20万吨氧化沟法污水处理厂.docx

目 录引 言11 设计任务及概况21.1 设计任务及依据21.1.1 设计任务21.1.2 设计依据及原则21.1.3设计范围31.2设计水量及水质31.2.1设计水量31.2.2设计水质31.3.3设计人口32 工艺设计方案的确定42.1方案确定的原则42.2污水处理工艺流程的确定42.2.1厂址及地形资料42.2.2气象及水文资料52.2.3可行性方案的确定52.2.4工艺流程方案的确定62.2.5污泥处理工艺流程82.3主要构筑物的选择82.3.1格栅82.3.2泵房92.3.3沉砂池92.3.4初沉池、二沉池102.3.5曝气池102.3.6接触池112.3.7计量槽122.3.8浓缩池122.3.9消化池122.3.10污泥脱水133污水处理系统工艺设计133.1格栅的计算133.1.1粗格栅133.1.2格栅的计算143.1.3选型173.2泵房173.2.1泵房的选择173.2.2泵的选择及集水池的计算173.2.3扬程估算183.3细格栅183.3.1细格栅的计算：183.3.2格栅的计算193.3.3选型213.4沉砂池的计算223.4.1池体计算223.4.2沉砂室尺寸计算233.4.3排砂253.4.4出水水质263.5初沉池263.5.1池体尺寸计算263.5.2中心管计算293.5.3出水堰的计算303.5.4集配水井计算313.5.5出水水质313.5.6选型323.6曝气池323.6.1池体计算323.6.2曝气系统设计与计算353.6.3供气量363.6.4空气管道系统计算393.6.5空压机的选择423.6.6污泥回流系统423.7二沉池433.7.1池体尺寸计算433.7.2中心管计算463.7.3出水堰的计算473.7.4集配水井计算473.7.5出水水质493.7.6选型493.8接触池493.8.1接触池尺寸计算493.8.2加氯间503.9计量槽514 污泥的处理与处置514.1 污泥浓缩池514.2 污泥消化池554.2.1 一级消化池池体部分计算554.2.2 一级消化池池体各部分表面积计算574.2.3二级消化池584.3贮气柜584.4 污泥控制室594.4.1污泥投配泵的选择594.4.2污泥循环泵604.4.3污泥控制室布局614.5脱水机房614.5.1采用带式压滤机除水614.5.2选型624.6 事故干化场624.7压缩机房635 污水处理厂总体布置635.1平面布置635.1.1平面布置的一般原则635.1.2 平面布置635.2污水处理厂高程布置645.2.1高程布置原则645.2.2污水污泥处理系统高程布置65总 结66参考文献68致 谢69附 录701 设计任务及概况1.1 设计任务及依据1.1.1 设计任务 20万吨城市污水处理厂初步设计 1.1.2 设计依据及原则 1.1.2.1 设计依据给水排水工程快速设计手册1-5 ，给排水设计规范，污水处理厂工艺设计手册，三废设计手册废水卷。1.1.2.2 设计原则(1)执行国家关于环境保护的政策，符合国家地方的有关法规、规范和标准； (2)采用先进可靠的处理工艺，确保经过处理后的污水能达到排放标准； (3)采用成熟 、高效、优质的设备，并设计较好的自控水平，以方便运行管理； (4)全面规划、合理布局、整体协调，使污水处理工程与周围环境协调一致；(5)妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物，以免造成二次污染；(6)综合考虑环境、经济和社会效益，在保证出水达标的前提下，尽量减少工程投资和运行费用。 1.1.3设计范围设计二级污水处理厂，进行工艺初步设计。1.2设计水量及水质1.2.1设计水量污水的平均处理量为=20=8333=2.31；污水的最大处理量为=15125=4.2；污水的最小处理量为。日变化系数取为1.1，时变化系数取K为1.1，总变化系数取为1.21。1.2.2设计水质设计水质如表1.1所示。表1.1 设计水质情况 项 目CODcr TPNH3-N入水（）出水（）去除率（%）1.3.3设计人口(1)按SS浓度折算： 式中：Css废水中SS浓度为mg/LQ 平均日污水量为20万m3/dass每人每日SS量，一般在35-55/人g.d，则： Nss =(2)按浓度折算 式中：废水中浓度为mg/LQ 平均日污水量为20万m3/d每人每日BOD量，一般在20-35/人gd，取30/人g.d， 则： NSS=2 工艺设计方案的确定2.1方案确定的原则(1)采用先进、稳妥的处理工艺，经济合理，安全可靠。(2)合理布局，投资低，占地少。(3)降低能耗和处理成本。(4)综合利用，无二次污染。 (5)综合国情，提高自动化管理水平。2.2污水处理工艺流程的确定2.2.1厂址及地形资料该污水处理厂厂址位于某市西北部。厂址所在地区地势比较平坦。污水处理厂所在地区地面平均标高为40.50米。地震基本烈度为7度。2.2.2气象及水文资料污水处理厂所在地的气象和水文特征。2.2.3可行性方案的确定城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，是水资源可持续发展的重要保证。城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、AB法、氧化沟法、SBR法等等。下面对SBR工艺、氧化沟工艺、A/O脱氮工艺三种方案进行比较，以便确定污水的处理工艺。对于小型污水处理厂而言，SBR是一种系统简单、投资节省、处理效果好的工艺，但是它用于大型污水处理厂就不太适合了。因为大型污水处理厂的进水量打，需要设计多个SBR反应池进行并联运行，个数增多，必定使操作管理变得复杂，运行费用也会提高。而且由于SBR法事一种设备利用率低的处理工艺，用于大型污水处理厂时，基建费用也高。氧化沟的主要优点如下：（1）氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的（2）处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。（3）污泥厂量少，污泥性质稳定。（4）能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力氧化沟的缺点如下：（1）单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。（2）虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质，水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。（3）好氧缺氧（A/O）脱氮工艺A/O的工艺特点：（1）A/O工艺同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用；（2）反硝化缺氧池一般无需外加有机碳源，降低了运行费用；（3）因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物的到进一步去除，提高了出水水质；（4）缺氧池中污水的有机物被反硝化细菌所利用减轻了其他好氧池的有机物负荷，同事缺氧池中反硝化产生的碱度可补充好氧池中硝化需要的碱度；（5）脱氮效果较高，一般氮的去除率约为60%85%。三种工艺经过比较，氧化沟除了具有A/O的效果外，还具有如下特点：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温，水质，水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。（4）脱氮效果还能进一步提高。（5）电耗较小，运行费用低。而SBR工艺仅适合处理量为10万t/d以下的处理厂，所以本课题选择氧化沟处理工艺。2.2.4工艺流程方案的确定 污水工艺流程的确定主要依据污水水量、水质及变化规律，以及对出水水质和对污泥的处理要求来确定。本着上述原则，本设计选法作为污水处理工艺。排放格栅曝气沉沙池氧化沟二沉池接触消毒池污泥泵房浓缩池储泥池脱水间城市污水栅渣砂水分离泥饼外运污泥回流剩余污泥Carrousel型氧化沟的污水处理工艺流程计量槽2.2主要构筑物的选择粗格栅共有三座，两座使用，一台备用。栅前水深为1.4m，过栅流速0.9m/s,栅条间隙为50mm,格栅倾角为60。细格栅有四座，三台使用，一台备用。栅前水深为1.05m，过栅流速0.9m/s,栅条间隙为20mm,格栅倾角为60。池子共有六座；尺寸：12m16.8m4.59m；有效水深为2.5m。共有六座，直径为40m，高为6.83m，有效水深为3.6m。为了布水均匀，进水管设穿孔挡板，穿孔率为10%-20%，出水堰采用直角三角堰,池内设有环形出水槽，双堰出水。每座沉淀池上设有刮泥机，沉淀池采用中心进水，周边出水，周边传动排泥。二沉池九坐，直径为36m，高为6.79m，有效水深为3.5m。也采用中心进水，周边出水，排泥装置采用周边传动的刮吸泥机。其特点是运行效果好，设备简单。污泥回流设备采用型螺旋泵。氯价格便宜，消毒可靠且经验成熟，是应用最广的消毒剂，所以本次设计选择液氯消毒。 接触池 总长为312.5m，分14个廊道，每廊道长23m，宽4m计量槽 为提高污水厂的工作效率和运转管理水平，并积累技术资料，以总结运转经验，为今后处理厂的设计提供可靠的依据，设计计量设备，以正确掌握污水量、污泥量、空气量以及动力消耗等。本设计选用巴式计量槽，设在污水处理系统的末端。重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法，按运行方式分为连续式和间歇式，前者适用于大中型污水厂，后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。浮选浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的场合，例如，接触氧化污泥、延时曝起污泥和一些工业的废油脂等。离心浓缩主要适用于场地狭小的场合，其最大不足是能耗高，一般达到同样效果，其电耗为其它法的10倍。从适用对象和经济上考虑，故本设计采用重力浓缩池。形式采用连续式的，其特点是浓缩结构简单，操作方便，动力消耗小，运行费用低，贮存污泥能力强。采用水密性钢筋混凝土建造，设有进泥管、排泥管和排上清夜管。浓缩池二座，直径为24米，浓缩时间14h。污泥脱水 污泥机械脱水与自然干化相比较，其优点是脱水效率较高，效果好，不受气候影响，占地面积小。常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等。本设计采用带式压滤机，其特点是：滤带可以回旋，脱水效率高；噪音小；省能源；附属设备少，操作管理维修方便，但需正确选用有机高分子混凝剂。另外，为防止突发事故，设置事故干化场，使污泥自然干化3污水处理系统工艺设计3.1格栅的计算3.1.1粗格栅选用三个规格一样的粗格栅，并列摆放，两台工作，一台备用。图3.1 格栅示意图3.1.2格栅的计算 (1) 栅条间隙数 式中：栅条间隙数，个； 最大设计流量，=4.2；格栅倾角，取= 60；栅条间隙， ，取=0.05；栅前水深，取=1.4；过栅流速，取=0.9；生活污水流量总变化系数，根据设计任务书=1.21。则：(2) 栅槽宽度 式中：栅条宽度，取0.01 。则： =0.01（31-1）+0.0531=0.3+1.55=1.85(3) 通过格栅的水头损失 式中：设计水头损失，；计算水头损失，；重力加速度，取=9.8；系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用=3；阻力系数，其值与栅条断面形状有关；形状系数，取=2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条）。则： =0.28 =0.01 (4) 栅后槽总高度 式中：栅前渠道超高，取=0.3。则： =1.4+0.3+0.03=1.73。(5) 栅槽总长度 式中： 进水渠道渐宽部分的长度，；进水渠宽，取=1.7；进水渠道渐宽部分的展开角度，取=20；栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，；栅前渠道深，.则：= =(6) 每日栅渣量 式中：栅渣量，取=0.01。则： 0.2 , 宜采用机械清渣(7) 校核 式中：栅前水速，；一般取0.4m/s0.9m/s最小设计流量，；=2.87进水断面面积，； 设计流量，取=。 则：在之间，符合设计要求。3.1.3选型选用型链式旋转格栅除污机，其性能如表3.1所示。表3.1 粗格栅性能表项 目型 号安装角过栅水速 电机功率 性 能型链式旋转格栅除污机600.9 1.53.2泵房3.2.1泵房的选择选择集水池与机械间合建的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。 3.2.2泵的选择及集水池的计算(1) 平均秒流量(2) 最大秒流量(3) 考虑3台水泵，每台水泵的容量为(4) 集水池容积，采用相当于一台泵6分钟的容量集水池面积3.2.3扬程估算(1) 集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差 =45-(35+2.00.75-0.03-2)=10.53其中：集水池有效水深，取； 出水管提升后的水面高程，取； 进水管管底高程，取； 进水管管径，由设计任务书； 进水管充满度，由设计任务书； 经过粗格栅的水头损失，取h=0.03。由于资料有限,出水管的水头损失只能估算，设总出水管管中心埋深0.9米，局部损失为沿线损失的30%，则泵房外管线水头损失为0.558m。泵房内的管线水头损失假设为1.5米，考虑自由水头为1米，则水头总扬程： Hz=1.5+0.558+10.53+1=13.588m。选用型污水水泵三台，每台，扬程。集水池有效水深，吸水管淹没深度，喇叭口口径，取泵房地下部分高6.2m，地上部分6 .3m，共。 3.3细格栅3.3.1细格栅的计算：设四台机械格栅，三台运行，一台备用。3.3.2格栅的计算(1) 栅条间隙数 式中：栅条间隙数，个；最大设计流量，=4.2；格栅倾角，取= 60；栅条间隙， ，取=0.02；栅前水深，取=1.05；（一般栅槽宽度B是栅前水深h的二倍）过栅流速，取=0.9；生活污水流量总变化系数，由设计任务书=1.21。则： ， 取70个(2) 栅槽宽度 式中:栅条宽度，取0.01 。则：=0.01（70-1）+0.0170=2.10(3) 通过格栅的水头损失 式中：设计水头损失，； 计算水头损失，；重力加速度，取=9.8；系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用=3；阻力系数，其值与栅条断面形状有关；形状系数，取=2.42（选用迎背水面均为半圆形的矩形栅条）；则：=0.96 =0.034 (4) 栅后槽总高度 式中:栅前渠道超高，取=0.3。则：=1.05+0.3+0.103=1.453。(5) 栅槽总长度 式中： 进水渠道渐宽部分的长度，；进水渠宽，取=1.9；进水渠道渐宽部分的展开角度，取=20；栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，；栅前渠道深，。则：=(6) 每日栅渣量 式中:栅渣量，取=0.07。则： 0.2 宜采用机械清渣(7) 校核 式中：栅前水速，；最小设计流量，；A进水断面面积，；设计流量，取=。 则： 在之间，符合设计要求。3.3.3选型选用型弧形格栅除污机，其性能如表3-2所示。表3.2 细格栅性能表项目圆弧半径栅条组宽重 量安装角过栅水速 电机功率 性能5001200600600.90.30.73.4沉砂池的计算3.4.1池体计算(1) 池子总有效容积 式中：最大设计流量，=4.2；最大设计流量时的流行时间，一般为1min3min, 此处取=2。则： (2) 水流断面面积 式中：最大设计流量时的水平流速，取。一般为0.06m/s0.1m/s则： (3) 池子总宽度 式中：设计有效水深，取=2.5,一般值为2m3m。则： (4) 池子单格宽度 式中：池子分格数，个，取=6。则： （5）校核宽深比: b/ =2.8/2.5=1.12,在12范围内，符合要求。(6) 池长 则：(7) 校核长宽比：L/B=12/2.8=4.374，符合要求。(8) 每小时所需空气量 式中：每污水所需空气量，取=0.2。则： 3.4.2沉砂室尺寸计算(1) 砂斗所需容积 式中：城市污水沉砂量，取=30； 两次清除沉砂相隔的时间，取=2； 生活污水流量总变化系数，由设计任务=1.21。则：(2) 每个砂斗所需容积 式中：砂斗个数，设沉砂池每个格含两个沉砂斗，有6个分格，沉砂斗个数为12个则：(3) 砂斗实际容积 式中：砂斗上口宽，；砂斗下口宽，取=1；砂斗高度，取=0.8；斗壁与水平面倾角，取=55。则：=1.5 (4) 沉砂池总高度（采用重力排砂） 式中：超高，取=0.3； 砂斗以上梯形部分高度，；池底坡向砂斗的坡度，取=0.1，一般值为0.10.5 则：(5) 最小流速校和 式中：设计流量，取=；最小设计流量，；2.87最小流量时工作的沉砂池格数，个，取=2；最小流量时沉砂池中的水流断面面积，为7.0。 则：0.15，符合设计要求。3.4.3排砂 采用重力排砂，排砂管直径，在沉砂池旁设贮砂池，并在管道首端设贮砂阀门。(1) 贮砂池容积 则：(2) 贮砂池平面面积 式中：贮砂池有效水深，取=2.5。则： 3.4.4出水水质 查给排水设计手册2，经曝气沉砂池,去除率10%。则:=3.5氧化沟3.5.1池体尺寸计算(1) 沉淀部分水面面积 式中：最大设计流量，=12500； 池数，个，取=6；表面负荷，取=1.8。则： (2) 池子直径 则： 取40(3) 实际水面面积 则：核算表面负荷：20m3 (13)校核径深比:D/h=40/3.6=11.23在612之间,符合要求 3.5.2中心管计算(1) 进水管直径：取=900 则在0.91.2之间，符合设计要求 (2) 中心管设计要求 图3.2中心管计算图 (3) 套管直径，取 =2.2 则： 在0.150.20之间，符合要求。(4) 设8个进水孔，取 则：(5) ，取则： (6) ，取 则： 在之间，符合设计要求。 3.5.3出水堰的计算 (1) 出水堰采用直角三角堰，过水堰水深取,一般为0.0210.2之间(2) 堰口流量： (3) 三角堰个数：个(4) 出水堰的出水流速取：则：断面面积(5) 取槽宽为0.8，水深为0.8，出水槽距池内壁0.5则： (6) 出水堰总长(7) 单个堰堰宽(8) 堰口宽0.10，堰口边宽0.155-0.10=0.055(9) 堰高(10) 堰口负荷： 在1.52.9之间，符合设计要求。3.5.4集配水井计算(1) 设计三个初沉池用一个集配水井，共两座。(2) 配水井来水管管径取=1500，其管内流速为 则： (3) 上升竖管管径取，其管内流速为则：(4) 竖管喇叭口口径，其管内流速为 取 则：(5) 喇叭口扩大部分长度，取=则：(6) 喇叭口上部水深，其管内流速为则：(7) 配水井尺寸：直径，取则：(8) 集水井与配水井合建，集水井宽，集水井直径则：3.5.5出水水质查给排水设计手册2，经初沉池、去除率分别取25%、60%。=3.5.6选型选用ZG型周边传动刮泥机六台，每座初沉池一台。其性能如表3.3所示。表3.3 型周边传动刮泥机性能表项 目池 径电动机功率滚轮与轨道型式 重 量 性 能402.2 钢滚轮、钢板轨道160003.6曝气池3.6.1池体计算(1) 水中非溶解性含量 式中：微生物自身氧化率，一般在0.050.10之间，取=0.08；微生物在处理水中所占的比例，取=0.4；水中悬浮固体浓度，取=25。则： (2) 出水中溶解性含量 式中：出水中的总含量，取=25则： (3) 的去除率 式中：的去除效率，%；进水的浓度，取=150。则：83% 符合要求(4) 污泥负荷率 式中：污泥负荷，；系数，取=0.0185；系数，一般为0.70.8，取=0.75。则：在0.20.4之间，符合设计要求。(5) 混合污泥浓度 式中：污泥体积指数，取=120；一般为（100120）mg/L污泥回流比，取=30%；考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的有关系数，取=1.2；则：(6) 曝气池容积 式中：进水设计流量，取=。则：(7) 单个池容积 式中：曝气池个数，共设三组曝气池，每组两座，共六座，=6则：(8) 单个池面积 式中：H池深，。则：核算宽深比,取池宽 则: 在12之间，符合设计要求。 (9) 池总长 则：(10) 单廊道长 式中：廊道条数，个，取=5。则： 取(11) 池总高 式中：超高，取=0.5。则： 3.6.2曝气系统设计与计算(1) 曝气池平均需气量 式中：氧化每公斤需氧公斤数，取 ；污泥自身氧化需氧率，取；去除的浓度，；混合液挥发性悬浮物浓度，。则：(2) 最大需氧量 式中：变化系数，取=0.2。则： (3) 每日去除的量 (4) 则去除每千克的需氧量 (5) 最大需气量与平均需氧量之比3.6.3供气量 本设计采用网状模型微孔空气扩散器，敷设于池底，距池底0.2，淹没深度5.0，计算温度定为30。查得水中溶解氧的饱和度，。(1) 空气扩散器出口处的绝对压力 式中：空气大气压力，取； 曝气头在水面以下造成的压力损失，；曝气装置处绝对压力，。则： (2) 空气离开水面时氧的百分比 式中：曝气池逸出气体中含氧百分数，%；氧利用率，%，取=12%。则：(3) 曝气池混合液氧饱和度 式中：标准条件下清水表面处饱和溶解氧，；按曝气装置在水下深度处至池面的平均溶解氧值，。则： (4) 换算成20时，脱氧清水的充氧量为： 式中：混合液中值与水中值之比，即，一般为0.80.85，取=0.82；混合液的饱和溶解氧值与清水的饱和溶解氧值之比，一般为0.90.97，取=0.95； 混合液剩余值，一般采用2。则： = (5) 相应的最大时需氧量 则： (6) 曝气池平均时供气量 则：(7) 曝气池最大时供气量