污水处理厂课程设计.doc

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第一章课程设计（论文）任务书

I、课程设计（论文）题目：

某市污水处理厂设计（14万m3/d）

II、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：

（一）工程概况

某城市拟建一污水处理厂，处理厂位于长江以北，污水经污水厂处理达标后排入长江。

（二）自然条件

拟建污水厂地区地形平坦，当地主导风向――东北风；

气温――历年平均为29.4℃，极端最高气温40.2℃，极端最低气温－8℃。

降水量――历年平均降水量为1459.8mm，最多1970.2mm，最少985.2mm。

（三）基本资料

全市现状日均排放污水量为14万m3，其中生活污水6万m3，工业废水8万m3。

全市现没有城市污水处理厂，只是若干个污染特别严重的工厂自备有小规模的污水处理设施。

雨水不需污水处理厂处理，直接排放。

污水量的总变化系数按室外排水设计GBJ14——87取值。

污水水质如下：

项目

COD

BOD5

SS

NH3-N

TP

数值

240mg/L

130mg/L

195mg/L

40mg/L

3.8mg/L

（三）设计要求（学生在规定的时间内，独立完成下列成果）：

1.完成设计计算书一份，书写整齐并装订成册。

包括：

计算依据的资料，各构筑物的计算，并附有草图。

2.绘制工艺流程图、平面布置图、高程布置图，主要构筑物工艺构造图各1张，图幅为2号。

要求布局合理、比例协调、线条粗细分明、字体工整，文字书写一律采用仿宋字，严格按制图标准作图。

III、课程设计（论文）工作内容及完成时间：

1、确定污水厂的处理工艺流程及处理构筑物（或设备）的类型和数量。

2、进行处理构筑物及设备的工艺设计计算。

3、进行污水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置。

完成时间：

2012年11月19日―――2012年11月30日

Ⅳ主要参考资料：

（1）室外排水设计规范GB50014-2006；

（2）地表水环境质量标准GB3838-2002；

（3）城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002；

（4）污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999；

（5）城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ3025-93；

（6）城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-89；

（7）泵站设计规范GBT50265-97。

（8）教材及有关资料。

第二章城市污水处理厂设计

2.1污水厂选址

未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展发展和生态环境，危及国计民生。

所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处理。

而且工业废水排入城市批水管网时，必须符合一定的排放标准。

最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。

在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。

厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。

选择厂址应遵循如下原则：

1.为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米；

2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方；

3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方；

4.要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力；

5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁；

6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区；

7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。

2.2工艺流程

1.污水处理工艺流程

处理厂的工艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。

水体有一定的自净能力，可根据水体自净能力来确定污水处理程度。

设计中既要充分利用水体的自净能力，又要防止水体遭到污染，破坏水体的正常使用价值，采用何种处理流程还要根据污水的水质和水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水

体的具体规定，并通过调查研究和经济比较后决定，必要时还应当进行科学论证。

城市生活污水一般以BOD物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处理法——活性污泥法为主。

生活污水和工业废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能把所有的污染物质去除干净，一种污水往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。

按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级。

一级处理的内容是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后，污水中的BOD只去除30%左右，仍不能排放，还必须进行二级处理。

二级处理的主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性的有机污染物质（BOD），去除率可达97%以上，去除后的BOD含量可降低到20-30mg/l.一般，经过二级处理后，污水已具备排放水体的标准了。

一级和二级处理法是城市污水经常采用的，属于常规处理方法。

当对处理过的污水有特殊的要求时，才继续进行三级处理。

具体的流程为：

污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去除SS45%,BOD25%。

污水进入曝气池中曝气，可从一点进水，采用传统活性污泥法，也可采用多点进水的阶段曝气法。

在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。

二沉池出水经加氯处理后，排入水体。

2.污泥处理工艺流程

污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从沉淀池排出的沉淀污泥，从生物处理排出的剩余活性污泥等。

这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。

污泥处理的方法是厌氧消化，在厌氧消化过程中产生大量的消化气（即沼气）是宝贵的能源，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化等处理。

具体过程为：

二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温二级消化。

一级消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。

二级消化池不加热，利用余热进行消化，消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外，可用做农业肥料。

消化池产生沼气，一部分用于一级消化池的沼气搅拌，一部分用于沼气发电。

本设计采用的工艺流程如下图所示。

第三章处理构筑物工艺设计

3.1设计流量的确定

1.最大日最大时流量（设计最大流量）

=6000=0.694

=8000=0.926

综合生活污水总变化系数取，取=1.3

则综合生活污水最大日最大时流量=*=1.3*0.694=0.902

工业污水最大日最大时流量=1.2*0.926=1.111

则总的污水流量Q=+=0.948+1.111=2.013

3.2泵前中格栅设计计算

中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。

1.格栅的设计要求

（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25～40mm

2）机械清除16～25mm

3）最大间隙40mm

（2）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s.

（3）格栅倾角一般用450～750。

机械格栅倾角一般为600～700.

（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s.

（5）栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。

在无当地运行资料时，可采用：

1）格栅间隙16～25mm适用于0.10～0.05m3栅渣/103m3污水；

2）格栅间隙30～50mm适用于0.03～0.01m3栅渣/103m3污水.

（6）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。

2.格栅尺寸计算

设计参数确定：

设计流量=1.007m3/s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；

栅前流速：

=0.7m/s，过栅流速：

=0.9m/s；

渣条宽度：

s=0.01m，格栅间隙：

e=0.02m；

栅前部分长度：

0.5m，格栅倾角：

α=60°；

单位栅渣量：

=0.05栅渣/污水。

设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。

（1）确定格栅前水深：

根据最优水力断面公式计算得:

栅前槽宽==1.70m，则栅前水深h===0.85m，取h=0.9m

（2）栅条间隙数：

，取n=58

（3）栅槽有效宽度：

B0=s（n-1）+en=0.01×（58-1）+0.02×58=1.73m

考虑0.4m隔墙：

B=2B0+0.4=3.86m

（4）进水渠道渐宽部分长度：

进水渠宽：

（其中α1为进水渠展开角，取α1=）

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

（6）过栅水头损失（h1）

设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失：

=0.103m

其中：

=

：

水头损失；

k：

系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；

：

阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42。

（7）栅后槽总高度（H）

本设计取栅前渠道超高=0.3m，则栅前槽总高度=h+=0.9+0.3=1.2m

H=h++=0.9+0.103+0.3=1.30m

（8）栅槽总长度

L=++0.5+1.0+/tanα

=2.93+1.47+0.5+1.0+1.2/tan60°

=6.60m

（9）每日栅渣量

在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：

＞0.2，所以宜采用机械清渣。

3.3污水提升泵房设计计算

1.提升泵房设计说明

本设计采用传统活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。

污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过初沉池、曝气池、二沉池及，最后由出水管道排入江河。

设计流量：

Q=2.013=2013L/s

1）泵房进水角度不大于45度。

2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。

如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。

3）泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为15m×12m，高12m，地下埋深7m。

4）水泵为自灌式。

2.泵房设计计算

各构筑物的水面标高和池底埋深计算见第五章的高程计算。

污水提升前水位43（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位53.96m（即细格栅前水面标高）。

所以，提升净扬程Z=53.96-43=10.96m

水泵水头损失取2m，安全水头取2m

从而需水泵扬程H=15m

再根据设计流量2.013m3/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用5台350QW1200-18-90型潜污泵（流量1200m3/h，扬程18m，转速990r/min，功率90kw），四用一备，流量：

集水池容积：

考虑不小于一台泵5min的流量：

取有效水深h=1.3m，则集水池面积为:

泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构,尺寸为12m×12m,泵房为半地下式

地下埋深7m，水泵为自灌式。

3.4泵后细格栅设计计算

1.细格栅设计说明

污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，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。

2.设计参数确定：

已知参数：

Q=2.013。

栅条净间隙为3-10mm，取e=10mm，格栅安装倾角60°，过栅流速一般为0.6-1.0m/s,取V=0.9m/s,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200

设计流量Q=0.958=958L/s

栅前流速=0.7m/s，过栅流速=0.9m/s；

栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm；

栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°；

单位栅渣量ω1=0.10栅渣/污水。

计算草图如图1

3.设计计算

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=1.007。

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽==1.70m，则栅前水深h===0.85m，取h=0.9m

（2）栅条间隙数，取n=116

（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（116-1）+0.01×116=2.31m

（4）进水渠道渐宽部分长度

（其中α1为进水渠展开角，取α1=）

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

（6）过栅水头损失（h1）

因栅条边为矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失：

=0.26m

其中：

=

：

水头损失；

k：

系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；

：

阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42。

（7）栅后槽总高度（H）

取栅前渠道超高=0.3m，则栅前槽总高度=h+=0.9+0.3=1.2m

栅后槽总高度H=h++=0.9+0.26+0.3=1.46m

（8）格栅总长度L=++0.5+1.0+/tanα

=0.84+0.42+0.5+1.0+1.2/tan60°

=3.45m

（9）每日栅渣量

＞0.2，所以宜采用机械格栅清渣。

3.5沉砂池设计计算

1.沉砂池的选型：

沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。

沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。

由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。

砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。

平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。

本设计采用平流式沉砂池。

2设计资料

1）沉砂池表面负荷200/（·h）,水力停留时间40s；

2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5米，以创造平稳的进水条件；

3）进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；

4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。

两种渠道均设在沉砂池的上部

以防止扰动砂子。

5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。

出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。

6）沉砂池前应设格栅。

沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。

计算草图如图4所示：

3设计参数确定

设计流量：

=2013L/s（设计2组池子，每组分为2格，每组设计流

量为Q=1007L/s=1.007）

设计流速：

v=0.25m/s,水力停留时间：

t=40s

4池体设计计算

（1）沉砂池长度：

L=vt=0.25×40=10m

（2）水流断面面积：

A=Q/v=1.007/0.25=4.028

（3）沉砂池总宽度：

设计n=4格，每格宽取b=2m>0.6m，每组池总宽B=2b=4.0m

（4）有效水深：

=A/B=4.028/4=1.0m（介于0.25～1m之间）

（5）贮泥区所需容积：

设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，每格沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗,则每个沉砂斗容积

其中城市污水沉砂量：

x=3/.

（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：

设计斗底宽=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高=1.0m，则沉砂斗上口宽a：

a=

沉砂斗容积：

＞0.17,符合要求。

（7）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：

则沉泥区高度为

=+0.06=1.0+0.06×3.25=1.20m

池总高度H：

设超高=0.3m，

H=++=0.3+1.00+1.20=2.50m

（8）校核最小流量时的流速：

最小流量一般采用即为0.75Qa，则

＞0.15，符合要求。

（9）进水渠道

格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两

侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为:

式中：

——进水渠道宽度（m），本设计取1.5m；

——进水渠道水深（m），本设计取0.5m。

（10）出水管道

出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：

式中：

m——流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4；

（11）排砂管道

本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。

3.6辐流式初沉池设计计算

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。

本设计选择四组辐流式沉淀池，每组设计流量为0.28m3/s，从沉砂池流出来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。

计算草图如图5：

1.沉淀部分水面面积

表面负荷一般采用1.5-4.5·h），本设计取=2.0·h），沉淀池座数n=4。

2.池子直径

D==（D取24m）

3.沉淀部分有效水深

设沉淀时间t=2h,有效水深：

=qt=2×2=4m

4.沉淀部分有效容积

V=t=，取V=1812

5.污泥部分所需的容积

设进水悬浮物浓度C0为0.195kg/，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积：

V==

则每个沉淀池污泥所需的容积为27

6.污泥斗容积

设污泥斗上部半径r1＝2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取α=60°，则污泥斗高度：

=（r2-r1）tgα=（2-1）×tg60°=1.73m

污泥斗容积：

=（）=×（）=12.68

7.污泥斗以上圆锥体部分污泥容积

池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为：

=（R-）i=（12-2）×0.05=0.50m

圆锥体部分污泥容积：

=（）=×（）=90.1

污泥总体积：

V=+=12.68+90.1=102.78＞16.2，满足要求。

8.沉淀池总高度

设沉淀池超高=0.3m，缓冲层高=0.5m，沉淀池总高度：

H=++++＝0.3+4+0.5+0.5+1.73＝7.03m

9.沉淀池池边高度

H=++=0.3+4+0.5=4.8m

10.径深比

D/=24/4=6（符合6--12要求）

11.进水集配水井

辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。

配水井中心管径：

==1.91m

式中：

—配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用>0.6m/s；取0.7m/s

配水井直径：

=3.50m

式中：

—配水井内污水流速（m/s）,一般采用=0.2-0.4m/s；取0.3m/s。

12.进水管及配水花墙

沉淀池分为四组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。

进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。

沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙，过孔流速：

式中：

—孔洞的宽度（m）；

—孔洞的高度（m）；

—孔洞个数（个）。

v4—穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s；

13.集水槽堰负荷校核

设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：

q0===0.0022[m3/（m·s）]

=2.2[L/（m·S）]<2.9[L/（m·S）]，符合要求

14．出水渠道

出水槽设在沉淀池四周，双侧收集三角堰出水，距离沉淀池内壁0.4m，出水槽宽0.5m，深0.6m，有效水深0.5m，水平速度0.8m/s，出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN600mm

15.排泥管

沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN200，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.0m，连续将污泥排出池外贮泥池内。

3.7传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算

1.处理工艺说明

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%u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。

2.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=130×（1-25%）=97.5（mg/L）

处理水中非溶解性BOD5浓度：

BOD5=7.1KdXeCe=7.1×0.1×0.4×20=5.68mg/L

式中：

Kd——微生物自身氧化率，一般在0.05-0.1之间，取0.1；

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：

BOD5=20-5.68=14.32mg/L

去除率：

η==0.853=85.3%

3.设计参数

（1）BOD5污泥负荷率

=0.235kgBOD5/（kgMLSS·d）

式中——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;

——MLVSS/MLSS值，一般采用0.60-0.75，本设计取0.70；

——处理后出水中BOD5浓度（mg/L），本设计应为14.32mg/L

（2）曝气池内混合液污泥浓度

根据值，查排水工程下册图4-7得：

SVI=180，取R＝50%，r＝1.2。

X===2222.2mg/L

4.平面尺寸计算

（1）曝气池容积的确定

V==11911.71

按规定，曝气池个数N不少于2个，本设计中取N=4,则每组曝气