课程设计-污水处理厂

1、27第 1 章 课程设计任务书1.1 设计题目1.某城市污水处理厂设计规模：平均处理日水量Q=10 x 104m3/d，水量总变化系数Kz=1.3,服务人口约 25万，计算水温20C。2设计进水水质： CODCr < 350 mg/L , BOD5 < 150mg/L , SS < 160 mg/L。3设计出水水质： GB8978-1996 级排放标准， CODCr < 60 mg/L , BOD5 < 20 mg/L , SS < 20mg/L。1.2 设计内容1 方案确定按照原始资料数据进行处理方案的确定， 拟定处理工艺流程， 选择各处理构筑物， 说明

2、选择理由， 进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明， 论述其优缺点， 编写设计方案说明 书。2设计计算进行各处理单元的去除效率估； 各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数 或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算，效益分析及投资估算。3平面置 根据构筑物的尺寸合理进行平面布置；4 编写设计说明书、计算书1.3 设计成果1 污水处理厂总平面布置图1 张2处理工艺流程图 1 张3主要单体构筑物（沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）4设计说明书、计算书一份第 2 章 设计说明书2.1城市污水概论城市污水主要包括生活污水和工业污水， 由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行 处理。城

3、市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力，确定污水的处理程度及相应的处理工艺。 处理后的污水， 无论用于工业、 农业或是回灌补充地 下水，都必须符合国家颁发的有关水质标准。现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。污水一级处污水二级处理理应用物理方法， 如筛滤、 沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。污水三级处理是在一、二级处理的基础上，应用混凝、过滤、离子交换

4、、 反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。污水中的污染 物组成非常复杂，常常需要以上几种方法组合，才能达到处理要求。污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极 度缺水的国家和地区外， 应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题。2.2总体工艺流程图SBR是近年来在国内外迅速发展起来的一种新工艺，其对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废

5、水中的有机物进行新陈代谢，将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。将微生物细胞物质与水沉淀分离，废水即得到处理。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、 微生物的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。SBR工艺运行灵活，可以间歇运行，停产长达 3个月后，重新启动 SBR池时，污泥活性可很快恢复，该工艺十分 适用中、小型的废水处理。其总体工艺流程图如下：2.3处理构筑物选择污水处理构筑物形式多样，在选择时，应根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用平流沉砂池，普通辅流式沉淀池，SBR曝气池，辐流污泥浓缩池，采用带式压滤机进行污泥脱水。第3章污水工艺设计计算3.1中格栅20mm 。1.

6、 设计说明格栅的截污主要对水泵起保护作用，采用中格栅，格栅栅条间隙为333设计流量：平均日流量Q=100000m/d=416667m /h=1 16m /s3.Q ma)=Kz X Q=1.3 X 1.16=1.51m /s2. 格栅计算(1) 栅条间隙数n为Qm a x s i nb h v式中 Q max最大设计流量，33m/s ,Q max = 1.51 m /sa格栅倾角，(°卄0)取：=60b栅条间隙，m取 b = 0.02mn栅条间隙数，个h栅前水深，m取 h= 1mv过栅流速，m/s，取v = 0.9m/s。血1.51汇Jsin60°亓 人则n= 78.06

7、取79个0.02 汉0.9(2) 栅槽有效宽度B设计选取栅条断面形状为迎水面为半圆形的矩形，取S=10mm=0.01m。格栅总宽度 B=S(n-1)+bn=0.01 X (79-1)+0.02 X 79=2.36m实际生产中，多使用两套以上格栅工作，此处设计三套格栅同时工作，备用一套，栅槽宽度一般比格栅宽 0.20.3m，取0.22m;则单个栅槽宽度B = S( -1)+b +0.288mg333=0.01 X (26.33-1)+0.02 X 26.33+0.22 1m(3)栅槽高度计算过栅水头损失h1,m= h 0 kh o = E柑2si n a2g/*4/3SI b丿式中h1过栅水头损

8、失，m;h0计算水头损失，m;g重力加速度，29.81m/s ;k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k =3 ;' 阻力系数，与栅条断面形状有关，设计选取栅条断面形状为迎水面为半圆形的矩形，P = 1.83。hi = P 2 厂 J sin otk3 2g，/4/32介-1 83 汶 0.01 0.9sin 603 拓 0.078 m10.02 丿 2 x 9.81(4)栅后槽总高度H, m设超高h2=0.3m则 H=h+h什h2=1+0.078+0.3=1.4m(5) 栅槽总长度L,匚进水渠道渐宽部分的长度Li。设其渐宽部分展开角度.1=20°,进水渠宽Bi=

9、0.8m,进水渠道内的流速为 0.63m/s 。LiB - Bi2ta n ：t1-0.82ta n20:0.27m栅槽与水渠连接处的渐窄部分长度L2，mL20.14m2栅后槽总长度LH i丄丄丄丄1.5tan 60L = Li L2 1.0 0.50.270.14 1.00.52.78m(6).每日栅渣量W, m3/d在格栅间隙25mm的情况下，取栅渣量为0.07 m 3/10 3 m3Q m axW!864001000=1.51 汉 0.07 汽 864001000x1.33=7.02m /dW>0.2 m3/d，所以宜采用机械清渣。3.2细格栅1 设计说明333设计流量：平均日流量

10、Q=100000nYd=4166.67m /h=1.16m /s3,Q ma)=Kz X Q=1.3 X 1.16=1.51m /s2.格栅计算(1)栅条间隙数n为Q max、sin :bhv式中 Q maxi i33最大设计流量，m/s ,Q max = 1.51 m /sa格栅倾角，(° )取 = 600b栅条间隙，m 取b = 0.01mn栅条间隙数，个h 栅前水深，m取h= 0.8mv过栅流速，m/s，取v = 0.8m/s。则 n 二151岂60219.56 取 220 个0.01 x 0.8 x 0.8(2)栅槽有效宽度冷设计选取栅条断面形状为迎水面为半圆形的矩形，取，际

11、:-汕讥匸心格栅总宽度 B=S(n-1)+bn=0.01 X (220-1)+0.01 X 220=4.39m实际生产中，多使用两套以上格栅工作，此处设计4套格栅同时工作，备用一套，栅槽 宽度一般比格栅宽0.20.3m，取0.21m;则单个栅槽宽度B = S( -1)+b +0.21m44=0.01 X(55-1)+0.01 X 55+0.21 = 1.3m(3) 栅槽高度计算过栅水头损失h 1,mh1= h°kh 0 二2Vsi n ：2g式中h过栅水头损失,m;hD计算水头损失，m;g重力加速度，29.81m/s ;系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k =3 ;阻力

12、系数，与栅条断面形状有关，设计选取栅条断面形状为迎水面为半圆形的矩形，一：=1.83 。、4/32hr | 矿in k-、4/32hi = 1.83sin 603 = 0.155 m0.01、 0.82 2.01 丿 2 x 9.81(4)栅后槽总高度川,m设超咼h2=0.3m则 H=h+m+h2=0.8+0.155+0.3=1.26m(5) 栅槽总长度)1., mL1B -B12ta nJ.进水渠道渐宽部分的长度 L。设其渐宽部分展开角度1=200 ,进水渠宽B1=1m 进水渠道内的流速为 0.47m/s。1 3 _10.412m2ta n20 栅槽与水渠连接处的渐窄部分长度, mLiL20

13、.206m2 栅后槽总长度LHi1 1L =Li L2 1.0 0.50.412 0.206 1.0 0.52.75mtanatan 60(6).每日栅渣量W, m3/d在格栅间隙10mm勺情况下，设栅渣量为0.1 m3/103 m3Q m axW 1864001000 K_1.51 0.1 864001.3x1000=10.04m3 /dW>0.2 m3/d，所以宜采用机械清渣。3.3沉砂池目前，应用较多的陈沙迟池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池。本设 计中选用平流沉砂池，它具有颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沙较方便 等优点。1. 沉砂池长度，mL =vt式中v最大设计流量

14、时的流速，m/s，取=0.25m/s；t 最大设计流量时的流行时间，s取t=30s。贝U L =vt =0.25 30 = 7.5m2. 水流断面面积A，m2Qmaxv1.510.25= 6.043. 池总宽度B，m取：li=8格，备用2格，每格宽b=1mB = nb = 8 1=8m4. 有效水深h2，mh-6.048二 0.76 m5. 沉砂斗所需容积V, m3、,QmaxTX 86400V6Kz10式中_城市污水沉沙量，m/io6m污水,取x=30 m3/io6m污水清除沉沙的间隔时间，d,取T=2d;、，1.51 x30x 2X86400 小 cc, c “3V66.021 ： 6.0

15、3 m1.3X106每个沉砂斗容积3Vo，m设每一分格有2个沉砂斗，共有16个沉沙斗则 Vo = 603 =0.377 ： 0.38用2汇87. 沉砂斗各部分尺寸沉沙斗上口宽a，m2h3 ' aaitg55式中 h3斗高，m，取h3'0.45m；ai斗底宽，m，取ai=0.6斗壁与水平面的倾角为55oI2h32況0.45aai0.6 1.24 m沉砂斗tg 55tg 55(2)沉砂斗容积:h322V0一 (2a 2aa1 2a1 )60.45223V0(2 1.242 1.24 0.6 2 0.6 )= 0.396m68. 沉砂室高度h3, m采用重力排砂，设池底坡度为 0.0

16、6,坡向砂斗。沉沙室由两部分组成：一部分为沉沙斗，另一部分为沉砂池坡向沉沙斗 的过渡部分，沉沙室的宽度为2(L+a)+0.2。(0.2为二沉沙斗之间隔壁厚)L2L-2a-°.2=7.5-2 仙心范仆2 2h3 二 hh 0.06 L2 =0.45 0.06 2.41 = 0.595m 0.6 m9. 沉沙池总高度H，m取超高h仁0.3mH = h1 h2 h3 =0.3 0.76 0.6 = 1.66 m10.验算最小流速叽伽，丄 在最小流量时，只用一格工作(n=1)式屮-晁诜%"最小流量，m/s ；最小流量时工作的沉砂池数目，个；最小 流量时沉砂池中的水流断面面积，卅。则

17、二二一一 m/s > 0.15 m/s111111X1X(176Qminn1 'min=m/s > 0.15 m/s3.4初次沉淀池采用普通辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，共4座，其中一座为备用沉淀池表面负荷q取2.0m3/(m2 h)，一般为1.53.0m3/(m2 h)，图如下辐流式沉淀池简图1 单池表面积AA_Qmax .nq°J51 3600 =906m22' 3式中 q表面负荷，取q=2.0m3/（m2 h）n池数=33.96m 取 D=34m单池直径D=4A=4 '906V JT V 3.142 .沉淀池的有效水深 设污水在沉淀池内的

18、沉淀时间t为2h.则沉淀池的有效水深h2 = qot = 2?1.5 3.0 m 一般为1.53.0mD 34y33m （612）符合规范要求。3 .沉淀池每天污泥量W1每座沉淀池污泥部分所需容积V=SNT m31000 n式中S每人每日污泥量L/（人 d）, 般采用0.30.8,取0.5LN设计人数，为25万T两次清除污泥间隔时间(d),机械排泥 取T=4h=16dn池数4=27.78m30.5 25 1041000 3 6污泥斗的容积V1晋-"式中hs-污泥斗高度(m) , hs = ( rg ) 6-污泥斗倾角，60o-污泥斗上部半径，3.0 m2-污泥斗下部半径，2.0mhs

19、 = (ri - r2)tg60 = (3 - 2) tg60° =1.73m314 疋 173223V1 = (323 2) = 34.46m3设池底坡向污泥斗的坡度为0.05，则底坡落差 h4 =(R-rJ0.05 = (17-3) 0.05 = 0.7m池底可贮存污泥体积V2为：V24 R2 Rr1式中R-沉淀池半径，17mV214 0.7 (172 . 32 17 3) = 255.83m33所以，可贮存污泥的总体积 V V1 V34.46 - 255.83 = 290.3m3290.3m3 >27.78m3，满足要求。4 沉淀池高度H = hi + h2 + h3 +

20、h4 + 馆式中h,-超高m,取0.3mh2 -有效水深m,3.0mh3 缓冲层咼m,取0.3mh4-沉淀池底坡落差m，由0.05坡度计算为0.7mhs-污泥斗高度取1.73mH =0.3+3.0+0.3+0.7+1.73=6.03m5.沉淀池周边处的高度h, + h2 + h3 = 0.3 +3.0 + 0.3 = 3.6m沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣。沉在底部的沉泥通过刮 泥机刮至污泥斗，依靠静水压力排除。3.5 SBR 池污水进水量 100000m 3/d，进水 BOD5= 150mg/L，处理水质 BOD5= 20 mg/L, SS值三 20mg/L1 .参数拟定：BO

21、D-污泥负荷：Ns=0.3kgBOD5/（kgMLSS d）;反应池数：n=8,备用池1个；反应池水深：H=5.5m；活性污泥界面以上最小水深：e =0.5m;2.根据实际工程经验设计反应池运行周期各工序时间：进水一一曝气一一沉淀一一排水排泥一一闲置0.5h-1 h2h4-5h 1h1 h3.反应池容积计算：1）污泥量计算:MLSS -MLVSS0.75Q £0.75Ns10 104 (150-20) 10”0.75 汉 0.3=57778kg57.8t设计沉淀后污泥的 SVI （污泥容积指数）=80ml/g , （SBR工艺中一般取80150）SVI在100以下沉降性能良好。则污泥

22、的体积为Vs =1.2 SVI MLSS =1.2 80 10"57778 = 5546.688m32）SBR池反应池容积计算：SBR池反应池容积 V = V i VF Vb3式中Vsi 代谢反应所需污泥容积m3Vf 反应池换水容积（进水容积）m3Vb 保护容积mVf°102432 =8333.3m则单池污泥容积为Vsi玉二693.336m38则V =693.336 8333.3 Vb =9026.636 Vb3）反应器的尺寸构造如下：设计反应池为长方形方便运行，一端进水一端出水，SBR池单池的平面面积为 60 X30 m2，水深5.5 m,池深 6.0 m。单池容积为V=

23、 60 30 6 = 10800m3则保护容积为3Vb =900m3八个池总容积3v V = 8V = 8 10800 = 86400m4）反应器的运行水位计算：排水结束时水位：h1=3.0 m基准水位h2=3.5 m咼峰水位h3=5.5 m警报，溢流水位：h4=5.5+0.5=6.0m污泥界面：h5= h1-0.5=3 -0.5=2.50m4 产泥量计算：SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀 形成。SBR生物代谢产泥量为：叹二 a Q Sr -b=(a - b )SrNs/Ns式中：a微生物代谢增系数，kgVSS/kgBOD ;b微生物自身氧化率，1/

24、d根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a =0.70, b=0.05,则有:：x =(0.7 -0.05/0.3) 10 104 130 10：11267(kg/d)假定排泥含水率为 P=98%，则排泥量为Qs103 (1-P)11267103 (1 -98%)= 563.35(m3/d)或Qs11267103 (1 -99.2%):1408.4 ( m3 /d)5.需氧量计算SBR反应池需氧量。2计算式为O2 = a Q Sr b X V = a Q Sr b(Q Sr / Ns)式中：a'微生物代谢有机物需氧率，kg /m3b'微生物自氧需氧率，1/d3Sr去除的BOD5

25、 (kg / m )经查有关资料表，取 a'=0.50, b'=0.191,需氧量为：4130汉104O2 =0.5 10 10130 100.19110 10 = 12707.5(kgO2/d)0.4:529.5(kgO2/h)6.供气量的计算设计采用管式微孔扩散设备，敷设SBR反应池池底，淹没深度 H=5.5m。管式微孔扩散设备的氧转移效率为 EA=18%，曝气设备堵塞系数 F取0.8。20C时水中溶解氧饱和度为 cs(20)=9.17mg/L，空气扩散器出口处的绝对压力Pd为:Pd =1.013 105 9.8 103 H = 1.013 105 9.8 103 5.5

26、= 1.552 105Pa空气离开曝气池时，氧的百分比为0 二 21(1但)100%79 21(1 -Ea)21(1-18%)7921(1 -18%)100% : 17.9%Pd2.026 105= 9.1751.552 102.026 10517 9)=10.93mg/ L曝气池中溶解氧平均饱和度为:Cs20 C时脱氧清水充氧量为:OsO2 Cs(20):-Cs(T)c 1.0242°)F式中：a 污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.780.99)B污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.90.97)C混合液溶解氧浓度，取c=4.0最小为2：气压修正系数=1曝气池中溶解氧在最大流量

27、时不低于2.0mg/L,即取Cj =2.0,则计算得:Os=23232.7kg/d = 968.1kg/h12707.5x9.170.8 (0.9 1 10.93 -2) 1.204(20'0)0.8SBR反应池供气量Gs为：Os968.13Gs s19208.3(m3/h)0.28EA 0.28 0.18每立方污水供气量为：Gs _19208.3 _2 可(m3空气/m3污水)VF 8333.33Vf反应池进水容积m /h7 上清液排出装置：撇水器由于SBR工艺是周期排水，且排水时池中水位是不断变化的， 为了保证排水时不扰动池各 层清水，且排出的总是上层， 同时为了防止水面上的浮渣溢

28、出， 排水堰口始终处于淹没流状 态。因此，SBR工艺要求使用滗水器(浮动式排水堰) 。3.6污泥浓缩池污泥浓缩的主要目的是减少污泥体积，以便后续的单元操作。污泥浓缩的技术界限大致为活性污泥含水率可降至 97%- 98%初次沉淀污泥可降至 90%- 92%浓缩方法有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩。本设计采用重力浓缩方法处理污泥。1. 主要参数进泥浓度：Q=6g/L污泥含水率R =98%污泥总流量：Q =563.35 m3/d设计浓缩后含水率 P2 =96.0%污泥固体负荷：G =30kgSS(m2d)污泥浓缩时间：T =15h贮泥时间：t = 4h2. 每座浓缩池所需表面积56335 6 = 11

29、2.67m230浓缩池直径兀3.14D =4A 4 112.67:12m3. 浓缩池深度有效水深h2 QT隣35 1524 A 24 112.67-3.125m超高 h| = 0.3m ,缓冲高度h3 =0.3m ,设机械刮泥,，污泥斗下底直径 Di =1.0m，上底直D2 =2.4m4.底坡落差:D D2h4 =( - y I 二(12.7 空、2 _ 2 )-0.276m205.污泥斗高度h52 41 0)ta n55° =() tan 55° = 1.0m2 2 26.浓缩池总高度:H = hih2h3h4h5=0.3+3.125+0.30+0.276+1.0=5.0m7.浓缩后污泥体积Q(0_ 563= 281.675m3/dV=1-0.960.043.7污泥脱水间浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上浮浓缩以及其他浓缩方法。这里使用重力浓缩一辅流式污泥浓缩池。浓缩后的污泥采用带式压滤机处理污泥，最后产生的干泥运往垃圾焚烧厂处理。第4章污水厂平面布置污水处理厂厂区平面布置遵循国家有关标准和规范进行。本设计将污水处理