《城市污水处理设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市污水处理设计.doc（72页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、目录第1章 城市污水雨水管网的设计计算11.1 城市污水管网的设计计算11.1.1 排水管网水力计算11.1.2 设计管段及设计流量的确定31.1.3 污水主干管水力计算41.2 城市雨水计算51.2.1 雨水管渠系统的设计51.2.2 雨水管渠系统的设计步骤6第2章 城市污水处理厂设计计算82.1 污水水质水量计算82.1.1 污水设计流量82.1.2 污水中污染物含量和处理程度计算82.2 污水处理构筑物的设计与计算102.2.1 污水厂总泵站102.2.2 细格栅设计计算142.2.3 沉砂池设计计算172.2.4 初沉池设计计算212.2.5 曝气池设计计算272.2.6 二沉池332
2、.2.7 消毒池和计量槽的设计计算372.3 污泥的处理402.3.1 污泥量的设计计算402.3.2 污泥浓缩池422.3.3 贮泥池432.3.4 污泥消化池442.3.5 污泥脱水492.3.6 污泥管渠集中计算50第3章 污水处理厂高程计算及布置523.1 污水厂高程布置523.2 构筑物高程计算523.2.1 构筑物的水头损失523.2.2 构筑物高程计算543.3 污泥高程布置58第4章 处理成本计算594.1 水厂工程造价594.1.1 计算依据594.1.2 单项构筑物工程造价计算594.2 污水处理成本计算60致谢62参考文献63第1章 城市污水雨水管网的设计计算1.1 城市
3、污水管网的设计计算1.1.1 排水管网水力计算本设计选用圆形混凝土管，污水是按管道坡度从高到低流动，并且均假设为均匀流。(一)污水设计流量的确定1、生活污水设计流量按下式计算：Q1 =(n*N*kz)/(24*3600)式中 Q1居住区生活污水设计流量(L/s)；n 居住区生活污水定额(L/(cap*d)N 设计人口数；Kz 生活污水量总变化系数 ；Cap “人”的计量单位(1) 居住区生活污水定额居住区生活污水定额可参考居民区生活用水定额或综合生活用水定额。（2）设计人口 指污水排水系统设计期限终期的规划人口数，是计算污水设计流量的基本数据。该值是由城镇（地区）的总体规划确定的。（3）生活污
4、水量总变化系数 由于居住区生活污水定额是平均值，因此根据设计人口和生活污水定额计算所得的是污水平均流量。总变化系数与平均流量之间有一定的关系，平均流量愈大，总变化系数愈小。居住区生活污水量总变化系数值可按综合分析得出的总变化系数与平均流量只家之间的关系式求得，即kz=2.7/Q0.11式中Q平均日平均时污水流量(L/s)。当Q5L/s 时，kz=2.3;当Q1000L/s 时, kz=1.3。表1-1 生活污水总变化系数污水平均日流量（L/s）51540701002005001000总变化系数（kz）2.32.01.81.71.61.51.41.32、工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量按下式
5、计算: Q2=(A1B1K1+A2B2K2)/3600T+(C1D1+C2D2)/3600式中 Q2工业企业生活污水及淋浴污水设计流量（L/s）; A1一般车间最大班职工人数（cap）; A2热车间最大班职工人数（cap）; B1一般车间职工生活污水定额，以25(L/(cap班)计; B2热车间职工生活污水定额，以35（L/cap班）计； k1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； k2热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数（cap）; C2热车间最大班使用淋浴的职工人数（cap）; D1一般车间淋浴的污水定额，以40（L/(cap班)计; D2热车
6、间淋浴的污水定额，以60（L/(cap班)计; T每班工作时数(h)。淋浴时间以60mim计。工业企业的水质水量见表1-2。由表1-2数据，可以计算出甲厂、乙厂的生活污水及淋浴用水分别为10.23L/s、15.62L/s；9.84 L/s、18.1L/s.3、工业废水设计流量工业废水设计流量 Q4=Q4 工业废水设计流量，（L/s）。m 生产过程中每单位产品的废水量，（L/单位产品）。M 产品的平均日产量KZ 总变化系数 T 每日生产时数（h）本题中给出了两个区的工厂污水排放量分别如下所示：甲厂生产污水量为24.31L/s,乙厂污水量为30.09L/s。1.1.2 设计管段及设计流量的确定（一
7、）设计管段及其划分两个检查井之间的管段采用的是设计流量不变,且采用同样的管径和坡度,称它为设计管段（二）设计管段的设计流量每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量(1) 本段流量q1是从管段沿线街坊流来的污水量;(2) 转输流量q2是从上游管段和旁侧管流来的污水量;(3) 集中流量q3是从工业企业或其它大型公共建筑物流来的污水量.在表1-3 设计集中流量集中用户集中流量(L/s)甲厂98.77已厂118.22火车站30.09学校18.52医院17.36公共浴池3.01本段流量可按下式计算: q1=F* q0* kz式中 q1设计管段的本段流量(L/s);F设计管段服务的街区面积(ha);
8、kz生活污水量总变化系数;q0单位面积的本段平均流量,即比流量(L/(s*ha).可用下式求得: q0=n*p/86400 式中 n居住区生活污水定额(L/(cap*d),本设计中取120L/(cap*d) P人口密度(cap/ha),本设计中取400cap/ha 代入上式中可求得比流量q0为0.556L/(s*ha)本设计分为两个不同的小区，一区生活污水定额为180 L/(cap*d)，二区生活污水定额为125 L/(cap*d)；一区人口密度为315 cap/ha，二区人口密度为290 cap/ha。把这些数据代入公式中，得：一区比流量为q1=180315/86400=0.656(L/(s
9、*ha)；二区比流量为q2=125290/86400=0.420(L/(s*ha)。污水干管水力计算表详见附表1。表1-2（a） 工业企业的水质水量工业企业生产污水日排水量（m3/d）最大班排水量（m3/班）SS(mg/L)COD(mg/L)BOD(mg/L)甲厂35002100230455265乙厂38002600320415285表1-2(b) 工业企业的水质水量工业企业工人人数最大班人数分班热车间人数一般车间人数占最大班（）淋浴（）占最大班（）淋浴（）甲厂90003800320708020乙厂720036003307070201.1.3 污水主干管水力计算在确定设计流量后，便可以从上游管
10、道开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。一般常列表计算，见附表2，污水主干管水力计算。水力计算步骤如下：1.从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入附表2第2项。2.将各设计管段的设计流量列入表中第三项。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中地10、11项。3.计算每一设计管段的地面坡度（地面坡度=地面高差/距离），作为确定管道坡度时参考。4.确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。将所确定的管径D、坡度I、流速v、充满度h/D分别列入附表2中的第4、5、6、7项。确定其它管段的管径D、坡度I、流速v、充满度h/D。6.计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其
11、埋设深度：（1）根据设计管段长度和管道坡度求降落量。（2）根据管径和充满度求管段的水深。（3）确定管网系统的控制点。（4）求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。1点的管内底标高等于1点的地面标高减1点的埋深，为246.87-1.25=245.62m，列入表中地14项。2点的管内底标高等于1点管内底标高减降落量，为245.62-0.676=244.944m，列入表中第15项。2点的埋设深度等于2点的地面标高减2点的管内底标高，为247.18-244.944=2.24m，列入表中第17项。管段上下端水面标高等于相应点的管内底标高加水深。1.2 城市雨水计算1.2.1 雨水管渠系统的设
12、计（一）雨水管渠平面布置的特点1、充分利用地形，就近排入水体。雨水管渠应尽量利用地形坡度以最短的距离靠重力流排入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。2、根据城市规划布置雨水管道。通常，应根据建筑物的分布，道路布置及街区内部的地形等布置雨水管道，使街区内绝大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管道。3、合理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅。雨水口应根据地形及汇水面积确定，一般在道路交叉口的汇水点，低洼地段均应设置雨水口。4、雨水管道采用明渠或暗管应结合具体条件确定。在城市市区或工厂内，由于建筑物密度较高，交通量较大，雨水管道一般应采用暗管。在地形平坦地区，埋设深度或出水口深度受限制地区，可采用盖板
13、渠排除雨水。5、设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪径流。许多工厂或居住区傍山建设，雨季时设计地区外大量雨洪径流直接威胁工厂和居住区的安全。因此，对于靠近山麓建设的工厂和居住区，除在厂区和居住区设雨水道外，尚应考虑在设计地区周围或超过设计去设置排洪沟，以拦截从分水岭以内排泄下来的鱼洪，引入水体，保证工厂和居住区的安全。(二)雨水管渠水力计算的设计数据 为使雨水管渠正常工作，避免发生淤积、冲刷等现象，对雨水管渠水力计算的基本数据做如下的技术规定。 1、设计充满度雨水中主要含有泥砂等无机物质，不用于于污水的性质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长。故管道设计充满度按
14、满流考虑，即h/D=1。明渠则应有等于或大于0.20m的超高。街道边沟应有等于或大于0.03m的超高。2、设计流速为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来，雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道，满流时管内最小设计流速为0.75m/s；明渠内最小设计流速为0.40m/s。本设计中最小流速取前者。为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排水，对雨水管渠的最大设计流速规定为：金属管最大流速为10m/s；非金属管内最大流速为5m/s。3、最小管径和最小设计坡度雨水管道的最小管径为300mm，相应的最小坡度为0.003，雨水口连接最小管径为200mm，最小坡度为0.01。4、最小埋深和最大埋深具体规定
15、同污水管道。1.2.2 雨水管渠系统的设计步骤（一）划分派水流域和管道定线 同污水管道的布置和定线（二）划分设计管段根据管道的具体位置,在管道转弯处、管径或坡度改变处,有支管接入处或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井.把两个检查井之间的流量没有变化且预计管径和坡度也没有变化的管段定为设计管段.（三）划分并计算各设计管段的汇水面积各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划分.地形较平坦时,可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积;地形坡度较大时,应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积.每块面积的编号详见布置图,各个街区面积数值详见
16、街区面积表，各管段的汇水面积详见附表4，汇水面积计算表。（四）确定排水流域的平均径流系数 本设计中采用长春市的综合径流系数为0.5（五）确定设计重现期,地面集水时间 设计重现期p采用吉林市的,取为1a;地面集水时间t1采用长春市的取为10min.（六）求单位面积径流量q0 q0是暴雨强度q和径流系数的乘积,称单位面积径流量.取长春市的暴雨强度公式为 把长春市的地方参数代入暴雨强度公式，再乘以径流系数，可得单位面积径流量于t2关系，为q0=2600/( t2 +20)0.89(七)列表进行雨水干管的设计流量和水力计算通过计算以求得各管段的设计流量,及确定各管段的管径、坡度、流速等，详细计算见附表
17、5。 （八）主干管的水力计算主干管的水力计算详见附表6。雨水主干管各设计管段在高程上采用管顶平衔接.第2章 城市污水处理厂设计计算2.1 污水水质水量计算2.1.1 污水设计流量根据污水管网计算可得到本设计的设计流量为Q=94674.53 m3/d=1095.77L/s污水处理的平均流量为Q=50050.10m3/d=579.28L/s2.1.2 污水中污染物含量和处理程度计算（一）污染物含量计算（1）生活污水和工业废水混合后污水的SS浓度式中 CSS污水的SS浓度（mg/L）；各区的平均生活污水量(m3/d)；平均工业废水量（m3/d）；C1SS不同分区生活污水的SS浓度（mg/L）；C工S
18、S不同工厂工业废水的SS浓度（mg/L）;N1各区人口数（人）；C1SS每人每天排放的SS克数（g/人d），设计中取45g/人d。（2）生活污水和工业废水混合后污水的BOD5浓度式中 污水的BOD5浓度（mg/L）；不同分区生活污水的BOD5浓度（mg/L）；不同工厂工业废水的BOD5浓度（mg/L）；每人每天排放的BOD5克数（g/人d），设计中取30g/人d。（3）生活污水和工业废水混合后污水的总氮浓度其中 每人每天排放的总氮克数（g/人d），设计中取3.5g/人d。（4）生活污水和工业废水混合后污水的总磷浓度其中 每人每天排放的总磷克数（g/人d），设计中取0.5g/人d。（二）污水处理
19、程度计算（1）污水中SS的处理程度 按污水排放口处水质要求计算根据国家城镇污水处理厂污染物排放标准中一级标准，污水二级处理排放口SS浓度要求20 mg/L。则可求出SS的处理程度为 （2）污水中BOD5的处理程度 按污水排放口处出水水质要求计算根据国家城镇污水处理厂污染物排放标准中一级标准，污水二级处理排放口BOD5浓度要求为20 mg/L，则污水处理程度为：（3）污水中TN的处理程度 按污水排放口出水水质要求计算根据国家城镇污水处理厂污染物排放标准中一级标准，污水二级处理排放口总氮浓度要求为20 mg/L，该污水中TN的去除率为：（4）污水中TP的处理程度 按污水排放口出水水质要求计算根据国
20、家城镇污水处理厂污染物排放标准中一级标准，污水二级处理排放口总磷浓度要求为1 mg/L，该污水中TP的去除率为：2.2 污水处理构筑物的设计与计算2.2.1 污水厂总泵站(一)原始资料（1）泵房设计污水量：Q=1095.77L/S(2) 进水管管底标高为239.32m，管径为1000m，充满度H/D=0.67i=0.74,=0.91m/s,水面标高为239.40m。(3) 泵站处地面标高为244.00m。(4) 出水管提升后的水面标高，据后续处理构筑物的要求定为248.18m。(5) 泵房距处理构筑物7m 。(6) 泵房附近土质良好，地下水位在地表下7.5m。(7) 泵房供电方式为双电源供电。
21、(8) 泵房前设闸门井和事故溢流口，以满足泵房检修之所需。（二）泵房形式的选择本设计采用合建式上方下圆式泵房，以便更好的利用室内面积，且圆形结构受力条件好，便于使用沉井施工，降低工程造价。（三）水泵初选拟采用六台水泵，其中一台备用，则每台泵流量为Q=219.15L/S（四）集水池设计（1）有效容积污水泵房的集水池容积一般采用不小于最大一台水泵5min的出水量，本设计集水池容积采用相当于一台泵6min的容量。W=m3（2）有效水深及面积有效水深指栅后水位与最低水位之高差，本设计取1.8m,则集水池面积A为：A=m2(四)格栅设计（1）取栅前水深0.6m,栅条间隙宽b=20mm，过栅流速0.9m/
22、s,格栅倾角=60，格栅数N=2，则栅条间隙数n=43个取栅条宽度S=0.02m,则栅槽宽B为：B=S(n-1)+bn=0.02(43-1)+0.0243=1.70m（2）水流面通过格栅的水头损失=32.42()sin60=0.26m 其中,K=3,=2.42（3）每日栅渣量取W1=0.05m3/1000m3污水W=86.4QW1=，采用机械清渣。(五)扬程估算(1)水池最低水位与所提升高度之差为：248.18-（239.73-0.1-1.8）=248.18-237.83=10.35m(2)出水管线水头损失 总出水管流量：1095.77L/S出水管径采用DN1000mm，则=1.60m/s,1
23、000i=4.36,设总出水管中心埋深1.35m,局部水头损失为沿程水头损失的30%。则泵站外管线水头损失为：7+（248.18-237.83）*4.36/1000*（1+30%）=0.098m(3)泵站外的水头损失假设为1.5m,考虑自由水头为1.0m,则总扬程H=1.5+0.098+10.35+1.0=12.95m (六）选泵查给水排水设计手册第11册，选用KWPk300-400型水泵6台，5用1备。单泵的性能参数如下：流量Q=6251250 m3/h（739.m3/h），扬程H=717.9m（16.7m），转速n=960r/min，水泵效率=83%，电机功率N=3775kW。水泵安装尺寸
24、如下（单位：mm）：DN1=300，DN2=300，A=180，A1=582，B=180，F=1000，H1=500，H2=400，M1=360，M3=60，N1=900，N3=200，R=390，W=780，I=125，I1=39，M2=250，N2=750，N4=140，S1=28，S2=18选定电机型号为Y315S-6型三相鼠笼式异步电动机，其参数如下：额定电流A=142A，额定功率N=75kW，转速n=980r/min，重量W=180kg。(七)水泵机组布置 由水泵样本查得，KWPk300-400型水泵基座平面尺寸为1989mm750mm，混泥土基础平面尺寸比机座平台尺寸各边加大200
25、mm并考虑施工情况取整，即为2200mm950mm。基础顶面高于地面0.2m，水泵基础并排布置，基础间距1.2m，便于水泵的维修。（八）吸水管路的布置 为了保证良好的吸水条件，每台水泵设单独的吸水管，每条吸水管的设计流量均为788.94m3/h，管材采用钢管，D=450mm，流速v=1.23m/s，i=4.49。水泵进出口D=300mm，流速v=2.87 m/s，管长L=2.5m。在吸水管的起端设DN600450进水喇叭口1个（），吸水管路上设DN450闸阀1个（=0.1），DN450300偏心渐缩管1个（=0.2）。吸水管水平段具有向水泵方向上升5的坡度，便于排除吸入管内的空气。(九)压水管
26、路的布置 由于出水井距泵房距离较小，每台水泵的压水管路直接接入出水井，这样可以节省压水水管上的阀门。压水管管材采用钢管，D=350mm，流速v=2.03m/s，i=16.8，管长L=20m。压水管上设1个DN300350的渐缩管1个（=0.25），DN350的橡胶柔性接口1个（=0.1），DN350的阀门1个（=0.1），DN350的止回阀1个（=2.5），DN350的弯头3个（=0.5）。压水管水平段具有向出水井方向上升5的坡度，将管内的空气赶出。（十）校核在水泵机组选择之前，估算泵站扬程H为12.95m，其中静扬程为10.35m，机组布置完后，进行校核所选水泵在设计工况下能否满足扬程要求。
27、（1）水泵吸水管水头损失=0.11m（2）水泵压水管水头损失=1.32m则水泵所需扬程为：12.95+0.11+1.32=14.38mD，故采用双侧集水。2.采用三角堰出水用明渠方法计算出水槽：出水槽外壁距离池壁0.4m。（如果距离过大，会加大出水流速，影响处理效果，过小会增加流速，带走污泥）每池都是双侧集水：流量：m3/s过水断面积：m2湿周：m水力半径:m流速:m/s 0.4m/s水力坡度:出水堰长: m3.三角堰尺寸：采用倒等腰直角三角形薄壁堰。堰高为0.08m，堰宽为0.16m，取堰上水头为0.04m，堰上水宽为0.08m。实际堰数:个，取1837个。单个堰流量:m3/s根据给排水设计手册第一册，第575页，三角堰过堰流量代入m3/s，可求得过堰水深m，考虑跌水水头损失0.16m，则初沉池出水水头损失为：m综合得出初沉池进水总损失为：m4.水由槽流到一个出水渠，渠底接DN700的管回流至集配水井外圈。渠道尺寸为m2。（五） 初沉池集配水井水力计算 设集配水井内径3000mm，外径5500mm，墙厚250mm。配水经中心管管径为DN1000的铸铁管，设计流量m3/s，查给排水手册第一册306页的水流计算表。m3/s，水井进口，共2个，得局部水头损失为：m设初沉池进水管管径为DN800的铸铁管，设计流量L/s，查得m/s，则局部损失为m
