关于某市污水处理厂的课程设计

1、摘要 本设计是关于某市污水处理厂的设计，根据课程设计的原始资料及设计要求对出水水质的要求：即要求脱氮除磷，出水达到一级排放b标准，确定a2/o和三沟式氧化沟两大污水处理工艺进行工艺设计和经济技术比较。 一级处理中，进水原水首先进入中格栅，用以去除大块污染物，以免对后续处理单元或工艺管线造成损害。本设计设置中格栅，中格栅后有污水提升泵提升污水进入细格栅。然后进入平流式沉砂池，用以去除密度较大的无机砂粒，提高污泥有机组分的含率。 以上的污水处理为物理处理阶段，对a2/o和三沟式氧化沟两大工艺是相同的。下面分别对这两大工艺的生物处理部分进行简要介绍。 三沟式氧化沟设计为厌氧池与氧化沟分建。氧化沟三沟

2、交替进水，且兼具二沉池的作用。厌氧池释放磷。随着曝气器距离的增加，氧化沟内溶解氧浓度不断降低，呈现缺氧区好氧区的交替变化，即相继出现硝化和反硝化的过程，达到脱氮的效果。同时好氧区吸收磷，达到出磷的效果。 a2/o工艺的生物处理部分由厌氧池、缺氧池和好氧池组成。厌氧池主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氧化。缺氧池的主要功能是脱氮。好氧池是多功能的能够去除bod，硝化和吸收磷。 通过技术经济比较等最终确定氧化沟工艺为最佳方案。 剩余污泥则经污泥提升泵提升至重力浓缩池。以降低污泥的含水率，减少污泥体积。污泥经浓缩后，含水率尚还大，体积仍很大。为了综合利用和最终处置，需对污泥进行干化和脱水处理。 在

3、完成污水和污泥处理构筑物的设计计算后，根据平面布置的原则，综合考虑各方面因素进行了污水厂的平面布置。据污水的流量对连接各构筑物的管渠进行了选径、确定流速以及水力坡降，然后进行了水头损失计算。据水头损失计算，对污水和污泥高程进行了计算和布置。 在最后阶段完成了对平面图、高程图及各种主要构筑物的绘制。 为了使工作人员能在清新美丽的环境中工作，我们布置了占总厂面积30%的绿化，还设有喷泉花坛和人工湖。目录第1章 污水处理厂工艺设计11.1 设计原始资料 11.2 污水处理程度的确定 21.3 城市污水处理厂设计 3第2章 污水处理构筑物设计计算62.1泵前中格栅 62.2污水提升泵房的设计82.3泵

4、后细格栅 102.4平流式沉砂池 112.5厌氧池 142.6氧化沟 152.7接触消毒池 232.8加氯间 242.9流量计的设计计算 272.10配水井252.11配泥池262.12污泥提升泵房的设计272.13污泥浓缩池28 2.14 贮 泥池302.15脱水机房312.16污泥的最终处置322.17附属建筑物面积的确定32第3章 城市污水处理厂的平面布置 33第4章 处理流程高程设计34第5章 其他385.1 建筑结构设计 385.2 安全卫生及消防 385.3 自动控制与监测 39结论 40第1章 污水处理厂工艺设计1.1 设计原始资料根据城市总体规划，江南某市决定在其城西地区兴建一

5、座城市污水处理厂，以完善该地区市政工程配套，控制日益加剧的河道水污染，改善环境质量。该地区污水性质与生活污水类似。生活污水与工业污水混合后的水质预计为：,总；要求达到的出水水质达到城镇污水处理厂排放标准一级标准的b标准。厂区设计地坪绝对标高采用0.00m，该地区夏季主导风向为东南风。土壤土质良好，地下水位较低。污水处理厂出水排入距厂150 m的某河中，某河的最高水位约为-1.60 m，最低水位约为-3.2 m，常年平均水位约为-2.00 m。污水处理厂的污水进水总管管径为dn800，进水泵房处沟底标高为绝对标高-4.3 m，坡度1.0 ，充满度h/d = 0.65。 初沉污泥和二沉池剩余污泥经

6、浓缩脱水后外运填埋处置。污水厂处理规模为：处理水量60000m3/d，远期90000m3/d，污水总变化系数kz=1.20，最小流量为日平均流量的40。1.2 污水处理程度的确定根据设计任务书，该厂处理规模为：近期30000m³/d，远期50000m³/d1.2.1进出水水质项目codcr（mg/l)bod5（mg/l)ss(mg/l）tn(mg/l)nh-n(mg/l)tp(mg/l)进水380240220304出水602020201511.2.2处理程度计算 1.2.2.1溶解性bod去除率 活性污泥处理系统处理水中的bod5值是由残存的溶解性bod5(se）和非溶解性

7、bod5 二者租出，而后者主要以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能，是去除溶解性的bod5。因此从活性污泥的净化功能考虑，应将非溶解性bod5从水的总bod5值中减去。 处理水中非溶解性值可用下列公式求得，此公式仅适用于氧化沟。 所以：处理水中溶解性bod5为20-13.6=6.4mg/l所以：1.溶解性bod5的去除率为： 2.codcr的去除率: 3.ss的去除率： 4.氨氮的去除率： 5.总磷的去除率：1.3 城市污水处理厂设计混合液回流1.3.1工艺流程的比较污水提升泵房 接触消毒池中格栅细格栅沉砂池厌氧池缺氧池好氧池二沉池污泥回流剩余污泥泥饼外运脱水机房贮泥池浓缩池普通a2/o

8、法处理工艺流程污水提升泵房接触消毒池氧化沟沉砂池厌氧池细格栅中格栅厌氧池+三沟式氧化沟处理工艺流程剩余污泥污泥回流泥饼外运脱水机房贮泥池浓缩池 1.3.2方案比较 （1）技术比较：方案一 a2/o普通法处理工艺方案二 厌氧池+三沟式氧化沟处理工艺优点：（1）该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水利停留时间、总的占地面积少于其他同类工艺 （2）在厌氧（缺氧）好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀，值一般均小于sv100 （3）污泥中含磷浓度高，具有很高肥效 （4）运行中无须投药，两个a段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧浓度，运行费用低缺点：（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的

9、限制，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，但溶解氧浓度也不宜过高，以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰该工艺具有普通a2/o法工艺的各项优点外，还具有氧化沟的一些独特优点优点：（1）氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效果。 （2）不使用初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。 （3）bod负荷低，类

10、同于活性污泥法的延时曝气系统。使氧化沟具有：对水温、水质、水量的变动有较强的适应性：污泥龄一般在18到20天左右，为传统活性污泥系统的3到6倍，可以存活繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物硝化菌，在氧化沟中能产生硝化反应，如运行得当，氧化沟能够具有较高的脱氮效果；污泥产率低，且多以达到稳定的程度，无须再进行硝化处理。 （4)脱氮效果还能进一步提高。因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环量，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理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有较大的脱氮能力。 （5）氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用更低。缺点：氧化沟的占

11、地面积大（2）经济比较：经过对建筑工程费、安装工程费、设备购置费等费用的比较，方案二（厌氧池+氧化沟）比较经济。（3）结论：经过技术经济比较，方案二在技术上先进，经济上其造价及运行费用较低，所以选用方案二为污水处理工艺。第2章 污水处理构筑物设计计算2.1 泵前中格栅 格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或者工艺管线和设备造成损害。 格栅的拦截物称为删渣，其中包括腐木、树杈、木塞、塑料袋、破布条、瓶盖、尼龙绳等。 本设计中 总变化系数：一栅条的间隙数设计流量取最优水力断面时，取栅条间隙宽度栅前倾角过栅流速 取两台相同格栅，则二栅条宽度设栅条宽度考虑隔墙厚0.4m三

12、进水渠道渐宽部分的长度进水渠宽，其渐宽部分展开角度进水渠道内的流速为4 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 5 通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面6 栅后槽的总高度设栅前渠道超高为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降作为补偿7 栅槽的长度 （栅前渠道深）8 每日删渣量在格栅间隙时，设删渣量为每1000污水产，采用机械清渣示意图如下:中格栅计算草图2.2 污水提升泵房的设计 本设计采用潜污泵湿式安装，即泵直接放在集水池中，泵的效率较高，而且节省投资和运行费用。1 流量确定 考虑采用四台潜污泵（三用一备），则每台流量为2 集水池容积考虑不小于一台泵5min的流量取有效水深则集水池面积3 泵站

13、杨程计算 泵站内水头损失1.0m，自由水头为1.0m则泵站杨程为11.4m4 设备选用据杨程选用450qw2200-10-110型5 泵房平面尺寸据所选泵型，每台泵宽0.93m，取机器间隔1.0m则 取9m则泵房平面尺寸即为： 污水泵站剖面图2.3 泵后细格栅一栅条的间隙数设栅前水深取栅条间隙宽度栅前倾角过栅流速 取两台相同格栅，则2 栅条宽度设栅条宽度考虑隔墙厚0.4m3 进水渠道渐宽部分的长度进水渠宽，其渐宽部分展开角度进水渠道内的流速为四栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 五通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面六栅后槽的总高度设栅前渠道超高为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降作为补

14、偿七栅槽的长度 （栅前渠道深）八每日删渣量在格栅间隙时，设删渣量为每1000污水产，采用机械清渣细格栅计算草图2.4 平流式沉砂池1、 长度l： 取 2、 水流断面面积a：设2座，则 3、 池总宽度b：设 每格宽4、 有效水深： 5、 沉砂池所需容积：设6、 每个沉砂斗容积：设每个分格有2个沉砂斗，共4个沉砂斗7、 贮砂斗各部分尺寸计算：设斗底宽 斗壁与水平面的倾角为斗高则贮砂斗的上口宽：沉砂容积： 8、 沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗9、 沉砂池总高度：设超高 10、 验算最小流速：在最小流量时，只用一格工作（）即示意图如下所示：平流式沉砂池计算草图2.5 厌氧池1

15、、 设计流量：设计流量为设2座，每座设计流量水力停留时间污泥浓度污泥回流液浓度考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过20h，所以 设计水量按最大日平均时流量考虑。二厌氧池容积： 三厌氧池的尺寸： 水深取则厌氧池面积 厌氧池设为矩形，边长 取考虑0.3m超高，池总高为四污泥回流比： 5、 污泥回流量： 2.6 氧化沟2.6.1设计参数设计水量，平行设计两组氧化沟，每组设计流量设计进水水质：浓度；浓度； ； 碱度；最低水温；最高水温。 设计出水水质：浓度；浓度； ；污泥产率系数；混合液悬浮固体浓度 （）；混合液挥发性悬浮固体浓度（） ；污泥龄；内源代谢系数； 脱氮速率：2.6.2

16、设计计算（1）碱度校核 出水碱度剩余碱度=进水碱度（以计）+3.57×反硝化的量+ 0.1×去除的量-7.14×氧化沟氧化总氮的量 （以计)>100 满足碱度要求（反硝化量的计算见后)。(2) 计算硝化菌的生长速率硝化所需最小污泥平均停留时间，取最低温度15，氧的半速度常数取2.0mg/l，ph按7.2考虑。 因此，满足硝化最小污泥停留时间为。选择安全系数来计算氧化沟设计污泥停留时间。由于考虑对污泥进行部分的稳定，实际设计泥龄为，对应的生长速率 (3) 计算去除有机物及硝化所需的氧化沟体积:除非特殊说明，以下均按每组进行计算。 污泥内源呼吸系数取0.05，污

17、泥产率系数y取 (4）计算反硝化所需要求增加的氧化沟的体积（每组）：如假设，反硝化条件时溶解氧的浓度，计算温度仍采用15，20反硝化速率，取0.07mg，则 根据mlvss浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化所要求增加的氧化沟的体积。由于合成的需要，产生的生物污泥中约含有12%的氮，因此首先计算这部分的氮量。每日产生的生物污泥量为：由于，生物合成的需氮量为折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为：反硝化量所需去除氮量因此，反硝化所要求增加的氧化沟的体积为 （5）参与生物降解的每组氧化沟总体积为 考虑沟中用于沉淀需要的体积，氧化沟的总体积为 式中 设计氧化沟的总体积（m³）； af 工艺反

18、应系数（考虑运行条件、污泥分布等因素），对于运行周期为8h，工艺模式为图 所示时，af=0.55。（6） 每组沟需氧量的确定：速率常数k取0.22。 如取水质修正系数，压力修正系数，温度为20、25时的饱和溶解氧浓度分别为 ，标准状态需氧量：(7) 每组沟剩余污泥量计算： (8) 氧化沟尺寸 三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积 每组沟道单沟宽度，有效水深，超高为，中间分隔墙厚度。每组沟道面积 弯道部分的面积 直线段部分面积 直线段长度，取87m。（9） 进水管和出水管进水水管流量 管道流速，则管道过水断面 管径，取0.55m（550mm）。校核管道流速（10） 出水堰及出水竖井出水堰。出水

19、堰计算按薄壁堰来考虑。式中堰上水头h取0.03m，则 出水堰分为3组，每组宽度。出水竖井。考虑可调式出水堰安装要求，在堰两边各留0.3m的操作距离。出水竖井长 出水竖井宽（满足安装需要），则出水竖井平面尺寸为（11） 设备选择转刷曝气机。选用直径1000mm的转刷曝气机（7274r/min），充氧能力为4.5，单台转刷曝气机有效长度为9m，动力效率2.5。转刷曝气机有效长度，取76m。所需曝气转刷台数 台，三沟式氧化沟中的每条沟在不同的时间段内进行功能的切换（硝化、反硝化、沉淀等），因此上面求出的转刷数应该设置在一个周期内处于好氧状态的沟中。一个周期内的时间分布上处于好氧状态的沟数与不同的运行

20、模式相关，一个周期内在时间分布上处于好氧状态的沟数n为 条因此，每条沟上配备的转刷数为台，取8台。（中间4台，两侧边沟各2台）每组沟共需要24台转刷曝气机，沿流线等距离设置。 单台转刷所需电机功率。潜水推进器。两侧边沟各设两台潜水推进器，共4台，每台电机功率为电动可调旋转堰门。氧化沟每个边沟设电动可调旋转堰门3台，共6门。堰门宽度4m，可调高度0.3m，电机功率0.55kw。 交替工作氧化沟计算草图2.7 接触消毒池2.7.1最大设计流量采用氯消毒工艺 接触时间2.7.2设计计算 （1)接触池容积v （2）采用矩形隔板式接触池两座（n=2），每座池容积 (3)取接触池水深，单格宽，则池长，水流

21、长度。 （4）复核池容 由以上计算，接触池宽，长，水深。 所以 接触池出水设溢流堰。2.8 加氯间2.8.1加氯量g 投氯量按7mg/l计，则每天需要氯量 2.8.2 储氯量w 仓库储量按15d计算，则 2.8.3 加氯机和氯瓶 采用投加量为020kg/h加氯机2台，一用一备，并轮换使用。液氯的贮存选用容量为1000kg的钢瓶，共5支。2.8.4 加氯间和氯库 加氯间与氯库合建。加氯间内布置2台加氯机及其配套设备，两台水加压泵。氯库中5支氯瓶一排布置，设5台称量氯瓶质量的液压磅秤。为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶上方，并通到氯库大门外。氯库外设事故池，池中长期贮水，水深1.

22、5m。加氯系统的电控柜，自动控制系统均安装在值班控制室内，为方便观察巡视，值班与加氯间设大型观察窗及连通的门。2.8.5 加氯间和氯库的通风设备 根据加氯间、氯库工艺设计，加氯间总容积，氯库容积。为保证安全每小时换气812次。 加氯间每小时换气量 氯库每小时换气量 加氯间，氯库平面布置图2.9 流量计的设计计算 2.9.1上游渠道 上游渠道流速取0.7m/s，水深取0.66m，则上游渠道宽度 上游渠道长度 2.9.2 计量槽基本尺寸 咽喉宽度w。计量槽咽喉宽度取渠道宽度的0.39倍，则 校核上游渠道宽度 渐扩段出口宽度 下游渠道水深 下游与上游的水深比取0.6，则下游渠道水深 上游渐缩段长度c

23、 上游水位观测孔位置。上游渐缩段渠道壁长度为 巴氏槽长度。咽喉段长度0.6m，下游渐扩段长度0.9m，巴氏槽总长度为 2.9.3 下游渠道长度 2.9.4 上下游渠道及巴氏槽总长度 ,符合要求。2.10 配水井2.10.1 在氧化沟后设一配水井1. 设计参数： 设计流量 水力停留时间： 2.设计计算： 总流量 有效容积 池面积 取有效水深h=3m 池平面尺寸 池总高度 取超高 溢流堰 位于池子出水端1m处，设置一堵溢流墙，墙上设有坡度，减小水头损失。 进水水管 进水采用明渠，承接沉砂池明渠建设。 出水管分2根出水，可达到均匀出水的目的。2.10.2 在氧化沟前各设一个配水井，共设两座 1.设计

24、参数： 设计流量 水力停留时间： 2.设计计算： (1)总流量 （2）有效容积 （3）池面积 取有效水深h=3m （4）池平面尺寸 （5）池总高度 取超高 （6）溢流堰 位于池子出水端1m处，设置一堵溢流墙，墙上设有坡度，减小水头损失。2.11 污泥提升泵房设计一流量确定 考虑采用3台潜污泵（两用一备），则每台流量为二集水池容积考虑不小于一台泵5min的流量取有效水深则集水池面积三泵站杨程计算 剩余污泥提升杨程四设备选用据杨程选用100qw120-10-5.5型五泵房平面尺寸据所选泵型，每台泵宽0.88m，取机器间隔1.0m则 取5m则泵房平面尺寸即为：2.12 污泥浓缩池 1.设计计算 可采

25、用无回流加压溶气气浮和出水部分回流加压气浮流程。 （1）确定溶气比。用全部污泥加压溶气，溶气比为 由于较低，取，当水温为20时，查表得；f值取0.7，入流污泥固体浓度。故 得；压力太大，不合适。再取，得；合适。（2） 气浮池面积a。用表面水力负荷计算，按表取表面水力负荷则气浮池的面积 （3） 用表面固体负荷校核 2. 有回流加压气浮流程（1） 计算回流比r。加压水回流比可用下式计算。 溶气比，溶气效率，所加压力。污水温度20时 总流量 （2） 气浮池表面积a。有回流的加压气浮表面水力负荷，取，即43.2，则（3） 用表面固体负荷校核 （符合设计规定）（4） 气浮池池形尺寸。采用圆形池，半径，则

26、表面积。（5) 气浮池有效水深。气浮池有效水深决定于气浮停留时间，根据气浮停留时间与气浮污泥浓度的关系，当气浮污泥固体含量要求达到4%时，气浮停留时间，考虑1.5的安全系数，设计停留时间，则 （6） 气浮池总高h。超高采用0.3m，刮泥机高度0.3m，则 (7) 溶气罐容积。一般加压水停留时间为13min，设计采用3min。 回流水量= 溶气罐容积 溶气罐直径：高度=1：（24），若直径为1.91m,则高度为5.73m。2.13 贮泥池1. 污泥浓缩池后设一座贮泥池，设计进泥量3162 贮泥时间为12h 单个池容为取有效深度 贮泥池尺寸：将贮泥池设计为正方形其长宽高为17.8m×17

27、.8m×5m2. 脱水机房后设一贮干泥池，设计进泥量为245贮泥时间为12h单个池容为设为正方形2.14 脱水机房本设计拟采用带式压榨过滤机，其特点为：脱水效率高，处理能力大，连续过滤性能稳定，操作简单，体积小，重量轻，节约能源，占地面积小。1. 设备选用进泥量含水率泥饼含水率选用2台设备，互为备用，每台进泥量为1581，则选用带式压榨过滤机。与带式压滤机配套使用的辅助设备有：加药系统，污泥泵、冲洗水泵、加药计量泵，辅助设备由设备制造厂配套提供。2. 脱水机房尺寸据所选设备的实际安装尺寸，考虑设备安装和检修空间，其平面尺寸为2.16 污泥的最终处置泥饼外运，部分作有机费用，部分与生活

28、垃圾混合填埋。第3章 城市污水处理厂的平面布置1、 平面布置的一般原则1、 处理构筑物的布置应紧凑，大型处理厂则以矩形为宜，各处理单元可毗邻布置成片，节约用地。可以沟渠代替联络管线，最大可能减少沿程和局部水头损失，也可给管理上带来许多方便。2、 处理构筑物应尽可能的按流程布置，以免管线迂回，同时应充分的利用地形，以减少土方量。3、 总图布置应考虑远近期结合，有条件时，可按远期水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。4、 污泥处理构筑物应尽可能布置成单独区域，以保安全，并方便管理，贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理。5、 污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置，以免发生矛

29、盾，污水和污泥管理应尽可能考虑重力自流。6、 污水厂内应设超越管。以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物。7、 经常有人工作的建筑物如办公室等用房应布置在上方向一方，在北方地区，并应考虑朝阳。8、 在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带。9、 污水厂的占地面积，随处理方法和构筑物选型不同，而有很大的差异。2、 平面布置污水处理厂共占地平面布置简图见附录一。第4章 处理流程高程设计1、 高程布置的一般原则 1、计算各处理构筑物的水头损失时，应选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行较准确的计算，考虑最大流量、雨天流量和事故时流量的增加，并应适当留有余地，以防止淤积时水

30、头不够而造成的滴水现象，影响处理系统的正常运行。 2、污水尽量经一次提升就应能靠重力通过处理构筑物，而中间不应再经加压提升。3、 避免处理构筑物之间跌水等浪费水头现象，充分利用地形高差，实现自流。4、 在计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降低运行费用。5、 进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形，地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，既要避免二沉池埋入地下过深，又应避免沉砂池在地面上架得很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。6、 高程的布置既要考虑某些处理构筑物（如沉淀池、调节池、沉砂池等）的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过大，以免土建投资过大和增加施工的困难。7、 需要排放的处理水，常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位一定不选取每年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位。8、 应尽可能使污水处理