170000T／D的城市污水处理厂课程设计

1、南昌航空大学 环境工程第一章 设计任务及资料1.1设计题目170000t/d的城市污水处理厂设计。1.2设计目的及意义（1） 温习和巩固所学知识、原理；掌握一般水处理构筑物的设计计算。（2） 其次，做本设计可以使我得到很大的提高，可在不同程度上提高我们调查研究，查阅文献，收集资料和正确熟练使用工具书的能力，提高理论分析、制定设计方案的能力以及设计、计算、绘图的能力；技术经济分析和组织工作的能力；提高总结，撰写设计说明书的能力等。1.3设计资料(1) 风向：多年主导风向为北北东风；气温：最冷月平均为-3.5；最热月平均为32.5；极端气温，最高为41.9，最低为-17.6，最大冻土深度为0.18

2、m；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56m。（2） 厂区地形：污水厂选址区域海拔标高在6466m之间，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为 0.300.5，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长380m，南北长280m。 （3）原污水水质水量：codcr 350mgl，bod5 150mgl ss 200mgl，氨氮 15mgl。（4）出水要求（二级标准）： cod50 mg/l； bod520 mg/l；ss10 mg/l, nh3-n10 mg/l，no3-n5 mg/l， tn15mg/l1.4设计依据法规依据（1）中华

3、人民共和国环境保护法；（2）gb38382002地面水环境质量标准；（3）gb189182002城镇污水处理厂污染物排放标准；（4）gb500142006室外排水设计规范；（5）gb503352002污水再生利用工程设计规范。第二章 设计方案论证2.1厂区地形 污水厂选址区域海拔标高在6466m之间，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为0.300.5，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长380m，南北长280m。 2.2污水处理工艺流程的选择1、工艺方案分析：本项目污水处理的特点为：污水以有机污染为主，bod/cod =0.429,可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染

4、物一般不超标；污水中主要污染物指标bod、cod、ss值为典型城市污水值。针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用，处理工艺尚应硝化，考虑到nh3-n出水浓度排放要求较低，不必完全脱氮。根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“a2/o活性污泥法”。2、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：2.3设计污水水量 平均流量：qa=170000t/d170000m3/d=7083.33 m3/h=1.968 m3/s 总变化系数：kz =1.2 设计流量： qmax= kz×

5、qa=1.2×170000 =244800 m3/d =10200 m3/h =2.833 m3/s 2.4污水处理程度计算污水流量确定： 根据设计任务书，该厂的处理规模依据近期流量计划一期规模为：170000/d，同时考虑远期污水流量，预留空地作为二期工程。1.进出水水质项目bod5（mg/l）cod（mg/l）ss（mg/l）t-n（mg/l）进水205010152.处理程度计算 nh4-n污水中的浓度与排放标准的浓度相差较少，考虑到氮元素对水体富营养化的影响以及水体远期可能存在的污染，故尽可能地降低排放水中的氮含量，降低标准至5 mg/l。各水质参数的

6、去除率如下：项目bod5codsst-n去除率86.7%85.7%95%66.67%第三章 污水的一级处理构筑物设计计算3.1格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。一般情况下，分粗细两道格栅。格栅型号：链条式机械格栅设计参数：栅条宽度s10.0mm 栅条间隙宽度b=20.0mm 栅前水深h1m过栅流速u=1.2m/s =60°格栅建筑宽度 取b3.3m进水渠道渐宽部分的长度(l1)：设进水渠宽b12.5m 其渐宽部分展开角度20°栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度(l2)：通过格栅的水

7、头损失(h2)：格栅条断面为圆形断面, k=3, 则：栅后槽总高度(h总)： 设栅前渠道超高h1=0.3m栅槽总长度(l):每日栅渣量w：设每日栅渣量为w1=0.075m3/1000m3，取kz1.2采用机械清渣。3.2提升泵站1.水泵选择设计水量10200m3/h，选择用4台潜污泵(3用1备)扬程/m流量/(m3/h)转速/(r/min)轴功率/kw叶轮直径/mm效率/%62680762.集水池、容积按一台泵最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积、面积取有效水深 h=3m，则面积f=q1/h=324.5/3=108.1673.3沉砂池 沉砂池的作用是从污

8、水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，保证后续处理构筑物的正常运行。选型：平流式沉砂池设计参数：设计流量 设计水力停留时间 水平流速 1.长度： 2.水流断面面积： 3.池总宽度：设4格 每一格宽 b=9.44/4=2.36有效水深 4.沉砂斗容积： t2d，x0.075l/ m3 = 75m3/106m3 5.每个沉砂斗的容 (v0)设每一分格有2格沉砂斗，则 6.沉砂斗各部分尺寸：设贮砂斗底宽b10.5m；斗壁与水平面的倾角60°，贮砂斗高h31.5m7、贮砂斗容积：(v1) 8、沉砂室高度：(h3)设采用重力排砂，池底坡度i6，坡向砂斗，则9、池总高度：(h)10、核算最小流速

9、最少用一格 (符合要求)第四章 污水的二级处理设计计算4.1初沉池初沉池的作用室对污水仲密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。选型：平流式沉淀池 进口处设置进水挡板，取0.5m，出口处设出水挡板，取0.3m.设计参数：1. 池子总面积a，表明负荷取2.沉淀部分有效水深h2 取t1.5h3.沉淀部分有效容积v4.池长l5.池子总宽度b6.池子个数，宽度取b6m7.校核长宽比 (符合要求)8.污泥部分所需总容积v已知进水ss浓度=200mg/l初沉池效率设计55，则出水ss浓度设污泥含水率97，两次排泥时间间隔t=2d，污泥容重9.每格池污泥所需容积v10、污泥斗容积v1，（=60）11. 污泥斗以上梯

10、形部分污泥容积v212.污泥斗和梯形部分容积13.沉淀池总高度h 取8m4.2曝气池计算设计参数(1)设计最大流量q=170000m3/d(2)设计进水水质cod=350mg/l； bod5(s0)=150mg/l； ss=200mg/l；nh3-n=15mg/l(3)设计出水水质cod=60mg/l； bod5(se)=20mg/l； ss=20mg/l；nh3-n=15mg/l； (4)设计计算，传统活性污泥法 （5）.bod5污泥负荷=0.3kgbod5/(kgmlss·d)（6）.污泥回流比r=50% （7）型式：传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。 （8）svi值选12015

11、0mlr，污泥浓度可计算确定，但不宜大于3500mgl。 根据要求，处理效率： 取svi=140mg/r sv取 25%svi=sv/ 所以 =1.78g/l(kg/) 取 f=0.7=1.246 g/l(kg/)污泥负荷=0.30.3kgbod5/(kgmlss·d)曝气池容积为 名义水力停留时间 ： 取r =50% 实际停留时间 污泥产量： 设 a=0.6 b=0.08 则系统每日排出剩余污泥量为0.61700000.13-0.08591221.246=7366.72kg/d去除每公斤bod5r 的产泥量为：泥龄为 由二沉池底流排剩余污泥则排泥量为: 曝气池主要尺寸：取有效水深h

12、=5m ,设四组曝气池，每组池面积为：取池宽b=8m ,b/h=8/5=1.6,d 12 之间，符合要求池长 取曝气池为4廊道式，每廊道长为：l=l/12=369.5/4=92.37m取超高0.5m ,故总高=5+0.5=5.5m 进水方式： 为使曝气池在运行中具有屡活性，在进水方式 上设计成：既可集中从池首进水，按传统活性污泥法运行；又可沿配水槽分散多进水，按阶段曝气 法运行;还可沿配水槽集中从池中部某点进水，按生物吸附再生化运行。 需氧量： 设a=0.5 b=0.15 则曝气池每日需氧量为： 去除每公斤bod5的需氧量为：最大需氧量变化系数 k=1.4 供气量： 采用穿孔管曝气，距池底0.

13、2m，故淹没深度为4.8m,查“氧在蒸馏水中的溶解度表”可知，当计算温度在20度时之溶解氧饱和度为.最高水温采用30度，此时的氧溶解度 穿孔管出口处绝对压力为：空气离开曝气池表面时氧的百分浓度为：式中为穿孔管的氧转移效率，取6%鼓风机曝气池，池底扩散装置出口分压力最大，值也最大；随气泡上升至水面，气体压力逐渐减小，小到空气大气压；而且气泡中一部分氧已转移到液体中。因此，鼓风曝气池中的值应以扩散装置出口和混合液表面二处之溶解氧饱和浓度的平均值计算。则：20度脱氧清水充氧量计算公式为：取d=0.8 =0.9 =1 =1.5mg/l所以相应最大时需氧的充氧量为曝气池平均时供气量：去除每kgbod5的

14、供气量为：每立方米污水的供气量为：相应最大时需氧量的供气量为： 提升回流污泥的空气量为回流污泥量的5倍，已知回流比r=50%,故提升污泥空气量为：51020050%=25500（）总供气量 供风管道计算供风干管道采用环状布置。流量查表（空气管段计算表）环境工程技术手册(修订版)第306页取流速管径取干管管径dn500mm 单侧供气(向单侧廊道供气)支管查表取流速管径取支管管径为dn350mm双侧供气=查表取流速管径取支管管径dn=450mm4.3. 污泥回流设备污泥回流比r取大值 污泥回流量设回流污泥泵房1座，内设3台潜污泵(2用1备)单泵流量水泵扬程根据竖向流程确定。4.4.混合液回流设备

15、混合液回流泵混合液回流比混合液回流量设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用1备)单泵流量 混合液回流管。混合液回流管设计泵房进水管设计流速采用管道过水断面积管径取泵房进水管管径dn900mm校核管道流速泵房压力出水总管设计流量 设计流速采用4.3二沉池设计参数：为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。二沉池为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池，共8座。二沉池面积按表面负荷法计算，水力停留时间t=3h，表面负荷为1.5m3/（m2h-1）。1) 池体设计计算. 二沉池表面面积二沉池直径， 取33m池体有效水深. 沉淀部分有效容积 污泥部分所需容积

16、：已知进水ss浓度=90mg/l 每8h 抽一次泥二沉池效率设计95，则出水ss浓度 . 污泥斗容积： 设r1=2m,r2=1m =60度 则=1.73m. 污泥斗以上贺锥体部分污泥容积： 设池底径向坡度为 0.05 . 污泥斗总容积 v1+v2=12.7+309.25=321.95>24.25. 沉淀池总高二沉池缓冲区高度h3=0.5m，超高为h1=0.3m，有效水深h2 =3.75沉淀池坡度落差h5=(r-r)*0.05=0.725m二沉池边总高度m. 校核径深比二沉池直径与水深比为，符合要求2) 进水系统计算. 进水管计算单池设计污水流量进水管设计流量选取管径dn1200mm，流速

17、 在0.20.5 之间，坡降为 1200i=2.196m. 进水竖井进水竖井采用r3=1.5m，流速取0.4m/s出水口尺寸0.45×1.5m²,共6个，沿井壁均匀分布。出水口流速. 稳流筒计算（？）取筒中流速稳流筒过流面积稳流筒直径 3) 出水部分设计a 单池设计流量b 环形集水槽内流量c 环形集水槽设计采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口，安全系数k取1.2集水槽宽度 取集水槽起点水深为集水槽终点水深为槽深取0.7m，采用双侧集水环形集水槽计算，取槽宽b=0.8m，槽中流速槽内终点水深槽内起点水深设计取环形槽内水深为0.6m，集水槽总高为0.6+0.3（超高）

18、=0.9m，采用90°三角堰。d.出水溢流堰的设计采用出水三角堰（90°），堰上水头（三角口底部至上游水面的高度）h1=0.05m(h2o).每个三角堰的流量三角堰个数三角堰中心距（单侧出水）4) 排泥部分设计 单池污泥量总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量回流污泥量剩余污泥量 集泥槽沿整个池径为两边集泥4.4消毒接触池4、 每座长度l=v1/(2*1.8)=88.54m4、加氯间（1）加氯量按每立方米投加5g计，则 （2）采用zj-1型转子加氯机，该机加氯量为545 kg/h，故可装2台，1台备用。  （3）加氯间设计要求    加氯间应靠近加氯

19、点，间距不宜大于30m，且应与其它工作间隔开，房屋建筑应坚固、防火、保湿、通风，并远离火源及电源，排气孔应设在墙脚（因为cl2>空气），应有必要的检修工具和防爆灯具及防毒面具，最好设置喷水消防系统（cl2易溶于水）第五章 污水处理厂的布置6.1 平面布置（1）总平面布置原则本污水处理厂的平面布置包括污水处理与污泥处理构筑物、水泵房、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池、污泥浓缩池、储沙池，以及相应的鼓风机房、变电站和加药间。辅助建筑包括办公及住宅区，检修室。各种管道包括污水管、污泥管、空气管以及电力电缆管线。    各单元处理构筑物的座数是依据设计说明书中的设计规模

20、、平面尺寸来确定的。它们相互间的相对位置与关系，是综合考虑到运行管理的灵活性和在检修维护时的方便性来确定的，其中各种机器设备均是按最大负荷配置的，各单元构筑物的座数或分格数一般不少于两座（或两格）。    各动力或电力设施设计时一般离其主要构筑物的距离较近，如：鼓风机房设计时紧邻曝气池，而离办公区较远；加氯间由于存在一定的危险性，而设置在远离电源和火源的地方    但由于厂区面积相对有限，所以总体布局较紧凑，同时，充分考虑厂区地势的坡度，处理构筑物基本上是从相对标高较高的地方向较低处而设置。总体布局中还应把绿化作为一项重要目标。（2）总平面布置结果污水由

21、北边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管和泵站排入河流。污水处理厂呈长方形，东西长380米，南北长280米。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东部，占地较大的水处理构筑物在厂区东部，沿流程自北向南排开，污泥处理系统在厂区的东南部。厂区主干道宽8米，两侧构（建）筑物间距不小于15米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于10米。总平面布置参见附图1（平面布置图）。6.2 高程布置及计算（1）高程布置原则本污水处理厂的平面布置包括污水处理与污泥处理构筑物、水泵房、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池、污泥浓缩池、储沙池，以及相应的鼓风机房、变电站和加药间。辅助建筑包括办公及住宅区，检修室

22、。各种管道包括污水管、污泥管、空气管以及电力电缆管线。    各单元处理构筑物的座数是依据设计说明书中的设计规模、平面尺寸来确定的。它们相互间的相对位置与关系，是综合考虑到运行管理的灵活性和在检修维护时的方便性来确定的，其中各种机器设备均是按最大负荷配置的，各单元构筑物的座数或分格数一般不少于两座（或两格）。    各动力或电力设施设计时一般离其主要构筑物的距离较近，如：鼓风机房设计时紧邻曝气池，而离办公区较远；加氯间由于存在一定的危险性，而设置在远离电源和火源的地方    但由于厂区面积相对有限，所以总体布局较紧凑，同时，充分考虑厂

23、区地势的坡度，处理构筑物基本上是从相对标高较高的地方向较低处而设置。总体布局中还应把绿化作为一项重要目标。总高程布置参见附图1高程图。（2）高程计算h1沿程水头损失 h1=il, i坡度 i=0.005h2局部水头损失 h2=h1×50% h3构筑物水头损失a.巴氏计量槽 h=0.3m巴氏计量槽标高 -1.7000mb.消毒池的相对标高排水口的相对标地面标高： 0.00m消毒池的水头损失： 0.30m消毒池相对地面标高： -1.4000mc.沉淀池高程损失计算l=40m h1=il=0.005×40=0.20mh2= h1×50%=0.10m h3=0.45mh2

24、=h1+h2+h3=0.20+0.10+0.45=0.75m沉淀池相对地面标高 -0.6000md. a2/o反应池高程损失计算l=55m h1=il=0.005×55=0.275mh2= h1×50%=0.1375m h3=0.60mh3=h1+h2+h3=0.275+0.1375+0.60=1.0125ma2/o反应池池相对地面标高 0.4625me.平流式沉砂池高程损失计算l=12m h1= il=0.005×12=0.06mh2= h1×50%=0.03m h3=0.3mh4=h1+h2+h3=0.06+0.03+0.30=0.39m平流式沉砂池

25、相对地面标高 0.8525mf.细格栅高程损失计算h1= 0.30m h2= h1×50%=0.15mh3=0.30m h5=h1+h2+h3=0.30+0.15+0.30=0.75m细格栅相对地面标高 1.6025mg.污水提升泵高程损失计算l=5m h1= il=0.005×5=0.025mh2= h1×50%=0.0125m h3=0.20mh6=h1+h2+h3=0.025+0.0125+0.20=0.2375m污水提升泵相对地面标高 -4.1600m第七章 构建筑物和设备一览表：序号名称规格数量设计参数主要设备1格栅l×b =3.58m

26、5;3.2m1座设计流量qd=50000m3/d栅条间隙栅前水深过栅流速hg-1200回旋式机械格栅1套超声波水位计2套螺旋压榨机（300）1台螺纹输送机（300）1台钢闸门（2.0x1.7m）4扇手动启闭机（5t）4台2进水泵房l × b =20m× 13m1座设计流量q=2793.6 m3/h单泵流量q= 350m3/h设计扬程h=6mh2o选泵扬程h= 7.22mh2o1mh2o=9800 pa螺旋泵（1500mm,n60kw）5台，4用1备钢闸门（2.0mx2.0m）5扇手动启闭机（5t）5台手动单梁悬挂式起重机（2t，lk4m）1台3平流沉砂池l×b×h=12.5m×3.1m×2.57m1座设计流量q2793.6 m3/h水平流速v= 0.25 m/s有效水深h1= 1 m停留时间t= 50 s砂水分离器（0.5m）2台4平流式初沉池l×b×h=21.6m×5m×8m13座设计流量q= 2793.3 m3/h表面负荷q= 2.0m3/(m2·h)停留时