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1、沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计设计计算2.1格栅设计计算 图2-1格栅计算图1. 栅条的间隙数Qmax=1470 l/s设栅前水深 h=1.05 m; 过栅流速v=0.9 m/s;栅条间隙宽度 b=0.02 m; 格栅倾角 =60;n=78个 (2-1)2. 栅槽宽度设栅条宽度 S=0.01 mB=S(n-1)+bn (2-2) =0.01(78-1)+0.0278=2.33 m3. 进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽 B1=1.40 m,其渐宽部分展开角度1=20l1=1.41m (2-3)4. 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2=0.71m (2-4)5. 通过格栅的水头损失设栅条断面
2、为锐边矩形断面=2.42 k=3 h1= =0.119m (2-5)取0.10m6. 栅后槽中高度设栅前渠道超高 h2=0.3 mH=h+h1+h2=0.98+0.119+0.3=1.40m7. 栅槽总长度L=l1+l2+0.5+1.0+=1.40+0.71+0.5+1.0+=4.36m8. 每日栅渣量 在格栅间隙20mm的情况下,设栅渣量为每1000m3 污水产0.05m3 W=5.85 m3/d (2-6)因5.85 m3/d0.20 m3/d 宜采用机械清渣2.2平流沉砂池工艺计算本工程设计采用平流沉砂池。设计中选4组平流沉沙池，N=4，每组沉沙池设两格。（1）设计参数设计流量： 设计流
3、速： 停流时间： （2）沉砂池长度 (2-7) （3）水流断面面积 (2-8) （4）池的总宽度（5）有效水深（6）贮泥区所需容积 设T=2d, 城市污水沉砂量X=30 则 (2-9) （7）每个沉砂斗的容积设每一个分格有1个沉砂斗，（8）沉砂斗各部分尺寸及容积设斗底宽，斗壁与水平面的倾角为，斗高=0.85m，则沉砂斗上口宽为 （2-10） 砂斗容积 （2-11） （符合要求）（9）沉砂斗高度采用机械排砂,设计池底坡度为0.06,坡向砂斗沉泥区高度为 （10）池子总高度设超高2.3辐流式沉淀池设计计算 1. 沉淀部分水面面积设表面负荷q=2m3/(m2 h) n=4个F=660m2 （2-12
4、） 2.池子直径D=28.9m （2-13）取D=29.00m 3. 沉淀部分有效水深设t=1.5hh2=qt=21.5=3.0m （2-14） 4. 沉淀部分有效容积v=1.5=1980m3 （2-15） 5. 污泥斗部分所需容积设S=0.5l/cap.d T=4小时 N= 人 每池每天污泥量 =5.205m3 （2-16） 6. 污泥斗容积设r1=2.00m,r2=1m,=45则 h5=(r1-r2)tg=(2-1)tg45=1.73mV1 =12.7m37.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h4=(R-r1)0.05=(29/2-2)0.05=0.625m V2 =1
5、59.13m38.污泥总容积v1+v2=12.7+159.13=171.83m33.47m3 (符合要求)9.沉淀池总高度设超高h1=0.30m,缓冲层h3=0.50mH=h1+h2+h3+h4+h5=0.30+3.0+0.50+0.625+1.73=6.155m10. 沉淀池边高度H=h1+h2+h3=0.3+3.0+0.5=3.8m11. 径深比D/h2=29/3.50=9.67 (符合要求)2.4 普通推流曝气池设计计算2.4.1 污水处理程度的计算及曝气池的运行方式1. 污水处理程度的计算 原污水中的BOD5 (S0)值为263mg/l经初次沉淀池处理，BOD5 按降低25%考虑，则进
6、入曝气池的污水其BOD5 值SA=263(1-25%)=197.25mg/l计算去处率，首先计算处理水中非溶解性BOD5值，即：BOD5=7.1bXACe取b=0.09 XA=25mg/l Ce=0.4 BOD5=7.10.09250.4=6.39mg/l处理水中的溶解性BOD5值为25-6.39=18.61mg/l去除率 =92.9%2.曝气池的运行方式以传统的活性污泥运行方式为基础，可以按阶段曝气系统和再生曝气系统运行。2.4.2 曝气池的工艺计算1. 按污泥负荷计算，曝气池的体积为 V= （2-17）Ns=0.3kgBOD5/kgMLSSd=11.7104m3/dX=3300mg/l V
7、=3.1104m3 设四组曝气池，则其体积为 V0=0.775104 名义停留时间为 t=6.36h2.确定池体有效水深 h=4.5m每组曝气池面积为F=1722m2池宽B=7.2m池长L= =1722/7.2=239m= （符合要求）= （符合要求）设5个廊道，每个廊道长为l=m取超高0.5m则池总高度为H=4.5+0.5=5.00m2.4.3曝气系统的计算采用鼓风暴器系统1. 平均时需氧量计算O2=aQSr+bVSr （2-18）取a=0.5 b=0.15O2= =795kg/h2. 最大时需氧量k=1.2代入个值O2(max)= （2-19）=882kg/h3. 每日去除BOD5值为BO
8、Dr=11.7104(197.25-20)/1000=2.07104kg/d=862.5kg/h4. 去除每kgBOD的需氧量O2=795/862.5=0.92kgO2/kgBOD5. 最大时需氧量与平均时需氧量之比O2(max)/O2=882/795=1.112.4.4 供气量计算采用网状膜空气扩散器敷设于池底0.2m处,淹没水深4.3m计算温度30查表的水中溶解氧饱和度EA=20Cs(20)=9.17mg/l Cs(30)=8.4mg/l 1. 空气扩散装置出口处的绝对压力Pb值Pb=1.013105+9.81034.3=1.4344105Pa2. 气泡离开池表面时氧的百分比Ot值Ot=2
9、1(1-0.2)/79+21(1-0.2)100=17.543. 曝气池混合液中平均饱和度（按最不利计算）Cs(30)=7.63(1.4544/2.026+17.54/42)=8.66mg/l4. 换算为20条件下脱氧清水的需氧量=0.85 =0.95 c=1.875R0=RCs(20)/Cs(20)-C1.024(30-20) （2-20）=1024kg/h 相应的最大时需氧量R0(max)=RmaxCs(20)/ Cs(20)-C1.024(30-20)=1144kg/h5. 曝气池平均供气量Gs=R0/(0.3EA)100=1024/(0.320)100=1.71104m3/h6. 曝气
10、池最大供气量Gs(max)=R0(max)/(0.3EA)100=1144/(0.320)100=19066m3/h7. 去除每kgBOD的供气量1.74104/(2.84104) =0.60m38. 每m3污水的供气量1.74104/(11.7104)=0.15m3空气/ m3污水9. 本系统的空气总用量(不采用空气在回流污泥井提升污泥)最大为1.91104m3/h2.4.5 空气管系统计算选择一条从鼓风机房开始最长的管路最为计算管路,在空气流量变化处设计算节点,统一编号列表计算.曝气池平面面积为47.87.210=3441.6 m2每个曝气头服务面积按0.70 m2计则所需要的曝气头总数为
11、：，为安全计取5000个，则每根竖管上安装的曝气头数目为：个，每个曝气头的通过的空气流量为：3.81 m3/h 空气干管和支管以及配气竖管的管经根据通过空气量和相应的流速加以确定,空气沿程损失,查表得比摩阻,乘以长度得到,局部损失折算成当量长度计算,以下列表计算:图2-2空气管路计算图表2-1空气管路计算表管段编号管段长度L(m)空气流量空气流速m/s管径mm配件管段当量长度L0(m)管段计算长度L0+L(m)压力损失h1+h2m3/hm3/min9.8(Pa/m)9.8(Pa)123456789101122210.453.810.06- 32弯头1个0.621.070.180.1921200
12、.457.620.13-32三通1个1.181.630.340.5520190.4511.430.19-32三通1个1.181.630.671.1019180.4515.240.25-32三通1个1.181.630.921.5018170.4519.050.32-32三通1个，异形管1个1.271.721.282.2017160.4522.860.383.250三通1个1.181.630.260.4216150.4526.670.443.650三通1个1.181.630.350.5715140.4530.480.514.150三通1个1.181.630.400.6514130.4534.290
13、.574.850三通1个1.181.630.50.8213120.4538.10.645.150三通1个 2.182.630.58 1.53。12111.576.21.274.280三通1个 异形管1个2.183.680.331.2111101.5152.42.545.2100四通1个 异形管1个6.417.910.292.291098.253816.356.3150闸门1个 弯头3个三通1个11.3019.550.275.28981076212.712150四通1个 异形管1个10.2520.250.7615.398710152425.413.6200四通1个 异形管1个18.7228.72
14、0.288.047610228638.14.5400四通1个 5.8715.870.426.676510304050.676.8400四通1个 5.8715.870.69.52542.8381063.58.5400四通1个 弯头2个8.2511.050.818.954314.4381063.58.5400四通1个 弯头2个8.2522.650.8118.353214.4762012716.3600三通1个 异形管1个33.2747.670.3516.68213019066317.7719.7800四通1个 异形管1个54.1284.120.433.65合计135.56由表2-1计算得总损失H=
15、135.569.8=1.328KPa, 网状膜空气扩散器的压力损失为5.88 KPa,则总损失为:5.88+1.328=7.208 KPa为安全计，设计取值7.208 KPa 扩散器距池底为0.2m,因此鼓风机所需的压力为: P=1.8+(4.5-0.2)9.8=59780Pa,取60kPa. 再根据供气量: 最大时: 1.91104m3/h 平均时: 1.71104m3/h 根据以上的压力和空气量,决定采用L62LD型空压机5台，4台工作，1台备用。.2.5 辐流式二沉池设计计算1. 沉淀部分水面面积：取表面负荷q=1m3/m2 h q=(1.01.5)m3/m2A=Q/q=14703600
16、/(10001)=5292m2 （2-21）2 池子直径 设八个沉淀池 A1=5292/8=661.5 m2 D=29 m （2-22）3. 沉淀部分有效水深：停留时间取t=2.5 t=(1.52.5)hH=qt=12.5=2.50 m4. 出水堰负荷：q=1470/(83.1434)=1.72L/s.m 3400 m3二级消化池总容积为 V=V/P=6800 m3采用2座二级消化池，每两座一级消化池窜连一座二级消化池，则每座二级消化池的有效容积 V0= =3400m3二级消化池的各部分的尺寸同一级消化池。2.9.3 消化池各部分的表面积的计算 池盖表面积集气罩表面积为F1=d12+3.14d
17、1h2=22+3.1423=15.70m2 池顶表面积为 F2=(4h22+D)= (432+20)=43.96m2则池盖总表面积为F1+F1=15.70+43.96=59.66 m2池壁表面积为F3=3.14Dh5=3.14207.2=452.16 m2 （地下部分）F4=3.14Dh6=3.142043.8=301.44 m2 （地下部分） 池低表面积为F5=3.14l(d/2+d2/2)=3.149.06（10+1）=312.93 m2F6=3.14d22/4=3.1422/4=3.14 m2 F总= F5+F6=312.96+3.14=319.23 m22.9.4消化池热工计算1. 提
18、高新鲜污泥温度的耗热量中温消化温度TD=35新鲜污泥年平均温度TA=17.30日平均最低气温TS=12 每座一级消化池投配的最大污泥量为V=34005%=170m3/d则日平均耗热量为Q1=132750kcal/h最大耗热量为 Q1max=172500 kcal/h2. 消化池池体的耗热量消化池各部分传热系数采用池盖 K=0.81W/(m2.K)0.7kcal/(m2h)池壁在地面以上部分为 K=0.7W/(m2.K) 0.6kcal/(m2h)池壁在地面以下部分及池底为 K=0.52W/(m2.K)0.45kcal/(m2h)池外介质为大气时,全年平均气温为 TA=11.6冬季室外计算温度为
19、 TA=-9池外介质为土壤时,全年平均气温为 TB=12.6冬季室外计算温度为 TB=4.2池盖部分全年平均耗热量为Q2=FK(TD-TA)1.2=59.660.7(35-11.6)1.2=1172.68 kcal/h最大耗热量为 Q2max= FK(TD-TA)1.2=59.660.735-(-9)1.2= 2205.03kcal/h 池壁在地面以上部分全年平均耗热量为 Q3=FK(TD-TA)1.2=452.160.6(35-11.6)1.2=7618.00kcal/h 最大耗热量为 Q3max=FK(TD-TA)1.2=452.160.635-(-9)1.2=14324.43kcal/h
20、 池壁在地面以下部分全年平均耗热量为 Q4=FK(TD-TB)1.2=301.440.45(35-11.6)1.2=3646.22kcal/h最大耗热量为 Q4max=FK(TD-TB)1.2=301.440.45(35-4.2)1.2=5013.55kcal/h池底部分全年平均耗热量Q5=FK(TD-TB)1.2=319.230.45(35-12.6)1.2=3861.41kcal/h 最大耗热量为 Q5max=FK(TD-TB)1.2=319.230.45(35-4.2)1.2=5309.43kcal/h 每座消化池池体全年平均耗热量Qx=1172.68+7618.00+3646.22+3
21、861.41=16298.31kcal/h 最大耗热量为Qmax=2205.03+14324.43+5013.55+5309.41=26852.42kcal/h 3. 每座消化池总耗热量 全年平均耗热量为 Q=132750+16298.31=149048.31kcal/h 最大耗热量为 Qmax=172500+26852.42=199352.42kcal/h4. 热交换器的计算消化池的加热,采用池外套管式泥水热交换器.全天均匀投配.生污泥在进入一级消化池之前,与回流的一级消化池污泥先行混合后再进入一级消化池其比例为1：2. 则生污泥量为Qs1=170/24=7.08m3/h回流消化污泥量为 Q
22、s2=7.082=14.16 m3/h进入消化器的总污泥量为Qs= Qs1+ Qs2=7.08+14.16=21.24 m3/h生污泥的日平均最低温度 Ts=12生污泥与消化污泥混合后的温度为 Ts=(112+235)/3=27.33热交换器的套管长度按下式计算 L=Qmax1.2/(DKTm)热交换器按最大总耗热量计算 Qmax=199352.42 kcal/h 内管管径选用DN80mm时,则污泥在内管中的流速为 V=22.5/(/40.0823600)=1.24m/s （符合要求）外管管径选用DN125mm平均温差的对数Tm按下式计算 Tm=(T1-T2)/ln(T1/T2)污泥循环量 Q
23、s=17.4m3/hTs=Ts+Qmax/ (Qs1000)=27.33+199352.42/（22.51000）=36.19热交换器的入口热水温度采用 Tw=85Tw- Tw采用10则循环热水量为 Qw=Qmax/( Tw- Tw)1000=199352.42/(85-75)1000=19.94m3/h核算内外管之间热水的流速为 V=19.94/(/40.12-/40.082)3600=0.88m/s （符合要求）T1=47.67;T3=27.33;Ts=36.19;Tw=85; Tw=75; T2=49.67则 Tm=(T1-T2)/ln(T1/T2)=(47.67-48.81)/ln(4
24、7.67/48.81)=48.23热交换器的传热系数选用K=697.8(W/m2K),则每座消化池的套管是泥水热交换器的总长度为L=Qmax/(DkTm)=199352.42/(3.140.0860048.23)1.2=32.91m设每根长4m,其根数为 n=32.91/4=8根,选用8根5. 消化池保温结构厚度计算消化池各部分传热系数允许值采用池盖为 K=0.81W/(m2K) 0.7kcal/(m2h)池壁在地上部分为K=0.7W/(m2K) 0.6kcal/(m2h)池壁在地下部分及池底为K=0.52W/(m2K) 0.45kcal/(m2h)池盖保温材料厚度(B1)的计算设消化池池盖混
25、凝土结构厚度为G=250mm钢筋混凝土的导热系数为G=1.55W/(mk)采用聚氨脂硬质泡沫塑料作为保温材料导热系数B=0.02kcal/(mh)则保温材料的厚度为B1=(G/K-G)/( G/B)=(1.33/0.7-0.25)/(1.33/0.02)=0.025m=25mm池壁在地上部分保温材料的厚度(B2)的计算设消化池混凝土结构厚度为G=400mm采用聚氨脂硬质泡沫塑料作为保温材料,则保温材料的厚度为B2=(G/K-G)/( G/B)=(1.33/0.6-0.4)/(1.33/0.02)=0.027m=27mm池壁在地面以上的保温材料延伸到地面以下的深度为冻深加上0.5m池壁在地面以下
26、部分以土壤作为保温层时,其最小厚度的计算土壤导热系数的计算为B=1.163kcal/(mh)设消化池池壁在地面以下的混凝土结构厚度为G=400mm,则保温材料的厚度为B2=(G/K-G)/( G/B)=(1.33/0.45-0.4)/(1.33/1.0)=1.96m=1960mm池底在地面以下部分以土壤作为保温层时,其最小厚度(B3)的计算设消化池池底混凝土结构厚度为G=700mmB3=(G/K-G)/( G/B)= (1.33/0.45-0.7)/(1.33/1.0)=1.7m=1700mm地下水位在池底混凝土结构厚度以下,大于1.7m,故不加其他保温措施池盖.池壁的保温材料采用聚氨脂硬质泡
27、沫塑料.其厚度经计算分别为25mm.27mm,均按27mm记乘以1.5的修正系数,采用50mm二级消化池的保温材料及厚度与一级消化池相同2.9.5 沼气混合搅拌计算消化池的混合搅拌采用多路曝气管时沼气搅拌1. 搅拌用气量 单位用气量采用6m3/(min.1000m3池容),则用气量q=63600/1000=21.6m3/min=0.36m3/s2. 曝气立管管径曝气立管的流速采用12m/s,则所需立管的总面积为0.36/12=0.03m2选用立管的直径为,DN=60mm时,每根断面A=0.00283m2,则所需立管的总数为0.03/0.00283=10.6根,取11根核算立管的实际流速为 V=
28、0.36/(110.00283)=11.56m/s (符合要求)2.9.6 沼气的产量沼气量按泥量的倍数来计算，采用8倍的泥量计算，则：V沼=6808=5440m3/d2.10 沼气柜设计计算贮气柜内部的体积应按需要的最大调节容量决定，无资料可按平均日产量的2540%，即610h的平均产气量计算。采用的贮气柜为低压浮盖式湿式贮气柜，浮动罩直径与高度之比一般为1.5：1。沼气系统的压力一般为11761960Pa,本系统采用1960 Pa。计算如下：贮气柜的容积为V=576030%=1728m3 采用两个贮气柜 V0=V/2=864m3设D=12m H=8V=m3 864m3上加一个球冠，容积忽略
29、不计，R=36m.2.11 污泥脱水采用带式压滤机是轴压型，其性能如下：进水含水率聚合物用量污泥产泥能力泥饼含水率 97% 0.3% 250kg干污泥/mh 75% 污泥量为680 m3/d=28 m3/h 采用两台带式压滤机Q=30/2=15 m3/h2.12 水厂高程计算2.12.1 污水处理厂高程布置 确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高，计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初步设计时，精度要求可较低）。水头
30、损失包括：（1） 水流通过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内。（2） 水流通过连接前后两构筑物的管渠（包括配水设备）的水头损失，包括沿程与局部水头损失。（3） 水流流过量水设备的水头损失。 水利计算时，应选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行计算，应适当留有余地，以使实际运行时能有一定的灵活性。计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管渠的设计流量。设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以便处理后污水在洪水季节也能自流排出，在作高程布置时还应注意污水流程的配合，尽量减少许抽升的污泥量。本设计处理后的污水排入河流水位远低于水厂的地面标高，而且洪水位时也不会发生倒灌。同时考虑构筑物的挖土深度不宜过大，综合各方面条件，以曝气池埋深作为起点，推算各水面标高。2.12.2污水部分高程计算 高程（m）1. 河边水位 77.50 2. 出水厂管总损失: 0.00487734(1+0.3)=4.65m3. 计量堰下游水位