实例一某城市污水处理厂设计.docx

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实例一某城市污水处理厂设计

工程实例一

某城市污水处理厂设计

1设计资料

1.1工程概况

某城市临近北海，以海产养殖、水产品加工、海洋运输为主，工业发展速度较慢。

1.2水质水量资料

该市气候温和，年平均21C，最热月平均35C，极端最高41C，最高月平均15C，最低10C。

常年主导风向为南风和北风。

夏季平均风速2.8m/s，冬季1.5m/s。

根据该市中长期发展规划，2005年城市人口20万，2015年城市人口28万。

由于临近大海，城市地势平坦，地质条件良好，地表土层厚度一般在10m以上,主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，地基承载力为1kg/cm2。

此外，地面标高为123.00m,附近河流的最高水位为121.40m。

目前城市居民平均用水400L/人.d，日排放工业废水2X104nVd，主要为有机工业废水，具体水质资料如下：

1.城市生活污水：

COD400mg/l,B0D5200mg/l,SS200mg/l,NH3-N40mg/l,TP

8mg/l,pH6〜9.

2.工业废水：

COD800mg/l,BOD5350mg/l,SS400mg/l,NH3-N80mg/l,TP

12mg/l,pH6〜8

1.3设计排放标准

为保护环境，防止海洋污染，污水处理厂出水执行“城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002的一级标准中的B标准，即：

污染物

COD

BOD

SS

TN

NH-N

TP

色度

pH

大肠困群数

排放浓度（mg/l）

<60

<20

<20

<20

<8

<1

<30

倍

6〜9

<1X104个/l

2.污水处理工艺流程的选择

2.1计算依据

①生活污水量：

280000X400X103=112000m7d=1296.30L/s

设计污水量：

112000+20000=132000屜，水量较大。

2设计水质

设计平均COD461mg/L;设计平均BOD223mg/L;设计平均SS:

230mg/L设计平均NhkN46mg/L;设计平均TP9mg/L。

3污水可生化性及营养比例

可生化性：

BOD/COD=223/46^0.484，可生化性好，易生化处理。

去除BOD223-20=203mg/L。

根据BODN:

P=100:

5:

1,去除203mg/LBO□需

消耗N和P分别为N:

10.2mg/L,P:

2.03mg/L。

允许排放的TN8mg/L,TP:

1mg/L,故应去除的氨氮△N=45-10.2-8=26.8mg/L,应去除的磷△P=8-2.03-1=4.97mg/L，超标氮磷比例接近5:

1,故需同时脱氮除磷。

2.2处理程度计算

1BOD的去除效率：

203/223=91%

2COD勺去除效率：

401/461=87%

3SS的去除效率：

210/230=91%

4氨氮的去除效率：

38/46=83%

5总磷的去除效率：

8/9=89%

上述计算表明，BODCODSSTP、NMN去除率高，需要采用二级强化或三级处理工艺。

2.3工艺流程选择

根据上述计算，该设计水量较大，污染物去除率一般在90%左右，且需要同

时脱氮除磷。

因此，本设计拟采用斥/O脱氮除磷工艺。

a2/o工艺特点是通过厌氧一缺氧一好氧交替进行，使污泥在厌氧条件下释放磷，在缺氧池（段）生物反硝化脱氮，在好氧池（段）进行生物硝化和生物吸磷，并通过排泥实现生物除磷。

具体工艺流程如下：

砂

进水

混合液回流

污泥回流

2.4主要构筑物说明

2.4.1格栅

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，用以截流较大的悬浮物或漂浮物等，保护泵及后续机械。

本设计在泵前设粗格栅拦截较大的污染物，泵后设细格栅去除较小的污染物质。

具体设计参数如下：

⑴粗格栅

栅条间隙e=0.06m栅条间隙数n=21个栅条宽度S=0.01m

栅槽宽B=1.46m栅前水深h=0.73m格栅安装角:

=60

栅后槽总高度H=1.11m栅槽总长度L=3.44m

⑵细格栅

栅条间隙e=0.01m栅条间隙数n=123个栅条宽度S=0.01m

栅槽宽B=2.45m栅前水深h=0.73m格栅安装角〉二60

栅后槽总高度H=1.35m栅槽总长度L=2.6m

2.4.2曝气沉砂池

沉砂池的作用去除比重较大的无机颗粒，以减轻沉淀池负荷，防止其沉淀于后续物构筑物中。

曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水产生与主流垂直的横向旋流，以降低砂粒中的有机质含量，并对污水起预曝气作用。

设计参数：

L=12mB=6.4m、H=4.24m，有效水深h=3m，水力停留时间t=2min，曝气量1380m3/d，排渣时间间隔T=1d。

2.4.3厌氧池

污水在厌氧反应池与回流污泥混合。

在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。

其设计参数：

L=70、B=20、H=5.2m，有效水深：

4.7m,超高：

0.5m,污泥回流比R=100%水力停留时间t=1.8h。

2.4.4缺氧池

污水在厌氧反应池与污泥混合后再进入缺氧反应池，发生生物反硝化，同时去除部分COD硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。

设计参数：

L=70m

B=20mH=5.2m,有效水深：

4.7m，超高：

0.5m，污泥回流比R=100%水力停留时间t=1.8h。

2.4.5好氧池

混合液进入好氧反应器后，在好氧作用下，异养微生物首先降解BOD同时

聚磷菌大量吸收磷，随着有机物浓度不断降低，自养微生物发生硝化反应，把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。

具体反应：

2NH43O2亚硝酸菌>2NOf2H2O4H

硝酸菌

2NO2O22NO3

设计参数：

L=70mB=20x5mH=5.2m，有效水深：

4.7m，超高：

0.5m；鼓风曝气，水力停留时间t=5.4h，出水口采用跌水。

2.4.6二沉池

二沉池的作用是泥水分离，使污泥初步浓缩，同时将分离的部分污泥回流到厌氧池，为生物处理提高接种微生物，并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。

本设计采用辐流式沉淀池。

其设计参数：

D=40mH=6.95m,有效水深h=3.75m,

沉淀时间t=2.5h。

3设计计算书

3.1粗格栅

格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速vi=0.9m/s，过栅流速V2=1.0m/s，格栅间隙为e=60mm采用人工清渣，格栅安装倾角为60°。

⑴栅前水深h

设计流量为：

Q=Qmax-2=1.922=0.96m3/s

二栅前水深h=0.73m

⑵栅条间隙数n

Q^/siTctn二

ehv

将数值代入上式:

⑶栅槽宽度B

B=S（n-1）+en

将数值代入上式：

B=S（n-1）+en=0.01x（21-1）+0.06x21=1.46m

⑷进水渠道渐宽部分的长度L1

设进水渠道宽B1=0.8m渐宽部分展开角a1=20°，此时进水渠道内的流速为:

⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L10.9

L20.45m

22

⑹过栅水头损失h1

B=2.42,E=■:

（S）4/3=2.42X（凹）4'3=0.63

e0.06

设计流量为：

Q=Qmax一一2=1.92：

一2=0.96m3/s

二栅前水深h=0.73m

⑵栅条间隙数n

ehv

将数值代入上式:

n=Q曲=O.96sin6°0=i224i23（个）

ehv0.01x0.73x1.0

⑶栅槽宽度B

B=S（n-i）+en

将数值代入上式：

X123=2.45m

a1=20°此时进水渠道内的流速为:

B=S（n-1）+en=0.01X（123-1）+0.01⑷进水渠道渐宽部分的长度Li

设进水渠道宽Bi=2.2m，渐宽部分展开角

Q0.96»/

v10.6m/s

Bih2.20.73

⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度,Li0.34

L2二二

22

⑹过栅水头损失

P=2.42,EJ?

（S）4/3=2.42

e

22

•••hi=kh0=k—sin：

=3X2.42X—Xsin60°=0.32m2g29.8i

⑺栅后槽总高度H

设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高

H=h+h2=0.73+0.3=1.03m

H=h+hi+h2=0.73+0.32+0.3=1.35m

⑻栅槽总长度L

Hii03

L=Li+L2+0.5+i.0+

tg60

=0.34+0.i7+0.5+i.0+^03=2.6mtg60°

⑼每日栅渣量W

W=QW186400,因为是细格栅，所以W=0.1m3/103m，代入各值:

1000

0.960.1864003

W=8.3m/d

1000

采用机械清渣。

3.3曝气沉砂池

⑴总有效容积V

V=60Qmaxt，式中取t=2min，将数值代入上式：

V=60Qmaxt=601.922=230.4m3

⑵池断面积A

A二基，将数值代入上式：

V

⑶池总宽度B

A

「H，将数值代入上式:

取n=2格,b=B=6.4=3亦n2

宽深比：

A：

".07，符合要求。

⑸池长L

L=VA，将数值代入上式:

⑹所需曝气量q

q二3600DQmax，将数值代入上式:

q=36000.21.92=1382.4m3/h

⑺沉砂斗所需溶积V

⑻每个沉砂斗的容积V0

设每一格有2个砂斗，共4个砂斗

V。

4.971.25m3

4

⑼沉砂斗各部分尺寸

55°，斗高h3'=0.6m沉砂斗上口宽:

设斗底宽a1=1.2m,斗壁与水平的倾角为

沉砂斗容积:

h322

V0—（2a22aa12a1）

6

0.622

（22221.221.2）

6-1.57m31.25m3符合要求。

⑽沉砂室高度H

采用重力排砂，设池底坡度为0.3。

坡向砂斗，超高h1=0.3m

h3=h30.3l2=0.40.3（3—2—1.2）=0.34m

池总高度：

H=hh2h3h3=0.330.340.6二4.24m

（11）空气管的计算

在沉砂池上设一根干管，每根干管上设4对配气管，共8条配气竖管。

则:

每根竖管上的供气量为：

沉砂池总平面面积为:

2

LB=126.4=76.82m

选用YBM-2型号的膜式扩散器，每个扩散器的服务面积为2m个,

直径为200mm则需空气扩散器总数为：

76.8=38.4^39个

2

3.4主体反应池的设计

3.4.1设计参数

表1设计参数

项目

数值

BOD5泥负荷[kgBODs/（kgMLSS.d]

0.15〜0.2

TN负荷[kgTN/（kgMLSS.d]

<0.05（好氧段）

TP负荷[kgTP/（kgMLSS.d]

<0.06（厌氧段）

污泥浓度MLSS（mg/L）

3000〜4000

污泥龄9c（d）

15〜20

水力停留时间t（h）

8〜11

各段停留时间比例A1：

A:

O

（1:

1:

3）〜（1:

1:

4）

污泥回流比R（%

50〜100

混合液回流比R内（%）

>200

溶解氧浓度DO（mg/L）

厌氧池〈0.2缺氧池W0.5好氧池=2

COD/TN

〉8

TP/BOD

〈0.06

3.4.2设计计算

⑴有关参数

①判断是否可米用a2/o法

COD

448

9.96

8

TN

45

TP

8

——0.037:

:

:

0.06

BOD5

218

符合要求。

2BOD污泥负荷N

为保证生物硝化效果，BOD负荷取:

0.15kgBODs/（kgMLSS.d

3回流污泥浓度Xr

106

根据Xr=丄『

SVI

式中：

SVI――污泥指数，取SVI=150

r――一般取1.2

将数值代入上式：

XR=10r=101.2=8000mg/L

SVI150

4污泥回流比R=100%

5混合液悬浮固体浓度X十rXr叮1吨品叭⑴

⑥混合液回流比R内

TN去除率ntn=TNo-TNe100%=45一20100%=56%

TNo45

n056

混合液回流比R”=二100%=作10°%=128%

为了保证脱氮效果，实际混合液回流比R内取200%

⑵反应池容积V

V=垒=165600218"0168m3

NX0.15X4000

反应池总水力停留时间:

t=V=60168=0.36（d）=8.64（h）Q165600

⑶剩余污泥量W

1生成的污泥量W

W二丫（So-Se）Q

式中：

丫一一污泥增殖系数，取丫=0.6。

将数值代入上式：

W=Y（So-Se）Q=0.6（0.218-0.02）165600=19673.28kg/d

2内源呼吸作用而分解的污泥W

W二kdXrV

式中：

kd污泥自身氧化率，取kd=0.05。

Xr――有机活性污泥浓度，Xr=fX，f=MLVSS=0.75（污泥试验法）

MLSS

•••Xr=0.75X4000=3000mg/L

W2二kdXrV-0.053.030084=4512.6kg/d

3不可生物降解和惰性的悬浮物量（NVSS）W,该部分占TSS约50%

%=（TSS-TSSD50%Q=（0.224-0.02）50%165600=16891.2kg/d

4剩余污泥产量W

W=W-W2+W3=19673.28-4512.6+16891.2=32051.88kg/d

5

污泥含水率q设为99.2%

6

污泥龄ts

⑷反应池主要尺寸

反应池总容积V=60168m

设反应池2组，单组池容V单丄二60168=30084m3

22

有效水深h取4.7m

组有效面积S=6400m2。

采用5廊道式推流式反应池（含厌氧段1廊道，缺氧段1廊道），廊道宽b取

20m

单组反应池长L=70m

取超高为0.5m,则反应池总高H=5.2m

⑸反应池进、出水系统计算

1进水管

单组反应池进水管设计流量Q1=Q」65600=82800m3/d=0.958m3/s22

取管道流速v=0.8m/s

管道过水断面积八¥=詈="

取进水管管径DN1200mm

2回流污泥管

单组反应池回流污泥管设计流量Qr二RQ=11656000.96m3/s

22汉86400

取管道流速v=0.8m/s

管道过水断面积人弋尤9；“2"2

取进水管管径DN1200mm

3进水井

反应池进水孔尺寸：

进水孔过流量Q2珂1R）Q=（11）Q=Q=165600=1.92m3/s2286400

取孔口流速v=0.8m/s

孔口过水断面积A=°2=192=2.4m2

v0.8

孔口尺寸取为2mK1.2m

进水井平面尺寸取为3.2mx3.2m

4出水堰及出水井

按矩形堰流量公式计算：

式中：

Q3=（1RR内）°=（112）1656003.83m3/s

22汉86400

堰宽，b=8m

H——堰上水头,m,H=（-^）2/3=（3.83）2/3=0.4m

1.86b1.86x8

出水孔过流量Q=Q=3.83m3/s

取孔口流速v=0.8m/s

孔口过水断面积A=印=竺=4.79m2

v0.8

孑L口尺寸取为2.5mx1.6m

出水井平面尺寸取为3.2mx2.6m

5出水管

反应池出水管设计流量Q=Q=0.958m3/s取管道流速v=0.8m/s

管道过水断面积A=鱼二0^58=1.2m2

v0.8

取进水管管径DN1200mm

假设生物污泥中含氮量以12.4%计，贝

每日用于合成的总氮=0.124x（19673.28-4512.6）=1879.92（kg/d）

即，进水总氮有1879.921000=11.35（mg/L）用于合成。

165600

被氧化的NMN=进水总氮-出水总氮量-用于合成的总氮量

=45-8-11.35=25.65mg/L

所需脱硝量=45-20-11.35=13.65mg/L

1

需还原的硝酸盐氮量叫=16560013.652260.44mg/L

1000

硝化需氧量D2

D2=4.6Q（N。

-Ne）-4.612.4%（W-她）

1

=4.6165600（45-8）4.60.124（1967328-4512.6）

1000

=19537.47（kgO2/d）

反硝化脱氮产生的氧量D3

D3=2.86NT=2.86X2260.44=6464.86kgO2/d

总需氧量AOR=D1+D2-D3=26690.66+19537.47-6464.86=39763.27cgQ/d=1656.8kgQ/h

最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,则

AORmax=1.4AOR=1.4X39763.27=55668.58kgO2/d=2319.52kgO2/h去除每1kgBOD的需氧量：

好氧反应池中平均溶解氧饱和度:

标准需氧量为：

_AORCs（20）_39763.27汉9.17

a（0PCsm（T）—Cl）X1.024（）0.82（0.95如x8.38—2）x1.024（）

=58735.37kgO2/d

=2447.3kgO2/h

相应最大时标准需氧量：

SORmax=1.4SOR=1.4X58735.37=82229.52kgO2/d=3426.23kgO2/h

好氧反应池平均时供气量：

GsSOR1002447.3100=40788.3m3/h

0.3EA0.3X20

最大时供气量：

Gmax=1.4Gs=57103.67m3/h

⑺厌氧池设备选择（以单组反应池计算）

厌氧池设导流墙，将厌氧池分成3格，每格内设潜水搅拌机1台。

厌氧池有效容积V厌=70X20X4.7=6580卅

⑻缺氧池设备选择（以单组反应池计算）

缺氧池设导流墙，将缺氧池分成3格，每格内设潜水搅拌机1台。

缺氧池有效容积V缺=70X20X4.7=6580卅

⑼污泥回流设备

污泥回流比R=100%

污泥回流量QR=RQ=X165600=165600n/d=6900m/h

设回流污泥泵房2座，内设3台潜污泵（2用1备）

单泵流量Qr单Qr6900=3450m/h

22

水泵扬程根据竖向流量确定

⑽混合液回流设备

1混合液回流泵

混合液回流比R内=200%

混合液回流量Q=R内Q=2X165600=331200md=13800m7h

设混合液回流泵房2座，内设5台潜污泵（4用1备）

、11

单泵流量Qr单Qr13800=3450m3/h

44

2混合液回流管

回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房，经潜污泵提升后送至缺氧段首

端。

混合液回流管设计流量Q^R内Q=21656°°1.92m3/S

22汉86400

泵房进水管设计流速采用v=1.6m/s

管道过水断面积A=色二192=1.2m2

v1.6

4A「41<1.2m

兀V3.14

取进水管管径DN1200mm

校核管道流速v绝二1.92=1.7m/s

A兀2

A1.2

4

3泵房压力出水总管设计流量Q?

二Q6=1.92m3/S

设计流速采用v=1.6m/s

管道过水断面积A二亚二192=1.2m2

v1.6

管径d~4A=412=1.2m

\兀\3.14

取进水管管径DN1200mm

3.5辐流式二沉池的设计

-,4A

⑴每座沉淀池表面积A和池径D

A_Qmax

nq。

’

取qo=1.5m/（m.h），n=4座将数值代入上式：

4A

4115°=38.27m,取D=40m

3.14

⑵有效水深h2

h2=qot

取沉淀时间t=2.5h

h2=qot=1.5X2.5=3.75m

D/h2=40/3.75〜10.67,合格

⑶沉淀池总高度H

H=hi+h2+h3+h4+h5

每池每天污泥量W

W1，其中S取0.5L/（p.d）,由于用机械排泥，所以污泥在斗内贮存时

1000n

间用4h，N为设计人口28万。

设池底进向坡度为0.05,污泥斗底部直径「2=1m上部直径"=2m倾角60

污泥斗容积y叫『•虽•a2）

3

hs=（r1-r2）tga=（2-1）tg60°=1.7m

兀h22314x：

17223

•••V5（「12「1「2「22）（222112）=12.46m3

33

坡底落差h4=（R-r1）X0.05=（20-2）X0.05=0.9m,R=D/2

因此，池底可贮存污泥的体积为：

V^-h±（R2Rr1rj）二3.140.9鹵20222）=313.69m3

44

共可贮存污泥体积为V+V2=12.46+313.69=326.15m3>5.83m3,足够

沉淀池总咼度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.75+0.3+0.9+1.7=6.95m

⑷沉淀池周边处的高度为：

h1+h2+h3=0.3+3.75+0.3=4.35m

3.6浓缩池的设计

本次设计采用重力浓缩池，在前面已经算出日产剩余污泥量为:

设含水率p°=99.2%,（即固体浓度Co=8kg/m3）,⑴浓缩池面积A

根据查固体通量经验值，污泥固体通量选用40kg/（m2.d）

浓缩池面积A二QCo

G

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