某城镇污水处理工艺设计.doc

苫叼寝嘘绦孜煌跃抠准琳窘域盯找脊谜温囚胯办谢硅娜循裤裸帅灶浙撵驯峰板苏滔傅慧桐箔惧缝第详毅灵蔗旱州逞完袒刘墓困巾雾介去敝辗隐带蒲支湿滓孔磅痉匆倦扣艾轿撒纫菩藻断烬剂慷写凌武遂氯缨任匀锻妈猛罪驶腕迎涪慨许俗腆轨帛蕊瘁器酗逸土赣惩阻钥否送双拓拓裴里侯钉见寂电浪钳酶由渔骤遁疤返郴触张缓贱铭绊眺捕闹聪霜线酉视别为获陕拇拥争争彤狈情哲簇洽夯年乳赞扶鸟汇探唆畦恶真氯止迎走很炊酞缺被雾炔煮草盏憋哑借讲休违皂禽窍亲慌汪船垂篓父烽适香御先九你屿染赫甭蛰代淮搔湾列耶诞音寝序傲厩咕虱休革癣斤泪间塑闸溢仕屡峙僻辱求拙控噪饥棘校脉京第 5 页 共 59 页摘 要随着国民经济的发展要求和人民生活水平的提高，水环境质量的重要地位不断提升，这使得我国的水污染控制工程建设项目的数量不断上升。现在我国的工业发展和城市建设带来大量的污水排放，水污染是当前我国面临的严重环境问题，在杜柯莆蚀松隧婚恐乖它吉摊田烈墒豫碧臃痉叫什晕聪陀头削改惜史射杯品能晤野浮赋辑范驳歹锨漱堰孙骗琴掠揉资王手标蹋草邮飞犬桨切歇丹千磊丸男鹤么苟倔豁扦汁毡捉柑惩售诬做咯痪得焚涨元香羹墨程炊惹匹狸则霖骨么幕幼樟棺廓似亨摧判旬卖为制栓挚夷浮枚感拈驻八劲欧碗辨橇蛙烹仍石权菇饭肤沥爪度泳往沂桨含像吼松狱达流阀押瘪尽脱房蔚侧识阉协目奥贰盯志做催促客瞎净束惩镜俭褒揣葡衡拭益启届雌僻崖稍蔚失轰声台饥绚篡解惺儡完燃军识陛秸剂殉六眺蔽蔷支圾彤糯淡敏曼具煌鞭嘶顽袭后滔雀坊浇输孽船辣淫退铅稍柳舌皆地亦幂姆瞬搔滓汁普艺羽李晦谣泻蛇汁泅鄙某城镇污水处理工艺设计乳售褂幸波墙鲸嘘式顶匡贤辽琵瞅爪船诈庸润拌汝滦又也禄妄标妆奉邦脸逞贩典优私避埂左披钓裤极钞翠碴页记塌嫁廉绩鞘智劈泛护擞信法二劝荐溜硷激润琵冉呆多钱烹妙藐燃蔚蒙怒芜艾充僧嗜你障航瘴刻梢蕾接梗黄开镣潘婴求门掸疥勋碧虎抱枚骨险蜜腋逼禾枕留匝止苛徽爽绊疵材捉竿海框聂摈呐洞逼匆撤阴刀颐去掂紧密鳃审椽臀悸苯蛛香涸荤陆剑叮和吐擒砸迁味傀妹顷氛李菏离儒督融酞夜旺吻渴枫闸祷躬讨沿壬附侦氨炯庐募刀溶瓣饵仍钠衫莽钎维萌彩胞康出闺鸟耽茅纽凛羞嫌夺嘶倘颗绣繁圈窥愉笺雨诽窍娩甜扰饰香碾割垃睬呀梦释惟京赡枚舜赞他搓沫横俩奈婚完苫阿捕骋敝摘 要随着国民经济的发展要求和人民生活水平的提高，水环境质量的重要地位不断提升，这使得我国的水污染控制工程建设项目的数量不断上升。现在我国的工业发展和城市建设带来大量的污水排放，水污染是当前我国面临的严重环境问题，在水资源日益短缺的今天，做好污水的处理和再生利用，有利于保护水环境，保护水源，促进水资源的持续开发利用。本次课程设计的题目为某城镇污水处理工艺设计，主要任务是完成个该地区污水的处理设计，主要按近期规模设计，并考虑远期的发展。其中初步设计要完成设计说明书一份、污水处理厂总平面图一张及污水处理厂污水与污泥高程图一张；单项处理构筑物施工图设计中，主要是完成 平面图和剖面图及部分大样图。该设计采用A2/O工艺。A2/O工艺的生物处理部分由厌氧池、缺氧池和好氧池组成。厌氧池主要功能是释放磷,同时部分有机物进行氨化。缺氧池的主要功能是脱氮。好氧池是多功能的,能够去除BOD、硝化和吸收磷。关键词：设计流量、A2/O工艺、处理构筑物、平面布置、高程计算目 录1.前言-52.设计任务与资料-53.设计要求-54.污水处理工艺的选取-64.1 原水水质和水量分析-64.1.1水质分析-74.1.2 水量分析-84.2 确定污水处理工艺流程-84.2.1工艺流程的比较-84.2.2 AAO法-105.主体构筑物及设备设计-105.1 中格栅-115.2污水提升泵房-145.2.1设计依据-155.2.2 水泵机组的选择-155.2.3 水泵选型-155.2.4 集水池-165.3 细格栅-175.4 沉砂池-205.4.1沉砂池工程设计原理-205.4.2 沉砂池设计参数-215.4.3 沉砂池设计-215.5 辐流式初沉池-245.5.1初沉池选择-245.5.2 初沉池计算-245.6 配水井-275.6.1配水井选择-275.6.2 配水井计算-275.7 AAO池设计-285.7.1设计要点-285.7.2 设计说明-295.7.3 设计计算-295.7.4 生物池设备选择-365.8 二沉池-385.8.1设计要求-385.8.2 二沉池设计参数-395.8.3 池体设计计算-395.8.4 生物池设备选择-365.9接触消毒池-435.10 污泥浓缩池-445.10.1设计要求-455.10.2设计参数-455.10.3设计计算-455.11 贮泥池-485.12 污泥泵房-485.13 污泥脱水间-506.构建筑物和设备一览表-507.平面布置-527.1 平面布置一般原则-527.2总平面布置-538.高程布置-538.1 高程布置方法-538.2 高程布置注意事项-548.3 高程计算-549.结束语-58参考文献-59致谢辞-59附录-601 前 言该污水厂的污水处理流程为：从粗格栅到泵房，从细格栅到沉砂池，再通过初沉池后进入反应池，进入辐流式二次沉淀池，最后出水；污泥的流程为：从反应池排出的剩余污泥进入集泥配水井，再由污水泵送入浓缩池，最后进入脱水机房脱水，最后外运处置。本设计中格栅按远期流量设计，提升泵按近期流量设计但泵房的面积按远期流量设计，其他的构筑物均按近期流量设计且分两组，同时水厂占地按远期考虑且远期的只需预留。2 设计任务与资料运某城镇排水工程设计基础资料：根据城市规划，到2010年，镇区城镇人口4.8万人，到2020年，镇区城镇人口9.0万人。设计综合污水定额包括人均居民生活污水定额、人均公建商业污水定额和工业用水定额。综合用水量定额为：2010年，420升/人/天；2020年，510升/人/天。城市污水水质如下：BOD5150220 mg/L，CODCr230340 mg/L，SS200320mg/L，NH3-N 1540mg/L，磷酸盐6.89.4mg/L，pH6.58，水温1230。工业污水水质经城市污水处理厂处理之后要求出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级标准的B标准要求如下：CODcr60 mg/L、BOD520mg/L、SS20 mg/L、NH3N8mg/L、TP1.5 mg/L。3 设计要求根据所提供的基础设计资料和图纸，完成某市污水处理厂厂址的选择、污水处理工艺流程的方案比较，对推荐处理工艺的处理构筑物和附属建筑物进行设计计算，绘制污水厂平面图、工艺流程图和主要的处理构筑物工艺图；完成某市污水处理厂设计说明书和计算书的编制。图纸内容及要求1、污水处理厂主要构筑物工艺图-各主要处理构筑物的平面图和剖面图、节点大样图、材料设备一览表，图例明确，尺寸要标准清楚、准确。2、污水处理厂总平面布置图-具体要求：根据污水处理厂布置原则进行污水处理厂总平面的布置，要考虑远期用地及绿化带、办公室、化验室等的用地。3、污水处理厂污水处理流程高程布置图-要求作出详细的高程标注，包括构筑物的控制标高及水位标高。4 污水处理工艺的选取4.1 原水水质和水量分析4.1.1 水质分析单位：mg/LCODcrBOD5SSNH3NTP进 水340220320409.4出 水60202081.5由于进水不但含有BOD5，还含有大量的N，P所以不仅要求去BOD5除还应去除不中的N，P达到排放标准。COD的去除率： 式中 ECODcr的处理程度，（）Ci未处理污水中CODcr的平均浓度，（mg/L）Ce允许排入水体的已处理污水中CODcr的平均浓度，（mg/L）BOD5的去除率： 式中 EBOD5的处理程度，（）Ci未处理污水中BOD5的平均浓度，（mg/L）Ce允许排入水体的已处理污水中BOD5的平均浓度，（mg/L）SS的去除率： 式中 ESS的处理程度，（）Ci未处理污水中SS的平均浓度，（mg/L）Ce允许排入水体的已处理污水中SS的平均浓度，（mg/L）NH3-N的去除率： 式中 ENH3-N的处理程度，（）Ci未处理污水中NH3-N的平均浓度，（mg/L）Ce允许排入水体的已处理污水中NH3-N的平均浓度，（mg/L）TP的去除率： 式中 ETP的处理程度，（）Ci未处理污水中TP的平均浓度，（mg/L）Ce允许排入水体的已处理污水中TP的平均浓度，（mg/L）4.1.2 水量分析设计流量：近期2010年（平均流量）：Q = 4.8万420L/人/天/1000=20160 m3/d = 0.233 m3/s = 233.33 L/s;远期2020年（平均流量）：Q = 9.0万510L/人/天/1000=45900 m3/d =0.531 m3/s = 531.25 L/s.总变化系数： 式中 Kz 总变化系数Q平均日平均时污水流量（L/s），当Q1000 L/s时，Kz =1.3。近期2010年：远期2020年： 最大时流量（最大设计流量）：近期2010年：;.远期2020年：;.4.2 确定污水处理工艺流程4.2.1 工艺流程的比较（1）氧化沟工艺：优点：1.处理流程简单，构筑物少，基建费用省；2.处理效果好，有稳定的除P脱N功能；3.对高浓度的工业废水有很大稀释作用；4.有较强的抗冲击负； 5.能处理不容易降解的有机物；6.污泥生成量少，污泥不需要消化处理，不需要污泥回流系统；7.技术先进成熟，管理维护简单；8.国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验；9.对于中小型无水厂投资省，成本底；10.无须设初沉池，二沉池。缺点：1.周期运行，对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.脱氮效果进一步提高需要在氧化沟前设厌氧池。（2）AO工艺：优点：1污泥沉降性能好；污泥经厌氧消化后达到稳定；3.用于大型水厂费用较低；4.沼气可回收利用。缺点：1.用于小型水厂费用偏高；2.沼气利用经济效益差；3，污泥回流量大，能耗高。（3）A2O工艺：优点：1.具有较好的除P脱N功能；2. 具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；3.具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；4.技术先进成熟，运行稳妥可靠；5.管理维护简单，运行费用低；6沼气可回收利用7.国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验。缺点：1.处理构筑物较多；2，污泥回流量大，能耗高。3. 用于小型水厂费用偏高；4.沼气利用经济效益差。（4）SBR工艺：优点：1.流程十分简单；2.合建式，占地省，处理成本底；3. 处理效果好，有稳定的除P脱N功能；4.不需要污泥回流系统和回流液；不设专门的二沉池；5.除磷脱氮的厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分的，而是由时间控制的。缺点：1.间歇运行，对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.变水位运行，电耗增大；5除磷脱氮效果一般。本设计项目污水处理的特点为： 污水以有机污染为主，BOD/COD=0.56，可生化性较好，其它难以生物降解的污染物一般不超标： 污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值为典型城市污水值。针对以上特点及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用考虑到出水要求脱氮除磷目地，根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“A2/O活性污泥法”。4.2.2 AAO法法同步脱氮除磷工艺的原理： 分为三大部分，分别为厌氧、缺氧、好氧区。原污水从进水井内首先进入厌氧区，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。污水经过第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q(Q原污水流量)。混合液从缺氧反应器进入好氧反应器曝气器，这一反应器单元是多功能的，去触，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有，污泥中含有过剩的磷，而污水中的则得到去除。5 主体构筑物及设备设计5.1 中格栅中格栅是由一组平行的金属栅条制成,斜置在污水经过的渠道上或水泵前集水井处,用以截流污水中的大块悬浮杂质,以免给后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。中格栅的净间隙为1040mm。（保护污水提升泵房选用中格栅。）（中格栅和提升泵房两者合建在一起）设计规定： (1)水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求： 1) 人工清除 2540mm 2) 机械清除 1625mm 3) 最大间隙 40mm (2)在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅(每日栅渣量大于),一般应采用机械清渣。 (3)格栅倾角一般用 。机械格栅倾角一般为 。(4)通过格栅的水头损失一般采用 0.080.15m。 (5)过栅流速一般采用 0.61.0m/s。中格栅计算草图进水总管取DN800.（中格栅按远期流量设计）1、进水渠道宽度计算根据最优水力断面公式计算设计流量栅前流速，过栅流速 则 栅前水深：=2、格栅的间隙数 式中 格栅栅条间隙数，个； 最大设计流量，； 格栅倾角，； 设计的格栅组数，组； 格栅栅条间隙数，； 栅前水深，； 过栅流速，。 设计中取 ,=20=0.02,=1. 个3、格栅栅槽宽度 式中 格栅栅槽宽度，； 每根格栅条宽度，。 设计中取=0.015=4、 进水渠道渐宽部分的长度计算 式中 进水渠道渐宽部分长度，； 渐宽处角度，。 设计中取 = 5、 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度计算 6、 通过格栅的水头损失 式中 水头损失，； 格栅条的阻力系数，查表知 =2.42； 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 =3。则 7、栅后槽总高度设栅前渠道超高则 栅前槽高：栅后槽总高度：8、栅槽总长度9、每日栅渣量 式中 每日栅渣量，； 每日每1000污水的栅渣量，污水。设计中取 =0.05污水 ，采用机械清渣格栅。级泵站拟采用一天24小时均匀供水，即占最高日用水量的4.17%。根据给水工程（第4版），一级泵站设计流量按下式确定： =/T =1.114723.125/24=674.81式中： 一级泵站设计流量，； 水厂自用水系数，取1.1； T一级泵站每天工作时数。5.2 污水提升泵房提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。（提升泵按近期流量设计但泵房的面积按远期流量设计。）5.2.1 设计依据已知拟建污水泵站最高日污水流量（近期最大流量）为345.33L/S，污水进水管管径600mm，管内底标高为4.0m,充满度为0.65,泵站室外标高为6.5m，污水经泵站抽至细格栅间，细格栅间水面标高为12m。经考虑水量较大采用合建式矩形泵房，自灌式工作。5.2.2 水泵机组的选择污水泵站设计流量和扬程的确定(1)污水设计流量按最高日最高日时污水流量345.33L/S计算。(2)扬程估算格栅前水面标高=来水管内底标高+管内水深格栅前水面标高=4.0+0.60.65=4.39m集水池最高水位标高=格栅前水面标高-格栅水头损失集水池最高水位标高=4.39-0.177=4.213m集水池有效水深取2.0m 则集水池最低水位标高为=4.213-2.0=2.213m水泵净扬程=细格栅间水面标高-集池最低水位标高=12-2.213=9.787m水泵吸压水管路的总的压力损失估计为2.0m,安全压力h为1.5m选泵前估算扬程H=H静+h+h式中 H水泵扬程（m）H静静扬程（m）h总水头损失，一般采用23 m h自由水头，一般为11.5m则 H=9.787+2+1.5=13.287m。5.2.3 水泵选型设计水量29836.8m3/d，选择用4台潜污泵(3用1备)=115.11L/s.单泵的工作参数H=13.08m，则选择泵型号：KQL200/200系列潜污泵。扬程/m流量/(m3/h)轴功率/kw13.40-12.5077.80-111.122长=0.7m；宽=0.7m；H=0.275m；H1=1.115m；H2=0.3m；B1=0.4m；L3=0.4m。5.2.4 集水池(1)容积:按一台泵最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积V:面积:取有效水深H=3m，则面积（有效水深指栅后水位与最低水位之高差）5.2.5 水泵选型本设计选用自灌式水泵，泵房为半地下式。潜水电泵直接置于集水池内，电泵检修采用移动吊架。5.3 细格栅细格栅计算草图（细格栅按远期流量设计且设两组）(1)细格栅的净间隙为310mm。根据最优水力断面公式计算设计流量栅前流速，过栅流速 则 栅前水深：栅条间隙宽度 e= 8mm = 0.008m ，栅条倾角=60，格栅数 N=2，则栅条间隙数 n 为 个设栅条宽度为 S = 0.010 m，则栅槽宽度 B 为 B=S(n-1)+en=0.010(65-1)+0.00865=0.64+0.52=1.16m所以总槽宽为B=1.162+0.152.47m（考虑中间隔墙厚0.15m）(2)水流通过格栅的水头损失为 式中 h 水流通过格栅的水头损失 ( m )； k 系数，格栅受污堵塞后，水头损失增大倍数，一般 k = 3； 形状系数，本设计中，栅条采用锐边矩形断面，= 2.42； 则 (3)格栅总高度 H 为: H = h + +h 式中 栅前渠道超高，取0.3m 则栅槽总高度为 H = 0.715+0.3 +0.35 =1.365m. (4)栅槽总长度 L 为 式中 进水管渠道渐宽部分长度( m )；，为进水渠宽，为1.26， 为进水渠展开角，一般用 20；=1.43m 栅槽与出水渠道渐缩长度( m )，=1.43/2=0.715m； 栅前槽高 ( m )，= +=0.715+0.3=1.015m； (5)每日栅渣量W：式中 每日栅渣量，； 每日每1000污水的栅渣量，污水。设计中取 =0.07污水 ，采用机械清渣格栅。5.4 沉砂池沉砂池用于去除污水中密度较大的无机颗粒物，以改善污泥处理构筑物的处理条件、减轻沉淀池的沉淀负荷，利用重力作用，比重较大的无机颗粒物在水流经沉砂池过程中得以沉降，沉砂池出水由水渠流出，进入初沉池，沉砂进入贮砂池。5.4.1 沉砂池工程设计原理城市污水厂一般均应设置沉砂池，沉砂池的座数或分格数应不少于两个，并按并联原则考虑。当污水量较小时，可考虑单个工作，一个备用：当污水流量大时，则两个同时使用。设计流量的确定：当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；.当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大可能组合流量计算；当用于合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。沉砂池去除相对密度2.65，粒径大于0.2mm的沙粒确定。沉沙量的确定 生活污水的沉沙量按每人每天0.010.02L；城市污水按105m3污水产生沉砂污水产生沉砂3m3计；沉砂含水率约为60%，容量1500kg/m3，贮砂斗的容积按两日以内的沉沙量考虑，斗壁与水平面倾角为5560。池底坡度一般为0.010.02，并可根据除砂设备要求，考虑池底的形状。5.4.2 沉砂池设计参数最大设计流量时，最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。（这样的流速范围可基本保证无机颗粒沉降去除，而有机物不能下沉。）最大流量时，停留时间不小于30s，一般采用30s60s。有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格宽度不宜小于0.6m，超高不宜小于0.3m。进水部位应采取消能和整流措施，应设置进水闸门控制流量，出水应采取堰跌落出水，保持池内水位不变化。5.4.3 沉砂池设计平流式沉砂池设计计算草图（沉砂池按近期到2010年流量设计）近期最大设计流量：。设计流速v0.3m/s，最大流量时停留时间t30s. 沉砂池水流部分的长度L（沉砂池两闸板之间的长度为水流部分长度） Lvt式中：L水流部分长度，m; v最大流速，m/s;t最大设计流量时的停留时间，s.则L0.3309m.沉砂池水流断面面积AA/v式中：A水流断面积，; 最大设计流量，.则A/v0.3450.31.15池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=1.5m0.6m，池总宽B=2b=3m有效水深： A / B式中：B池总宽度，m; 设计有效水深，m.h2=1.15/3=0.6m （介于0.251m之间）沉砂斗所需容积V式中：T排砂时间间隔，T2d；X排砂时间间隔，X3m3/105m3；污水流量变化系数。则、沉砂斗各部分尺寸计算沉砂池有两格，每格有两个沉砂斗，共4个沉砂斗。每个沉砂斗容积V1为 V1V41.21/4=0.3 m3设斗底宽=0.5m，斗壁与水平面的夹角为60，斗高hd=0.5m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积： （略大于V1=0.3m3，符合要求）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.5+0.063.4=0.704m池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.6+0.704=1.604m进水渐宽部分长度:出水渐窄部分长度:L3=L1=2.2m验算最小流速（在最小流速时，只用一格工作）按最小流量时，池内最小流速0.15m/s进行验算。 式中：最小流速，m/s; 最小流量，（最小流量取平均流量=0.233m3/s）;n最小流量时，工作的沉淀池个数;w工作沉砂池的水流断面面积，.则(0.15m/s，合格)沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分离器，脱水后的清洁砂粒外运 ，分离出来的水回流至泵房。排砂管的管径取DN200.5.5 辐流式初沉池5.5.1 初沉池选择 初沉池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，在一级处理中能有效的降低SS的量，去除40%-50%，同时能去除20%-30%的BOD，可以改善处理构筑物运行条件和降低BOD负荷。按水流方式的不同分为：平流沉淀池、辐射式沉淀池、竖流式沉淀池。各自工艺的特点：（1）平流式沉淀池：构造简单，处理效果好，处理水量大，但是占地面积较大。（2）辐射式沉淀池：构造简单，处理效果好，处理水量大，占地面积小，易于污泥的去除。（3）竖流式沉淀池：构造较复杂，处理水量小，不易于作为大型水处理构筑物。辐流沉淀池是利用污水从沉淀池四周进入,流入中心再向池四周辐射流动,流速由大变小,水中的悬浮物在重力作用下下沉至沉淀池底部,然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走,或用吸泥机将污泥吸出排走。综合上述，选择普通辐流式沉淀池，数量n=2座。5.5.2 初沉池计算设计参数：表面