10000立方米/天城镇污水处理厂设计计算及构筑物尺寸详解

10000立方米/天城镇污水处理厂设计计算及构筑物尺寸详解

本文将详细介绍一座日处理10000立方米城镇污水处理厂的设计计算过程，并提供各构筑物的详细尺寸内容。

进水水质指标：

• SS：200mg/L
• COD：280mg/L
• BOD：180mg/L
• 氨氮：4mg/L
• 总氮：20mg/L
• 总磷：2.5mg/L

出水水质指标：

• SS：小于30mg/L
• COD：小于40mg/L
• BOD：小于10mg/L
• 氨氮：小于2mg/L
• 总氮：小于15mg/L
• 总磷：小于0.4mg/L

工艺流程：

粗格栅 - 细格栅 - 涡流沉砂池 - 平流初沉池 - A²/O（厌氧-缺氧-好氧）工艺 - 辐流式二沉池 - 混凝沉淀池 - 石英砂过滤 - 消毒 - 污泥处理

参考书籍：

《城市污水厂处理设施设计计算》第三版

各构筑物详细尺寸计算：

1. 粗格栅

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 水质指标SS = 200mg/L
• 进口宽度B = 2.5m
• 进口深度H = 1.5m
• 间距S = 30mm
• 倾角θ = 60°
• 过水面积A = 3.75m²
• 处理能力Q1 = ASV = 3.75m² × 30mm × 3600s/h = 405m³/h
• 数量n = Q/Q1 = 10000m³/d ÷ 405m³/h ≈ 25

2. 细格栅

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 水质指标COD = 280mg/L
• 进口宽度B = 2.5m
• 进口深度H = 1.5m
• 间距S = 10mm
• 倾角θ = 60°
• 过水面积A = 3.75m²
• 处理能力Q2 = ASV = 3.75m² × 10mm × 3600s/h = 135m³/h
• 数量n = Q/Q2 = 10000m³/d ÷ 135m³/h ≈ 74

3. 涡流沉砂池

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 水质指标SS = 200mg/L
• 有效半径r = 4m
• 深度H = 3m
• 进口宽度B = 2.5m
• 进口流速V = Q/（πr²） = 10000m³/d ÷ （π × 4²）m² ≈ 199m/h
• 进口面积A = Q/V = 10000m³/d ÷ 199m/h ≈ 50m²
• 排泥泵流量Q3 = Q/3 = 10000m³/d ÷ 3 ≈ 3333L/min
• 排泥泵扬程H3 = 2H + 1 = 7m
• 排泥泵功率P3 = Q3 × H3 × ρ/102 × η = 3333L/min × 7m × 1000kg/m³ / 102 × 0.7 ≈ 16.5kW

4. 平流初沉池

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 水质指标SS = 200mg/L，COD = 280mg/L，BOD = 180mg/L，氨氮 = 4mg/L
• 深度H = 3.5m
• 长度L = 3B = 7.5m
• 进水面积A = Q/（L × H） = 10000m³/d ÷ (7.5m × 3.5m) ≈ 305m²

5. A²/O（厌氧-缺氧-好氧）工艺

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 水质指标COD = 280mg/L，BOD = 180mg/L，氨氮 = 4mg/L，总氮 = 20mg/L

A段：

• 容积V1 = 0.25Q × t = 0.25 × 10000m³/d × 8h = 2000m³
• 长度L1 = V1/A1 = 2000m³ / 4m = 500m
• 宽度B = 10m
• 深度H1 = 8m
• 进水面积A1 = BL1 = 5000m²
• 进水流量Q1 = Q = 10000m³/d
• 进水COD浓度C1 = C2 = C3 = 280mg/L
• 进水BOD浓度C4 = 180mg/L
• 进水氨氮浓度C5 = 4mg/L
• 进水总氮浓度C6 = 20mg/L
• 进水总磷浓度C7 = 2.5mg/L

O段：

• 容积V2 = 0.2V1 = 400m³
• 长度L2 = V2/A2 = 400m³ / 4m = 100m
• 宽度B = 10m
• 深度H2 = 4m
• 进水面积A2 = BL2 = 1000m²
• 进水流量Q2 = Q1 = 10000m³/d
• 进水COD浓度C8 = C9 = C10 = 40mg/L
• 进水BOD浓度C11 = 10mg/L
• 进水氨氮浓度C12 = 2mg/L
• 进水总氮浓度C13 = 15mg/L
• 进水总磷浓度C14 = 0.4mg/L

A段其他参数：

• 进口流速V1 = Q1/BL1 = 10000m³/d ÷ 5000m² ≈ 2m/h
• 进口水力停留时间t1 = V1/Q1 = 2000m³ / 10000m³/d ≈ 0.2d
• 进口面积A3 = Q1/V1 × t1 = 10000m³/d ÷ 2000m³ × 0.2d = 1m²
• 进口距离A4 = 0.5L1 = 250m
• 曝气量Q5 = 0.6Q1 = 6000m³/d
• 曝气池体积V5 = 0.033Q1 = 330m³
• 曝气池长度L5 = V5/A5 = 330m³ / 4m = 82.5m
• 曝气池宽度B = 10m
• 曝气池深度H5 = 4m
• 曝气池进水面积A5 = BL5 = 825m²
• 曝气池进口流速V5 = Q5/A5 = 6000m³/d ÷ 825m² ≈ 7.3m/h
• 曝气池进口水力停留时间t5 = V5/Q5 = 330m³ / 6000m³/d ≈ 0.055d
• AO反应池体积V6 = V1 + V2 = 2400m³
• AO反应池长度L6 = V6/A6 = 2400m³ / 4m = 600m
• AO反应池宽度B = 10m
• AO反应池深度H6 = 4m
• AO反应池进水面积A6 = BL6 = 6000m²
• AO反应池进口流速V6 = Q2/A6 = 10000m³/d ÷ 6000m² ≈ 1.7m/h
• AO反应池进口水力停留时间t6 = V6/Q2 = 2400m³ / 10000m³/d ≈ 0.24d
• AO反应池出口流速V7 = Q2/A6 = 10000m³/d ÷ 6000m² ≈ 1.7m/h
• AO反应池出口水力停留时间t7 = V6/Q2 = 2400m³ / 10000m³/d ≈ 0.24d
• 滗水器面积A7 = Q2/V6 × t7 = 10000m³/d ÷ 2400m³ × 0.24d = 1m²

6. 辐流式二沉池

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 水质指标SS小于30mg/L，COD小于40mg/L，BOD小于10mg/L，氨氮小于2mg/L，总氮小于15mg/L，总磷小于0.4mg/L
• 容积V = 0.25Q × t = 0.25 × 10000m³/d × 3h = 7500m³
• 长度L = 2B = 5m
• 宽度B = 2.5m
• 深度H = 4m
• 进水面积A = BL = 12.5m²
• 进口流速V = Q/A = 10000m³/d ÷ 12.5m² ≈ 22.2m/h
• 进口水力停留时间t = V/Q = 7500m³ / 10000m³/d ≈ 0.75d
• 出口流速V = Q/A = 10000m³/d ÷ 12.5m² ≈ 22.2m/h
• 出口水力停留时间t = V/Q = 7500m³ / 10000m³/d ≈ 0.75d

7. 混凝沉淀池

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 水质指标SS小于30mg/L，COD小于40mg/L，BOD小于10mg/L，氨氮小于2mg/L，总氮小于15mg/L，总磷小于0.4mg/L
• 容积V = 0.12Q × t = 0.12 × 10000m³/d × 0.5h = 600m³
• 长度L = 2B = 5m
• 宽度B = 2.5m
• 深度H = 4m
• 进水面积A = BL = 12.5m²
• 混凝剂投加量为COD的0.4倍，即112mg/L
• 进口流速V = Q/A = 10000m³/d ÷ 12.5m² ≈ 22.2m/h
• 进口水力停留时间t = V/Q = 600m³ / 10000m³/d ≈ 0.06d
• 出口流速V = Q/A = 10000m³/d ÷ 12.5m² ≈ 22.2m/h
• 出口水力停留时间t = V/Q = 600m³ / 10000m³/d ≈ 0.06d

8. 石英砂过滤

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 水质指标SS小于30mg/L，COD小于40mg/L，BOD小于10mg/L，氨氮小于2mg/L，总氮小于15mg/L，总磷小于0.4mg/L
• 过滤速度V = 12m/h
• 过滤层深度H = 1.2m
• 过滤面积A = Q/V = 10000m³/d ÷ 12m/h ≈ 833m²
• 长度L = 3B = 7.5m
• 宽度B = 10m
• 深度H = 1.5m

9. 消毒

• 进水流量Q = 10000m³/d
• 消毒剂投加量为进水COD的0.6倍，即168mg/L
• 消毒剂投加位置在石英砂过滤后
• 消毒池长度L = 2B = 5m
• 宽度B = 2.5m
• 深度H = 3m

10. 污泥处理

• 污泥处理量Q = 10000m³/d
• 污泥含水率80%
• 污泥干重量Q1 = Q/（1 + 污泥含水率） = 10000m³/d ÷ (1 + 80%) ≈ 2778t/d
• 污泥厚度H1 = 1.5m
• 污泥处理池长度L1 = 2B = 5m
• 污泥处理池宽度B = 2.5m
• 污泥处理池深度H1 = 3m
• 污泥处理池面积A1 = BL1 = 12.5m²
• 污泥处理池进水流速V1 = Q/A1 = 10000m³/d ÷ 12.5m² ≈ 22.2m/h
• 污泥处理池进水水力停留时间t1 = H1/V1 = 1.5m ÷ 22.2m/h ≈ 0.068h
• 污泥处理池进口距离A2 = 0.5L1 = 2.5m
• 污泥处理池出口距离A3 = 0.5L1 = 2.5m
• 污泥处理池出口流速V2 = Q/A1 = 10000m³/d ÷ 12.5m² ≈ 22.2m/h
• 污泥处理池出口水力停留时间t2 = H1/V2 = 1.5m ÷ 22.2m/h ≈ 0.068h

以上是该城镇污水处理厂主要构筑物的尺寸计算结果，仅供参考，具体设计方案需根据实际情况进行调整。