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人工湿地设计计算书

计算说明书
1格栅:采用机械清查
q=11.52L/s 设Q m ax =15L/s
则K 总=2.0
取设棚前 h=0.2m, v=0.2m/s 用中格栅,栅条,间隙e=20mm, 格栅安装倾角α=60° 栅条的间隙数:n=
ehv Q αsin max =
≈⨯⨯︒
2
.02.002.060sin 015.018 栅槽宽度:取栅条宽度 S=0.01m
B=m en n S 53.01802.0)118(01.0)1(=⨯+-⨯=+-
进水渠道渐宽部分长度:若 B 1=0.43m,︒=201α ,进水渠道流速为0.17m/s
L m tg tg B B 14.020243.053.02111≈︒
-=-=
α
栅槽与出水渠道连接的渐窄部分长度:
L 2=
m L 07.02
14.021== 过栅水头损失:栅条矩形截面,取k=3,B=2.42
m g v e s B k h 0021.060sin 81
.922.0)02.001.0(42.23sin 2)(2
34
2341=︒⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=α
栅后槽总高度:取栅前渠道超高,m h 15.02= 栅前槽高m h h H 35.0211=+=,
H=h+h 1+h 2=0.2+0.0051+0.15=0.3551m
栅槽总长度:L=L 1+L 2+0.2+1.0-︒601tg H =0.15+0.07+0.5+1.0+
m tg 915.1603551
.0=︒
每日栅清量:中格栅 W 1=0.07m 3
/103
m 3
W=
d /648m .01000
28640007.0015.010********W 31max =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯总K Q >0.2m 3/d
B —栅槽宽度,m
s —格条宽度,m e —栅条间隙,mm n —格栅间隙数
Q m ax —最大设计流量,m 3/s
α—格栅倾角,度
h —栅前水深,m v —格栅流速,m/s h 1—过栅水头损失,m h 0—计算水头损失,m k —系数
H —栅槽总高度,m h —栅前水深,m h 2—栅前渠道超高,m L —栅槽总长度,m H 1—栅前槽高,m
L 1—进水渠道渐宽部分长度,m B 1—进水渠道宽度,m
α1—进水渠展开角,度
L 2—栅槽与出水渠连接渠的渐缩长度,m W —每日栅渣量,m 3
/d W 1—栅渣量,m 3
/d
K 总—生活污水流量变化系数
2沉沙池:
采用平流沉沙池:主要截流无机颗粒,工作稳定,构造简单,排砂方便 取:Q max =15L/S=0.015m 3
/s,v=0.2m/s 池水停留时间:t=50s 有效水深:h e =0.5m
X 1为城市生活污水,每10万m 3
污水含沙量为3 m 3
,辰砂含水量约60%,容重1.5t/ m 3
砂斗斗壁倾角60°
水流部分长度L=vt=0.015⨯50=0.75m 水流段面积 A=
2max 075.02
.0015
.0m v Q ==
池总宽度 m m h A B e 15.05
.0075.02
===
沉砂斗容积 375
3
5351max m 1085.12
10m 10/3m 015.0864001086400-⨯=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅=总K X t Q V 沉砂池总高度 H=h 1+h 2+h 3=0.3+0.5+ h 3 储砂斗高 h 3
32
3h tg60h 31⋅⎪⎪⎭

⎝⎛︒=π储砂V
3
22
73
2
3m 1083.13114.331095.1tg6013
V h --⨯=⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=
⎪⎪⎭

⎝⎛
︒⨯=
π储
H=0.3+0.5+0.0183=0.82m
Q m ax —最大设计流量,m 3
/s L —水流部分长度,m v —最大速度,m/s
t —最大设计流量时的停留时间,s A —水流断面积,㎡ B —池总宽度,m
2h —设计有效水深,m
V —沉砂斗容积,m3
1x —城市污水沉沙量,35310/3m m
K 总—流量总变化系数 H —总高度,m
1h —超高,0.3m
3h —储砂斗高度,m
3沉淀池:
采用辐流式沉淀池。

双池n=2,表面水力负荷()
h m m q ⋅=2
30/3,沉淀时用t=1.5h
静水压力法排泥
20max 183600/320151.0m s
m s
nq Q A =⨯==
m A D 8.414
.318
441
=⨯=
=
π
有效水深 ()
m h m m t q h 5.450.1/33
302=⋅⋅==
沉淀池总6m .93.05.45.43.0h h h h 54321≈+++=++++=h H
A — 池表面积,㎡ D —池直径,m n —池数
q 0—表面水力负荷,(
)
h m m ⋅2
3
/ t —沉淀时间,s H —总高度,m
1h —保护高,取0.3m
2h —有效水深,m 3h —缓冲层高,m
4h —沉淀池底坡差落,m 5h —污泥斗高度,m
注:以上计算均来自参考文献[1]
4兼性氧化塘
采用单糖,矩形塘长宽比为2:l 到4:1.在设计中可选择3:1。

在塘要设计多个进点。

经过一级处理后废水去除率在30%左右[2]
,现按25%计算 则进入氧化塘BOD5为:200×(1-25%)=150mg/l; 设计的塘出水BOD5为:100 mg/l 。

有马雷-肖修(Marais —Shaw )公式 [3]
: 单糖:S=Se/(1+kt)
Se 、S —为污水入流和出流时BOD5浓度 mg/l ; t —为水力停留时间 d;
k —反应速率常数 取k=0.273(1/ d); 由以上可得: 100=
t
273.01150
+
t=1.8d 取t=2 d 。

由水力停留时间 t=
Q
V =Q D A ⨯
V — 塘容积;Q —污水流量;A —塘水域面积;D —为塘水深 取D=1.6m 。

可得: A=
D Q t ⨯=6
.110002⨯=1250㎡。

由于长宽比选择3:1, 则塘的宽度B=
3A =3
1250
=20.4m ,取为21m 长度L=3B=3×20.4=60.8m ,取为61m 。

则面积为A=21×61=1281㎡。

BOD5表面负荷率: ALR=
BOD Q 5⨯=1501000⨯=120 g/(㎡d)=0.12㎏/(㎡d).
5人工湿地
湿地床底坡一般取1%—8%,须根据填料性质及湿地尺寸加以确定,对以砾石为填料的湿地床一般可取2%。

本工艺计算取湿地床底坡S=2%
床深D一般须根据所栽种植物的种类及根系的生长深度确定,以保证湿地床中必要的好氧条件。

对于芦苇湿地系统处理城市或生活污水时,D一般取0.6-0.7m;而用于较高浓度有机工业废水的处理时,D一般在0.3-0.4m之间。

本工艺为城市生活污水处理取床深D=0.65m[4]。

在人工湿地的设计过程中,需要利用湿地土壤孔隙度,以确定水量、水力停留时间、湿地长宽尺寸等.实际上,孔隙度是根据实际经验加以估计的.美国国家环保局建议,湿地密集植
被区域设计采用的孔隙度为0 65~0 75[5]。

本工艺取孔隙度ε=0.65 湿地水域面积的计算:
英国人Kitkuth 推荐用A=5.2Q(lnC0-lnCe ) [4]
A—湿地床的表面积㎡;
Ce ,C0—进水、出水BOD5;mg/L; Q—平均设计流量:m3/d;
A=5.2×1000×(ln100-ln25)=7072㎡
. 表面负荷率(ALR)指的是单位面积湿地对特定污染物所能承受的最大负荷.据美国国家环保局资料表面负荷率ALR:计算公式: A=Q×C0/ALR
A为湿地处理面积;Q为湿地进水流量;C0为进水污染物浓度.
ALR=
A C Q 0⨯=7072
100
1000⨯=14.14g/(㎡d)=0.14㎏/(㎡d). 水力负荷q=
A Q =7072
1000=0.14m/d=14cm/d. 水力停留时间:HRT=ε×V/Q
[6]
=
1000
65
.0707265.0⨯⨯
=3d
参考文献:
[1]自杰编 排水工程 中国建筑工业 1999
[2] 马占青编 水污染控制与废水生物处理 :中国水利水电 2003 [3] 周帆 串联兼性氧化塘的k 值与马雷-肖修公式 工业大学学报 1990 [4]人工湿地污水处理工艺与设计 城市环境与城市生态 14(1) 20021.2 [5]人工湿地污水处理工艺设计关键及生态学问题 应用生态学报 15(7) 2004.7 [6]人工湿地系统处理污水新模式的探讨 环境科学进展 3(6) 1995.12。

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