城市污水处理厂课程设计.docx

目 录第1章 总论 1设计任务和内容2 2设计资料2第2章 污水处理工艺流程说明 1处理工艺流程3 2工艺方案分析4第3章 处理构筑物设计 1设计流量计算4 2泵前中格栅设计4 3污水提升泵房设计6 4泵后细格栅设计7 5平流式沉砂池设计8 6普通辐流式初沉池设计10 7传统活性污泥法鼓风曝气池设计12 8向心辐流式二沉池设计15 9隔板式消毒接触池设计17 10污泥泵房设计19 11污泥浓缩池设计19 12贮泥池设计21 13污泥厌氧消化池设计22 14排泥泵房设计23 15机械脱水间设计24第4章 污水厂总体布置 1污水厂平面布置25 2污水厂高程布置26 第一章 总论第一节 设计任务和内容1、设计目的与任务 目的：本设计是排水工程教学内容的环节之一，要求学生综合运用所学有关工程知识，在设计学习中，巩固和提高工程设计理论与解决实际问题的能力。 任务：污水厂初步设计，即根据所给资料进行污水处理流程的确定、污水处理厂总平面布置和处理构筑物的竖向布置。2、设计内容与要求 设计说明书：应说明城市概况、设计任务、工程规模、设计参数、水质水量、工艺流程、各构筑物尺寸确定、总平面布置和高程布置（各构筑物之间的水头损失有经验值确定）。 设计图纸：污水厂总平面布置图和构筑物的高程布置图。第二节 设计资料1，城市概况及自然特征 某新镇位于黄河入海口的泛黄区内，是一座新型的现代化石油城。 该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为0.5%，地面平整，属黄河冲击粉质砂土区；全年最高气温40，最低-13，极值冻土深度57cm；全年降雨量600mL，暴雨强度公式为I=（5.941+4.976Lgp）I（t+3.626）0.622；镇南西北有神仙沟，镇东有卫东河，污水经处理后排入神仙沟。2，污水水量与水质该镇市政设施完备，规划人口近期23000人，2020年发展为60000人，生活污水最大日排放量标准为200L/人；工业污水与公共建筑最大日污水量为13000m3/d，时变化系数Kh=1.3；该镇是油田的生活户主中心，一些小工厂主要是为生活服务的，因此污水水质按一般生活污水性质考虑；原水BOD=200mg/L,ss=250mg/L,COD=400mg/L。 4、厂区地形污水厂选址区域海拔高度为2.33.5m之间，平均地面标高为2.9m。平均地面坡度为0.5%，地势由南向北略有坡度。厂区征地面积20049m2，设计地面标高2.3m，污水厂四角坐标分别为（0，123），（0，0）,(156,123)，（170，0）。5、其它 污水厂污水进厂总管直径为Dg800，沟底标高（进水泵房处）为-4.410m（相对地面标高+-0.000），充盈深度0.6m。 排水管道长度统一定为30m，初沉池与二沉池剩余污泥经浓缩后可供处理厂南面的苗圃作肥料用。 第二章 污水处理工艺流程说明 第一节 处理工艺流程 本设计污水拟采用传统活性污泥法工艺处理，工艺流程如下： 第二节 1、工艺方案概况： 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“普通活性污泥法”。2、普通活性污泥法方案： 普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计及运行经验，处理效果可靠。自20世纪70年代以来，随着污水处理技术的发展，本方法在工艺及设备等方面又有了很大改进。在工艺方面，通过增加工艺构筑物可以成为“AO”或“A2O”工艺，从而实现脱N和除P。在设备方面，开发了各种微孔L曝气池，使氧转移效率提高到20以上，从而节省了运行费。 普通活性污泥法如设计合理、运行管理得当，出水BOD5可达1020mgL。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，基建投资及运行费均较高。国内已建的此类污水处理厂，单方基建投资一般为10001300元m3d，运行费为0.20.4元(m3d)或更高。 第三章 处理构筑物设计第一节 设计流量计算生活污水近期排水量Q近=23000200=4600000L/天=0.05m3/sQ远=60000200=12000000L/天=0.14m3/s m3/日=0.15 m3/sm3/sm3/s第二节 泵前中格栅设计 格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置，本设计中采用中格栅。根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽B1=1.04m则栅前水深h= B1/2=1.04/2=0.52m第三节 污水提升泵房设计本设计选择半地下矩形自灌式泵房，这种泵房布置紧凑，占地少，机构省，操作方便。Q0Q0Q0 即本设计选用250WD型实际工程中采用2用1备，即工选用3台水泵，2台工作，1台备用。根据本设计说明书第四章第三节高程计算结果校核，该型号满足泵满足设计要求。第四节 泵后细格栅设计污水由进水泵房提升至细格栅，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m，其渐宽部分展开角度为20。 污水由两根污水总管引入厂区，故细格栅设计两组，每组的设计流量为：Q=0.19m3/s根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽B1=0.62m则栅前水深h= B1/2=0.62/2=0.31m验算最小流速： vmin=Qmin/nAmin=0.15/（10.95）=0.16m/s0.15m/s 符合要求。辐流式初沉池，拟采用中心进水，沿中心管四周花墙出水，污水由池中心向池四周辐射流动，流速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水从池周溢流入出水渠。辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成。沉淀部分水面面积F： F=3600Q/nq=36000.19/1.5 =456设沉淀时间t=1.5h，则 人均污泥量为：，则： V=SNT/1000n=0.5600004/（10002)=2.5污泥斗容积V1V1污泥斗以上圆锥体积部分污泥容积V2： 设池底坡度采用0.05（一般采用0.05-0.10），则圆锥体高度 V2污泥总容积V总： V总=V1+V2=12.7+90.06=102.76沉淀池总高度H：设沉淀池高度h1=0.03m，缓冲层高h3=0.5m，则沉淀池总高度为：=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.25+0.5+0.5+1.73 =5.3m沉淀池池边高度H边H边h1+h2+h3=0.3+2.25+0.5 =3.1m径深比D/h2：D/h2=24/2.25=10.6，满足要求（6-12）传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，污水从池子首段进入池内，二沉池回流的污泥也同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，流出池外进入二次沉淀池，进行泥水分离。污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得到降解，浓度逐渐降低。传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可达90%以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式。 本工艺设计曝气池采用廊道式，二沉池为辐流式，采用螺旋泵回流污泥。1. 处理程度计算 初沉池对BOD5的去除率按25%计算，进入曝气池的BOD5浓度（S0）为： S0 = 200 （1-25%）= 150（mg/L） 处理水中非溶解性BOD5 浓度： BOD5 = 7.1Kd Xe Ce = 7.10.090.420 = 45.11 mg/L式中： Kd 微生物自身氧化率，一般在0.05-0.1之间，取0.09；Xe 活性微生物在处理水悬浮物中所占比例，取0.4；Ce 处理水中悬浮物固体浓度，取20mg/L。 处理水中溶解性BOD5 浓度Se： Se = 20-5.11 = 14.89mg/L 去除率： S0-Se）/S0=（150-14.89)/150=90.1%2. 设计参数BOD5污泥负荷率 Ns=K2Sef/=0.0214.890.78/0.901 =0.26kgBOD/（kgMLSSd）kg 式中 K2有机物最大比降解速度与饱和常数的比值，一般采用0.0168 0.0281之间；本设计取0.02; fMLVSS/MLSS值，一般采用0.7-0.8，本设计取0.78； 曝气池内混合液污泥浓度 根据NS值，查排水工程下册图4-7得：SVI=120，取R50%，r1.2。 X=Rr.106/(1+R)SVI=0.51.2106/（1+0.5）/120 =3333.3mg/L3.平面尺寸计算曝气池容积的确定 V=/XNs=17280150/0.26/3333.3 =2990.8m3 按规定，曝气池个数N不少于2个，本设计中取N=2,则每组有效容积为 V1=V/N=2990.8/2=1495.4m3曝气池尺寸的确定 设计曝气池深H取4.0米，每组曝气池的面积为： F=V1/H=1495.4/4.0=373.9m2 本设计池宽取B=6m，B/H=6/4.21.4，介于12之间，符合要求。 池长 L=F/B=373.9/6=62.3 L/B =62.3/610.4 10 （符合设计要求） 本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为： L1 = L/5=62.3/5 = 12.5m 本设计取超高为0.5 m，则曝气池总高为： H = 4.00.5 = 4.5m 确定曝气池构造形式 本设计设四组5廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。曝气池平面图如图所示： 4.需氧量计算本设计中采用鼓风曝气系统。平均时需氧量计算： O2=a(S0-Se)+bVX=0.517280（150-14.89）+0.152990.83.3 =1170.35（kg/d）=48.76（kg/h） 式中：a每代谢1kgBOD所需氧量（kg），本设计取0.5； b1kg活性污泥(MLVSS)每天自身氧化所需氧量（kg），取0.15.最大时需氧量计算： O2max=a(S0-Se)+bVX=0.522464（150-14.89）+0.152990.83.3 =1519.04（kg/d）=63.29（kg/h） 最大时需氧量与平均时需氧量的比值为： O2max/O2=63.29/48.76 =1.30 每日去除的BOD5 值 BODy=17280（150-20）/1000 =2246.4（kg/d）=93.6（kg/h）去除1 kg BOD5 需养量 O2=O2/BODy=1170.35/2246.4=0.52（kgO2/kgBOD5 ） 5.供气量计算本设计中采用YHW-型微孔曝气器，氧转移效率（EA）为20%。敷设在距池底 0.20m 处，淹没水深为3.8m，计算温度定为30。 相关设计参数的选用：温度为20时，=0.82，=0.95，=1.0，CL=2.0mg/L，CS（20）=9.17 mg/L。 温度为30时，CS（30） =7.63 mg/L。空气扩散器出口处绝对压力： Pb =1.0131059.8103H=1.0131059.81033.8= 1.385105 （ Pa）空气离开曝气池水面时氧的百分比： Qt = 100% = 21（1-0.20）/79+21（1-0.20）100% =27.0%气池混合液平均氧饱和度： CSb = CS（30）()=7.63（1.385105 /（2.026105+ 27 /42） =10.12mg/L 换算成20条件下脱氧清水的充氧量： R0=RCS（20）/(CSb -CL)1.02430-20 =48.769.17/0.82(0.9510.12-2.0)1.02410=56.5（kg/h） 式中R为平均时需氧量 相应的最大时需氧量： R0max=63.29/48.7656.5=73.3（kg/h） 曝气池平均时供气量： G%=(R0/0.3EA)100=(56.5/0.320)100 =942（m3/h） 曝气池最大时供气量： G%max=(R0max/0.3EA)100=(73.3/0.320)100 =1222（m3/h）去除1kg BOD5 的供气量： 94224/2246.4=10.06（m3空气/kgBOD）1m3污水的供气量： 94224/17680=1.28（m3空气/m3污水）本设计中采用向心辐流式二沉池。向心辐流式二沉池多年来的实际运行和理论分析，认为此种形式的沉淀池，容积利用系数比普通沉淀池高17.4，出水水质也能提高20.024.2(以出水SS和BOD5指标衡量)。 表面水力负荷q取值范围为1.01.5 m3/ m2.h ，本设计中取q=1.5 m3/ m2.h，沉淀时间取t=2h，设两座沉淀池，即n=2；沉淀部分水面面积F： F=3600Q/nq=36000.38/（21.5） =456设沉淀时间t=2.0h，则 污泥斗容积V1V1污泥斗以上圆锥体积部分污泥容积V2： 设池底坡度采用0.05（一般采用0.05-0.10），则圆锥体高度 V2污泥总容积V总： V总=V1+V2=12.7+90.06=102.76沉淀池总高度H：设沉淀池高度h1=0.03m，缓冲层高h3=0.5m，则沉淀池总高度为：=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.0+0.5+0.5+1.73 =6.03m沉淀池池边高度H边H边h1+h2+h3=0.3+3.0+0.5 =3.8m径深比D/h2：D/h2=24/3=8，满足要求（6-12）沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2-3m/min，刮吸 泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排至分配井中。排泥管采用DN200mm.消毒接触池设计 污水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒。采用液氯消毒。液氯消毒的主要优点有：氯对细菌有很强的灭活能力；在水中能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力；效果可靠，使用方便，易于贮存、运输，成本较低。水力停留时间：T=0.5h=30min，设计投氯量为：6.0mg/L（5-10mg/L），平均水深：h=3.0m，隔板间隔：b=2.5m。V=QT=0.383060=684 m3 A=V/h=684/3.0=228m2 廊道总宽B: B（2+1）2.57.5m 接触池长度L: L=A/B=228/7.5=30.4m， 取31m长宽比: L/b=31/2.5=12.410,满足要求。实际消毒池容积为V实: V实=BLh=7.5313=698m3 池总深H:取超高0.3m，则 H=30.33.3m 每日投氯量为maxQ=60.3886400/1000=197.0kg/d=8.2kg/h 选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，共贮用12瓶，每日加氯机4台，单台投氯量为2.02.5kg/h。 配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=13m3/h,扬程不小于10mH2ON0 N0=QTG2/35102=1.0610-40.38605002/35102=0.40KW 实际选用JWH3101机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率4.0Kw解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设。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流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。设计回流污泥量Qn=RQ,污泥回流比取R=50（50100）。 按近期设计考虑，则，Qn=Q*50%=132.5L/s11450m3/d.扬程：二沉池水面相对地面标高为1.1m,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，好氧池水面相对标高为1.6m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.-（-0.4）2.0m流量：两座好氧池设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为11450m3/d477m3/h选泵： 选用LXB-900螺旋泵3台（2用1备），单台提升能力为480m3/h，提升高度为0m2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=55kW回流污泥泵房占地面积为10m5m 采用两座辅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静泥。取污泥固体负荷：qs=45 kg/(m2.d) （3060 kg/(m2.d)），污泥含水率P199.2，则污泥固体浓度8kg/m，浓缩时间T=12h,(10-16h)。每日污泥总流量：按手册p314的公式计算 =YQLr-KdVNwv=0.6176800.13-0.062990.82.38=952.0kg/d 式中：Y污泥产生系数，取0.6（0.4-0.8） Kd衰减系数，取0.06（0.04-0.075) Lr去除的BOD5浓度，为130mg/L,0.13kg/m V曝气池容积 Nwv混合液挥发性悬浮物浓度。混合液污泥浓度为3333.3mg/L, 取3.4kg/m，f=0.7,则Nwv=3.40.7=2.38kg/m。每座池每日污泥量Q： Q=952.0/2=476.0 kg/d 以体积表示为Q=476.0/8=59.5m/=2.5 m/h每座浓缩池所需表面积A: A=Q/qs=476.0/45=10.58m2 浓缩池直径D: D=3.67m，取D=4m水力负荷: =Q/A=476.0/（42）=9.47m3/（m2d）=0.39m3/（m2h）有效水深h1: h1=uT=0.3912=4.68m， 取5m（宜为4m） 则浓缩池有效容积V1： V1=Ah1=443.145=251m3排泥量Q0：设浓缩后排出含水率P296.0的污泥 Q0=（100-P1）2Q/（100-P2）=（100-99.2）119.0/（100-96） =22.1m/d=0.92m/h贮泥区所需容积V2：按2h贮泥时间计泥量，则 V22Q020.921.84m3泥斗容积 V3=h4（r12+r1r2+r12)/3=3.141.1（0.82+0.80.5+0.52）/3 =1.48m3 式中：h4泥斗的垂直高度，取1.1m r1泥斗的上口半径，取0.8m r2泥斗的下口半径，取0.5m池底坡降h5：设池底坡度为0.05，则 h5=0.05（4-1.6）/2=0.06m 因此池底可贮泥容积： V4=h5（R2+Rr1+r12)/3=3.140.06（22+0.82+0.82）/3 =0.39m3总贮泥容积VZ： VZ=V3+V4=1.48+0.39=1.87V2（符合设计要求）浓缩池总高度H：取超高h2=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，则 H=h1+h2+h3+h4+h5=5+0.3+0.3+1.1+0.06 =6.76m,取7m。浓缩池排水量Q： Q=Q-Q0=2.5-0.92=1.58m3/h浓缩池设计示意图如图所示： 设矩形贮泥池1座，贮存来自初次沉淀池和浓缩池的污泥量。来自初沉池的污泥量Q1：（按初沉池悬浮物去除50%） Q1=Qd(C1-C2)/(100-P0) =17680/241000（250-2500.5）/（100-97）/100106=3.1m3/h贮泥量Q泥： Q泥=Q1+2Q0=3.1+20.92=4.94m3/h贮泥池表面积F：取贮泥池的贮泥时间t=8h，池高h2=3m，则 F=Q泥t/nh2=4.948/3=13.2m3池长L：设贮泥池池宽B=1.5m，则 L=F/B=13.2/1.5=8.8m，取9.0m贮泥池的总高H：贮泥池底部为斗形，下底为0.6m*0.6m，高度hs=2m，设超高h1=0.5m，则 H=h1+h2+hs=0.5+3+2=5.5m本设计中一级消化池设置2座，直径D采用19m，集气罩直径d1=2m,高h1=2m，池底锥底直径d2=2m,上锥体倾角1=200，下锥体倾角2=100，投配率P取8%（温消化时一级消化池采用5%-8%）。(1）. 一级消化池计算草图如下页图11 消化池容积 V=Q泥/nP=4.9424/（20.08）=741m3上锥体高h2： h2=tan1(D-d)/2=tan20(19-2)/2=3.09m,本设计取3.0m， 消化池柱体高度h3： h3应大D/2=9.5m，本设计采用10m。下锥体高h4： h4=tan2(D-d2)/2=tan10(19-2)/2=1.5m,本设计取1.5m消化池总高度H： H= h1+ h2+ h3+ h4=2+3+10+1.5=16.5m柱体容积V3： V3=D2h3/4=19210/4=2833.85m3下锥体容积V4： V4=D2h4/（43）=1921.5/12=141.69m3 上盖容积V2： V2=D2h2/（43）=1923/12=283.39m3 消化池有效容积 V0 =V2+V3+V4=283.39+2833.85+141.69=3258.933211.25 符合设计要求. 本设计中二级消化池设置1座，投配率P取16%。二级消化池容积V： V=Q泥/nP=4.9424/（20.08）=741m3由于二级消化池单池容积与一级消化池相同，因此二级消化池各部份尺寸同一级消化池。厌氧消化池设计示意图如下图所示： 二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，污泥浓缩池中,剩余污泥泵（地下式）将其提升至脱水间.本设计设一座剩余污泥泵房，两座二沉池共用。污泥泵扬程：辐流式浓缩池最高泥位（相对地面为）-0.98m，剩余污泥泵房最低泥位为2m,则污泥泵静扬程为H0=2-(-0.98)2.98m，污泥输送管道压力损失为4.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+4+1=7.98m。污泥泵选型： 选两台，3用1备，单泵流量QQw/36.65m3/h。选用1PN污泥泵，Q=7.2-16m3/h，H=12-14m，N=3kw剩余污泥泵房: 占地面积LB=4m3.5m，集泥井占地面积浓缩污泥输送至泵房，剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至脱水间处理。泵房平面尺寸LB=3.5m3m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。污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98。经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。 脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水 ，脱水设备选用我国研制的DY-3000型带式压滤机，其主要技术指标为：干污泥产量600kg/L，泥饼含水率可以达到75%78%，单台过滤机的产率为24.629.4kg / ( m2 h),选用3台，2用1备。工作周期定为12小时。机械脱水间平面尺寸设计为 LB= 15m6m .构筑物水头损失（cm）构筑物水头损失（cm）格栅1025生物滤池旋转布水工作高2m270280沉沙池1025平流沉淀池2040曝气池2550竖流沉淀池4050混合池1030辐流沉淀池5060接触池1030名称设计Q（m3/s）管径(mm)I()V(m/s)管长(m)沿程损失(m)局部损失（m）总水头损（m）出厂管0.388000.8430.74300.030.0060.036接触池至二沉池0.194007.441.47400.30.060.36二沉池至曝气池0.194007.441.14280.210.0420.252曝气池至初沉池0.196000.9450.65250.020.0040.024初沉池至沉砂池0.196000.9450.6540.0130.0030.016沉砂池至细格栅0.196000.9450.65100.0090.0020.011细格栅至提升泵房0.196000.9450.6550.0050.0010.006进水管0.388000.8430.74500.040.0080.048水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。 由于河流最高水位较低，污水厂出水能够在洪水位时自流排出。因此污水高程布置时主要考虑土方平衡，本设计中以出水口水位标高1.6m为基准，由此往前推算其它构筑物。计算结果如下表：