课程设计--日处理20万吨污水厂设计计算说明书.docx

日处理20万吨污水厂设计计算说明书负责人：罗嘉健 组员：唐天鹤、陈英炜、林炯晓、钱嘉豪 目 录一、 总论1. 设计任务及要求22. 设计原始资料2二、 总体设计概况1. 污水厂规模32. 污水处理厂工艺流程3三、 排水单体构筑物设计计算1. 集水池32. 提升泵站53. 中格栅和细格栅74. 曝气沉砂池105. 氧化沟116. 辐流式沉淀池127. 接触消毒池158. 加药及加氯间159. 回流污泥泵站1710. 污泥浓缩池1711. 贮泥池及污泥脱水间19四、 其他设计1. 辅助建筑物的设计202. 道路及其他20五、 污水厂总体布置1. 污水厂平面布置212. 污水厂高程布置22一、 总论1. 设计任务及要求通过城市污水处理厂的课程设计，巩固学习成果，加深对污水处理课程内容的学习与理解，掌握污水处理厂设计的方法，培养和提高计算能力、设计和绘图水平。在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型污水处理厂的工艺设计，锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。2. 设计原始资料2.1项目概况：该镇位于南方地区，风景优美，山清水秀，但近年来因为工业的快速发展，排放的大量工业废水造成河流等水体水质日益恶化。为保护环境，该镇规划建设一座城镇污水处理厂，将生活污水和工业废水集中处理。 2.2设计水质: 进水BOD浓度为160mg/L、COD浓度为300mg/L、SS浓度为160mg/L由于BOD/COD=0.530.45，故污水的可生化性能好。2.3处理目标：城镇污水处理厂出水排入GB3838 地表水类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外），执行一级B的排放标准，即： 2.4温度、气象条件：2.4.1风向及风速：常风向为东南风，最大风速8m/s； 2.4.2气温：月平均最高气温37.2,最低气温5.1。 2.5厂址地形、地物情况：厂区地面基本平坦，高差相差1米左右，高程在2526米之间，厂区基本上是河滩地，周围很大面积内没有农田。2.6水文地质条件：2.6.1流经该市河流的最高水位为24.00m，最低水位22.80m，平均水位23.00m，河水最高水温25，最低水温8，平均水温142.6.2地下水水位高程为21.00m，地下水无侵蚀性。2.6.3工程地质良好，土质基本上是砂砾石层，地基承载力1820TM2，适宜于工程建设；2.6.4最大积雪深度0厘米，最大冻土深度0厘米，地震设防等级：6级以下。 2.7用电条件：处理厂址附近能够提供双电源或双回路的供电需求。二、 总体设计概况1. 水厂规模根据资料，污水厂设计流量20万m3/d=8333.4m3/h2. 给水处理厂工艺流程格栅、集水池提升泵站细格栅污水水泥饼外运处理贮泥池污泥脱水间投氯污泥浓缩池污泥回流泵站河流接触消毒池辐流式沉淀池氧化沟曝气沉砂池三、 排水单体构筑物设计计算1. 集水池1.1集水池有效容积：1.1.1 容积不应小于最大一台水泵5min的出水量， 最大一台水泵出水量为：1.1.2 集水池容积：1.1.3 集水池长宽设计为L=6m，B=13m1.2吸水管尺寸：1.2.1 吸水管：设计管径d=0.8m，流速1.2.2 吸水喇叭口：管径D（1.251.5）d，取D=1.2m1.3集水池水位：1.3.1 喇叭口吸水水位：按照给水排水设计手册（第5册）城镇排水中，当吸水喇叭口流速v=1.0m/s时，h=0.4m；当v=2.0m/s时，h=0.8m。故吸水水位 ，取0.65m1.3.2 喇叭口离池底高度：h=0.8D=0.81.2=0.96m，取1m1.3.3 最低水位：h1=h+h=0.65+1=1.65m1.3.4 最高水位：设进水口离格栅距离为1.1m， 取h2=3.7m1.3.5 集水池高度：取超高0.5m，过栅水头损失h3=0.3m，格栅工作台高度h4=3.2m H=h1+h2+h3+h4+0.5=1.65+3.7+0.3+3.2+0.5=9.35m如下图所示：2. 提升泵站2.1水泵选型2.1.1 水泵种类：采用无阻塞离心泵2.1.2 水泵主要参数：设计流量为8334m3/h 进水泵房输水至处理厂的水泵扬程：H=H1+H2+h1+h2（预留12m） 水泵基准面与最低水位几何高度：H1=5.35m 水泵基准面与曝气沉砂池水面几何高度：H2=4.8m吸水管路总水头损失h1= iL+1v2/2g+2v2/2g其中查表（钢管）1000i=3.375 L=7m弯头局部阻力系数1=1.05 喇叭口局部阻力系数2=0.39 v=1.56m/s则h1=0.024+0.13+0.049=0.203m输水管路总水头损失：h2=1.2+0.5=1.7m故H=5.35+4.8+0.203+1.7=12.1m选用KWPK500-630型无堵塞离心泵，选用4台，3用1备。 重量：1850kg其他参数如下：2.2动力设备2.2.1 电动机型号：Y355-6 选用4台，3用1备。2.2.2 电动机主要参数：功率220kW 重量：2170kg2.3起重设备2.3.1 起重机型号：LDT3.2-S2.3.2 起重机参数：2.4泵房及机组布置2.4.1机组布置：采用直线单行布置，形式如下2.4.2泵房尺寸：机组间距取1.8m，主通道取1.2m，安装检修通道取2.3m，故长度:L=28m起重机跨度最低位7.5m,故取宽度:B=9m泵房高度：H=10m3. 中格栅和细格栅3.1设计公式：栅槽宽度：细格栅栅条间隙： 中格栅栅条间隙：进水渠道宽：阻力系数：格栅的水头总水头损失：栅槽总高度：栅前渠道深：进水渠渐宽部分长度：栅槽与出水渠渐窄部分长度：栅槽总长度：每日栅渣量： 3.2细格栅设计参数S栅条宽取0.01mQmax每日最大流量取2.315m/sb栅条间隙取0.008mv过栅流速取1m/s格栅倾角取601渐宽展开角取20h栅前水深取0.4mn1格栅个数取3个栅条断面的形状系数（断面取英杯水为半圆的矩形）取1.67h2渠道超高取0.3mW1每1000m3/s所产生的栅渣取0.07m3K格栅堵塞时水损的增大系数取3K2生活污水流量总变化系数取1.5 3.3细格栅设计计算：个mmmm 3.4细格栅中设备参数：格栅的清洗选用机械清洗工作台高于最高水位0.5m，设有安全和冲洗设备正面过道宽2m，侧面过道为1m所以单个格栅的尺寸为8.5mx6.1m，设计4个（3用1备）清洗设备：ZF型自动固液筛分机3.5中格栅设计参数S栅条宽取0.01mQmax每日最大流量取2.315m/sD水泵类型及口径取500mmv过栅流速取0.8m/s格栅倾角取751渐宽展开角取20h栅前水深取0.4mn1格栅个数4个（1个备用）栅条断面的形状系数（断面取英杯水为半圆的矩形）取1.67h2渠道超高取0.3mK格栅堵塞时水损的增大系数取33.6中格栅设计计算所以b取0.016m个3.7中格栅中设备参数格栅的清洗选用机械清洗工作台高于最高水位0.5m，设有安全和冲洗设备正面过道宽2m，侧面过道为1m所以单个格栅的尺寸为8.2mx13.6m，设计1个于集水池内。清洗设备：ZF型自动固液筛分机4. 曝气沉砂池曝气沉砂池 设计最大流量Q=2.32m/s设计参数：最大流量流行时间t=2min 水平流速v1=0.1m/s 池底坡度i=0.54.1曝气池有效容积：V=Qt60=2.32260=278.4m34.2水流断面面积：4.3池总宽度：设有效深度h2=3.2m，则总宽度:沉砂池设左右两格，单池池宽3.625m，池底坡度0.5，超高0.5m，总高4.8m。如下图：4.4每格沉砂池实际进水断面面积：4.5池长： 4.6每格沉砂池砂斗容量：4.7每格沉砂池实际沉砂量：设含砂量为20m3/106m3污水，每两天排砂一次， 4.8每小时所需空气量：设曝气管浸水深度为3m，查阅给水排水设计手册（第5册）城镇排水可得单位池长所需空气量为28m3/（mh）， 式中（1+15%）为考虑到进出口条件而增长的池长。故选用220-TR型号曝气机，供气量-水深为400-3（m3/hm），两用一备。5. 氧化沟处理水量Q总=200000m3/d=8333.4m3/h进水水质BOD=160mg/L COD=300mg/L SS=160mg/L出水水质BOD=20mg/L COD=60mg/L SS=20mg/L设MLSS=3300mg/L、MLVSS=2475mg/L、水力停留时间为16h、污泥泥龄为30d、流速为0.3m/s5.1容积计算V总=Q总T=8333.416=133334.4m3故采用4座相同4廊道氧化沟，即V单=V总4=13333.44=33333.6m3设计氧化沟的有效深度为4.0m（超高0.7m），宽度为16.0m。总沟长L=V单H0B=33333.6416=520.9m600m，符合要求。实际中选取524.0m。因为取4廊道，所以每廊道的长度L0=5244=131m，宽度B0=164=64m。为增加水力条件，每弯道中设计一道导流墙，导流墙超高0.2m。5.2每座日产泥量每池污泥量根据污泥泥龄计算：X=VXC=5244163.330=3689kgSS/d5.3每座剩余污泥量QW=36890.75=4918.7kg/d如由池底排除，二沉池排泥浓度为7.7g/L，则每个氧化沟产泥量为4918.77.7=639m3/d=26.7m3/h5.4计算污泥回流比R：氧化沟中悬浮固体（MLSS）浓度：3300mg/L，回流污泥浓度：7700mg/L，R=33007700-3300=75%（符合75%-150%）5.5每座氧化沟的需氧量根据如下公式计算，采取经验系数a=0.5、b=0.1O2=aQSr+bVMLVSS=0.52000004(160-20)1000+0.133333.62.475=11750kg/d5.6每座氧化沟的所需充气量根据当地实际情况，平均水温为14，即污水中饱和溶解氧浓度：Cs=46831.6+14=10.26mg/L由于采用机械表面曝气机CS=CS，采用经验系数=0.8、=0.9、=1OS=O2CS(20)CST-C1.024(T-20)F式中F取0.7、CS（20）=9.07mg/L、C=2mg/L代入数据，可得OS=30330kg/d=1264kg/h。5.7曝气设备的选择选取HDS（大功率）倒伞型表面曝气机，型号为HDS400C，叶轮直径D为4000mm，充气量为297kgO2/h（污水中充气量约为80%-85%）。数量n=1264（2970.85）=5台，设计备用率为100%，故每座氧化沟的曝气机数量为10台，设置在沟渠的端部。5.8核算氧化沟污泥负荷 LS=S0X=1603300=0.0485kgBOD/(kgMLSSd）符合0.030.08的要求。6. 辐流式沉淀池辐流式沉淀池（周进周出） 设计流量Q=8334m3/h设计参数：氧化沟混合液悬浮浓度Nw=3.3kg/m3 回流污泥浓度Cu=7.7kg/m3 污泥回流比R=0.75 沉淀时间t=2h 池数n=4 设计表面负荷q=1.3m3/(m2h)6.1沉淀池尺寸：6.1.1 沉淀部分水面面积：6.1.2 直径：，取D=50m6.1.3 实际水面面积：6.1.4 实际表面负荷：6.1.5 单池设计流量：6.1.6 校核堰口负荷：出水堰负荷小于1.7L/（sm），故符合要求。 校核固体负荷： 故符合要求。6.1.7 沉淀池各区高度：澄清区高度： 污泥区高度：设污泥停留时间t=2h， 池边深度径深比： 池子直径与有效水深比值宜为612，故符合。 沉淀池高度：设池底坡度为0.05，泥斗直径d=7m池中心与池边落差：，超高h1=0.45m，泥斗高度h4=1.7m沉淀池高度:H=h1+h2+h3+h4=0.45+4.72+1.1+1.7=8m6.1.8 泥斗体积核算：单池产泥量为26.7m3/h，泥斗体积应大于2小时产泥量， 故满足要求。6.2配水系统设计6.2.1 配水槽：配水槽采用环形平底槽，等距离布设水孔，设计流量： Q=（1+R）Q0=1.752083.5=3646m3/h 设配水槽宽B=1.5m，水深H1=0.6m 配水槽流速：6.2.2 配水孔平均流速： 式中t导流絮凝区平均停留时间，一般取360720s； 运动粘度，设水温为20，则为1.0610-6m2/s； Gm导流絮凝区平均速度梯度，一般取1030s-1； vn配水孔平均流速，一般取0.30.8m/s，符合。 每池配水槽孔数： 取284个 式中d1孔径，一般取0.050.1m，取0.8m 孔距：6.3出水系统设计6.3.1 出水堰:采用三角堰出水，设堰上水头H=0.05m，三角堰角度=90则单个堰口过堰流量：6.3.2 堰口数量n1=Q/q=3646/（7.8310-43600）=1293.4 取1294个6.4排泥6.4.1 刮泥机选型：池径为50m（大于20m，一般采用周边传动刮泥机），有效水深约4.7m，选用CG50B型周边传动刮泥机，参数如下：池径50m 池深5m 周边速度-4m/min 电动机功率1.52kW6.4.2 泥量：氧化沟单池产泥量为26.7m3/h，污泥回流比为75% 回流污泥量：V1=26.70.75424=1923m3/d 排泥量：V2=26.70.25424=640.8m3/d7. 接触消毒池设计流量：Q=2.3152=1.158m3/s（设计两座）水力停留时间：T=0.5h=30min设计投氯量：=0.8mg/L设计有效水深：h=3m，超高0.3m水流流速取0.16m/s7.1接触池容积V=Qt=1.1583060=2084.4m37.2接触池表面积F=Vh=2084.43=694.8m27.3廊道宽b=Qhv=1.15830.16=2.4125m，实际取2.5m，实际流速为0.1544m/s7.4接触池宽：采用9个隔板，则有10个廊道，B=102.5=25m7.5接触池长度L=VB=694.825=27.792m，实际取28m。7.6接触消毒池尺寸示意图：8. 加药及加氯间8.1消毒药剂液氯（储备3t，体积为2m3 假设使用D100的钢瓶（HJW400-100-3.0S），则需20个钢瓶，假设一堆每5个瓶子放在一起，同时保留0.5m的过道则需一个3mx3m的正方形区域来放置）8.2加氯间尺寸及布局加氯间安放加氯设备(用自动真空加氯机：真空加氯，安全可靠，计量正确，可手动和自动控制，有利于安全消毒和提高自动化程度。容量小于10kg/h，采用挂墙式安装方式。)，液氯蒸发器（前面两个建成7.5mX5m的区域），漏氯吸收设备（建在液氯瓶旁边的4mx5m区域）所以加氯间大小为8mx9m加氯浓度为0.8mg/L，接触时间40min加氯量上式子中：a最大加氯浓度取0.8mg/LQ1需消毒水量取8333.33m3/h所以8.3加药量在机械脱水前，污泥要经过化学调质，本设计采用PAM混凝，投加量为5kg/t干泥经浓缩排出含水率97.5%的污泥Q=205.056m3/d，即Q干=205.0560.025=5.1264m3/d故所需每日PAM投加量约为5.12645=25.632kg（实际取25.7kg）加药间应储存PAM药剂15日的投加量，即为385.5kg。其密度为1.302g/cm3，故占地约为0.3m3。8.4加药系统9. 回流污泥泵站每座辐流式沉淀池排泥量为26.7m3/h，氧化沟的污泥回流量为75%，故每个泵的流量为20.025m3/h（设置4个泵）。9.1水泵选型9.1.1 水泵种类：采用无阻塞离心泵9.1.2 水泵主要参数：单泵污泥回流流量为21m3/h 回流泵房污泥回流至氧化沟扬程：H=H+h（预留12m） 水泵基准面与氧化沟水位几何高度：H=8+0.3=8.3m 输泥管路总阻力损失：h=0.5m 故H=8.3+0.5=8.8m 选用KWPK50160型无堵塞离心泵，选用6台，4用2备。 其他参数如下：9.2动力设备9.2.1 电动机型号：Y160M1-2 选用6台，4用2备。9.2.2 电动机主要参数：功率11kW 重量：118kg9.3泵房及机组布置9.3.1 机组布置：采用直线单行布置。9.3.2 泵房尺寸：机组间距取1.8m，主通道取1.2m，安装检修通道取2.3m， 故长度：L=15m 宽度：B=5m 高度：H=4m10. 污泥浓缩池设计采用重力浓缩，由于日处理水量为20万吨，大于2万吨/每天，选用圆形辐流式连续流污泥浓缩池。刮泥方式：用带栅条的刮泥机设计有效水深h1=4m10.1浓缩池面积：活性污泥量为640.8m/d。活性污泥含水率取99.2%，污泥固体浓度为7.7g/L，污泥固体负荷取60kg/(.h)。注：污泥负荷范围是30-60kg/（.h），代入的污泥负荷能使算出来的停留时间不小于12小时即可。则浓缩池面积为：S=7.7640.860=82.236m2水深为4m，停留时间为：T=9682.236640.8=12.32h（大于12h，符合要求）则浓缩池直径：D=10.24m（实际取10.5m）水力负荷：u=0.31m3/(h)有效水深：h1=4m浓缩池有效容积：V=S*h1=3.14（10.52）24=346.36m310.2排泥池底坡度：0.01浓缩后的污泥含水率为97.5%，则浓缩后剩余污泥量为：U=0.32640.8=205.056 m/d排泥间隔时间：4h，则贮泥区所需容积为V贮泥=34.176m3（实际取35m3）池底高度为：h2=0.01=0.0110.52=0.0525m（实际取0.06m）泥斗高度为：h3=tan55（r1-r2）=1.43m其中，选取泥斗与水平面的倾角为55、泥斗上口半径r1=1.25m、泥斗底部半径r2=0.25m泥斗容积为：V泥斗=h3(r1+r1r2+r2)=2.9m3则浓缩池总高度：根据设计选取浓缩池超高h4=0.3m 缓冲层高度h5=0.3m总高H=h1+h2+h3+h4+h5=4+0.06+1.43+0.3+0.3=6.09m浓缩池排水量：Q=（640.8-205.056）24=18.156 m/h11. 贮泥池及污泥脱水间经浓缩排出含水率97.5%的污泥Q=205.056m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T=12h11.1池容积为V=QT=205.0560.5=102.528m311.2贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方形）LBH=4.74.74.7=103.823m3贮泥池中选取搅拌机搅拌污泥，防止污泥沉淀、结块。11.2污泥机械脱水11.2.1加药处理采用PAM混凝，投加量为5kg/t干泥经浓缩排出含水率97.5%的污泥Q=205.056m3/d，即Q干=205.0560.025=5.1264m3/d故所需每日PAM投加量约为5.12645=25.632kg（实际取25.7kg） 11.2.2脱水设备采用带式压滤机污泥脱水负荷：150kg/(m.h)冲洗水压：0.5MPa滤带宽度：1m压滤机型号：DYQ-1000A，其尺寸为430017002000 ，总共设置两台压滤机主要参数：有效带宽（m）最大冲水耗量(m/h)冲洗水压力（MPa）处理能力（kg/(h.)）功率 (kW)泥饼含水率（%）160.450-5002.265-7511.2.3空压机选型根据压滤机型号选择合适的空气压缩机，空气压缩机型号：Z-0.036/7 排气量：0.036m/min 排气压力：0.7MPa 功率：0.37kW配置两台（一用一备）11.2.4冲洗