污水处理工程课程设计说明书doc.docx
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污水处理工程课程设计说明书doc
污水处理工程课程设计说明书
第一章：
总论
一、设计任务和内容
针对一座二级处理的城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水厂的平面布置和高程布置。
最后完成设计计算说明书和设计图（污水处理厂平面布置图和污水处理厂高程图）。
设计深度一般为初步设计的深度。
二、基本资料
1）污水水量与水质
污水处理水量：
2万m3/d；
污水水质：
CODcr450mg/L,BOD5200mg/L,SS250mg/L,氨氮15mg/L。
2）处理要求
污水经二级处理后应符合以下具体要求：
CODcr﹤70mg/L,BOD5﹤20mg/L,SS﹤30mg/L,氨氮﹤5mg/L。
3）气象和水文资料
风向：
多年主导风向为北北东风；
气温：
最冷月平均为—3.5℃；
最热月平均为32.5℃；
极端气温，最高为41.9℃，最低为-17.6℃，最大冻土深度为0.18m；
水文：
降水量多年平均为每年728mm；
蒸发量多年平均为每年1210mm；
地下水水位，地面下5～6m。
4）厂区地形
污水厂选址区域海拔标高在64～66m之间，平均地面标高为64.5m。
平均地面坡度为0.3‰～0.5‰，地势为西北高，东南低。
厂区征地面积由设计确定。
第二章：
工艺流程说明
考虑到现阶段的污水处理厂都需要脱氮除磷的效果所以用传统的脱氮除磷A/A/O法作为此项设计的主要工艺来减少氮、磷在环境中造成的富营养化污染。
主要工艺流程如下：
A/A/O法的主要工艺流程特点：
污水进入系统后在好氧池形成硝态氮再经过内回流完成脱氮的目的。
而除磷则主要靠嗜磷菌的作用，它在好氧的条件下高强度地吸磷而在厌氧的情况下释磷，由此完成整个系统的运转，而在脱氮的同时也能去除一部分的有机碳。
第三章：
污水处理工艺流程说明
一、粗格栅
设计目的：
拦截污水中漂浮物，以及不可生化处理的大颗粒物质，防止其进入水泵造成堵塞，影响水泵的正常运行。
格栅井污水经过格栅后自流进入集水井中，进水总管上设一电动阀门，控制总进水及出水。
设备参数：
采用1台机械格栅。
栅条间距20mm；
总进水管设置电动阀一只。
设计参数：
过栅流速为1.0m/s,格栅安装倾斜角α=60度，栅条宽度S=10mm,进水渠宽度为b1=0.5m，渐阔角为20度，栅前水深0.4m。
Q=20000m3/d=231L/s
K2即污水流量总变化系数取1.2
Qmax=K2*Q=1.2*0.231=0.2772m3/S
Qmin=0.5*0.231=0.1155m3/S
1．栅条间隙的数量n
N=Qmax*（sinα）1/2/dhu=0.344*（sin60）1/2/（0.02*0.4*1.0）=40.0
2．格栅槽宽度
B=（n-1）*s+d*n=0.01*39+0.02*40=1.19m
3．渐阔段
L1=（B-b）/2tan20o=（1.19-0.5）/（2*tan20）=0.94m取1m
4．L2=L1=1m
5．水头损失h2
h2=K*ζ*u2/2g*sinαK取3
h2=3*2.42*（s/b）4/3*u2/2g*sin60=0.127m取0.15m
取超高h1=0.3m
6．栅槽总高度
H=h+h1+h2=0.4+0.15+0.3=0.85m
7．栅槽总长度
L1+L2+0.5+1+（h+h1）/tanα=3.9m
8．栅渣总产量（取平均水量）
W1=0.07m3/1000m3
W=Q*w1*86400/1000=1.40>0.5所以：
用机械除渣的方式
二、集水井
设置目的：
收集、贮存生活污水，为后续生化处理设施做准备，并作为潜水泵的安装点。
生活污水通过潜水泵提升至沉砂池。
集水井设置一溢流管道，溢流多余污水。
工艺参数：
按照平均时流量停留15min设计。
设备参数：
污水经二沉池处理后排入市政污水管道，出水标高为-0.30m，则相应出水池水面、二沉池、生化池、初沉池、沉砂池水面相对标高为0.00m、0.50m、1.00m、1.50m和2.00m。
污水提升前水位为－2.7m，污水总提升流程为4.70m，采用螺旋泵，其设计提升高度为H=
。
设计流量
=1000m3/h，采用3台螺旋泵，2用1备，单台提升流量为500m3/h。
V=833.3*0.25=208m3，取210m3集水井高度为10米。
三．平流式沉砂池
设置目的：
去除污水中比重较大的无机颗粒，以改善污泥处理构筑物的处理条件、减轻沉淀池沉淀负荷。
利用重力作用，比重较大的无机颗粒在水流经沉砂过程中得以沉降，沉砂池出水由出水渠流出，进入初沉池，沉砂进入贮砂池。
工艺参数：
最大水平流速：
0.3m/s
水利停留时间：
30s
设备参数：
两沉砂池排沙管各设电动阀一只，共两只。
1．沉砂池池子的长度
L=u*t=0.3*30=9m
2．池子的过水表面积
A=Qmax/u=0.2772/0.3=0.924m
3．池子的总高度（每组宽0.6m，混凝土墙0.2m）
B=0.6*2=1.2m
4．有效水深
h2=A/B=0.924/1.2=0.77m
5．沉砂斗所需容积
W1=30m3/1000000污水，贮两天的处理量
V总=86400*0.231*2*30/1000000=1.20m3
6．每个砂斗最小需要的容积V2=1.20/4=0.3m3
7．斗底宽度取b1=0.5m，斗倾角为60度，泥斗高度为0.5m
砂口的上口宽度b2=2h斗/tan60+b1=2*0.5/1.73+0.5=1.08
V0=h斗（b12+b22+b1b2）=0.5/3*（0.5^2+1.08^2+1.08*0.5）=0.33>0.3成立
8．沉砂池的高度
假设池坡i=0.06L2=（L-2b2-b）/2=（9-2*1.08-0.2）/2=3.32m
h3=h斗+i*L2=0.5+3.32*0.06=0.7m
9．H总=h1+h2+h3=0.3+0.96+0.7=1.96mh1为超高0.3m
10．验证最小流速Umin=Qmin/bh2=0.1155/（0.6*0.96）=0.2m/s>Qmin
四．A2/0法
设置目的：
生化处理工艺主体，降解水中有机物，脱氮除鳞
设计参数：
Lo=200mg/lLe=20mg/l进水TN=15mg/l出水TN=5mg/l
Tmax=41.9oCTmin=-17.6oCMLVSS/MLSS=0.7x=3000mg/l
Ns=0.15kgBOD5/（MLVSS*d）污泥产率系数y=0.6kgVSS/（kgBOD5*d）
内源呼吸速率Kd=0.04d-1剩余污泥含水率99.2%曝气池氧气浓度2mg/l
1．厌氧池的计算
取厌氧池平均停留时间t=2.0h
则V=20000*2/24=1666.67m3取1670m3
回流污泥浓度10000mg/l相当于SVI=100污泥回流比取r=75%
则混合液的浓度ρ=r/（1+r）*ρr=0.75/（1+0.75）*10000=4285.7mg/l
2．A/O池的体积及停留时间
V=Q*Lo/（Ns*x）=20000*200/（0.15*3000）=8888.89m3取8890m3
t=V/Q=8890/20000=0.4445d=10.67h
按好氧:
厌氧=4:
1计算则
V好=13250*4/5=10600m3t好=8.54h
V缺=13250/5=2650m3t缺=2.13h
3．混合液的回流比（内回流）
ηn=（TNo-TNe）/TNo=（15-5）/15=66.7%
k=ηn/（1-ηn）=0.667/（1-0.667）=200%
4．剩余污泥量
a.硝化菌生成污泥量（取硝化菌产率系数0.1kgVSS/（kgNH3-N*d））
W1=1.2*20000*（15-5）*0.1/1000=24kg/d
b．异样菌生成污泥量
W2=1.2*20000*（200-20）*0.6/1000=2592kg/d
c．内源代谢的污泥量
Xv=0.7*3000=2100mg/l
W3=y*V*Xv=0.04*2100*8890/1000=746.76kg/d
d．每天产生的挥发性污泥量
W=W1+W2-W3=24+2592-746.76=1869.24kg/d
e.每天产生的剩余污泥量
W=1869.24/0.7=2670.34kg/d=111.3kg/h
f.污水含水率为99.2%，则剩余污泥体积
V=2670.34/（0.8%*1000）=333.8m3/d
Θc=x*V/w=3*（8890+1670）/2670.34≈15d符合（15-20d）的要求
5．需氧量的计算
a.降解有机物需氧量
O1=1.49*20000*（200-20）/（0.68*1000）=7888.2kg/d
b.硝化氨氮的需氧量
O2=4.57*1.49*20000*（45-5）/1000=5447.4kg/d
c.污泥当量
O3=4768*1.42=6770.56kg/d
d.反硝化过程提供化合态氧化量
O4=2.86*1.49*20000*（45-5）/1000=3409.12kg/d
共需氧量:
V=7888.2+5447.4-6770.56-3409.12=3155.92kg/d=131kg/h
6.标准需氧量和用气量（α=0.85,β=0.95,ρ=0.9）
SOR=V*Cs（20）/（α（β*ρCs（T）-C）*1.024^（T-20））
Cs（25）=Cs（25）（Pb/（2.026*100000）+Ot/42）Cs（25）=468/（31.6+25）=8.3mg/l
Pb=P+9.8*1000*HH取4m
Pb=1.01325*100000+9.8*1000*4=1.41*105pa
Ot=21（1-Ea）/（79+（1-Ea）*21）=21（1-0.2）/（79+（1-0.2）*21））=17.5%
Csb（25）=8.3*（1.41*100000/（2.026*100000）+17.5/42）=9.23mg/l
以25摄氏度计算：
SOR=V*9.17/（0.85*（0.95*0.9*9.23-2）*1.024^（25-20））=213.8kg/h取214kg/h
Q（25）=SOR（25）/（0.3*Ea）=214/（0.3*0.2）=3566.7m3/d=59.4m3/min
选泵：
采用直径为300mm的圆盘式微孔曝气释放器，安装在距离曝气池底200mm处,压力损失为5kp，鼓风机房至最不利点的压力损失为2kp，释放头所需3kp则：
P=（4-0.2）*9.8+5+2+3=47kp
所以：
采用风量为35m3/min的风机罗茨风机三台，2用1备。
6．反应池工艺主要尺寸
a.好氧池（设计两组并联运行）
V1=V/2=10600/2=5300m3
h=4mS=V1/h=5300/4=1325m2
采用三根廊道式b=6m
L1=1325/（3*6）=73.6m
保护层高度取1m,H=4+1=5m
b.缺氧池（2组并联运行）
V1=V/2=2650/2=1325m3
h=4mS=V1/h=1325/4=331.25m2
采用三根廊道式b=6m
L1=331.25/（3*6）=18.4m
c.厌氧池（2组并联运行）
V1=V/2=2500/2=1250m3
h=4mS=V1/h=1250/4=312.5m2
采用三根廊道式b=6m
L1=312.5/（3*6）=17.36m
五．辐流式二沉池（采用周边进水，周边出水）
设计目的：
进行泥水分离，沉淀去除活性污泥。
设计参数：
表面负荷q=1.0m3/（m2*h）水力停留时间t=2.0hx=5000mg/l
K（回）=75%Q=0.231m3/s
设备参数：
设置刮泥机1台，DXZ-45型，中心传动。
1.沉淀池的表面积
A=Q/q=20000/（24*1）=833.3m2
2.设计一组二沉池
D=（4*A/3.14）^0.5=（4*833.3/3.14）^0.5=32.58m取33m规范6—50m
二沉池有效水深H1=q*t=1.0*2=2m
3.贮泥区所需容积（存泥2h）
回流污泥XrR=x/（Xr-x）R=0.75
Xr=x/R+x=5000/0.75+5000=11666.7mg/l
Vw=2*2*（1+0.75）*833.3*5000/（5000+11666.7）=1750m3
4.存泥高度H2
H2=Vw/A=1750/833.3=2.1m
5.二沉池总高度
取缓冲层的高度H3=0.4m保护层（超高）=0.5m
池边高度H=H1+H2+H3+H4=2.0+2.1+0.4+0.5=5m
6.沉淀池中心泥斗处的高度
i=0.01污泥斗直径取2.5mH5=（D-2.5）/2*0.01=（33-2.5）/2*0.01=0.305m
设计泥斗深度H6=1m则
H=5+0.305+1=6.305m
7.校核
D/（H1+H2+H3）=33/（2+2.1+0.4）=7.33符合
8.二沉池固体负荷G
G=（1+R）Qx/A=（1+0.75）*20000*5/833.3=210kgVSS/（m2*d）
9.设计进水配水槽工艺计算
a.配水流量
Q=（1+R）*Qh=（1+0.75）*20000/24=1458.3m3/h=0.405m3/s
b.配水槽流速
设水槽的宽1m，深1.2m
u=0.405/1*1.2=0.3375m/s<1m/s
c.配水孔数量
φ=100mm孔间距s=1.1m
n=（D-1）*3.14/s=（33-1）*3.14/1.1=91.35取92个
d．配水孔眼流速
U2=Q/（n*A）0.405/（92*0.25*3.14*0.1^2）=0.56m/s
f.槽底环形配水槽区平均流速
U3=Q/（（D-1.0）*3.14*1.0）=0.00403m/s
10．出水槽工艺设计
距池边2.5m设溢流渠一条，出水总渠宽1.0m,水深1.2m
出水总渠流速U1=Q/（h*b）=0.231/（1.2*1）=0.1925m/s
出水堰堰流负荷q=2L/（m*S）
堰总长度L=Q/q=0.231*1000/2=115.5m
（33-4）*3.14+2*（33-2.5*2）*3.14=1800个堰
每堰口水头h=（Q/1.4）^0.4=（0.231*10^（-4）/1.4）^0.4=0.0122m
六．消毒池
设置目的：
杀除水中细菌，极可能存在的病原菌
工艺说明：
在池中投加消毒剂，经一段时间接触消毒，水中细菌得以杀除。
1．池高度
H=4.5+0.3=4.8m
2．表面积
A=q*t/H=0.278*3600/4.8=208.5m2取210m2t=1h
3．池形设计
L=25m则B=210/25=8.4m
采用三廊道折流式则b=8.4/3=2.8m
4．消毒加氯量
选用液氯消毒，设计投加量C=3.0-5.0mg/l，取4mg/l
W=4*20000*10-3=80kg/d
七．辐流式污泥浓缩池
设计参数：
日产污泥450m3/d含水率为99.2%，浓缩后含水率97%即8kg/m3浓缩后pu=97% G=30kg/m3
1．面积A=Q*Co/G=450*8/30=120m2
2.设一组二沉池
D=（（4*120）/3.14）^0.5=12.36m取13m
取污泥停留时间为15h则有效水深为h=（450*15）/（24*120）=2.34m
i=0.05h4=（13/2-2.4/2）*0.05=0.265m
污泥斗高度h5=（2.4/2-1.0/2）tan55=1.0m
H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.34+0.365+1.0=4m
DN=200mm管径抽吸
第四章：
主要设备说明
序号
名称
数量
设计参数
主要设备
1
格栅
1座
设计流量Qmax=24000m3/d
栅条间距d=20mm
栅前水深h=0.4m
过栅流速v=1.0m/s
链式格栅除污机2台，螺旋压榨机1台，螺旋输送机1台
2
进水泵房
1座
设计流量Qmax=1000m3/h
设计扬程H=9.0mH2O
螺旋泵2备1用
3
沉砂池
2座
设计流量Qmax=1000m3/h
最大水平流速v=0.3m/s
除污机
4
厌氧池
2座
设计流量Q=20000m3/d
有效水深h2=4.0m
停留时间t=2.0h
外回流比R=75%
5
A/O池
2座
设计流量Q=20000m3/d
污泥负荷
NS=0.15KgBOD5/KgMLVSSd
污泥龄ts=15d
MLSS=3000mg/l
污泥内回流比r=200%
实际需氧量
59.4m3/min
剩余污泥量
333.8m3/d
有效水深h2=4.0m
停留时间t=10.67h
t缺=2.13h
t好=8.54h
微孔曝气器
鼓风机
6
二沉池
2座
表面负荷q=1.0m3/（m2*h）
停留时间t=2.0h
设计流量Q=20000m3/d
二沉池直径为33m
总深度为H=5.0m
进水配水槽尺寸：
宽1m，深1.2m
配水孔φ=100mm孔间距s=1.1m
配水孔数量n=92个
出水堰堰流负荷q=2L/（m*S）
中心传动单管吸刮泥机
撇渣机
出水堰板
7
消毒池
1座
停留时间t=1.0h
加氯量80kg/d
第五章．污水处理厂总体布置
一．污水厂平面布置
1.总平面布置原则
本项目为新建的城市污水处理厂，根据该城市地势走向、排水系统现状及城市总体规划选择厂址，对于接纳污水进厂和处理水排放十分方便。
总平面布置遵从以下原则：
（1）处理构筑物与设施的布置应顺应流程，集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。
（2）工艺构筑物与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境的关系。
（3）构筑物之间的间距应满足交通、管道敷设、施工和运行管理等方面的要求。
（4）管道线与渠道的平面布置应与高程布置相协调，顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节约降耗和运行维护。
（5）协调好辅建筑物、道路、绿化与处理构筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅通，美化长区环境。
2.总平面布置结果
该工艺方案总平面布置见附图1。
第二节污水厂高程布置
1.高程布置原则
（1）充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物。
（2）协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地又利于污水污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。
（3）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量减少两者的提升次数和高度。
（4）协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。
2.高程布置结果：
见图2
参考文献
1．杨岳平，徐新华，刘传福主编.废水处理工程及实例.化学工业出版社，2002.
2．阮文权主编.废水处理工程设计实例详解.化学工业出版社，2006.
3．徐新阳，于锋主编.污水处理工程设计.化学工业出版社，2003.
4．曾科，卜秋平，陆少鸣主编.污水处理厂设计与运行.化学工业出版社，2006.
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