重庆大学污水处理厂课程设计

1、水处理工程二课程设计第一部 设计说明书第一节 设计概况本设计的的污水处理厂的处理规模为11.5万m3/d。本设计是针对西北城市，该城市的全年平均气温20，夏季平均30，冬季平均12，非采暖季节主导风向东南风。第二节 设计原则、依据、设计要求 2.1 污水处理厂设计原则1、贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。2、从实际情况出发，在城市总体规划的指导下，采取全面规划、分期实施的原则，既考虑近期建设又虑远期发展，使工程建设和城市发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。3、根据进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、高效节能、经济合理

2、，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。4、妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。5、为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量改善工人操作条件。6、采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠，经济合理。7、为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，采用双回路电源，且污水厂设备有足够的备用率。8、污水处理厂征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，并留有发展余地。使厂区环境和周围环境协调一致。9、厂区竖向设计力求减少厂

3、区土方量。10、厂区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与厂区周围景观协调。2.2 设计依据：1、 室外排水设计规范；2、给水排水工程师常用规范选（上、下册）；3、给水排水设计手册1、5、7、9、10、11、12等分册；4、排水工程教材；5、给水排水快速设计手册；6、给水排水常用数据手册；7、污水处理工程方案设计；8、中国给水排水（期刊）；9、给水排水（期刊）；10、中国水网；11、万方数据库等。2.3设计要求：城市污水要求处理后水质达到污水综合排放标准（GB8978-1998）、一级排放标准，即SS30mg/l；BOD520mg/l；污泥处理后外运填埋。第三节 原始资料1、兰州市污水处理

4、厂处理规模为11.5万m3/d。2、城市污水的水质如下表所示： （除pH外，其余项目单位为mg/L）项目BOD5CODCrSSTNNH4+-NTP（以P计）pH原水水质15030020035253.5693、 城市污水从南面进入污水处理厂，污水处理后排入北面的水体，要求处理后的水质达到城镇污水处理厂污水排放标准（GB18918-2002）中的一级标准的 B标准，即SS20mg/L,BOD520mg/L，CODCr60mg/L。污泥处理后外运填埋。4、污水处理厂厂区地形拟为平坦地形，标高为50.00米。厂区的污水进水渠水面标高为45.00米。（进水渠的宽及水深根据流量自行设计确定）。5、 受纳水

5、体洪水位标高为50.00米，枯水位标高为20.00米。常年平均水位标高为30.00米。6、全年平均气温20，最冷平均月气温12，最热月平均气温30。7、夏季主风向：东南风。第四节 污水处理工艺流程的确定4.1工艺的确定污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合；构筑物的选型则是指处理构筑物的选择。两者是相互联系，互为影响的。城市生活污水一般以BOD物质为主要去除对象。由于经过一级处理后的污水，BOD只去除30%左右，仍不能排放；二级处理BOD的去除率可达90%以上，处理后的BOD含量可能降到2030mg/L，但是仍达不到本课程设计任务的要求，BOD20mg/

6、L,所以要进行深度，但由于本次课程设计时间只有仅仅两周，所以本设计只做到二级处理为止。该污水为典型的城市污水，BOD浓度适中，对处理水无特殊要求。按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。 由于该污水处理只需去除BOD5与SS,不考虑脱氮与除磷方面，所以选择两个比较好的方案：方案一

7、：传统活性污泥法,其流程为:污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池接触池处理水排放方案二：厌氧池+氧化沟,其流程为:污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池处理水排放工艺流程方案的比较和选择，如下表，两方案都能达到处理水质的要求,BOD5,SS去除都能达到出水水质,工艺都是比较简单的,在技术上都是可行的。最终选择活性污泥法处理工艺是因为：（1）传统活性污泥法系统对污水处理的效果极好、BOD去除率可达90以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。（2）经多年运行实践证实，传统活性污泥法处理系统存在着下列各项问题：曝气池首端有机污染物负荷高，耗氧速度也高，为了避免由于

8、缺氧形成厌氧状态，进水有机物负荷不宜过高，因此，曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；耗氧速度沿池长是变化的，而供氧速度难于与其相吻合、适应，在池前段可能出现耗氧速度高于供氧速度的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象，对此，采用渐减供氧方式，可在一定程度上解决这一问题； 传统活性污泥法氧化沟优点: 1.有机物经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也历了一个从池道端的对数增长,经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期2.在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低3.效果好,BOD除率达90%以上缺点: 1.曝气池首端有机污染物负荷高,耗氧速度也高2.暴气池溶积大,基建费用高

9、.3.供氧与需氧不平衡4.对进水水质,水量变化的适应性较低,动行效果易受水质,水量变化的影响优点: 1.可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化化沟内能太到好氧稳定的程度2.可考虑不单敲边鼓二次沉淀池,可少去污泥回流装置.3.BOD负荷低缺点: 1.占地面积较大 由于活性污泥法工艺比较成熟，在与技术上经济上的造价以及运行费用的综合比较,活性污泥法工艺是最终的选择。4.2二沉池的比较和选择经下面的图表，可以看出，平流式与辐流式沉淀池都是可选的.平流式沉淀池对水质冲击变化效果好。但占在面积大，排泥因难，要人工排泥。所以不是太好，虽然辐流式沉淀池排泥设备复杂，需具有较高的运行管理水平。施工严格。但是这些

10、问题对于这个发展型的城市来说，这点问题并不是太大,管理水平可以请技术高的人才来管理。设施工并且看到了它的优点处理水量较为经济。排泥设备己定型系列化，运行稳定，管理方便结构受力条件好。所以选择辐流式沉淀池作为二沉池是好的选择。类型优点缺点适用条件平流式处理水量可大可少,有效沉淀区大,沉淀效果好,对水量水质变化适应性强,造价低,平面布置紧凑占地面积大,排泥因难(人工排泥),工作繁杂,机械刮泥易锈,配水不均地下水位高,施工困难地区,适用流动性差比重大的污泥,不能用静水压力排泥,污水量不限辐流式处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水

11、平,施工严格适用处理水量大,地下水位较高的地区及工程地质条件差的地区第五节 污水处理构筑物的选型及设计要点5.1 格栅用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。要根据流量选择清渣方式，人工清渣格栅适用于小型污水厂，机械清渣格栅适用于栅渣量大于0.2m3/d。提升泵站前用中格栅，提升泵站后用细格栅。设计参数：a、栅条间隙：人工清除为2540mm，机械清除为1625mm；b、格栅栅渣量：格栅间隙为1625mm时是0.100.05m3栅渣/10m3污水，格栅间隙为3050mm时是0.030.01m3栅渣/10m3污水；栅渣含水率一般为80，容重约为960kg/

12、m3c、格栅上部必须设置工作台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全冲洗设施；d、机械格栅不宜少于2台。e、污水过栅流速宜采用0.61.0m/s，格栅前渠道水流速0.40.9m/s；f、格栅倾角一般采用4575；g、格栅水头损失0.080.15m。 5.2沉砂池用于去除比重较大的无机颗粒。本设计采用钟式沉砂池，它利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走。具有沉砂效果好、工作稳定、清洗、排沉砂较方便等优点。设计参数：a、水力表面负荷为200 m3/ m2.h,停留时间约为2030s；b、进水渠道直段长度应为宽度的7倍，并且不小于4.5米；c、进水渠道流

13、速，在最大流量的4080情况下为0.60.9m/s,在最小流量时大于0.15m/s,但最大流量时不大于1.2m/s；d、出水渠道与进水渠道的夹角大于270。，两种渠道均设在沉砂池的上部；e、出水渠宽度为进水渠道的2倍，出水渠道直线段长度要相当于出水渠的宽度；5.3初次沉淀池去除悬浮物质，同时可去除部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。本设计选用中心进水周边出水辐流式沉淀池。它的优点是进水中间进水管进水，然后经过水流向四边扩散，布水均匀；多位机械排泥，运行较好，管理方便，而且排泥设施已趋于稳定型。设计参数：a、沉淀时间为11.5h；b、表面水力负荷为1.53.0 m2

14、/m3*h；校核负荷q1153.6 m3 (符合要求)。2.9 厌氧消化池1）设计参数初沉污泥量：浓缩后的剩余活性污泥：污泥含水率：97%干污泥比重：1.01挥发性有机物：64%采用中温消化。2）消化池的容积计算由于剩余活性污泥量较多，故采用挥发性有机物负荷为1.3kg/(m3d)，消化池总容积为：，取17700m3用两级消化，容积比一级：二级=2：1，则一级消化池容积为11800m3，用四个，每个消化池容积2950m3，二级消化池两个，每个容积2950m3。消化池直径D用18m，集气罩直径d1=2m，高h1=2m，池底锥底直径d2=2m，锥角15，h2=h4=2.4m。消化池柱体高度h3应大

15、于D/2=9m，采用h3=10m。消化池总高度H=h1+ h2+ h3+ h4=16.8m。消化池各部容积：集气罩容积：上盖容积：下锥体容积等于上锥体容积，V4=203.5m3。柱体容积：消化池有效容积：（合格）。二级消化池的尺寸采用一级消化池的尺寸。一级消化池拟用尺寸见图：3）消化池各部分表面积计算：集气罩表面积：池上盖表面积等于池底表面积即：所以，池柱体表面积：地面以上部分地面以下部分4）消化池热工计算A提高新鲜污泥温度的耗热量中温消化温度TD=35，生产泥年平均温度为Ts=17.3，日平均最低温度Ts=9.7。污泥投配率为5 则每座一级消化池投配的最大污泥量为V=29505=147.5

16、m3/d则日平均耗热量为：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采用：池盖k=2.93kj/(m2h)，池壁：地面以上k=2.5kj/(m2h)，地面以下及池底k=2.93kj/(m2h)。池外介质为大气，全年平均气温TA=21.8，冬季室外计算温度T2=9.7。池外介质为土壤，全年平均气温T1=12.6，冬季室外计算温度T2=4.2。池上盖全年平均热耗量为：（热损失系数为1.2）Q2=FK（TD-T1）1.2=11900kj/h最大耗热量为：Q2max=FK（TD-T2）1.2=27371kj/h池壁地面以上全年平均耗热量为：Q3=FK（TD-T1）1.2=13424 kj/

17、h最大耗热量为：Q3max=FK（TD-T2）1.2=25730 kj/h池壁地面以下全年平均耗热量为：Q4=FK（TD-T1）1.2=11542 kj/h最大耗热量为：Q4max=FK（TD-T2）1.2=15870 kj/h池底部分全年平均耗热量为：Q5=FK（TD-T1）1.2=14913 kj/h最大耗热量为：Q5max=FK（TD-T2）1.2=20505 kj/h每座消化池池体全年平均耗热量为：QX=Q2 +Q3 +Q4 +Q5 =51779 kcal/h最大耗热量为：QXmax= Q2max +Q3max +Q4max +Q5max =89476kcal/h每座消化池总耗热量全年

18、平均耗热量为：Q=455445+51779=507224 kj/hQmax=706173+89476=795649 kj/hC热交换器的计算消化池每天所需的热量，是由污泥加热循环泵将污泥通过热交换器加热提供的，本设计采用池外套管式泥水交换器，套管中心走泥，套管间走热水，热水从上部向下流。生污泥在进入一级消化池之前，与回流的一级消化池污泥泥先混合，再进入一级消化池，其比例为1：2，全天均匀投配。进入消化池的生污泥量为：Qs1=160/24=6.67 m3/h回流消化污泥量为：Qs2=6.672=13.4 m3/h进入消化池的总污泥量为：Qs= Qs1 +Qs2=20.1 m3/h内管管径选用DN

19、60mm，外管管径选用100mm，则污泥在内管中的流速为：（符合要求1.52.0）热交换器的入口热水温度采用：Tw=85（60-90）Tw采用10 ，则循环水量为：校核内外管之间热水的流速为：（符合要求1.01.5）生污泥与消化污泥混合后的温度为：Ts=（112+235）/3=27.33热交换器的套管长度接下式计算：L=Qmax1.2/DKTm其中，Tm=（T1T2）/（T1/T2）因为 T1=（TwTw）Tb= -46.67Ts=Ts+Qmax/Qs1000=36.35所以 Tm=（T1T2）/（T1/T2）=48.19设每根长4m，其根数为：n=41.8/4=10.5根，选用11根2.10

20、污泥干化（脱水）设备根据实际的的情况，选用3台WL200离心脱水机，2用1备。第三节 污水处理厂平面设计及处理高程计算3.1 污水处理厂的平面布置在污水处理厂厂区内有各处理单元构筑物，连通各处理构筑物之间的管、渠及其他管线，辅助性建筑物，道路以及绿地等，在进行处理厂厂区平面规划、布置时，应一般考虑以下原则：1、 功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。2、 考虑近远期结合，便于分期建设，并使近期工程相对完整。3、 流程力求简短、顺畅，连接各处理构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折。4、 厂区绿化面积不小于30%，总平面布置满足消防要求。5、 土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。6

21、、 在处理构筑物之间，应该保持一定的距离，以保证敷设连接管、渠的要求。一般的间距可取值510m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化池等，其间距应按有关规定确定。7、 以工艺流程的最合理连接为主要原则，同时尽量满足其他专业的基本要求。8、 处理后的出水排放距离近，减少了管线基建投资。9、 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，既要考流程合理、管理方便，经济适用，还要考虑建筑造型、厂区绿化及与周围环境相协调等因素。按照不同的功能分区将整个厂区分为生活及辅助生产区（厂前区）、污水预处

22、理区、污水二级生化处理区和污泥处理区，各区可用道路或绿地分割。在工艺设计计算时，就应考虑单体建筑物和平面布置的关系，而在进行平面布置时，也可根据情况调整建筑（构）物的数目，修改设计工艺。该污水处理厂平面布置在满足工艺流程的前提下，利用原有的地形布置，大致分为生活区、污水处理区、污泥处理区三区，布置紧凑，进出水流畅，节省占地；其中，综合楼、宿舍、食堂、办公楼等在入场正门一侧附近，方便本厂职工办公和起居生活，同时也方便外来人员；格栅间气味大，污泥区设在主导风向的下风向。在脱水机房附近设有后门，以减少泥饼、栅渣外运时对环境的污染。污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及各种管道、渠道、道路、绿化带等的布置。3.2 污水处理厂的高程布置3.2.1 布置原则 污水处理工程的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,从而使污水能够在处理构筑物之间通畅的