污泥重力浓缩池设计计算

第一节 污泥重力浓缩池设计计算

1．污水处理厂设计进水指标：

BOD5≤250mg/l COD≤300mg/l SS≤300mg/l PH=6.5～7.5

2．污水处理厂设计出水指标：

BOD5≤25mg/l COD≤100mg/l SS≤30mg/l PH=6.5～7.5

①初沉池污泥量:

Qp?100C0?Q100?300?50%?6200??31m3/d?1.29m3/h 3610(100?p)?10(100?97)?——初沉池SS去除率，%，一般为40%~60%，取50%

C0——进水SS浓度，g/L;由題目取300 mg/l； ?——沉淀污泥浓度，以1000kg/m3计。 ②二沉池污泥量

Qs??X fXr?X?Y?Sa?Se?Q?KdVXv

式中：△X——每日增长的污泥量，kg/d； f——即MLVSS/MLSS,生活污约为 0.75； Y——产率系数，取0.5；

Sa——经过预先处理，污水含有的有机物（BOD）量，187.5mg/L；

Se——经过活性系统处理，污水含有的有机物（BOD）量，18.6mg/L；

Kd——衰减系数，取0.09； V——曝汽池的容积，1177.38m3； Xv——MLVSS，Xv＝2.5kg/m3； P——污泥含水率； Xr——回流污泥浓度。 代入各值可得：

?X?Y?Sa?Se?Q?KdVXv?0.5??0.1875?0.0186??6200?0.09?1177.38?2.5 ?523.59?246.91?276.68kg/d则每日从曝气池中排除的剩余污泥量：

Qs??X276.68??46.11m3/d?1.92m3/h fXr0.75?83所以，排泥量Qw?31.0?46.11?77.11m/d?3.21m3/h

第二节 污泥泵房设计计算

1. 污泥泵房设计说明

二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回污泥泵房。 1.2.回流污泥泵设计选型 （1）扬程：

二沉池水面相对地面标高为0.7m,套筒阀井泥面相对标高为0.2m，回流污泥泵房泥面相对标高为－0.2-0.2＝-0.4m，曝气池水面相对标高为1.8m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.8-（-0.4）＝2.2m （2）流量：

设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=50％，即 QR=50%Q=2000 m3/d=84 m3/h=23L/s 本设计2座曝气池设2台回流污泥泵。 （3）选泵：

选用NL76-9型立式离心泵3台（2用1备），单台提升能力为50m/h，提升高度为9m－10m,电动机转速n=1450r/min,功率N=3kW 1.3.剩余污泥泵设计选型

3

选用LXB-700螺旋泵3台（2用1备），单台提升能力为300m3/h，提升高度为2.0m－3.0m,电动机转速n=63r/min,功率N=30kW 侧污泥泵房占地面积设计为10m×8m

采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。计算草图如图10所示：

DHd1hd2i=0.05图10 浓缩池计算草图

1. 设计参数

污泥总量计算及污泥浓度计算

二沉池排放的剩余污泥量： Qs?46.11m3/d?1.92m3/h，本设计含水P率取为99%，浓缩后污泥含水率97% ，污泥浓度C为8kg/m3，二沉池污泥固体通量M采用1kg/(m2·h)。 采用中温二级消化处理，消化池停留天数为30d，其中一级消化20d，二级消化10d。消化池控制温度为33~35?C，计算温度为

35?C。

超磁分离为例：超磁分离污泥排放量为Qs=35m3/d=1.46m3/d，含水率97%，污泥浓度C为7000mg/L即7kg/m3，污泥固体能量M采用1kg/(m2·h)。停留时间T取16h。

2. 浓缩池面积

A?QsC1.92*8??15.36m2 M1A=QsC/M=1.46*7/1=10.22m2

式中： C——流入浓缩池的剩余污泥浓度（kg/s），本设计取8kg/m

Q——二沉池流入剩余污泥流量（m3/h），

22kg/(m?h)? M ——固体通量???，一般采用1-2kg/(m?h)；取1.0.

3

本设计采用两个污泥浓缩池，1用1备。 3. 浓缩池的直径

D?4A??4?15.36?4.5m，取4.5m

3.144. 浓缩池的容积

V?QsT?1.92?16?30.72m3

V=QsT=1.46*16=23.36m3

式中：T——浓缩池浓缩时间（h），一般采用10-16h，本设计取16h。 5. 沉淀池有效水深

h2?TQs16?1.92??2.0m A15.36h2=TQs/A=16*1.46/10.22=2.29m

6.浓缩后剩余污泥量

Q1?Qs(1?P1)46.11?(1?0.99)??15.37m3/d

n(1?P2)(1?0.97)P1——进入浓缩池时的污泥含水率；

P2——流出浓缩池的污泥含水率； n——浓缩池个数。 7. 池底高度

辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转 动将污泥推入泥斗。池底高度：

h4?D4.5i??0.01?0.0225m 22

8. 污泥斗容积

h5?tg?(a?b)?tg55??(1.5?0.5)?1.43

式中： ?— 泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设计取550

a — 污泥斗上口半径（m）；本设计取1.5m；

b — 污泥斗底部半径(m)，本设计取0.5m。

污泥斗的容积： 11V1???h5(a2?ab?b2)??3.14?1.43?(1.52?1.5?0.5?0.52)?4.9m3

339. 浓缩池总高度

本设计取浓缩池超高h1 = 0.30 m，缓冲层高度h3 = 0.30 m

H?h1?h2?h3?h4?h5?0.3?2.0?0.3?0.0225?1.43?4.0525m

10.排泥管

采用污泥管道最小管径DN150mm，间歇将污泥排出贮泥池。

第三节 贮泥池设计计算

经过浓缩后的污泥进入贮泥池，然后经投泥泵进入消化池处理系统，其主要作用有调解污泥量、药剂投加池和预加热池。

由于污水处理过程中产生的污泥量不大，本设计采用一个贮泥池，贮泥池采用竖流式沉淀池构造。

1、贮泥池设计进泥量

Q=Q1+Q2

式中，Q——每日产生污泥量(m3/d)； Q1——初沉池污泥量(m3/d)； Q2——浓缩后剩余污泥量(m3/d)。

由前面算得结果可知，Q1=31 m3/d，Q2=15.37m3/d，则每日产生污泥量为：

Q = 31 + 15.37 = 46.37m3/d

2、贮泥池的计算容积

V?Q?t 24n式中，V——贮泥池计算容积(m3)； Q——每日产泥量(m3/d)；

t ——贮泥时间(h)，一般采用8~12h； n——贮泥池个数。 设计中取t = 8h，n = 1

V?46.37?8?15.46m3

24?1贮泥池的设计容积

1V1?a2h2?h3(a2?ab?b2)

3tg?(a?b)h3?

2式中，V1——贮泥池设计容积(m3)；

h2——贮泥池有效深度(m)； h3——污泥斗高度(m)； a——污泥贮池边长(m)； b——污泥斗底边长(m)；

n——污泥贮池个数，一般采用1个； α——污泥斗倾角，一般采用60°。

设计中取a =2.5m，h2 = 2.1 m，污泥斗底为正方形，边长b = 1.5m

tg60?(2.5?1.5)h3??1.73m

21V1?2.52?2.1??1.73?(2.52?2.5?1.5?1.52)?18.75m3?15.46m3

33、贮泥池高度

h = h1 + h2 + h3

式中，h——污泥贮池高度(m)； h1——超高(m)，一般采用0.3m； h2——污泥贮池有效水深(m)； h3——污泥斗高(m)。

h = 0.3 + 2.1 + 1.73= 4.13(m)

4、管道部分

贮泥池中设置DN200mm的吸泥管一根。 厌氧消化池

污泥消化可采用厌氧消化或好氧消化两种方法。污泥厌氧消化系统由于投资和运行费用相对较省、工艺条件（污泥温度）稳定、可回收能源（污泥气综合利用）、占地较小等原因，采用比较广泛；但工艺过程的危险性较大。污泥好氧消化系统由于投资和运行费用相对较高、占地面积较大、工艺条件（污泥温度）随气温变化波动较大、冬季运行效果较差、能耗高等原因，采用较少；但好氧消化工艺具有有机物去除率较高、处理后污泥品质好、处理场地环境状况较好、工艺过程没有危险性等优点。考虑到处理构筑物的占地问题，并且当前好氧消化池的设计经验比较缺乏，故本设计中采用厌氧消化池作为消化设施。

1、设计要点

每座消化池的大小，可根据运转方式、要求的机动性、结构和基础的考虑而决定。一般每座消化池的容积：小型的消化池为2500m3以下；中型消化池为5000m3左右；大型消化池为100003以上。当为圆柱形消化池时，其直径一般为6~35m，柱体部分的高度约为直径的1/2，总高与直径之比约为0.8~1.0。池子的直径很少大于35m。池底坡度一般采用8%。

2、设计计算 (1)消化池容积计算

根据剩余活性污泥量较多，采用有机负荷法进行设计，挥发性有机负荷选用1.05kg/(m3·d)，初沉污泥量为31m3·d，浓缩后剩余污泥量为15.37m3·d，含水率为97%，干污泥相对密度为1.01，挥发性有机物占67%，则消化池总容积为：

V?Sv(31?15.37)?(1?97%)?1.01?1000?0.67??896.53(m3) S1.05容积比为一级:二级 = 2:1，一级消化池为2座，二级消化池为1座，则单池容积为298.85m3。

(2)消化池高度计算

一级消化池结构尺寸为：消化池直径D = 9m；集气罩直径d1 = 1.5m，高度h1 = 2.0m；池底椎体圆台直径d2 = 1.5m，椎体倾角为15°；计算得到上椎体及下椎体高度h2 = h4 = 1.20m；取消化池主体高度h3 = 4.0m。则消化池总高度为：

H?h1?h2?h3?h4?2.0?1.2?4.0?1.2?8.4m

总高度和圆柱直径的比例为：

H8.4??0.933，介于0.8~1之间，符合要求。 D9消化池各部分容积： 集气罩容积

3.14?1.52V1?h1??2?3.533(m3)

44?d12上椎体容积

1?D13.14?92V2??h2???1.2?25.43(m3)

3434圆柱体容积

23.14?92V3?h3??4.0?254.34(m3)

44下椎体容积等于上椎体容积，V4 = V2 = 25.43m3。 消化池有效容积为：

符合要求。 V0?V2?V3?V4?25.43?254.34?25.43?305.2(m3)?298.85m3，二级消化池结构尺寸同一级消化池。 (3)消化后污泥量计算 A、一级消化后污泥量：

一级消化降解了部分可消化有机物，同时一级消化不排出上清液，消化前后污泥含水量不变，有下式成立：

?D2V2P2?V1P1

V2(1?P2)?V1(1?P1?P1)(VRdm)

式中，V1——一级消化前生污泥量(m3/d)；

V2——一级消化后污泥量(m3/d)；

P1——生污泥含水率(%)； P2——一级消化污泥含水率(%)；

Pv——生物泥中有机物含量(%)，一般采用65%； Rd——污泥可消化程度(%)，一般采用50%；

m——一级消化占可消化程度的比例(%)，一般采用70%～80%。

V1=46.34m3/d，P1=97%，m = 80%，则一级消化后污泥量及污泥含水率为：

V2?46.34(m3/d)；P2?97.76%

一级消化池单池排泥量为46.34/2 = 23.17 m3/d B、二级消化后污泥量

消化浓缩后污泥含水率由一级消化前的97%降至二级消化池后的95%，每日二级消化池排出污泥：

V3?100?P1V1(1?PV?Rd)

100?P3式中，V1——生污泥量(m3/d)； V3——二级消化后污泥量(m3/d)；

P1——生污泥含水率(%)；

P3——二级消化后污泥含水率(%)。

设计中取P1=97%，P3=95%，V1=11.654m3/d，则二级消化后污泥量为：

100?97V3??46.34?(1?0.65?0.50)?18.77(m3/d)

100?95二级消化池采用1座，所以其排泥量为18.77 m3/d。 污泥脱水

污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%～80%，从而大大缩小污泥的体积。

(1)脱水污泥量计算 脱水后污泥量：

Q?Q0100?P1

100?P2M?Q(1?P2)?1000

式中，Q——脱水后污泥量(m3/d)； Q0——脱水前污泥量(m3/d)；

P1——脱水前污泥含水率(%)；

P2——脱水后污泥含水率(%)； M——脱水后干污泥重量(㎏/d)。

设计中取Q0 = 18.77m3/d，P1=95%，P2=75%

Q?Q0100?P1100?95?18.77??3.754(m3/d)?0.156(m3/h)

100?P2100?75M?3.754?(1?0.75)?1000?938.5(kg/d)?39.11(kg/h)

污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。 (2)脱水机的选择

机械脱水方法有真空吸虑法、压滤法和离心法。常用的脱水机械主要有：真空转鼓过滤机、板框压滤机、带式压滤机、离心机。各种脱水机的主要特点如下：

表8：各种脱水机特点及适用

名称 真空压滤机 特点 能够连续生产，可以自动控制，构造复杂，附属设备多，运行费用高 板框压滤机 构造简单，劳动强度大，不能连续工作 可以连续工作，脱水效率带式压滤机 高、噪音小、能耗低、操作管理方便 离心机 动力消耗大、噪声较大 适用范围 应用较少，适用于工业企业 适合小型污泥处理装置 应用广泛，适用大中小型污泥处理装置 构造简单、脱水效果好、应用广泛，适用大中小型污泥处理装置 设计中选用DYB－600型带式压滤机，其主要技术指标为，污泥泵流量为2~5 m3/h，冲洗泵流量为4~6 m3/h，输送机输送量为800kg/h，泥饼含水率75%。设计中共采用2台带式压滤机，其中一用一备。工作周期为每天8小时，则处理污泥量为：

m?2?8?16(m3/d)，可以满足要求。

3.4.5 污泥最终处置

污泥最终处置方法有弃置法和回收利用法。

弃置法包括卫生填埋和污泥焚烧处置；回收利用法包括污泥的土地利用、污泥堆肥和工业利用等。本设计中采用卫生填埋、土地利用及污泥堆肥等方法相结合的方式综合合理处置污泥。 高程计算

此设计中河岸标高为52m，洪水位为47m，排水管道管底标高与洪水位相平，平均流速为0.6～1.0m/s，取0.8m/s，反应池到二沉池之间的管道流速为防指止活性污泥沉淀和破坏，应取0.6m/s。

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