水质工程学课程设计任务书

课程设计(论文)任务书课 程 水质工程学 课题名称南京市浦口区21.5万吨生活污水处理及中水回用工程设计院 （系）市政工程系专 业给水排水工程姓 名学 号起讫日期指导教师2008 年 12 月 24 日一、 课程设计（论文）的内容和要求1.基本资料本工程位于江苏省南京市江北浦口区，主要接纳该区污水截留管网输送过来的生活污水的处理，每天处理水量为21.5万吨，部分污水要求处理成中水回用。污水厂所在地为一平地，北面、西面以道路为限，南门以河流为限，东部可自由征地。要求中水工程部分与污水处理部分独立成两块区域。办公区域按照实际要求共用。3班污水厂进水水质按下表考虑：水质指标CODCrBOD5SSNH3-NTPpH水质mg/L400200250354.0694班污水厂进水水质按下表考虑：水质指标CODCrBOD5SSNH3-NTPpH水质mg/L380180230354.069出水水质按国家GB 189182002一级B排放标准执行。10的最终出水要求深度处理回用，回用标准按照CJ/T 48-1999生活杂用水水质绿化用水标准执行。图1：项目所在地平面图工程位置平面如上图，红线为规划污水厂区的3条边，虚线位置根据工程情况完成征地工作，土地记入成本。2.设计要求：、选择污水处理工艺，适当进行方案比选；、进行污水处理工程设计计算，确定各处理单元结构尺寸、相关设备选型；、进行污水厂总图布置和高程布置，绘图比例按国标要求；、污水深度处理工艺流程为：集水池一泵房混凝池沉淀池过滤池消毒清水池二泵房用户、进行中水工程的设计计算、完成中水工程的总图布置和高程布置，绘图比例按国标要求；、编制设计说明书和设计计算书；二、 课程设计（论文）图纸内容及张数图纸要求：（1）污水厂总平面图及高程图（2）中水处理总平面图及高程图（3）任选一个单体构筑物，画出其（平面、剖面、局部）图三、 参考文献城镇污水厂污染物排放标准（GB18918-2002）；室外排水设计规范GBJ4-87）建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）；;给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）；建筑中水设计规范（GB50336-2002）；城市污水再生利用标准（GB/T 18919-1821-2002）；建筑项目环境保护设计规范（1996）给水排水设计手册四、课程设计（论文）进程安排起讫日期设计（论文）各阶段工作内容备 注2008/12/26-2008/12/27准备各种规范、手册，熟悉设计任务确定方案2天2008/12/28-2009/1/3完成污水处理设计7天2009/1/4-2009/1/8完成中水工程设计5天2009/1/9完成某个单体构筑物图纸绘制1天2009/1/10-2009/1/11完成总平、高程图绘制2天2009/1/122009/1/14整理计算说明书、打印，交图纸、计算书3天污水处理部分设计进水水质、设计出水水质及处理程度如下表：水质指标CODCRBOD5SSNH3-NTPPH进水水质(Mg/L)380180230354.06-9出水水质(Mg/L)60202081.06-9去除率（%）84899177756-9出水水质应按国家GB18918-200污水综合排放标准一级B标准规定执行方案比较氧化沟工艺和传统活性污泥工艺比较如下：1.结合了推流式和完全混合式两种流态。氧化沟在短时间内呈现推流式而在长时间呈现完全混合式特征，两者结合可以减少短流，使进水被数十倍甚至数百倍的循环水所稀释从而提高了氧化沟系统的缓冲能力。2.氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟工艺可以在同一构筑物中实现硝化和反硝化，不仅可以利用硝酸盐中的氧，节省了10%-30%的需氧量，而且通过反硝化恢复了硝化过程消耗的部分碱度，比传统活性污泥法节省能源和减少化学药剂的用量。3.氧化沟的整体体积功率密度较低，水流循环克服沿程和局部损失很小，不需要沿沟长均匀分布曝气设备，设计脱氮功能时，节能效果很明显的，比活性污泥法能耗降低20%-30%。4.氧化沟工艺采用的处理流程十分简捷，氧化沟采用的污泥平均停留时间较长，其剩余污泥量少于传统活性污泥处理工艺简单，运行操作灵活性比较强。传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计运行经验，处理效果可靠，如设计合理，运行得当，出水BOD5可达10-20mg/L，它的缺点是工艺路线长，工艺构筑物及设备多而复杂，运行管理困难，运行费用高。5.氧化沟处理效果稳定，出水水质好，实际应用表明，氧化沟工艺在有机物和悬浮物去除方面比传统活性污泥法更好且更稳定的效果。BOD去除率达95%-99%，脱氮效果可达90%以上。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3 -N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。由以上资料，经过简单的分析比较，氧化沟工艺具有明显优势，故采用氧化沟工艺。 卡罗赛尔氧化沟工艺氧化沟时二十世纪50年代由荷兰的巴斯维尔开发，后在欧洲、北美迅速推广，80年代中期，我国部分地区也建造了氧化沟污水处理工程。近几年来，处理厂的规模也发展到从200 m3/d到650000 m3/d的工业废水及城市污水的大、中型污水处理工程。氧化沟之所以能在近些年来得到较快的发展，在于它管理简便、运行稳定、流程简单、耐冲击负荷、处理效果好等优点，特别是氧化沟具有特殊的水流混合特征，氧化沟中的曝气装置只设在某几段处，在靠近曝气器下游段水流搅动激烈，溶解氧浓度较高，但随着水流远离曝气区，水流搅动迅速变缓，溶解氧则不断减少，甚至出现缺氧区，这种水流变化的特征，可发生硝化、反硝化作用，以达到生物脱氮的目的，故氧化沟法处理NH3-N效果非常好，同时由于存在厌氧、好氧条件，对污水中的磷也有一定的去除率。氧化沟根据构造和运行方式的不同，目前较多采用的型式有“卡罗赛尔型氧化沟”、“Orbal型氧化沟”、“一体化氧化沟”和“交替式氧化沟”等，其中，由于交替式氧化沟要求自动化水平较高，而Orabal氧化沟因水深较浅，占地面积较大，。本设计采用的是卡罗赛尔氧化沟工艺. 卡式氧化沟的优点：立式表曝机单机功率大，调节性能好，节能效果显著；有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力；曝气功率密度大，平均传氧效率达到至少2.1kg/（kWh）；氧化沟沟深加大，可达到5.0以上，是氧化沟占地面积减小，土建费用降低。 其工艺的处理流程图如下图1-1所示:1污水处理系统的设计与计算1.1进水闸门井的设计进水闸门井单独设定,为钢筋混凝土结构。设闸门井一座,闸门的有效面积为1.95m2,其具体尺寸为1.31.5 m,有效尺寸为1.3 m1.5 m4.5 m。设一台矩形闸门。当污水厂正常运行时开启,当后序构筑物事故检修时,关闭某一闸门或者全部关闭,使污水通过超越管流出污水处理厂。1.2 粗格栅的设计与计算其计算简图如图1-2所示(1)格栅间隙数:设栅前水深h=0.5m,过栅流速v=1.0m/s,栅条间隙宽度b=0.025m,格栅倾角60，建议格栅数为2，一备一用。=2.141（sin60）0.5/(0.0250.51)160个(2)格栅宽度:设栅条宽度S=0.01m,B=S(n-1)+bn=0.01(160-1)+0.025160=5.595.6m(3)进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道宽B1=3m,其渐宽部分的展开角20（进水渠道内的流速为0.82m/s）,=(5.6-3)/(2tg20)3.57m(4)栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度：=3.57/2=1.78m(5)通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面（=2.42，=3）， = =2.42(0.01/0.025)(4/3)1/19.6sin603 =0.094m (6)栅后槽总高度：设栅前渠道超高=0.5m,=0.5+0.094+0.51.094m(7)栅槽总长度： =3.57+1.78+0.5+1.0+（0.5+0.5）/tg60=7.4m(8)每日栅渣量：在格栅间隙为25mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.08 m3，=2.1410.0886400/（1.41000）=10.57m3/d0.2 m3/d宜采用机械清渣。1.3细格栅的设计与计算其计算简图如图1-2所示(1)格栅间隙数：设栅前水深h=0.5m,过栅流速v=1.0m/s,栅条间隙宽度b=0.005m,格栅倾角=600，格栅数为2。=2.141（sin60）0.5/(20.0050.51)399个(2)格栅宽度：设栅条宽度S=0.01m,B=S(n-1)+bn=0.01(399-1)+0.005399=5.98m(3)进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道宽B1=3.0m,其渐宽部分的展开角=20（进水渠道内的流速为0.82m/s）,=(5.98-3)/(2tg20)4.09m(4)栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度：=4.09/2=2.05m(5)通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面（=2.42，=3）， = =2.42(0.01/0.005)(4/3)1/19.6sin603 =0.76m (6)栅后槽总高度：设栅前渠道超高=0.5m,=0.5+0.76+0.51.76m(7)栅槽总长度：=4.09+2.05+0.5+1.0+（0.5+0.5）/tg60=8.22m(8)每日栅渣量：在格栅间隙为6mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.08 m3，=2.1410.0886400/（21.41000）=5.28m3/d0.2 m3/d宜采用机械清渣。1.4 曝气沉砂池的设计与计算本设计采用曝气沉砂池，通过调节曝气量，可以控制污水的旋转速度，使除砂效率稳定，受流量变化的影响小。设两组沉砂池一备一用。其计算简图如图1-3所示。(1)池子总有效容积：设t=1min,V=t60=2.141160=129 m3(2)水流断面积：设V1=0.1m/sA=2.141/0.1=21.41m2沉砂池设两格，有效水深为2.50m，单格的宽度为2.4m。(3)池长：L=129/21.41=6.02m，取L=6.2 m(4)每格沉砂池沉砂斗容量：=0.61.06.2=3.72 m3(5)每格沉砂池实际沉砂量：设含砂量为20 m3/106 m3污水，每两天排一次，=202.141864002/（2106）=3.75.1 m3(6)每小时所需空气量：设曝气管浸水深度为2.5 m，查表得单位池长所需空气量为28 m3/(mh),q=286.2(1+15%)2=399.3 m3式中(1+15%)为考虑到进口条件而增长的池长。 1.5 厌氧池的设计与计算1.5.1 设计参数设计流量为185000 m3/d，设计为四座每座的设计流量为46250 m3/d。水力停留时间：T=4h。污泥浓度：=3000mg/L污泥回流液浓度：=10000 mg/L1.5.2 设计计算(1)厌氧池的容积：=462504/24=7708 m3(2)厌氧池的尺寸：水深取为=5,则厌氧池的面积：A=V/h=7708/5=1542 m2。厌氧池直径：=(41542/3.14)0.5=45 m。考虑0.5的超高，故池总高为H=h+0.5=5.5m。(3)污泥回流量的计算回流比计算：=0.42污泥回流量：=0.4246250=19425 m3/d1.6 卡罗赛尔氧化沟的设计与计算氧化沟，又被称为循环式曝气池，属于活性污泥法的一种。见图1-4氧化沟计算示意图。本次设计采用卡罗赛尔型氧化沟，共两组。每组设计如下： 1.6.1设计参数设计流量Q=25000m3/d设计进水水质BOD5=180mg/L； COD=380mg/L；SS=230mg/L（考虑到格栅以及曝气沉砂池对SS的去除率为25%）；NH3-N=35mg/L。设计出水水质BOD5=20mg/L； COD=60mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=8mg/L污泥产率系数Y=0.55; 污泥浓度（MLSS）X=4000mg/L;挥发性污泥浓度（MLVSS）XV=2800mg/L; 污泥龄=30d; 内源代谢系数Kd=0.055.1.6.2设计计算(1)去除BOD氧化沟出水溶解性BOD浓度S。为了保证沉淀池出水BOD浓度Se20mg/L,必须控制所含溶解性BOD浓度S2，因为沉淀池出水中的VSS也是构成BOD浓度的一个组成部分。S=Se-S1S1为沉淀池出水中的VSS所构成的BOD浓度。S1=1.42(VSS/TSS)TSS(1-e) =1.420.720(1-e)=13.59 (mg/L)S=20-13.59=6.41(mg/L)好氧区容积V1。好氧区容积计算采用动力学计算方法。V1=0.553046250（0.16-0.00641）/（2.8（1+0.05530）=15796m3好氧区水力停留时间：t=1579624/46250=8.20h剩余污泥量XX= =46250(0.16-0.00641) +46250 (0.195-0.137)-462500.02=1474.32+2682.5-925 =3231.8（kg/d）去除每1kgBOD5所产生的干污泥量=0.455（kgDS/kgBOD5）。 (2)脱氮需氧化的氨氮量N1。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：N0=0.124769.931000/46250=2.06(mg/L)需要氧化的氨氮量N1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需要的氨N。N1=35-8-2.06=24.94(mg/L)脱氮量NR=进水TKN-出水TN-生物合成所需要的氨N=35-20-2.06=12.94(mg/L)脱氮所需要的容积:V2=4625012.94/（0.0222800）=9715 m3脱氮水力停留时间:=5.04h氧化沟总体积V及停留时间t:V=V1+V2=15796+9715=25511 m3t=V/Q=13.24 h校核污泥负荷N=QS0/XV=462500.16/(2.825511) =0.104(3)氧化沟尺寸：取氧化沟有效水深为5m，超高为1m，氧化沟深6m。氧化沟面积为A=25511/5=5102m2单沟宽10m，中间隔墙宽0.25m。则弯道部分的面积为：A1=965.63m2直线段部分的面积:A2= =5102-965.63=4136.37 m2单沟直线段长度：L=4136.37/（410）=103.41m，取104m。进水管和出水管：污泥回流比R=63.4%，进出水管的流量为：Q1=1.63446250m3/d=0.875m3/s，管道流速为1.0m/s。则管道过水断面：A=0.875/1=0.875m2管径d=1.056m,取管径1200mm。校核管道流速：v=0.77m(4)需氧量实际需氧量：AOR=D1-D2-D3+D4-D5去除BOD5需氧量：D1=15939.12(kg/d) （其中=0.52，=0.12）剩余污泥中BOD5需氧量：D2=1131.64(kg/d)剩余污泥中NH3-N耗氧量：D3=1843.4(kg/d) （0.124为污泥含氮率）去除NH3-N的需氧量：D4=4.6（TKN-出水NH3-N）Q/1000=5744.3(kg/d)脱氮产氧量：D5=2.86脱氮量=1514.37(kg/d)AOR= D1-D2-D3+D4-D5=17194.04(kg/d)考虑安全系数1.4，则AOR=17194.041.4=24071.61(kg/d)去除每1kgBOD5需氧量=24071.61/（46250（0.16-0.00641）=3.3（kgO2/kgBOD5）标准状态下需氧量SORSOR=（CS（20）20时氧的饱和度，取9.17mg/L；T=25；CS(T)25时氧的饱和度，取8.38mg/L；C溶解氧浓度，取2 mg/L；=0.85；=0.95；=0.909）SOR=24071.619.17/（0.85（0.950.9098.38-2）1.024(25-20)）=44059.21(kg/d)去除每1kgBOD5需氧量=5.41（kgO2/kgBOD5）曝气设备的选择：设两台倒伞形表面曝气机，参数如下：叶轮直径：4000mm；叶轮转速：28R/min；浸没深度：1m；电机功率：210KW；充氧量：2.1kgO2/(kWh)。1.7二沉池的设计与计算1.7.1设计参数=2141 L/s=7707.6/h;氧化沟中悬浮固体浓度 =4000 mg/L;二沉池底流生物固体浓度 =10000 mg/L;污泥回流比 R=63.4%。1.7.2 设计计算(1) 沉淀部分水面面积 根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷q=0.9m/(m2h),设两座二次沉淀池 .F=Qmax/nq=7707.6/(40.9)=2141 (m2)(2)池子的直径 D=（4F/）0.5=(42141/3.14)0.5=52.22 (m)，取=52m 。(3)校核固体负荷G=24(1+R)QX/F=24(1+0.634)462504000/2141=159.1 kg/(md) (符合要求)(4) 沉淀部分的有效水深 设沉淀时间为3.0h。0.93.0=2.7 (m)(5) 污泥区的容积 V=2T(1+R)QX/(24(X+Xr)=22(1+0.634)462504000/(24(10000+40000)=3598.7 (m3)(6)污泥区高度污泥斗高度。设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径=2.0m，上部直径=5.0m，倾角为60，则： =60=(5-2)/2tg60=2.1(m)=21.45 (m3)圆锥体高度(56-4)0.05/21.3(m)=1113.37(m3)竖直段污泥部分的高度=(3598.7-21.45-1113.37)/2141=1.15(m)污泥区的高度=2.1+1.3+1.15=4.55(m)沉淀池的总高度 设超高=0.5m，缓冲层高度=0.5m。则 =0.5+2.7+0.5+4.55=8.25m取=7.2 m1.8接触池的设计与计算采用隔板式接触反应池。其计算简图如图1-5所示。 1.8.1设计参数水力停留时间：t=30min平均水深：=2.4m。隔板间隔：b=1.5m。池底坡度：3%排泥管直径：DN=200mm。1.8.2设计计算接触池容积：2.1413060=3853.8 m3水流速度：v=Q/hb=2.141/(2.41.5)=0.59m/s表面积：F= V /h=3853.8/2.4=1606m2廊道总宽度：隔板数采用10个，则廊道总宽度为B=11b=111.5=16.5m。接触池长度：L=F/B=1606/16.5=97.3m取100m。水头损失，取0.5m。2污泥处理系统的设计与计算2.1污泥浓缩池的设计与计算采用辐流式浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用重力排泥。设计为四座。其计算简图如图1-6所示。 2.1.1设计参数设计进泥量：=5493.64kg/d污泥固体负荷：=45 kg/d污泥浓缩时间：15 h。贮泥时间：6h。进泥含水率：99.5%。出泥含水率：97%。进泥浓度：10000mg/L2.1.2设计计算浓缩池的面积：=5493.64/(452)=61.04 m2浓缩池的直径：=8.03m D=8.0m浓缩池的有效水深：取=3 m校核水力停留时间浓缩池的有效容积 ：=61.043=183.12 m3污泥在池中停留时间：=0.79d=18.9h （符合要求）确定泥斗尺寸浓缩后的污泥体积为：V1=Qw(1-p1)/(1-p2)=549.36/2(1-0.995)/(1-0.997)=45.78 m3贮泥区所需容积：按6h泥量进行计算，则为V2=645.78/24=11.45 m3泥斗的容积：=3.142(9+6+4)/3=39.77 m3池底坡度为0.06，池底坡降为：=0.06（7.0-3）2=0.12 m故池底可贮泥容积为：=3.140.12(16+8+4)/3=3.52m3因此，总贮泥容积为：=39.77+3.52=43.29 m3满足要求浓缩池的总高度超高=0.5 m，缓冲层高度=0.5 m则浓缩池的总高度为：=3+0.5+0.5+2+0.12=6.12 m2.2贮泥池的设计与计算采用矩形贮泥池，贮存来自浓缩池的污泥量其泥量为=88.24m3/d贮泥池设为一座。设计贮泥池的贮泥时间= 8 h，池高=3 m，则贮泥池的表面积为=88.248/(324)=9.8 m2 设计贮泥池池宽为B=2 m，池长为=4.9 m贮泥池底部为斗形，下底为0.5 m0.5 m，高度=2 m，超高设为=0.5 m则贮泥池的总高度为：=+=0.5+3+2=5.5 m2.3污泥脱水设备采用带式压滤机，污泥硝化过程中由于分解而使体积减少，按硝化污泥中有机物含量占60%，分解率为50%，污泥含水率为95%，则由于含水率的下降而剩余污泥量为：=88.240.6=52.94 m3/d分解污泥容积为：52.940.60.5=15.88 m3/d硝化后剩余的污泥量为：=52.94-15.88=37.06 m3/d 选择两台双网带式压滤机（一备一用），每台处理污泥能力为2m3/h，每天工作20小时。脱水后，污泥的含水率为75%，可用车外运。污水提升泵房的设计1设计流量和扬程的确定设计流量一般按最高日最大时的污水流量确定。其中 Q=2480.1L/s设六台水泵，五用一备。每台的流量为496.02L/s.2初选水泵选择型号为400WS-600A污水泵。其额定性能参数为：扬程20m，流量1900m3/h,转速735r/min，功率131Kw,效率79%.3集水池容积的确定集水池的容积一般不小于最大一台泵5分钟的流量即集水池的容积应不小于158.34 m3。取长宽高为763.8m，则集水池的容积为159.6 m3。可以满足要求。4机组尺寸的确定机组安装在共同的基础上，基础的作用是支撑并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈的震动，更不容许产生基础沉降。因此对基础的要求是：坚实牢固，除承受机组静荷载外还能承受机组震动荷载。基础尺寸一般按所选水泵的安装尺寸确定。基础长为L=3000mm 基础宽为B=1200mm基础高度为H=1820mm5选泵后扬程的核算根据泵站布置，对水泵总扬程及吸程进行核算：由于是潜水污水泵就不考虑吸水高度。总扬程 式中 出水管路全部水头损失； 集水池水位与出水水位差。 出：同心心渐扩管dn200 DN350，=0.34；90铸铁弯头2个，DN350,=0.67。(m ) H=15m所选水泵可以满足要求。中水回用部分1 中水回用处理厂规模及流程1.1 中水回用处理厂的设计规模 中水回用处理厂的设计规模以最高日设计流量计算，为18500/d.1.2 处理厂工艺流程的选择中水处理厂工艺流程的确定，应根据CJ/T 48-1999生活杂用水水质绿化用水标准，水厂所在地区的气候情况、设计水量、设计规模等因素，通过调查研究，参考相似水厂的设计运行经验，经过技术经济比较后确定。 处理工艺： （1）集水池一泵房混凝池沉淀池过滤池消毒清水池二泵房用户2 药剂选择及投加方式2.1 混凝剂 1混凝剂的选择：应用于水处理的混凝剂应符合以下要求：混凝效果好；对人体健康无害；使用方便；货源充足，价格低廉。聚会氯化铝符合以上要求，故选用。2 混凝剂投加量的确定据原水浑浊度最高值800 mg/L以及混凝剂投加量参考值确定投加量为29.5 mg/L混凝剂投加量参考值原水浊度7时较有效Ph值影响小，PH值小时，剩余臭氧残留较久在管网中的剩余消毒作用有比液氯有更长的剩余消毒时间无，需补加氯国内应用情况广泛在城市水厂中极少应用较少接触时间30min数秒至10min适用条件极大多数水厂用氯消毒，漂白粉只适用于小水厂原水中有机物如酚污染严重时，须在现场制备，直接应用制水成本高，适用于有机污染严重的情况。因无持续消毒作用，在进入管网的水中还需加少量氯消毒 从经济性，可行性等因素考虑，本设计选择液氯为消毒剂：其在国内外各大水厂应用最广，除消毒外，还起氧化作用；加氯操作简单，价格低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。2 加氯装置加氯机 加氯机用以保证消毒安全和计量准确。加氯机台数按最大加氯量选用，至少安装2台，备用台数不少于一台。 在氯瓶与加氯机之间宜有中间氯瓶，以沉淀氯气中的杂质，万一加氯机发生事故时，中间氯瓶还可以防止水流入氯瓶。3 中水处理构筑物的选择5.3.1 混合设施 混合设施应根据混凝剂的品种进行设计，使药剂与水进行恰当、急剧充分的混合。一般混合时间1030s。本设计的混合设施采用“管式静态混合器”，管式静态混合器有其独特的优点，构造简单、安装方便、维修费用低。又由于水厂运行稳定，并不存在“流量降低，混合效果下降”的情况，所以选用管式静态混合器（图5-4）。 管式混合方式的主要特点及使用方 式特 点 及 使 用 条 件管式混合管道混合混合简单，无需另建混合设施，混合效果不稳定，流速低时，混合不充分静态混合器构造简单，无运动设备，安装方便，混合快速均匀；当流量降低时，混合效果下降 管式静态混合器工作原理： 混合器内安装若干混合单元，每一混合单元有若干固定叶片按一定角度交叉组成。水流和药剂通过混合器时，将被单元体多次分割，改向并形成涡流，达到混合目的。3.2 澄清池 设计中选择机械搅拌澄清池代替絮凝沉淀设备。 因为机械澄清池有以下优点：1、 比水力澄清池更能适应流量变化处理效果较稳定；2、处理效率高，单位面积产水量大；3、大大减小了水厂面积。3.3 过滤 在常规水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水的澄清的工艺过程。 滤池有多种形式，以石英砂为滤料的普通快滤池使用历史最久。为充分发挥滤料层截留杂质能力，又出现了双层，多层及均质滤料滤池等。现在应用较多较多的有普通快滤池、V型滤池、虹吸滤池等。其中V型滤池采用气水反冲洗，又具又表面横向扫洗功能，冲洗效果好，节水。，从节水、过滤效果考虑，设计中采用V型滤池。4 机械搅拌澄清池设计计算 本设计按照不加斜板进行，考虑以后加斜板，计算过程中对进水、出水。集水等案2Q进行校核。机器设置两座，则 Q=/2=448/h 其中5%为水厂自用水量.4.1 第二絮凝室 第二絮凝室流量为 = 5Q = 4485/3600 =0.622/s 取第二絮凝室导流板截面积=0.040，流速=0.04m/s 则第二絮凝室截面积=/=0.622/0.04=15.55 第二絮凝室内径： = =4.46m，取4.50m 絮凝室壁厚： =0.25m则第二絮凝室外径为 =+2=4.50+0.50=5.00m 停留时间取60s，则第二絮凝室高度为： =/=2.34m，取2.50m.4.2 导流室导流室内导流板截面积取为：=0.040 导流室面积：=15.55则导流室内径为 =6.70m，取7m 导流室壁厚=0.1m，则导流室外径为 =+2=7.2m 第二絮凝室出水窗高度为： =1m 导流室出口流速=0.04m/s则导流室出口面积为 =/=0.622/0.04=15.55 出口断面宽为=0.83m，取1m 出口垂直高度=1.4141=1.40m 4.3 分离室 取分离室流速=0.001m/s，则分离室面积为： =Q/=448/（36000.001）=125 澄清池总面积为： =+=125+7.22=130.7 澄清池直径为D=12.9m，取13米4.4 池深 取水停留时间取为T=1.5h，则池子有效容积为 ： =QT=4481.5=672 考虑增加4%的结构容积，则池子计算总容积： V=（1+4%）=700 取池子超高=0.50m 池子直壁部分高度=1.85m 池子直壁部分容积为 =245.43 += V-=700-245.43=455 取圆台高度为：=3.9m；池子圆台斜边倾角为45；则底部直径为 =D2=1323.9=5.2m 澄清池底部采用球壳式结构，取球冠高度=1.2m 圆台容积： = =269.04 球冠半径： R=3.5m 球冠容积： =13.43 池子实际有效容积： V=+=245.43+269.04+13.43=527.9 实际总停留时间：=V/1.04=527.9/1.04=507.60 T=507.601.5/672=1.13h 池子总高度： H= =0.50+1.85+3.9+1.2=7.45m4.5 配水三角堰 进水流量增加10%的排泥量，槽内流速取=0.5m/s，则三角堰直角边长为=0.52m 三角堰采用孔口出流，孔口流速同，则出水孔总面积为 1.10Q/=1.10448/（36000.5）=0.2738 取空口直径为0.10m，每孔面积为0.007854，出水孔总数为81.08个；为施工方便，采取沿三角堰，每4设置一孔，共90个。 孔口实际流速为 =0.19m/s4.6 第一絮凝室 取第二絮凝室底板厚度=0.15m，则第一絮凝室上端直径为 =+2+2=5.0+20.80+20.15=6.90m 第一絮凝室高度为 =+=1.85+3.902.500.15=3.10m 伞形板延长线交点处直径为： =+=(5.2+6.9)+3.10=9.15m 取泥渣回流量为=4Q，回流速度=0.15m/s，回流缝宽度=0.116m 设裙板厚度为=0.06m，则伞形板下端圆柱直径为： =2（+）=8.7m 按照等腰三角形计算，伞形板下端圆柱体高度为： =9.15-8.7=0.45m 伞形板离池体高度为： =（）/2=（8.75.2）/2=1.75m 伞形板锥部高度为： =3.100.451.75=0.9m4.7 容积计算 第一絮凝室：= =111.82 第二絮凝室： = =38.75 分离室： =（+） =698.88（111.82+38.75） =548.31实际各室容积之比： 第二絮凝室：第一絮凝室：分离室=： =38.75：111.82：548.31 =1：2.88：14.15 澄清池内各室停留时间： 第二絮凝室：38.7560/448=5.2min 第一絮凝室：5.22.80=14.56min 分离室： 5.26.71=34.89min 4.8 进水系统 取进水流速为=1.0m/s 进水管管径d=0.398m 设计中取进水管管径为DN400，则实际进水流速为： =0.99m/s 据此设计出水管管径为400mm4.9 集水系统 集水槽采用辐流式集水槽和环形集水槽，设计时，辐射槽、环形槽、总出水槽之间按水面连接考虑。 1 辐流式集水槽： 池共设6根辐流式集水槽，每根集水槽流量为=Q/6=448/（36006）=0.0207/s 设辐射槽宽=0.25m，槽内水流速度=0.4m/s，槽内坡降iL=0.1m，则槽内终点水深为=0.207m 槽临界水深： =0.323m 槽起点水深为： =0.530m 按2校核，取水槽内流速=0.6m/s，则 =0.276m =0.141m =0.460m 设计槽内起点水深0.46m，终点水深0.56m，出水孔前水位0.05m，孔口出流跌落0.07m，槽超高0.2m，则 槽起点断面高： 0.46+0.07+0.05+0.20=0.78m 槽终点断面高： 0.56+0.07+0.05+0.20=0.88m每槽孔口总面积为=0.01689孔眼直径设计为25mm，则弹孔面积=4.91，则每槽孔眼总数为：N=/=392.8/4.91=80个，每侧40个。2 环形集水槽：=Q/2=448/（36002）=0.0622/s 取=0.6m/s，槽宽=0.5m，考虑到施工方便，槽底为平底，即iL=0.则 槽内终点水深为： =0.0622/（0.600.5）=0.21m 槽内临界水深为： =0.116m 槽内起点水深为： = =0.24m 按2校核，设槽内流速 =0.8m/s，则 =0.0622/（0.800.5）=0.16m =0.185m =0.32m 设计环形槽内水深为0.80m，环形槽超高0.50m，则环形槽断面高为：0.80+0.07+0.05+0.50=1.42m.3 总出水槽设计流量Q=448/3600/s取槽宽b3=0.7m，出水槽按矩形渠道计算，槽内水流速度=0.8m/s槽内坡降为0.20m，槽长6.0m槽内重点水深为h6=Q/（b3）=448/（36000.80.7）=0.222mA=Q/=448/（36000.8）=0.1556R=A/=0.3618/（20.517+0.7）=0.136my=2.50.130.75(0.10) (n=0.013) =2.50.130.750.1360.5 (0.10) =0.151C=Ry=0.1360.1502=57.005i=/(RC2)=0.82/(0.136570052)=0.00145 槽内起点水深： h5=h6iL+0.000836.0=0.2220.20+0.00836.0=0.0.0718m 4 流量增加1倍时校核 总出水槽内流量为=448/(36002)=0.1/s 槽宽b3=0.7m，槽内流速取为=0.9m/s，则槽内终点水深为： =0.16m A=/=0.1/0.9=0.111R=A/=0.111/（20.16+0.7）=0.1088my=2.50.130.75(0.10) (n=0.013) =2.50.130.750.10880.5 (0.10) =0.1516C=Ry=0.10880.1498=57.986i=/(RC2)=0.92/(0.108857.9862)=0.00159 槽内起点水深： =iL+0.001596.0=0.160.20+0.0001596.0=0.1436m设计取用槽内起点水深为0.75m，槽内终点水深为0.95m，超高0.5m按照设计流量计算得：从辐射槽起点到终点的水面坡降为：h=（）+（）+（）=（0.159+0.10.241）+（0.520.48）+（0.322+0.20.517） =0.062m流量增加1倍时的坡降为：h=（）+（）+（）=（0.260+0.10.321）+（0.790.72）+（0.1436+0.20.16） =0.0995m4.10 排泥及排水的计算1 污泥浓缩室：污泥浓缩室的总容积根据经验按池总容积的1%考虑 V4=1%=1%698.88=6.99 分设2斗，则每斗容积V斗= V4/2=3.49 =R1=8.55=0.12m 污泥斗上底面积： =2.82.03+2.82/3 =2.82.03+2.80.122/3=5.91 污泥斗下底面积： =0.450.45=0.2025 污泥斗容积： V斗=（+） =（5.91+0.2025+） =3.20 两斗总容积： V4=3.202=6.4则污泥斗总容积为池容积的6.4/698.88100%=0.92%2 排泥周期 本池在重力排泥时，进水悬浮物含量S1=一般1000mg/L，出水悬浮物含量S4一般10mg/L，污泥含水率P=98%，又浓缩污泥容重=1.02，所以排泥周期： =min(S1S4)mg90190290390490590690790890990min213.3101.166.249.239.232.527.824.621.619.43排泥历时设污泥管直径dg100，其断面面积=0.007854 电磁排泥阀适用水压h4.0m 取=0.03，管长L=5m 局部阻力系数：进口 =10.5=0.5 丁字管 =10.1=0.1 出口 =10.1=0.1 45弯头 =10.1=0.5 闸阀 =0.15+4.3=4.45（闸阀、截至阀各一个） 则=6.45 流量系数:=0.33 排泥流量: =0.33=0.229/s 排泥历时：=4.08/0.229=178.16s4 放空时间 设池底中心排空管直径dg300，其断面面积=0.07069 本池开始放空时，水头为池运行水位，至池底中心高H2， 取=0.03，管长L=15m 局部阻力系数：进口 =10.5=0.5 出口 =11=1 进口 =10.1=0.1 闸阀 =20.2=0.4 丁字管 =10.1=0.1 则=2.0流量系数:= =0.47 瞬时排水量: q= =0.470.07086=0.396/s 放空时间t= 式中 =2536.43=5.34=45=14.0m 所以t=22536.43（）+25.34（）=1870.83+8089.57=9960.4s=1.19h4.11 机械设备（搅拌机）计算： 搅拌机是机械澄清池的主要设备，由于进水悬浮物含量最高位800mg/L，一般不超过1000mg/L，所以无需设置刮泥机设备，搅拌机可使池内液体形成两种循环流动，以达到使水澄清的目的，其作用有二：一是机械反应，由提升叶轮的桨叶在第一反应室内完成机械反应，使经过加药混合产生的絮凝颗粒与回流中的原有矾花碰撞接触而形成较大的颗粒。；二是澄清分离，提升叶轮将第一