新建城市污水处理厂设计（14.4万m3天） 毕业设计说明书.doc

第一章 设计概论1.1设计任务本次毕业设计的主要任务是为新建城市污水处理厂设计（14.4万m3/天）做的设计。工程设计内容包括：1、通过现场实习调研，查阅文献，进行传统、典型和先进方案的比较，分析优缺点，论证可行性，通过所给自然条件、城市特点及经济因素确定最终处理方案。2、据所选方案，正确选择、设计计算污水处理构筑物。3进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计和图纸设计、设备选型，图中应有设备、材料一览表和工程进程表。4进行辅助建筑物(包括鼓风机房、泵房、脱水机房等)的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型。1.2.3 设计水量与水质1、设计水量：平均流量：14.4万m3/天2、进水水质条件：cod=600mg/l；bod=300mg/l ；ss=300mg/l tn=25mg/l；tp=5mg/l ；水温2030； ph=6.58.53、出水水质要求：bod20mg/l cod60mg/l ss20mg/lnh3-n15mg/l tp51mg/l ph=6817 第二章 格栅的计算2.1设计要求1.污水处理系统前格栅条间隙，应该符合以下要求：a：人工清除2540mm；b：机械清除1625mm；c：最大间隙40mm，污水处理厂也可设细粗两格栅.2.若水泵前格栅间隙不大于25mm时，污水处理系统前可不再设置格栅.3.在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3），一般采用机械清除.4.机械格栅不宜小于两台，若为若为一台时，应设人工清除格栅备用.5.过栅流速一般采用0.61.0m/s.6.格栅前渠道内的水速一般采用0.40.9m/s.7. 格栅倾角一般采用45 75 ，人工格栅倾角小的时候较为省力但占地多.8.通过格栅水头损失一般采用0.080.15m.9.格栅间必须设置工作台，台面应该高出栅前最高设计水位0.5m.工作台上应有安全和冲洗设施.10. 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m.2.2中格栅的设计计算 1.栅条间隙数（n）：设计平均流量:q=188000=144000(m3/d)则最大设计流量qmax=144000/12-18100=10200(m3/h)栅条的间隙数n,个 式中qmax-最大设计流量，m3/s； -格栅倾角，取=60； b -栅条间隙，m，取b=0.030m； n-栅条间隙数，个； h-栅前水深，m，取h=1.2 m； v-过栅流速，m/s,取v=0.9 m/s；则： n =92.59（个） 取 n=93(个) 则每组中格栅的间隙数为93个.2.栅条宽度(b):设栅条宽度 s=0.01m 栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3 m,取0.2 m；则栅槽宽度 b2= s(n-1)+bn+0.2 =0.01(93-1)+0.03093+0.2 3.54m两栅间隔墙宽取0.6m，则栅槽总宽度 b=3.54+0.60=4.14m3. 进水渠道渐宽部分的长度l1.设进水渠道b1=2.0 m，其渐宽部分展开角度 1=20 0,进水渠道内的流速为0.6 m/s. 4.格栅与出水总渠道连接处的渐窄部长度l2 m , 5.通过格栅的水头损失 h1，m h1=h0k 式中: h1-设计水头损失，m；h0-计算水头损失，m；g-重力加速度，m/s2 k-系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 3；-阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面=2.42. =0.060(m)6.栅槽总长度l，m l 式中，h1为栅前渠道深， m. =8.14(m)7.栅后槽总高度h，m设栅前渠道超高h2=0.3m h=h+h1+h2=1.0+0.06+0.3=1.36(m)8. 每日栅渣量w，m3/d 式中，w1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙3050mm时，w1=0.030.01m3/103m3污水；本工程格栅间隙为30mm，取w1=0.03.w=864002.830.031000=7.34(m3/d)0.2(m3/d)采用机械清渣.2.3细格栅的设计计算1.栅条间隙数（n）： 式中qmax-最大设计流量，3.15m3/s； -格栅倾角，(o)，取=60； b -栅条隙间，m，取b=0.01 m； n-栅条间隙数，个； h-栅前水深，m，取h=1.0m； v-过栅流速，m/s,取v=0.7 m/s；隔栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核则 取n=61个2.栅条宽度(b):设栅条宽度 s=0.01m 栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3 m,取0.2 m；则栅槽宽度 b2= s(n-1)+bn+0.2 =0.01(61-1)+0.0161+0.2 =2.02m 单个格栅宽2.02m，两栅间隔墙宽取0.60m，则栅槽总宽度 b=2.02+0.60=4.64m3 . 进水渠道渐宽部分的长度l1，设进水渠道b1=2.0 m，其渐宽部分展开角度1=20,进水渠道内的流速为0.6 m/s. l14.格栅与出水总渠道连接处的渐窄部分长度l2 .l25.通过格栅的水头损失 h1，m h1=h0k 式中 h1 -设计水头损失，m； h0 -计算水头损失，m； g -重力加速度，m/s2 k -系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 3； -阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，=1.79. =0.12(m)（符合0.080.15m范围）.6.栅槽总长度l，m l 式中，h1为栅前渠道深， m. 9.87m7.栅后槽总高度h，m 设栅前渠道超高h2=0.3m h=h+h1+h2=1.2+0.12+0.3=1.42(m)8.每日栅渣量w，m3/d 式中，w1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙615mm时，w1=0.100.05m3/103m3污水；本工程格栅间隙为20mm，取w1=0.08污水.w=864002.830.081000=19.56(m3/d)0.2(m3/d)采用机械清渣.711第七章 初次沉淀池的设计计算第三章 沉砂池的设计计算1.长度 v=0.25m/s t=30s l=vt=0.25*30=7.5m2.水流截面积 3.池总高度 设 n=6 每格高1.8m4.有效水深5.沉砂室所需容积 设t=2d 6.每个沉砂斗容积 设每二分格有两沉砂斗 7.沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽a=0.5m 斗壁与水平面的倾角，斗高h=0.35m沉砂斗上口宽：8.沉砂教室高度，采用重力排沙，设池底坡度高0.06 坡向砂斗 =（7.5-2*0.9-0.2）/2 =2.759.池总高度 设起高 =0.3+1.05+0.515 =1.87m第四章 初次沉淀池的设计计算4.1设计要点1.沉淀池的沉淀时间不小于1小时，有效水深多采用24m，对辐流式指池边水深.2.池子的超高至少采用0.3m.3.初次沉淀池的污泥区容积，一般按不大于2日的污泥量计算，采用机械排泥时，可按4小时污泥量计算.4.排泥管直径不应小于200mm.5.池子直径（或正方形的一边）与有效水深的比值一般采用612m.6.池径不宜小于16m，池底坡度一般取0.05.7.一般采用机械刮泥，亦可附有气力提升或净水头排泥设施.8.当池径（或正方形的一边）较小（小于20m）时，也可采用多斗排泥.9.进出水的布置方式为周边出水中心进水.10.池径小于20m时，一般采用中心传动的刮泥机.4.2初次沉淀池的设计（为辐流式）1.沉淀部分的水面面积：设表面负荷 q=2.0m3/m2h，设池子的个数为4，则（其中q=1.02.0 m3/m2h）f= /nq=144000/24/4/2.0=750m2 2.池子直径：,d取31m.3.沉淀部分有效水深：设t=1.5h，则h2=qt=2.01.5=3.0m.（其中h2=24m）4.沉淀部分有效容积：v=qmax/ht=144000/3/1.5320000m35.污泥部分所需的容积：v1c1进水悬浮物浓度（t/m3）c2出水悬浮物浓度r污泥密度，其值约为1污泥含水率6.污泥斗容积：设r1=2m,r2=1m,=60，则h5=(r1-r2)tg=(2-1)tg60=1.73mv1= hs/3(r12+r2r1+r22)=3.141.73/3(22+21+12)=12.7m37.污泥斗以上部分圆锥体部分污泥体积设池底径向坡度为0.05，则h4=（r-r1）0.05=（16-2）0.05=0.7mv2= h4/3(r2+rr1+r12)=3.140.7/3(162+162+22)=213.94m38.污泥总容积：v=v1+v2=12.7+213.94=226.64184.89m39.沉淀池总高度：设h1=0.3m,h3=0.5m,则h=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.75+0.5+0.7+1.73=6.98m10.沉淀池池边高度：h= h1+h2+h3 =0.3+3.75+0.5=4.55m11. 径深比d/h2=32/3.75=8.53（符合612范围）- 16 -16第八章 a2/o反应池的设计计算第五章 a2/o反应池的设计计算5.1设计要点1. 在满足曝气池设计流量时生化反应的需氧量以外，还应使混合液含有一定的剩余do值，一般按2mg/l计.2.使混合液始终保持混合状态，不致产生沉淀，一般应该使池中平均流速在0.25m/s左右.3. 设施的充氧能力应该便于调节，与适应需氧变化的灵活性.4. 在设计时结合了循环流式生物池的特点，采用了类似氧化沟循环流式水力特征的池型，省去了混合液回流以降低能耗，同时在该池中独辟厌氧区除磷及设置前置反硝化区脱氮等有别于常规氧化沟的池体结构，充氧方式采用高效的鼓风微孔曝气、智能化的控制管理，这大大提高了氧的利用率，在确保常规二级生物处理效果的同时，经济有效地去除了氮和磷.5.2设计计算1.判断是否可采用a2/o法： cod/tn=600/25=248 tp/bod5=15/300=0.0545 m3符合要求.10.沉淀池高度：设超高h1=0.5m，h3=0.5m，则h=h1+ h2+ h3+ h4+ h5=0.5+3.75+0.5+0.75+1.73=7.23m11.沉淀池池边高度：h=h1+ h2+ h3=0.5+3.75+0.5=4.75m12.径流比：d/ h2=41.2/4.75=8.675777 m3所以符合要求.3.消化池表面积计算：a：池盖表面积为：f=f1+f2=(1/4d12+d1h1)+ /4（4h22+d） =（1/43.14+22+3.1422）+1/43.14（433+30） =15.7+51.81=67.51m2b：池壁表面积： f3=dh5=3.14306=565.2m2（地面以上部分） f4=dh6=3.14304=376.8 m2（地面以下部分）c：池底表面积：f5=l（d/2+d2/2）=3.148.6（15+1）=432.06m24.消化池热工计算：提高新鲜污泥的温度的耗热量：中温消化温度：td =35 （3335）新鲜污泥年平均温度为：ts= 17日平均最低温度： 16.范围为（1618）每座消化池投配的最大生污泥量为：v=57775%=288.85m3/d则全年平均耗热量为：最大耗热量为：b：消化池池体的耗热量：消化池各部传热系数：池盖：k=0.7千卡/米2时池壁在地面以上的部分：k=0.6千卡/米2时池外介质为大气时，全年平均气温为 ta=12，冬季室外计算温度ta=-8池外介质为大气时，全年平均气温为 tb=12，冬季室外计算温度tb=4则池盖部分全年平均耗热量为：q2=fk（td- ta）1.2=61.320.7（35-12）1.2=1184.70池壁在地面以上部分，全年平均耗热量，最大耗热量为：q3max=fk（td- ta）1.2=414.480.6（35-18）1.2=5073.24全年平均耗热量：q3=fk（td- ta）1.2=414.480.6（35-12）1.2=6863.79池壁在地面以下部分，全年平均耗热量：q4=fk（td- tb）1.2=276.320.45（35-12）1.2=3320.11最大耗热量为：q4max= 276.320.45（35-4）1.2=4625.60池底部分全年平均耗热量为：q5=fk（td- ta）1.2=324.050.45（35-12）1.2=4024.70最大耗热量为：q5max= 324.050.45（35-4）1.2=5424.60每座消化池池体，全年平均耗热量为：qx= q2+ q3+ q4+ q5 =1184.70+6863.79+3320.11+4024.70=15393.3最大耗热量为：qmax= q2max+ q3max+ q4max+ q5max=2214.88+5073.24+4625.60+5424.60=17338.32c：每座消化池总耗热量，全年平均耗热量为：q=q1+qx=216637.5+15393.3=232030.8最大耗热量为：q=q1max+qmax=22867.72+17338.32=246011.24d：热交换器的计算：消化池的加热，采用池外套管式泥水热交换器.全天均匀投配，生污泥在进入消化池之前与回流的消化池污泥先进行混合，再进入热交换器，其比例为1：2，则生污泥量为：qs1=288.85/24=12.03m3/h回流的消化污泥量为：qs2=12.032=24.06m3/h进入热交换池的总污泥量为：qs=qs1+qs2=12.03+24.06=36.09m3/h生污泥的日平均最低温度为：ts=12生污泥与消化污泥混合后的温度为：热交换器的套管长度按下式计算：热交换器按最大总耗热量计算：qmax=246011.24污泥在管中的流速为：（1.52.0m/s）内管管径dg=60mm，外管管径 dg=100mmt1热交换器入口的污泥温度（）和出口的热水温度tw之差 t2热交换器出口的污泥温度（ts）和入口热水温度（tw）污泥循环量：qs =12.03+24.06=36.09 m3/h，则ts= tw+ qmax/qs1000=27.33+246011.24/36.091000=34.39热交换器的加热水温度采用：tw=85，（一般采用6090）tw- tw=85-75=10则热水循环量为：qw=qmax/1000（tw-tw）=246011.24/101000=24.6m3/h核算内外管之间热水的流速：v=24.6/（0.120.062）3600=1.48（符合1.01.5m/s范围）平均温差的对数:2.94 /0.05985=49.12其中t1= tw- =75-27.33=47.67 t2= tw - ts=85-34.39=50.61热交换器的传热系数选用k=600，则每座消化池的套管式泥水热交换器的总长度为：设每根长4m，则其根数为：n=l/4=53.16/4=13.3根，选14根.e：消化池保温结构厚度计算：消化池各部传热系数：池盖：k=0.7千卡/米2时池壁在地面以上的部分：k=0.6千卡/米2时池壁在地面以下（及池底）部分：k=0.45千卡/米2时池盖保温材料厚度的计算：设消化池池盖砼机构厚度为：g=250mm，砼的导热系数为：g=1.33千卡/米时采用聚氨酯硬质泡沫塑料为保温材料，导热系数为：b=0.02千卡/米时则保温材料的厚度为：b盖=池壁在地面以上部分保温材料厚度的计算：设消化池池壁砼结构厚度为：g=400mm，采用聚氨酯硬质泡沫塑料为保温材料，则保温材料的厚度为：b壁=池壁在地面以上的保温材料延伸到地面以下的部分为冻深加0.5m，池壁在地面以下部分以土壤作为保温层时，其最小厚度的核算为：突然导热系数为：b=1.0千卡/米时设消化池池壁在地面以下的砼结构厚度为g=400mm，则保温层厚度为：b壁=池底以下土壤作为保温层，其最下厚度的核算：消化池池底砼结构的厚度为：g=700mm，b底=地下水位在池底砼结构厚度以下，大于1.7m，故不加其它保温措施，池壁池盖的保温材料采用硬质聚氨酯泡沫塑料，其厚度经计算分别为25mm及27mm计，乘以1.5的系数，采用50mm.f：沼气混合搅拌计算：消化池的混合搅拌采用多路曝气管式（气通式）沼气搅拌：1.搅拌用气量：单位用气量采用：6m3/min1000m3池容，则：用气量 q=6m3/min3000/1000=18 m3/min=0.3 m3/s.2.曝气管管径计算：曝气管的流速采用12m/s，则：所需立管的总面积为0.3/12=0.025m2选用立管的直径为d=60mm时，每根断面a=0.00283 m2所需立管的总数则为0.025/0.00283=8.83根，采用9根.核算立管的实际流速为： v=0.3/90.00283=11.78m/s（符合要求）.- 30 -38第十四章 污水处理厂总体布置第十一章 污水处理厂总体布置11.1污水厂平面布置11.1.1污水处理厂平面布的原则1、处理单元构筑物的平面布置处理构筑物事务水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：(1)功能分区明确，管理区、污水处理区及污泥处理区相对独立。(2)构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积，并便于管理。(3)考虑近、远期结合，便于分期建设，并使近期工程相对集中。(4)各处理构筑物顺流程布置，避免管线迂回。(5)变配电间布置在既靠近污水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处，以节省能耗。(6)建筑物尽可能布置为南北朝向。(7)厂区绿化面积不小于3o，总平面布置满足消防要求。(8)交通顺畅，使施工、管理方便。厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向，进水方向、排水方向，工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理，管理方便，经济实用，还要考虑建筑造型，厂区绿化及与周围环境相协调等因素。2、管、渠的平面布置厂区主要管道有污水管道、污泥管道、超越管道、雨水管道、厂区给水管、厂区污水管及电缆管线等，设计如下：(1)污水管道污水管道为各污水处理构筑物连接管线及厂区污水管道，管道的布置原则是线路短，埋深合理。厂区污水管道主要是排除厂区生活污水、生产污水、清洗污水、构筑物数量大，厂区污水经污水管收集后接入厂区进水泵房，与进厂污水一并处理。(2)污泥管道污泥管道主要为氧化沟出泥管，污泥泵房出泥管以及脱水机房污泥管。管道设计时考虑污泥含水率相对较低的特点，选择适当的管径及设计坡度以免淤积。(3)事故排放管在泵房格栅前调置事故排放管，一旦格栅或水泵发生故障以及需检修时，关闭格栅前后闸门，进厂污水可通过事故排放管溢流临时排入渭河。(4)超越管主要在进水泵房溢流井设事故超越管（直接排放），以便在进水泵房发生事故时污水能全部构筑物(5)雨水管道为避免产生积水，影响生产，在厂区设雨水排放管，厂区雨水直接排入渭河。(6)厂区给水管厂内给水由城市给水管直接接入，给水管道的布置主要考虑各处生活饮用和消防用水。污水厂的理构筑物的冲洗，辅助建筑物的用水绿化等用深度处理出水。(7)电缆管线厂内电缆管线主要采用电缆沟形式敷设，局部辅以穿管埋地方式敷设。3.厂区道路，围墙设计为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为8米和6米，次要道路为34米，道路转弯半径一般均在6米以上。道路布置成网格状的交通网络。每个建、构筑物周边均设有道路。路面采用混凝土结构。污水处理厂围墙：采用花池围墙，以增加美观，围墙高2.1m。4、辅助建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、办公室、综合楼、水质分析化验室、变电所、维修间、仓库、食堂等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。其建筑面积大小应按具体情况与条件而定。有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理技术。辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。5、本设计污水处理厂的平面布置根据污水处理厂平面布置的原则，本设计污水处理厂的平面布置采用分区的方法，共分四区：厂前区、污水处理水区、污泥处理区和中水处理区。(1)厂前区布置：设计力争创造一个舒适、安全、便利的条件，以利于工作人员的活动。设有综合楼、车库、维修车间、食堂、浴室及传达室等。建筑物前留有适当空地可作绿化用。综合楼前设喷泉一座，以美化环境，喷泉用水为循环水。大门左右靠墙两侧设花坛。1)水区布置：设计采用“一”型布置，其优点是布置紧凑、分布协调、条块分明。同时对辅助构筑物的布置较为有利。2)泥区布置：考虑到空气污染，将泥区布置在夏季主导风向的下风向，同时，远离人员集中地区。脱水机房接近厂区后门，便于污泥外运。11.1.2 污水处理厂的平面布置在厂区平面布置及高程布置时，主要根据各构筑物的功能和流程的要求，结合厂址地形、地质条件、进出水方向的可能来进行布置。在平面布置中根据进水方向，在进厂污水管道旁（处理厂东南角）就近设污水进水泵房，而根据排放水体方向及考虑夏季主导风向将污水处理构筑物依其流程由被向北布置,形成处理厂生产区,作为辅助生产构筑物的维修间设在进水泵房东侧,机修间位于处理厂中心,靠近鼓风机房,中心办公楼则位于进厂大门的西侧,内设化验楼,会议楼,厂区绿化用地较多,可改善厂内卫生条件。在高程布置上，处理构筑物标高仅按处理后污水能自然排出为前提，使进厂污水泵房扬程最小，节省经常运行费用。11.2污水厂的高程布置11.2.1污水厂高程的布置方法(1)选择两条距离较低，水头损失最大的流程进行水力计算。(2)以污水接纳的水体的最高水位为起点逆污水处理流程向上计算。(3)在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程积极配合。污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：(1)污水流经各处理构筑物的水头损失。在作初步设计时可按下表所列数据估算。但应当认识到，污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口和出口和需要的跌水(多在出口处)，而流经构筑物本身的水头损失则很小。(2)污水流经连接前后两处构筑物管渠(包括配水设备)的水头损失。包括沿程与局部水头损失。(3)污水流经量水设备的水头损失。在对污水处理污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：(1)选择一条距离最长，水头损失损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。(2)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。(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流