水污染控制工程课程设计某城市污水处理厂设计Word格式文档下载.docx

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二．设计原则、依据、设计要求

1）处理效果稳定，出水水质好；

2）工艺先进，工艺流程尽可能简单，构筑物尽可能少，运行管理方便；

3）污泥量少，污泥性质稳定；

4）基建投资少，占地面积少。

《给水排水设计手册》第1、5、9、11册；

《给排水工程快速设计手册》第2册；

《排水工程》。

城市污水要求处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1998）、一级排放标准，即SS

20mg/l；

BOD5

CODcr

60mg/l。

污泥处理后外运填埋。

三．原始资料

1．南方某城市污水处理厂处理规模为11.5万m3/d。

2．城市污水的水质如下表所示：

（除pH外，其余项目单位为mg/L）

项目

CODCr

SS

TN

NH4+-N

TP（以P计）

pH

原水水质

150

300

200

35

25

3.5

6～9

3．城市污水从南面进入污水处理厂，污水处理后排入北面的水体，要求处理后的水质达到《城镇污水处理厂污水排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准的B标准，即SS≤20mg/L,BOD5≤20mg/L，CODCr≤60mg/L。

4．污水处理厂厂区地形拟为平坦地形，标高为75.00米。

厂区的污水进水渠水面标高为72.50米。

（进水渠的宽及水深根据流量自行设计确定）。

5.受纳水体洪水位标高为73.20米，枯水位标高为65.70米。

常年平均水位标高为68.20米。

6.全年平均气温21.8℃，最冷平均月气温9.7℃，最热月平均气温32.6℃，最高温度38.7℃，最低温度0.0℃。

7.夏季主风向：

四．污水处理工艺流程的确定

4.1工艺的确定

按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。

对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。

由于该污水处理只需去除BOD5与SS,不考虑脱氮与除磷方面，所以选择两个比较好的方案：

方案一：

传统活性污泥法,其流程为:

污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→接触池→处理水排放

方案二：

厌氧池+氧化沟,其流程为:

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

工艺流程方案的比较和选择

传统活性污泥法

氧化沟

优点:

1.有机物经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也历了一个从池道端的对数增长,经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期

2.在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低

3.效果好,BOD除率达90%以上

缺点:

1.曝气池首端有机污染物负荷高,耗氧速度也高

2.暴气池溶积大,基建费用高.

3.供氧与需氧不平衡

4.对进水水质,水量变化的适应性较低,动行效果易受水质,水量变化的影响

1.可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化化沟内能太到好氧稳定的程度

2.可考虑不单敲边鼓二次沉淀池,可少去污泥回流装置.

3.BOD负荷低

1.占地面积较大

两个方案都能达到处理水质的要求,BOD5,SS去除都能达到出水水质,工艺都是比较简单的,在技术上都是可行的.

最终选择厌氧池+氧化沟处理工艺是因为:

氧化沟是活性污泥系统的新工艺,与传统活性污法比较,期暴气系具有以下各项效益:

1.对水温水质,水量的变动有较强的适应性2.污污龄一般可达15-30d,为传统活性污泥系统的3-6倍.可以存活,繁殖世代时间长,增殖速度慢的微生物,如硝化菌,在氧化沟内可能产生硝化反应.如运行得当能够具有反硝化脱氮的效应.3.污泥产率低,且已达到稳定的程度,不需要再进行肖化处理.这一点可以少了硝化池,在运行费用方面又可以省下一部份.

在与技术上经济上的造价以及运行费用的综合比较,厌氧池+氧化沟处理工艺是最终的选择.

4.2二沉池的比较和选择

类型

优点

缺点

适用条件

平流式

处理水量可大可少,有效沉淀区大,沉淀效果好,对水量水质变化适应性强,造价低,平面布置紧凑

占地面积大,排泥因难（人工排泥）,工作繁杂,机械刮泥易锈,配水不均

地下水位高,施工困难地区,适用流动性差比重大的污泥,不能用静水压力排泥,污水量不限

辐流式

处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好

排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水平,施工严格

适用处理水量大,地下水位较高的地区及工程地质条件差的地区

经上面的图表,可以看出,平流式与辐流式沉淀池都是可选的.平流式沉淀池对水质冲击变化效果好,但占在面积大,排泥因难,要人工排泥,所以不是太好.虽然辐流式沉淀池排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水平,施工严格,但是这些问题对于这个发展型的城市来说,这点问题并不是太大,管理水平可以请技术高的人才来管理,设施工.并且看到了它的优点处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好.所以选择辐流式沉淀池作为二沉池是好的选择.

5.1格栅

用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。

要根据流量选择清渣方式，人工清渣格栅适用于小型污水厂，机械清渣格栅适用于栅渣量大于0.2m3/d。

提升泵站前用中格栅，提升泵站后用细格栅。

设计参数：

a、栅条间隙：

人工清除为25～40mm，机械清除为16～25mm；

b、格栅栅渣量：

格栅间隙为16～25mm时是0.10～0.05m3栅渣/10m3污水，格栅间隙为3050mm时是0.03～0.01m3栅渣/10m3污水；

栅渣含水率一般为80％，容重约为960kg/m3

c、格栅上部必须设置工作台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作台上应安全冲洗设施；

d、机械格栅不宜少于2台。

e、污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s，格栅前渠道水流速0.4～0.9m/s；

f、格栅倾角一般采用45°

～75°

；

g、格栅水头损失0.08～0.15m。

5.2沉砂池

用于去除比重较大的无机颗粒。

本设计采用钟式沉砂池，它利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走。

具有沉砂效果好、工作稳定、清洗、排沉砂较方便等优点。

a、水力表面负荷为200m3/m2.h,停留时间约为20～30s；

b、进水渠道直段长度应为宽度的7倍，并且不小于4.5米；

c、进水渠道流速，在最大流量的40％～80％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；

d、出水渠道与进水渠道的夹角大于270。

，两种渠道均设在沉砂池的上部；

e、出水渠宽度为进水渠道的2倍，出水渠道直线段长度要相当于出水渠的宽度；

5.3初次沉淀池

去除悬浮物质，同时可去除部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。

本设计选用中心进水周边出水辐流式沉淀池。

它的优点是进水中间进水管进水，然后经过水流向四边扩散，布水均匀；

多位机械排泥，运行较好，管理方便，而且排泥设施已趋于稳定型。

a、沉淀时间为1～1.5h；

b、表面水力负荷为1.5～3.0m2/m3*h；

校核负荷q1’<

4.34（m3/m2.h）；

c、每人每日污泥量为14～27g/（p•d）或0.36～0.83L/（p•d）；

d、池径不宜小于16m，池底坡度一般采用0.05～0.10；

e、污泥含水率为95～97%；

f、池子直径与有效水深之比为6～12，缓冲层高度,非机械排泥时宜为为0.5m；

机械排泥时，缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。

5.4曝气池

本设计选用传统活性污泥曝气池，采用鼓风曝气系统。

所谓推流，就是污水从池的一端流入，在后继水流的推动下，沿池长度流动，并从池的另一端流出。

a、进水方式不限，出水多用溢流偃，水位较固定；

b、曝气池池长与池宽之比（L/B），一般大于5～10；

c、有效水深最小为3m，最大为9m；

超高一般为0.5m，当采用表曝机时，机械平宜高出水面1m左右。

d、曝气池廊道的宽：

深，多介于1.0～1.5之间；

廊道长宜为50～70m；

e、曝气池一般结构上分为若干单元，每个单元包括一座或几座曝气池，每座曝气池常由1个或2～5个廊道组成；

当廊道数为单数时，污水的进、出口分别位于曝气池的两端；

而当廊道数为双数时，则位于廊道的同一侧；

f、在池底应考虑排空措施，按纵向留2/1000左右的坡度，并设直径为80～100mm的放空管。

g、曝气池的进水与进泥口均设于水下，采用淹没出流方式。

5.5二次沉淀池

a、沉淀时间为1.5～2.5h；

b、表面水力负荷为1.0～1.5m2/m3*h；

c、污泥量为10～21g/（p•d）；

d、污泥含水率为99.2～99.6%；

e、池径不宜小于16m，池底坡度一般采用0.05～0.10；

f、池子直径与有效水深之比为6～12，缓冲层高度为0.5m。

g、最大允许的水平流速要比初次沉淀池的小一半；

h、中心管中的下降流速不应超过0.03m/s；

I、其静水头可降至0.9m，污泥底坡与水平夹角不应小于50度。

六．污水处理厂平面布置及处理流程高程布置：

a、贯通、连接各隔离构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；

b、土方量作到基本平衡，并避开劣质土壤地段；

c、在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气贮罐等，其间距应按有关规定确定；

d、各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。

a、选择一条距离最厂、水头损失最大的流程进行水力计算。

并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统能够运行正常。

b、计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管渠的设计流量；

计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。

c、还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。

第二部分设计计算书

一．设计流量的计算

污水平均流量：

查资料可得，生活污水量总变化系数

，由公式

可得：

二．污水处理构筑物的工艺计算

2.1泵前粗格栅

泵前粗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。

设置两座格栅，拟用回转式固液分离机。

2.1.1设计参数

①设计流量：

A．平均日流量：

Qd=1.33m3/s

B．最大日流量：

Kd=1.2

②栅前流速v1=0.7/s，过栅流速v2=0.9m/s

③栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=40mm

④栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°

⑤单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣/

污水

①确定格栅前水深：

栅前水深h取为1.0m；

②栅条间隙数n

设计两组格栅，则每组格栅的间隙数为21条。

③栅槽有效宽度

=0.01（21-1）+0.04×

21=1.04m

4进水渠道渐宽部分长度

其中α1为进水渠展开角为，进水渠宽B1=0.8m。

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

其中:

h0：

计算水头损失

k：

系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3

ε：

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h2=0.3m

栅前槽总高度:

=1.0+0.3=1.3m

栅后槽总高度:

=1.0+0.04+0.3=1.34m

8格栅总长度L

⑨每日栅渣量W

宜采用机械清渣（取=1.2）。

9计算草图如下：

2.2污水提升泵站

2.2.1设计说明

污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。

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

设计流量Qmax=1.60m3/h。

2.2.2设计计算

污水提升前水位-5.9m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位2.69m（即细格栅前水面标高）。

所以，提升净扬程Z=2.69-（-5.9）=8.59m

水泵水头损失取2m

从而需水泵扬程H=Z+h=10.59m

采用MN系列污水泵（30MN-33B）该泵提升流量4800m3/h，扬程10.6m，转速415r/min，功率153.96Kw,效率90%。

占地面积为π52＝78.54m2，即为圆形泵房D＝10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌式。

泵房草图

2.3沉沙池

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。

平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点，故本设计采用平流式沉砂池，并设置2组。

设计流量：

Q=Qmax=1.60m3/s

设计流速：

v=0.30m/s

水力停留时间：

t=40s

①沉砂池长度L：

L=vt=0.3×

40=12m

②水流断面积A：

A=Q/v=1.60/0.3=5.33m2

③池总宽度B：

设计n=2格每格宽取b=5m，则

B=nb=2×

5=10m

④有效水深h2：

h2=A/B=5.33/10=0.53m（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，则沉砂斗容积

式中：

X1——城市污水沉砂量3m3/105m3，

K总——污水流量总变化系数1.2

每格沉砂池设两个沉砂斗，则每格沉砂斗的体积:

⑥沉砂斗各部分尺寸及容积：

设计斗底宽a1=1.1m，斗壁与水平面的倾角为60°

，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽a：

沉砂斗容积：

（大于V=2.9m3，符合要求）。

⑦沉砂池高度H：

采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为：

沉泥区高度为：

h3=hd+0.06L2=1.0+0.06×

3.65=1.22m

池总高度H：

设超高h1=0.3m，

H=h1+h2+h3=0.3+0.9+1.22=2.42m

⑧校核最小流量时的流速：

，符合要求。

⑨计算草图如下：

2.4初沉池

本设计选用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用机械刮泥。

2.4.1设计参数

设计流量Qmax=4788m3/h

设4座初沉池。

2.4.2设计计算

1）池子总表面积A：

污水表面负荷q=2.5m3/（m2×

h）n=4座

2）有效水深h2：

取水力停留时间t=1.5h

h2=qt=2.5×

1.5=3.75m

3）每池一次的排泥量W：

每次总排污泥量W1：

式中：

W1——每座沉淀池每天污泥量，m3/d；

C0——进水的悬浮物浓度，

；

C1——沉淀出水的悬浮物浓度，

p0——污泥含水率，取97％；

γ——污泥容重，取1000Kg/m3；

t——两次排泥的时间间隔，初沉池按2d考虑。

所以，每次的总排污泥量：

设置4组初沉池，则每个初沉池的排泥量为：

W=W1/4=612.2/4=153.0m3

4）污泥斗容积的计算：

取

，

，池底倾斜度i＝0.05，＝60°

，半径R＝D/2＝36/2＝18m，根据计算草图计算，

污泥斗高度：

污泥斗容积：

坡底落差：

池底可贮存污泥的体积：

可以贮存污泥的体积，

所以有足够的体积贮存污泥。

5）沉淀池总高度：

式中，h1——超高，取0.3m；

h2——沉淀区高度，m；

h3——缓冲区高度，取0.3m；

h4——污泥区高度，m；

h5——污泥斗高度，m。

所以，

沉淀池周边处的高度：

径深比较校核：

，符合径深比6～12的要求。

6）计算草图：

2.5曝气池

采用传统曝气法曝气池为廊道式

2.5.1设计参数

设计流量Qmax=13.8万m3/d，设4座。

2.5.2污水处理程度

1）原污水的BOD5（S0）为150，经过一级处理后，BOD5降低25%考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5（Sa）：

Sa=150（1-25%）=112.5mg/L。

2）计算去处率，首先计算处理水中非溶解性BOD5值，即：

Ce——处理水中悬浮固体浓度，

b——微生物自身氧化率，取0.07；

Xa——在处理水的悬浮固体中，有活性的微生物所占的比例。

取Xa＝0.4。

代入各值得：

处理水中溶解性BOD5值为：

20－4.0＝16.0mg/L

则去除率η：

2.5.3曝气池及曝气系统的计算与设计

1）曝汽池BOD－污泥负荷法计算

取BOD－污泥负荷率为0.3kgBOD5/（kgMLSS•d），为了设计稳妥，需要加以校核，校核公式：

。

代入各值可得

计算结果表明，Ns值取0.3是合适的。

2）确定混合液污泥浓度（X）

根据已经确定的Ns值，查资料得相应得SVI值在100～120之间，取值为115。

——曝汽池混合液污泥浓度，mg/L；

——污泥回流比，取0.5；

——污泥容积指数，取115；

——是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。

所以，

3）曝汽池容积的确定

根据公式

式中

——BOD－污泥负荷率；

——污水设计流量，为19.5万m3/d；

——曝汽池混合液污泥浓度，3400mg/L；

——原污水的BOD5值，mg/L；

——曝汽池的容积，m3。

4）确定曝气池各部分尺寸的确定

本设计采用4组曝汽池，每组的容积为

取池深为h＝5.0米，那么每组的曝汽池的面积为：

取池宽B＝7米，那么宽深比

，符合1～2之间的要求。

①池长：

②长深比：

③设曝汽池为五道廊道式，廊道长：

④池的总高度

取超高0.5米，那么池的总高度为

5＋0.5＝5.5米

在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。

在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有5个进水口（见下图）。

在面对初沉池的一侧（前侧），在每组曝气池的一端，廊道I进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。

2.5.4曝气系统的计算与设计

本设计采用鼓风曝气系统。

1）平均时需氧量的计算：

O2——混合液需氧量，kgO2/d；

——活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧量，取＝0.5；

Q——污水流量，Q＝m3/d；

Sr——经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，

Sr＝（112.5－20）×

10-3kg/m3＝0.0925kg/m3；

——活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧量，取＝0.15；

V——曝汽池容积，V＝12651.2m3；

Xv——单位曝汽池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，

Xv＝（0.75×

3400）×

10－3＝2.550kg/m3；

所以代入各值可得

2）最大时需氧量的计算

根据原始数据K＝1.4，代入各值可得：

3）每天去除的BOD5值：

4）去除每公斤BOD的需氧量：

5）最大时需氧量与平均时需氧量之比：

2.5.5供气量的计算：

曝汽池中采用网状膜型中微孔空气扩撒器，敷设于距池底0.2米处，淹没水深4.8米，计算温度设定为30℃。

查资料可得，水中溶解氧的饱和度：

Cs（20）=9.17mg/L；

Cs（30）=7.63mg/L

1）空气扩散器出口处的绝对压力：

Pb——空气扩散装置出口处的绝对压力，Pa；

H——空气扩散装置的安装深度，4.8米；

所以，代入数值可得

。

2）空气离开曝气池面时，氧的百分比：

——空气扩散装置的氧转移效率，对网状膜型中微孔取值12％。

代入可得：

3）曝气池混合液中平均氧饱和度：

最不利温度按30℃考虑，代入各值可得：

4）换算为条件下，脱氧清水的充氧量：

取值

代入各值可得：

=

相应最大时需氧量为：

5）曝气池平均时供氧量：

代入各值，得

6）曝气池最大时供氧量：

7）去除每千克BOD5的供气量：

8）每

污水供气量：

9）本系统的空气总用量：

本系统采用空气在回流污泥井提升污泥。

空气量按回流污泥的8倍考虑，污泥回流比R取值50%，提升回流污泥所需空气量为：

总需氧量：

32844+19166.7=52011m3/h

2.5.6空气管系统计算：

在相邻两个廊道的隔墙上设一根干管，共10根计算。

在每根干管上设10对配气竖管，共20条配气竖管。

全曝气池共设200条配气竖管。

每根竖管供气量：