课程设计二沉池.docx

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课程设计二沉池

课程设计-二沉池

课程设计

题目某城市12万m3/d污水处理厂

设计——二沉池设计

学院资源与环境学院

专业环境工程

姓名雷秀秀

学号20070203021

指导教师周海红何芳

二O一O年六月十六日

学院资源与环境学院专业环境工程

姓名雷秀秀学号20070203021

设计题目：

某城市12万m3/d污水处理厂设计——二沉池设计

一、课程设计的内容

（1）污水处理厂的工艺流程比选，并对工艺构筑物选型做说明；

（2）主要处理设施二沉池的工艺计算；

（3）确定污水处理厂平面和高程布置；

（4）绘制所设计主要构筑物图纸。

二、课程设计应完成的工作

（1）确定合理的污水处理厂的工艺流程，并对所选择工艺构筑物选型做适当说明；

（2）确定主要处理构筑物二沉池的尺寸，完成设计计算说明书；

（3）绘制主要处理构筑物二沉池的设计图纸。

学院资源与环境学院专业环境工程

姓名雷秀秀班级0701班学号20070203021

题目某城市12万m3/d污水处理厂设计——二沉池设计

指导小组或指导教师评语：

评定成绩

2010年月日负责人或指导教师

1总论

1.1设计简介

本设计是环境工程专业大三下学期课程设计，是一个将所学知识用于实践的环节，以小组为单位根据所设城市总体规划和所给的资料在规定的时间内进行城市污水处理厂的设计。

1.2设计任务和内容

（1）确定污水处理厂的工艺流程，并对工艺构筑物选型做说明；

（2）主要处理设施（格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等）的工艺计算；

（3）确定污水处理厂平面和高程布置；

1.3基本资料

1.3.1处理水量及水质

处理水量:

12×104m3/d

CODCr:

500mg/L

BOD5:

240mg/L

SS:

310mg/L

1.3.2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

1.3.3处理工艺流程

污水拟采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如下：

污水→格栅→污水泵房→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒池→出水

1.3.4气象与水文资料

风向：

多年主导风向为北北东风；

气温：

最冷月平均为5℃；最热月平均为32.5℃；极端气温，最高为41.9℃，最低为-1℃，最大冻土深度为0.05m；

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。

1.3.5厂区地形

污水厂选址在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。

厂区征地面积为东西长380m，南北长280m。

2污水处理工艺流程的确定

2.1工艺流程选择的原则

污水处理的目的主要有两个，其一是保护水资源不受污染，因此处理后出水要达到水质标准；其二是污水会用，处理后出水用于农田灌溉、城市中水和工业生产等，为此处理水要满足相应的用水要求，《水处理工程师手册》对工艺流程的选择给出了以下的原则和要求，所以污水处理工艺的选择也要按照下面的原则和要求进行。

工艺流程应根据原水水源和用水要求选择，其处理程度和方法应符合现行的国家标准和地方的有关规定，处理后水质应符合有关用水和排放的标准要求；

应综合考虑建厂规模、投资费用和运行费用，参照相似条件水处理厂的运行经验，结合当地实际财力，进行技术经济比较后确定；

应充分利用当地的地形、地址、水文、气象等自然条件及自然资源；

污水处理应充分考虑排放水体的稀释、紫荆能力，根据污水处理程度来选择流程；

流程选择应妥善处理技术先进和合理可行的关系，并考虑元气发展对水质水量的要求，考虑分期建设的可能性；

流程组合的原则应当是先易后难，先粗后细，先成本低的方法，后成本高的方法。

2.2工艺流程的确定

2.2.1工艺流程的选择

（1）工艺流程的比较

城市污水处理厂的方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N，P故可采用SBR或氧化沟法，或A/A/O法,以及一体化反应池即三沟式氧化沟得改良设计.

A　SBR法

工艺流程：

污水→一级处理→曝气池→处理水

工作原理：

1）流入工序：

废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速搅拌三种；

2）曝气反应工序：

当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，除P脱N应进行相应的处理工作；

3）沉淀工艺：

使混合液泥水分离，相当于二沉池；

4）排放工序：

排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥；

5）待机工序：

工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。

特点：

①大多数情况下，无设置调节池的心要。

②SVI值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。

③通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。

④自动化程度较高。

⑤得当时，处理效果优于连续式。

⑥单方投资较少。

⑦占地规模大，处理水量较小。

B　厌氧池＋氧化沟

工作流程：

污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→厌氧池→氧化沟

→二沉池→接触池→处理水排放

工作原理：

氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。

工作特点：

①在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用。

②对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。

③污泥龄较长，一般长达15－30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。

④污泥产量低，且多已达到稳定。

⑤自动化程度较高，使于管理。

⑥占地面积较大，运行费用低。

⑦脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。

⑧氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。

CA/A/O法

优点：

①该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺。

②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。

③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

④运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。

缺点：

①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。

②脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。

③对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解浓度也不宜过高。

以防止循环混合液对缺反应器的干扰。

D一体化反应池（一体化氧化沟又称合建式氧化沟）

一体化氧化沟集曝气，沉淀，泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独得二沉池。

基本运行方式大体分六个阶段（包括两个过程）。

阶段A：

污水通过配水闸门进入第一沟，沟内出水堰能自动调节向上关闭，沟内转刷以低转速运转，仅维持沟内污泥悬浮状态下环流，所供氧量不足，此系统处于缺氧状态，反硝化菌将上阶段产生的硝态氮还原成氮气逸出。

在这过程中，原生污水作为碳源进入第一沟，污泥污水混合液环流后进入第二沟。

第二沟内转刷在整个阶段均以高速运行，污水污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。

第三沟沟内转刷处于闲置状态，此时，第三沟仅用作沉淀池，使泥水分离，处理后的出水通过已降低的出水堰从第三沟排出。

阶段B：

污水入流从第一沟调入第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。

开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量增加，将逐步成为富氧状态。

第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的污水通过第三沟出水堰排出。

阶段C：

第一沟转刷停止运转，开始泥水分离，需要设过渡段，约一小时，至该阶段末，分离过程结束。

在C阶段，入流污水仍然进入第二沟，处理后污水仍然通过第三沟出水堰排出。

阶段D：

污水入流从第二沟调至第三沟，第一沟出水堰开，第三沟出水堰关停止出水。

同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起流入第二沟，在第二沟曝气后再流入第一沟。

此时，第一沟作为沉淀池。

阶段D与阶段A相类似，所不同的是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。

阶段E：

污水入流从第三沟转向第二沟，第三沟转刷开始高速运转，以保证该段末在沟内为硝化阶段，第一沟作为沉淀池，处理后污水通过该沟出水堰排出。

阶段E与阶段B类似，所不同的是两个外沟功能相反。

阶段F：

该阶段基本与C阶段相同，第三沟内的转刷停止运转，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。

其主要特点：

①工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池，调节池和单独的二沉池，泥自动回流，投资省，能耗低，占地少，管理简便。

②处理效果稳定可靠，其BOD5和SS去除率均在90％-95％或更高。

COD得去除率也在85％以上，并且硝化和脱氮作用明显。

③产生得剩余污泥量少，污泥不需小孩，性质稳定，易脱水，不会带来二次污染。

④造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。

⑤固液分离效率比一般二沉池高，池容小，能使整个系统再较大得流量和浓度范围内稳定运行。

⑥污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。

综上所述，任何一种方法，都能达到降磷脱氮的效果，且出水水质良好，但相对而言，SBR法一次性投资较少，占地面积较大，且后期运行费用高于氧化沟，厌氧池－氧化沟虽然一次性投资较大，但占地面积也不少，耗电量低，运行费用较低，产污泥量大，而且构筑物多而复杂。

一体化反映池科技含量高，投资省，运行管理各个方面都优于其他处理方法。

本设计的处理水量较大在，且处理水量可达30万吨/天，因此，采用一体化反映池为本设计的工艺方案。

（2）工艺流程的选择

图1污水处理工艺流程

3处理构筑物设计

本设计中二沉池采用中心进水周边出水的辐流式二沉池

3.1设计要求

a.沉淀池的直径一般不小于10m,当直径小于20m时,可采用多斗排泥;当直径大于20m时,应采用机械排泥；

b.沉淀池有效水深大于3m,池子直径与有效水深比值不小于6;.

c.池子超高至少应采用0.3m;

d.池底坡度不小于0.05;

e.用机械刮泥机时,生活污水沉淀池的缓冲层上缘高出刮板0.3m,工业废水沉池的缓冲层高度可参照选用，或根据产泥情况适当改变其高度。

3.2设计参数

a.表面负荷取0.5—1.5m3/m2.h，沉淀效率40%—60%；

b.池子直径一般大于10m，有效水深大于3m；

c.池底坡度一般采用0.05～0.08；

d.排泥管设于池底，管径大于200mm，管内流速大于0.4m/s，排泥静水压力1.2—2.0m，排泥时间大于10min。

图2中心进水周边出水辐流式沉淀池

3.3设计计算

设计选用n=6座辐流式沉淀池，分为两个系列，每个系列有3个沉淀池。

3.3.1二沉池主要尺寸的计算

则

1）.单池的流量为:

2）.单个二沉池的表面积为：

式中：

——池表面积，

；

——单池设计流量，

；

——表面负荷，本设计

。

3）.二沉池直径为：

，本设计取

。

4）.沉淀部分水面面积：

校核堰口负荷：

5）.二沉池池边水深的计算

沉淀时间：

；污泥区贮泥时间：

澄清区高度：

污泥区高度：

X--曝气池中活性污泥浓度，取3.2g/L;

--回流污泥浓度，取9.0g/L

缓冲层高度：

则二沉池的池边水深为：

校核径深比：

（符合）

6）.二沉池池底高度的计算及刮泥设备的选择

池底坡度选择为：

i=0.05;污泥斗下口直径选为

，上口直径为

底坡落差：

刮泥设备选择ZBG-40型双周边传动刮泥机

积泥斗高度：

7）.二沉池总水深的计算

超高取

；

则H=

3.3.2贮泥容积的计算

1）.污泥斗的容积

2）.污泥斗以上圆锥部分的体积

3）.沉淀池可储存的污泥体积为

3.4进出水设计

3.4.1二沉池进水设计

二沉池的进水采用配水井，分别往六座沉淀池均匀进水。

1）配水井中心管径

式中：

—中心管内污水流速，

，

，取0.4m/s；

—集配水井的设计流量，m3/s，

1500/3600=0.417m3/s

2）配水井的直径

式中：

—配水井内污水流速，

，

，取0.6m/s；

—集配水井的设计流量，m3/s

3）集水井的直径

，本设计中取2.0m。

式中：

—集水井内污水流速，m/s，

，取0.3m/s

4）溢流堰

配水井中心管的污水通过薄壁堰溢流到配水井，薄壁堰的过流量公式为：

式中：

—集配水井的设计流量，m3/s；

—薄壁堰的流量系数，取0.45；

b—堰宽，m，

；

H—堰上水深，m

将上式变换得,薄壁堰堰上水头为：

3.4.2二沉池出水设计

二沉池出水采用90°三角堰双边出水，出水槽沿池壁环形布置，环形槽中水流由左右两侧汇入出水口，每次流量Q=1500/2=750

1）设集水槽中水流速度

集水槽宽B=0.5m

则槽内终点水深

槽内临界水深

槽内起点水深

设计中取出水堰后的自由跌落高为0.1m，则集水槽高=

集水槽断面尺寸

2）取三角堰单堰宽b=0.1m,水槽距池壁0.5m

d

1.56在1.5～2.9之间，故计算符合要求。

q—三角堰单堰流量，L/s；Q—进水流量，L/s；

L—集水堰总长度，m；n—三角堰数量，个；

h—堰上水头，m；L1--集水堰外侧堰长，m；

L2--集水堰内侧堰长，m；q0--堰上负荷，

;

结论

设计处理水量为12×104m3/d的污水的二沉池选池六座，每座池的直径为44m，每座池的总高为6.84m,每座池子可存储的污泥体积为569.50m3。

选择ZGB-40型双桥驱动刮泥机。

此次设计的目的是让我们学习城市污水处理厂工艺设计的一般步骤和方法，将书本知识与工程实践有机结合，培养我们独立进行工艺设计的能力。

本次课程设计为六人一组分工设计一套传统活性污泥法污水处理工艺。

我所负责设计的是工艺流程中的二沉池。

经过一周多的资料搜集，计算与设计修改，我们认真、按时的完成了本次课程设计任务书的设计内容。

这次课程设计中使用了许多课外工具书和参考资料，我们从中学到了许多课本上没有的知识，再结合以前的污水处理厂的实习经验，使我们对污水处理工艺过程有了更深入的了解与体会，加深了我们对整个工艺过程的认识，在工艺设计过程中提高了我们自我思考能力以及实践动手能力。

实际的污水处理工艺设计是一项纷繁复杂而又细致的工作，涉及范围远超过我们课程设计所要考虑的范围。

我们两周的课程设计只能从整体的角度对污水厂的工艺流程进行初步理论上的设计，其中会省略许多细节过程，但通过这次课程设计，我们了解了污水厂各工艺设计的基本思想与方法，让我们以后的学习和工作都受益匪浅。

参考文献

[1]高廷耀,顾国维.水污染控制工程[M].北京：

高等教育出版社,2008年.

[2]于尔捷.水给水排水工程快速设计手册[M].北京：

中国建筑工业出版社,2008年.

[3]水处理工程典型设计实例[M].北京：

化学工业出版社,2001年.

[4]给排水制图标准，GB/T50106-2001.