能参数见表3-3。表3-3 潜水排污泵性能型号流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）电动机功率（kW）效率（%）出口直径（mm）QW125-130-15-111301514601162125（3）搅拌为防止污水中悬浮物的沉积和使水质均匀，可采用水泵强制循环进行搅拌，也可以采用专用搅拌设备进行搅拌。水泵强制循环搅拌，是在调节池底部设穿孔管，穿孔管与水泵压力水相连，用压力水进行搅拌。水泵强制循环搅拌的优点是不需要在池内安装其它专用搅拌设备，并可根据悬浮沉积的程度随时调节压力水循环的强度。其缺点是穿孔管容易堵塞，检修不方便，影响使用。目前工程上常用潜水搅拌机进行搅拌。根据调节池的有效容积，

8、搅拌功率一般按1m3污水48W选配搅拌设备。本工程取5W，调节池选配潜水搅拌机的总功率为25005=12.5(kW)。选择5台晨容环保公司出产的QJB型潜水搅拌机（不锈钢），均匀安装在调节池内。表3-4 潜水搅拌器电动机性能型号功率(kW)电流(A)叶轮直径(mm)叶轮转速(r/min)重量(kg)QJB2.5/8-400/3-74082.5940074070图3-2 调节池计算示意图3.3竖流沉淀池3.3.1设计说明竖流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管流入，沿着中心管向下流动，经中心管下部的反射板折向上方流动，污水以流速v自下向上流动，污水中的颗粒以沉速u向下沉降，当uv时颗粒开始下沉，u=v

9、时颗粒悬浮污水中，uv时，颗粒随污水流出。上升至沉淀池顶部的污水用设在沉淀池四周的锯齿形三角堰流入集水槽排出。竖流沉淀池由进水装置、中心管、出水装置、沉淀区、污泥斗及排泥装置组成。其进出水水质见表3-5所示。表3-5 竖流沉淀池进出水水质水质指标BOD5CODSS进水6400130001800去除率252050出水4800104009003.3.2设计计算 设计中取1座竖流沉淀池，设计流量Q=0.0289m3/s。（1）中心进水管面积与直径A0=Qv0=0.02890.03=1.0m2d0=4A0=41.03.14=1.13m式中，A0沉淀池中心进水管面积(m2)； Q设计流量(m3/s)；

10、v0中心进水管流速，设计取为0.03m/s。d0中心进水管直径(m)。（2）中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3=Qv1d1式中，h3中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度(m)； v1污水从中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度(m/s)，一般取为0.02 m/s0.03m/s； d1喇叭口直径(m)，一般采用d1=1.35d0。设计中取v1=0.02m/s，d1=1.351.13=1.53m。h3=0.02890.023.141.53=0.3m（3）沉淀池总面积及沉淀池直径A1=QvA=A0+A1D=4A式中，A1沉淀池的沉淀区面积(m2)； v污水在沉淀池内上升流速(m/s)；

11、 D沉淀池直径(m)。设计中取q=2.5m3/m2h，v=q=0.0007m/s。A1=0.02890.0007=41.29m2A=1.0+41.29=42.29m2D=442.293.14=7.3m（4）沉淀池的有效沉淀高度，即中心管的高度h2=3600vt式中，h2沉淀池有效水深(m)； t沉淀时间，设计取为1.5h。h2=36000.00071.5=3.78m校核沉淀池径深比：D/h2=7.3/3.78=1.933，符合规范。（5）污泥部分所需容积V=QC1-C286400T100100-p0106式中，Q污水流量(m3/s)； C1进水悬浮物浓度(mg/L)； C2出水悬浮物浓度(mg

12、/L)； 污泥容重(t/m3)，约为1； po污泥含水率()。设计中取T=1d，p0=97V=0.02891800-900864001100100-97106=75m3（6）污泥斗及污泥斗高度污泥斗设在沉淀池的进水端，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，为防止污泥斗底部积泥，污泥斗底部直径取为0.5m，污泥斗倾角取为600。污泥斗高度h5=7.3-0.52tan60o=5.9m污泥斗容积V1=13h5f1+f2+f1f2式中，V1污泥斗容积(m3)； f1沉淀池污泥斗上口边长(m)； f2沉淀池污泥斗下口边长，设计取为0.5m； h5污泥斗高度(m)。V1=135.93.1447.32+3.1

13、440.52+3.1447.32+0.52=88.3m3V1V（7）沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中，H沉淀池总高度(m)； h1沉淀池超高，设计取为0.3m； h4沉淀池缓冲层高，设计取为0.3m；H=0.3+3.78+0.3+0.3+5.9=10.58m（8）出水堰 沉淀池出水经过出水堰跌落进入出水渠道，然后汇入出水管道排入其它构筑物内。出水堰采用90o三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，高0.08m，间距0.1m，共有88个三角堰。堰后自由跌落0.10.15m，三角堰有效水深为H1=0.7Q2/5=0.70.0289882/5=0.03m三角堰后自由跌落0.15m，则出水

14、堰水头损失为0.19m。图3-3 竖流沉淀池示意图（9）出水渠道 出水渠道设在沉淀池四周，收集三角堰出水，出水渠道宽0.25m，深0.4m，有效水深0.20m，水平流速0.29m/s。出水渠将三角堰出水汇集送入出水管，出水管采用钢管，管径DN200mm，管内流速0.92m/s。（10）排泥管沉淀池采用重力排泥，排泥管直径DN200mm，连续将污泥排出池外贮泥池内。3.3水解酸化池的设计3.3.1工艺介绍 水解酸化池可以作为独立一级厌氧生物处理工艺，也可以作为二相厌氧生物处理的第一相（即产酸相），其目的是改善废水的可生化性，降低后续生物处理负荷，提高后续处理工艺的稳定性和效果。在二相厌氧生物处理

15、工艺中，水解酸化池是一种高负荷厌氧生物处理单元，其负荷为一般厌氧生物处理负荷的35倍。水解酸化池结构简单，无需设计或安装复杂的配水装置和水流整流装置（如配水装置、折流板、三相分离器、出水溢流堰、水下推进器等），但为避免出现死区引起污泥腐败，底部或进水口必须配水均匀；为防止短流，可在沿长方向设穿孔挡流板等。进水不需要预先调节水质、水量。由于其作用为分解有机物或把大分子有机物分解成小分子有机物，反应过程不产生沼气，不须设计集气装置。水解酸化池可以是悬浮活性污泥法，也可采用生物膜法或二者相结合的形式。其池型可以是平流式、竖流式和折流式。可以与二相厌氧生物池合建，也可以独立分建。水解酸化池设计一般取表

16、面负荷0.81.5m3/(m2h)，水力停留时间为45h。采用池底进水，进水多采用穿孔管配水，每个布水孔服务面积0.52m2，孔口流速0.41.5m/s；采用池顶堰流出水，出水堰可以位于池边，也可以类似自来水厂的平行布设；排泥采用间歇排泥，排泥管设于池的中部，管径为150200mm，排泥流速大于0.7m/s。水解酸化池的进出水水质见表3-6所示。表3-6 水解酸化池进出水水质水质指标BOD5CODSS进水480010400900去除率253070出水360072802703.3.2设计计算（1）有效容积(V)V=Qmaxt式中，Qmax为最大设计流量，m3/h；本设计为104.2m3/h。t为

17、水力停留时间，h；本设计取为4h。V=104.24=416.8m3（2）池表面积（A）A=Vq=104.21.0=104.2m2式中，q为表面负荷，m3/(m2h)；本设计取为1.0m3/(m2h)。（3）有效水深（H）H=qt=1.04=4.0m本设计计划建造一座水解酸化池，池宽为7m，按长宽比2:1设计，则池长取为15m；取超高为0.4m，则设计池深为4.4m。半软性填料于池底上方0.4m处设置，填料有效深度为3.5m。（4）配水方式 采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水干管管径为DN200mm，设7根配水支管，管径为DN100mm，相邻支管间距为2m。支管出水口距池底200mm，位于

18、所服务面积的中心；出水孔径为15mm，孔口流速为2.5m/s。则开孔数为n=4Qd2u=40.02893.140.01522.570(个)每个支管上开孔10个。（5）出水系统设计堰长取出水堰负荷q=1.6L/sm，则L=Qq=0.028910001.6=18.06m出水堰的形式和尺寸采用90o三角堰出水，每米堰板设5个堰口，详细尺寸如图3-4所示。每个堰口出流量q=q5=1.65=0.32L/s=0.00032m3/s堰上水头h1=q1.425=0.000321.425=0.035m0.025m符合水解酸化反应器污水处理工程技术规范的要求。集水槽宽B=0.9Q10.4为确保安全，集水槽设计流量

19、Q1=1.21.5Q，带入数据得B=0.91.30.02890.4=0.24m槽深度集水槽临界水深hk=3Q12gB2=31.30.028929.80.242=0.14m集水槽起端水深h0=1.73hk=1.730.14=0.24m设出水槽自由跌落高度h2=0.1m，则集水槽总深度：h=h1+h2+h0=0.035+0.1+0.24=0.375m图3-4 水解酸化池进出水系统示意图图3-4 水解酸化池进出水系统示意图（6）污泥系统设计厌氧生物处理污泥产量取r=0.08kgVSS/kgCOD，流量Q=2500m3/d，进水COD浓度C0=10400mg/l=10.4kg/m3，COD去除率取30

20、%。X=rQC0E=0.08250010.40.3=624kgVSS/d据VSS/SS=0.8X=6240.8=780kgSS/d取污泥含水率为98%，当含水率为95%时，取S=1000kg/m3，则污泥产量为：W=78010001-0.98=39m3/d排泥采用穿孔排泥管，沿矩形池纵向多点排泥。管径为150mm，孔眼直径为32mm，孔眼间距为0.2m。取每次排泥间隔为0.5d，取每次排泥时间为0.5h，则每次总排泥流量为：3920.5=39m3/h选用DN150mm，得管内污泥流速为v=0.61m/s。3.4上流式厌氧污泥床反应器(UASB)的设计3.4.1 设计说明UASB反应器主要由反应

21、区、三相分离器、气室三部分组成。底部反应区有大量厌氧颗粒污泥，沉降性能好的污泥在下部形成污泥层。反应器运行时，需要处理的污水自UASB底部进入反应器，在污泥层中与颗粒污泥充分混合接触进行反应。通过厌氧反应的三个阶段，污水中的有机物被分解，同时产生沼气，气体上升过程中不断合并成较大的气泡，起到一定的搅拌和循环作用，有利于反应器内颗粒污泥的形成和稳定。气体带动一部分松散污泥进入污泥悬浮层，与悬浮污泥接触碰撞，其中一部分比重增大，重新沉入污泥层。气、水、污泥三相混合液到达三相分离器后，气体进入气室导出被收集利用，固、液两相混合液进入沉淀区，在重力作用下，污泥絮凝沉淀，并沿斜壁滑回反应器，又可以与进水

22、发生厌氧反应分解有机物，从而保证反应器中的污泥量，与污泥分离后的上清液从溢流堰上部排出。三相分离器是UASB反应器中的重要组成部分。废水在反应器底部的污泥床区经微生物的厌氧反应处理后，气、液、固三相混合物上升直至三相分离器，三相分理器在此处起到混合液分离的作用:沼气升至分离器的反射板，向四周折射穿过液体而进入气室，由导气管收集导出；固、液两相混合液进入沉淀区，其中的污泥发生絮凝作用，逐渐形成较的絮凝体，靠重力作用自然沉降到斜壁上，然后沿着斜壁重新滑回厌氧反应区与进水混合继续发生反应，以保证污泥床较大的污泥量和生物量。与污泥分离后的清水经出水堰排出。三相分离器有三个主要组成部分：气室、沉淀区和污

23、泥回流缝，分别是气液分离、固液分离以及污泥回流的作用区。UASB的进出水水质见表3-7所示。表3-7 UASB反应器进出水水质水质指标BOD5CODSS进水36007280270去除率858050出水54014561353.4.2 设计计算UASB反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区），设计Nv=4.5kgCOD/(m3d)。反应器高度一般为46m。升流式厌氧污泥床的池形有矩形、方形和圆形，圆形反应器具有结构稳定的特点，但是建造圆形反应器的三相分离器要比矩形和方形反应器复杂得多，因此本设计选用矩形池，设计反应池3座。 （1）UASB反应器所需的容积及主要尺寸。UASB反应器的有效容积V有效=Q

24、C0Nv式中，Q设计处理流量，m3/d；C0进水有机物浓度，kgCOD/m3；Nv容积负荷，根据张自杰的排水工程，容积负荷在20时对于富含挥发性脂肪酸的废水为46kgCOD/(m3d)，本设计取为4.5kgCOD/(m3d)。V有效=25007.284.5=4044(m3)反应器的有效高度为h=6m，则横截面积：S=V有效h=40446=674(m2)单池截面积：Si=Sn=6743=224.67m2单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2:1较为合适。设池长l=20m，则宽为：b=Sil=224.6720=11.2(m)设计取为12m。单池截面积： Si=lb=2012=240(m2)

25、设计反应器总高度H=7.5m，其中超高为0.5m。单池总容积：Vi=SiH=2407=1680(m3)单池有效反应容积：Vi有效=Sih=2406=1440(m3)单个反应器实际尺寸20m12m7.5m，反应器3座。总池面积：S总=Sin=2403=720(m2)反应器总容积：V=Vin=16803=5040(m2)总有效反应容积：V有效=Vi有效n=14403=4320m34040m3，符合有机负荷要求。UASB体积有效系数：V有效V=43205040=85.7，在7090之间。水力停留时间（HRT）及水力负荷率（Vr）：HRT=V有效Q=4320104=41.5(h)Vr=QS总=1047

26、20=0.14m3/m2h根据参考文献，对颗粒污泥，水力负荷Vr0.8m3/(m2h)，故符合要求。 （2）三相分离器设计 三相分离器的构造形式是多种多样的，但不论哪一种，它必须有3个主要功能和3个组成部分：气液分离、固液分离和污泥回流3个功能以及气封、沉淀区和回流缝3个组成部分。沉淀区设计。三相分离器沉淀区固液分离是靠重力沉淀达到的，其设计方法与普通二沉池相似，主要考虑两个因素，即沉淀面积和水深。沉淀面积可根据废水流量和沉淀的表面负荷率确定。一般表面负荷率的数值等于水流向上流速v1，该值的大小与需要去除的污泥颗粒的沉降速度vs相等，但方向相反，对已形成颗粒污泥的反应器，为防止和减少悬浮层絮状

27、污泥流失，沉淀室内设计日平均表面负荷率小于0.7m3/(m2h)。沉淀区进水口的水流上升速度一般小于0.7m3/(m2h)。本工程设计中，与短边平行，沿长边每池6个集气罩，构成6个分离单元，则每池设置6个三相分离器。三相分离器长度B=12m，每个单元宽度：b=l6=206=3.3(m)沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即240m2。单池的设计流量为Qi=34.72m3/h，则沉淀区的表面负荷率：QiS=34.72240=0.14m3/m2hADAB或BCAB沿AB方向水流的速度：va=QiCEB2N=34.720.251226=0.96(m/h)式中，B三相分离器长度，(m)；N每池三相分

28、离器数量。气泡上升速度： vb=g181-gd2=1式中，d气泡直径，cm；1液体密度，g/cm3；g沼气密度，g/cm3；碰撞系数，取0.95；废水的动力粘滞系数，g/(cms)；液体的运动粘滞系数，cm2/s。设气泡的直径d=0.01cm；35下，1=1.03g/cm3，g=1.1510-3g/cm3，=0.0101cm2/s，=0.95，=0.01011.03=0.0104g/(cms)，由于废水动力粘滞系数值比净水的大，取为0.02g/(cms)。vb=0.95981180.021.03-1.1510-30.012=9.58m/hBCAB=0.430.5=0.86vbva=9.580.

29、96=9.98，故可脱去d0.01cm的气泡。三相分离器与UASB高度设计。三相分离区总高h=h2+h3+h4-h5。h2为集气罩以上的覆盖水深，取0.5m。AF=h3sin550=1.2sin550=1.46(m)BF=AF-AB=1.46-0.5=0.96(m)h5=BFsin550-BC=0.96sin550-0.43=0.36(m)h=h2+h3+h4-h5=0.5+1.2+1.57-0.36=2.91(m)UASB总高度H=7.5m，沉淀区高2m，污泥床高2m，悬浮区高3m，超高0.5m。 （3）布水系统的设计计算反应器布水点数量的设置与处理流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。颗粒污

30、泥Nv4kgCOD/(m3d)时，每个布水点服务25m2，出水口流速25m/s。配水系统形式采用多管多孔配水方式，每个反应器设1根D=100mm的总水管，14根d=50mm的支管，支管分别位于总水管的两侧，每侧7根支管，同侧每两根支管之间的中心距为2.5m，配水孔径15mm，孔距2m，每根水管有3个配水孔，每个孔的服务面积2.52=5m2，孔口向下。 布水孔孔径计算流速=4Qi3600D2=434.7236000.12=1.23m/s布水孔314=42个，出水流速为2.0m/s，则孔径为d=4Qi3600nu=434.7236003.14422.2=12.1mm，取15mm。布水管设置在离UA

31、SB反应器底部200mm处。验证中温35，容积负荷6.0kgCOD/(m3d)，沼气产率0.4m3/kgCOD，满足空塔水流速u1.0m/h，空塔沼气上升速度ug1.0m/h。空塔水流速度：u=QS总=104720=0.14m/h1.0m/s符合要求。空塔气流速度：ug=QW沼气S总=1046.0-0.40.4720=0.32m/h1.0m/h符合要求。（4）排泥系统的设计计算UASB反应器中污泥总量的计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15kgVSS/L，则3座UASB反应器中污泥总量G=V有效CSS=404415=60660kg/d=60.66t/d产泥量计算

32、厌氧生物处理污泥产量取r=0.08kgVSS/kgCOD；流量Q=2500m3/d；进水COD浓度c0=7280mg/L=7.28kg/m3；COD去除率E=80，则UASB反应器总产泥X=rQC0E=0.0825007.280.8=1164.8kgVSS/d据VSS/SS=0.8，则X=1164.80.8=1456(kgSS/d)单池产泥量：Xi=X3=14563=485.3(kgSS/d)污泥含水率为98，当含水率95，取s=1000kg/m3，则污泥产量为Ws=145610001-0.98=72.8m3/d单池排泥量：Wsi=72.83=24.27m3/d污泥龄c=GX=60.66103

33、1456=41.66d排泥系统的设计在距离UASB反应器底部100cm和200cm高处，各设置两个排泥口，排空时由污泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入污泥浓缩池中，排泥管选钢管D=150mm。设计选用上海阳光泵业制造有限公司出产的G型污泥泵3台给3座反应池排泥，每天排泥2h，其主要性能见表3-8所示。表3-8 污泥泵主要性能型号流量(m3/h)压力(MPa)转速(r/min)电机功率(kW)进口法兰通径(mm)出口法兰通径(mm)允许颗粒直径(mm)允许纤维长度(mm)G40-1120.6960480653.845（5）出水系统的设计计算出水系统的作用是把沉淀区上面的

34、澄清水均匀地收集并排出。出水是否均匀对处理效果有很大的影响，而且其形式与三相分离器及沉淀区设计有关。出水槽设计对于每个反应池，有6个单元三相分离器，出水槽共6条，槽宽a=0.2m。单个反应器流量：qi=25003243600=0.0095(m3/s)设出水槽槽口附近水流速度为u=0.2m/s，则槽口附近水深=qi6ua=0.009560.20.2=0.04(m)取槽口附近槽深为0.2m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸12m0.2m0.2m；出水槽数量为6座。溢流堰设计出水槽溢流堰共12条（62），每条长12m；设计90o三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽b=50mm。每个U

35、ASB反应器处理水量9.5L/s，通常溢流负荷1.7L/(ms)，设计溢流负荷f=1.0L/(ms)，则堰上水面总长度为：L=qif=9.51.0=9.5(m)三角堰数量：n=Lb=9.55010-3=190个，取为192个。每条溢流堰三角堰数量=192/12=16（个）一条溢流堰上共16个100mm的堰口，16个650mm的间隙。堰上水头校核：q=qin=9.510-3192=4.9510-5m3/s按90o三角堰计算公式 q=1.4h2.5则堰上水头：h=4.9510-51.40.4=0.017m出水渠设计计算反应器沿长边设一条矩形出水渠，6条出水槽的出水流至出水渠。设出水渠宽a=0.4m

36、，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为u=0.2m/s。渠口附近水深=qiua=0.00950.40.2=0.12m出水渠尺寸：13.95m0.4m0.35m。UASB排水管设计计算Q=9.5L/s，选用D=150mm钢管排水，充满度（设计值）为0.6。管内水流速度v=40.00953.140.1520.6=0.9m/s（6）沼气收集系统的设计计算沼气产量计算。总产气量（取沼气产率r=0.4m3/kgCOD） G=rQc0E=0.4104247.280.8=5815(m3/d)单个UASB反应器产气量：Gi=G3=58153=1938.3m3/d集气管每个集气管的沼气用一根集气管收集，单个

37、池子共有13根集气管。每根集气管内最大气流量：1938.324360013=1.710-3m3/s集气室沼气出气管最小直径d=100mm，取100mm。沼气主管每池13根集气管先通到一根单池主管，然后汇入两池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5。单池沼气主管内最大气流量：qi=1938.3243600=0.0224m3/s取D=150mm，充满度（设计值）为0.8，则流速v=0.022443.140.1520.8=1.59m/s沼气总管内最大气流量q=5815243600=0.0673m3/s取D=300mm，充满度（设计值）为0.7，流速v=0.067343.140.320.7=

38、1.36m/s水封罐设计水封罐主要是用来控制三相分离器的集气室中气液分离两相界面高度的，因为当液面太高或波动时，浮渣或浮沫可能会引起出气管堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有隔绝和排出冷凝水的作用。每一个反应器配一个水封罐。水封高度 H=H1-H0式中，H0反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐的压头，m。为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大，H1取2mH2O，贮气罐内压强H0为400mmH2O。H=2-0.4=1.6mH2O取水封罐高度为2.5mm，直径1500mm，进气管、出气管各一根，D=200mm；进气管、放空管各一根，D=50mm，并设液面计。气水分离器气水分离器为干燥沼气所用，

39、选用50mm1800mm钢制气水分离器3个，气水分离器中有钢丝填料，并配有流量计压力表。气柜Vg=5815m3/d=242.29m3/h，气柜容积定为3h的产气量，即Vg=726.87m3，气柜尺寸10000mm10000mm。 （7）UASB的其他设计考虑取样管设计在池壁高度方向设置若干个取样管，用以采取反应器内的污泥样本，以随时掌握污泥在高度方向的浓度分布情况。在距反应器底1.11.2m位置，沿池壁高度上设置取样管4根，沿反应器高度方向各管相距0.8m，水平方向各管相距2.0m。取样管选用DN100钢管，取样口设于距地面1.1m处，配球阀取样。检修为便于检修，在UASB反应器距地坪1.0m

40、处设600mm人孔一个。为防止部分容重过大的沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB一侧预埋压缩空气管（由鼓风机房来）。为保证检修时采光，除采用临时灯光外，不设UASB盖顶。防腐措施厌氧反应器腐蚀比较严重的是反应器上部，此处无论是钢材或水泥都会被损坏，因此，UASB反应器应重点进行顶部的防腐处理。在水平面以下，溶解的CO2会发生腐蚀，水泥中的CaO会因为碳酸的存在而溶解。沉降斜面也会腐蚀，为了延长反应器的使用寿命，反应器的防腐措施是必不可少的。本设计中，反应器上部2m以上池壁用玻璃钢防腐，三相分离器所有裸露的碳钢部位用玻璃钢防腐。在

41、UASB反应器布置区设置一根DN32供水管补水、冲洗及排空时使用。在反应器顶面上设置钢架、钢板行走平台，并连接上台楼梯。安全要求：UASB反应器的所有电器设施，包括泵、阀、灯等一律采用防爆设备；禁止明火火种进入该布置区域，动火操作应远离该区沼气柜；保持该区域良好的通风。3.5 SBR反应池的设计3.5.1设计说明SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资30以上，而且布置紧凑，节省用地。SBR反应池的运行工序可分为进水-曝气期、沉淀期、滗水期和闲置期，在进水-曝气期完成生物降解过程，在沉淀期和滗水期完成固液分离过程

42、。其进出水水质见表3-9所示。表3-9 SBR进出水水质水质指标BOD5CODSS进水5401456135去除率908580出水54218.4273.5.2 设计计算SBR池设2座，为矩形。(1) SBR工艺各工序所需时间设计反应时间：tR=24S0m1000LsX式中：m充水比； S0进水BOD，mg/L；LS反应池五日生化需氧量污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSSd)，一般取0.10.25 kgBOD5/(kgMLSSd)；X反应池内混合液悬浮固体（MLSS）平均浓度，kgMLSS /m3，一般取3.05.0 kgMLSS /m3；根据序批式活性污泥法污水处理工程技术规范取m=0.3，L

43、S =0.2 kgBOD5/(kgMLSSd)，X=4.0 kgMLSS /m3。tR=245400.310000.24.0=4.86h，取为5h。取沉淀时间为tS=1h；取排水时间tD=1h；取闲置时间tb=1h；一个周期所需时间为：t=tR+tS+tD+tb=5+1+1+1=8h进水时间：tF=tn=82=4h式中：n反应池个数。SBR反应池的运行周期见表3-10所示。 表3-10 SBR运行周期项目1h2h3h4h5h6h7h8h反应池进水/曝气进水/曝气进水/曝气进水/曝气曝气沉淀滗水闲置（2）反应池尺寸设计反应池有效容积：V=24QS01000XLStR式中：V反应池有效容积，m3；

44、Q每个周期进水量，m3；Q=250032=416.67m3V=24416.67540100040.25=1350m3由进水时间和进水量的变动理论，求得一个循环周期的最大流量变动比r=1.5，超过一个周期，进水量Q与V的对比为：QV=r-11/m=1.5-11/0.3=0.15考虑流量比，反应池的修正容量为：V=V1+QV=13501+0.15=1552.5m3取反应池深5m，则所需水面积A=1552.5/5=310.5(m2)取反应器长l=22m，则宽b=14m。反应池尺寸（外形）为22.6m29.1m5.5m。 （3）反应池液位控制SBR反应池设计运行水位计算如下。排水结束时水位h2h2=H

45、11+QV1-m=511.151-0.3=3.04m基准水位h3h3=H11+QV=511.15=4.35m高峰水位h4=5m警报、溢流水位h5=h4+0.5=5+0.5=5.5(m)污泥界面h1=h2-0.5=3.04-0.5=2.54(m)图3-6 SBR反应池设计运行水位 （4）排水口高度和排出装置排水口高度为保证每次换水水量及时快速排出以及排水装置运行的需要，排水口应设在反应池最低水位之下0.50.7m，本工程设计排水口在最低水位之下0.5m处。排出装置每池排出负荷QD=QSNnTD=2500231160=6.94m3/min设一套排出装置，其负荷Q=QD=6.94m3/min排出装置

46、的排出能力在最大的流量比（r=1.5）时能够排出，所以排出能力Q=6.941.5=10.41m3/min每池设滗水器一套，一个出水口。选用江苏龙岱环保科技公司的旋转式滗水器，其主要技术参数见表3-5。表3-5 旋转式滗水器主要技术参数型号堰口宽度(mm)最大滗水深度(m)滗水量(mm)基础中心距离(mm)XBS-50050001.43.05007004700 （5）产泥量及排泥系统SBR池产泥量：X=YQS0-Se-KdVXV+fQSS0-SSe式中，X剩余污泥量，kg/d； Y污泥产率，kgVSS/kgBOD5； Q设计平均日污水量，m3/d； S0反应池进水五日生化需氧量，kgBOD5/m

47、3； Se反应池出水五日生化需氧量，kgBOD5/m3； Kd衰减系数，d-1； V反应池容积，m3； XV反应池混合液挥发性悬浮固体平均质量浓度，kgMLVSS/m3； f进水悬浮物污泥转换率，kg/m3； SS0反应池进水kgBOD5/m3； SSe反应池出水kgBOD5/m3。根据序批式活性污泥法污水处理工程技术规范表3知，取Y=0.3 kgVSS/kgBOD5，Kd=0.05 d-1，f =0.6 kgMLSS/kgSS， XV =2.4 kgMLSS/m3，Q=2500 m3/d。X=0.3250020.54-0.054-0.0513502.4+0.625002 0.135-0.02

48、7 =101.25kg/d两池总剩余污泥量为：2X=2101.25=202.5kg/d假定剩余污泥含水率为99，则排泥量为W=X1031-P=202.51031-0.99=20.25m3/d总排泥管采用DN150mm，取排泥间隔为0.5d，每次排泥时间为0.5h。则每次排泥量为：q=20.2520.5=20.25m3/h=0.00563m3/s排泥流速为：v=4qd2=40.005633.140.152=0.32m/s排泥系统每个反应池中接排泥管DN100一根，排泥管安装高程为相对池底+1.5m，剩余污泥排入污泥浓缩池。 （6）需氧量及曝气系统设计计算需氧量计算O2=aQS0-Se+bVXV式

49、中，a微生物代谢有机物需氧率，设计取为0.5kgO2/kgBOD5；b微生物自氧需氧率，设计取为0.15kgO2/kgMLSS； O2=0.5250020.54-0.054+0.1513502.4=789.75kg/dSBR运行周期为8h，每天运行三个周期，每个周期曝气时间为5h，故每池每小时的需氧量O=789.7535=52.65kgO2/h则两池每小时的需氧量为105.3kgO2/h。供气量计算设混合液DO为2.0mg/L，池内水深5m。水中溶解氧饱和度分别为CS(20)=9.17mg/L，Cs(30)=7.63mg/L。微孔曝气头安装在距池底0.2m处，淹没深度4.8m。微孔曝气器出口处

50、的绝对压力为：Pb=1.103105+9.84.8103=1.573105Pa微孔曝气器的氧转移效率（E）为15，则空气离开曝气池时氧的百分比为Ot=211-E79+211-E100%=211-0.1579+211-0.15100%=18.43%曝气池中的平均溶解氧饱和度（按最不利温度条件考虑）为Csb30=Cs20Pb2.026105+Qt42代入数据得Csb30=7.631.5732.026+18.4342=9.27mg/L换算为温度在20时，脱氧清水的充氧量为R0=RCs20Csb30-C1.024T-20式中，氧转移折算系数，设计取0.82；氧溶解转移系数，设计取0.95；密度，设计取

51、为1.0kg/L；C废水中实际溶解氧浓度，mg/L；R需氧量，kg/h。R0=105.39.170.820.951.09.27-2.01.024(30-20)=136.5kg/h取氧利用率EA为15。空气密度为1.29kg/m3。根据供氧能力，求得曝气空气量为：GS=R00.3EA=136.50.30.15=3033.3kg/h=2351.4m3/h布气系统计算如下反应池平面面积为22m14m，每池设360个曝气器，则每个曝气器的曝气量=2351.42360=3.27m3/h设计采用宜兴市勤业塑料制造有限公司出产的盘式膜片微孔曝气器。其主要技术参数见表3-6所示。表3-6 盘式膜片微孔曝气器技

52、术参数曝气器规格工作通气量m3/(h个)服务面积m2/(h个)氧利用率()充氧能力(kgO2/h)供气量(水深4m)(m3/h)300280.51.035590.20.44.25SBR空气管路计算图和空气管路计算表见附录。根据空气管路计算表，空气管路的总压力损失为：h=121.889.8=1194.4Pa=1.2(kPa)鼓风机供气压力估算曝气器的淹没深度H=4.8m，空气压力按下式估算为P=1.5+H9.8=61.74kPa取膜片式微孔曝气器的最大压力损失为hf=5.88kPa，则鼓风机的供气压力为p=9.8H+h+hf=4.89.8+1.2+5.88=54.12kPa选择3台（2用1备）无

53、锡罗茨鼓风机厂的3L系列三叶罗茨鼓风机，其主要性能见表3-7所示。表3-7 罗茨鼓风机主要性能风机型号转速r/min升压P(kPa)进口流量(m3/min)配 套 电 机型号功率kW3L51WD145058.820.4Y200L-4303.6 机械搅拌澄清池3.6.1 设计说明澄清是利用构筑物内已经形成的絮凝颗粒和新进入的颗粒碰撞接触、吸附、聚结，然后形成较大颗粒与水分离，使原水得到净化的过程，其基本原理是通过增大颗粒沉速的途径来提高悬浮颗粒的去除效率。澄清池综合了混凝和固液分离作用，是集混合、絮凝、悬浮颗粒分离等过程为一体的水处理构筑物，其水流基本上是上向流。澄清池按水与泥渣的接触情况，分为

54、泥渣循环（回流）型和泥渣悬浮（过滤）型两大类，根据动力情况又可分为机械澄清池和水力澄清池。表3-5列出了几种常见澄清池的性能特点及适用条件。表3-8 澄清池性能特点及适用条件类型性能特点适用条件机械搅拌澄清池优点:处理效率高,适应性强,效果稳定缺点:需要机械搅拌设备,维护复杂进水悬浮物含量通常小于1000mg/L,短时间内允许达到5000mg/L;一般用于大中型水厂；一般为圆池水力循环澄清池优点:无机械搅拌设备,构造较简单缺点:投药量大,水头损失较大,对水质水温 变化适应性较差进水悬浮物含量通常小于1000mg/L,短时间内允许达到2000mg/L;一般用于中小型水厂；一般为圆池脉冲澄清池优点:虹吸式机械设备较为简单,混合充分,布水均匀,池深较浅缺点:真空式需要一套真空设备,较复杂;虹吸式水头损失较大,脉冲周期较难控制;操作管理要求较高;对进水水质水量变化适应性较差进水悬浮物含量通常小于1000mg/L,短时间内允许达到3000mg/L;一般用于各种规模水厂；池型多样悬浮澄清池优点:构造简单,形式多样缺点:需设汽水分离器,对进水水质水量变化适应性较差,处理稳定性较机械澄清池差进水悬浮物含量通常小于1000mg/L;一般流量变化每小时不大于10,水温变化每小时不大于1;一般为圆