实例一某城市污水处理厂设计

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1、设计资料

1.1工程概况

某城市接近北海，以海产养殖、水产品加工、海洋运输为主，工业进展速度较慢。

1.2水质水量资料

该市气候温柔，年平均21℃，最热月平均35℃，极端最高41℃，最高月平均15℃，最低10℃。常年主导风向为南风和北风。夏季平均风速2.8m/s，冬季1.5m/s。

按照该市中长久进展规划，2022年城市人口20万，2022年城市人口28万。因为接近大海，城市地势平坦，地质条件良好，地表土层厚度普通在10m以上，主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，地基承载力为1㎏/㎝2。此外，地面标高为123.00m，附近河流的最高水位为121.40m。

目前城市居民平均用水400L/人.d，日排放工业废水2×104m3/d，主要为有机工业废水，详细水质资料如下：

1.城市生活污水:COD400mg/l,BOD

5200mg/l,SS200mg/l,NH

3

-N40mg/l,TP

8mg/l,pH6～9.

2.工业废水:COD800mg/l,BOD

5350mg/l,SS400mg/l,NH

3

-N80mg/l,TP

12mg/l,pH6～8

1.3设计排放标准

为庇护环境，防止海洋污染，污水处理厂出水执行“城镇污水处理厂污染物

2.污水处理工艺流程的挑选

2.1计算依据

①生活污水量：280000×400×103=112000m3/d=1296.30L/s

设计污水量：112000+20000=132000m3/d，水量较大。

②设计水质

设计平均COD：461mg/L；设计平均BOD：223mg/L；设计平均SS：230mg/L设计平均NH

3

-N46mg/L；设计平均TP9mg/L。

③污水可生化性及养分比例

可生化性：BOD/COD=223/461≈0.484，可生化性好，易生化处理。

去除BOD：223-20=203mg/L。按照BOD：N：P=100：5：1，去除203mg/LBOD需

消耗N和P分离为N：10.2mg/L，P：2.03mg/L。允许排放的TN：8mg/L，TP：1mg/L，故应去除的氨氮△N=45-10.2-8=26.8mg/L，应去除的磷△P=8-2.03-1=4.97mg/L，超标氮磷比例临近5：1，故需同时脱氮除磷。

2.2处理程度计算

①BOD的去除效率：203/223＝91％②COD的去除效率：401/461＝87％③SS的去除效率：210/230＝91％④氨氮的去除效率：38/46＝83％⑤总磷的去除效率：8/9＝89％

上述计算表明，BOD、COD、SS、TP、NH3-N去除率高，需要采纳二级强化或三级处理工艺。2.3工艺流程挑选

按照上述计算，该设计水量较大，污染物去除率普通在90％左右，且需要同时脱氮除磷。因此，本设计拟采纳A2/O脱氮除磷工艺。

A2/O工艺特点是通过厌氧—缺氧—好氧交替举行，使污泥在厌氧条件下释放磷，在缺氧池（段）生物反硝化脱氮，在好氧池（段）举行生物硝化和生物吸磷，并通过排泥实现生物除磷。

详细工艺流程如下：

2.4主要构筑物说明

进水

混合液回流

出水

2.4.1格栅

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，用以截流较大的悬浮物或飘荡物等，庇护泵及后续机械。本设计在泵前设粗格栅拦截较大的污染物，泵后设细格栅去除较小的污染物质。详细设计参数如下：

⑴粗格栅

栅条间隙e=0.06m栅条间隙数n=21个栅条宽度S=0.01m栅槽宽B=1.46m栅前水深h=0.73m格栅安装角?=60α栅后槽总高度H=1.11m栅槽总长度L=3.44m⑵细格栅

栅条间隙e=0.01m栅条间隙数n=123个栅条宽度S=0.01m栅槽宽B=2.45m栅前水深h=0.73m格栅安装角?=60α栅后槽总高度H=1.35m栅槽总长度L=2.6m2.4.2曝气沉砂池

沉砂池的作用去除比重较大的无机颗粒，以减轻沉淀池负荷，防止其沉淀于后续物构筑物中。曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水产生与主流垂直的横向旋流，以降低砂粒中的有机质含量，并对污水起预曝气作用。设计参数：L＝12m、B＝6.4m、H＝4.24m，有效水深h=3m，水力停歇时光t=2min，曝气量1380m3/d，排渣时光间隔T=1d。2.4.3厌氧池

污水在厌氧反应池与回流污泥混合。在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。其设计参数：L＝70、B＝20、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m，污泥回流比R=100%，水力停歇时光t=1.8h。2.4.4缺氧池

污水在厌氧反应池与污泥混合后再进入缺氧反应池，发生生物反硝化，同时去除部分COD。硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。设计参数：L＝70m、B＝20m、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m，污泥回流比R=100%，水力停歇时光t=1.8h。2.4.5好氧池

混合液进入好氧反应器后，在好氧作用下，异养微生物首先降解BOD、同时聚磷菌大量汲取磷，随着有机物浓度不断降低，自养微生物发生硝化反应，把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。详细反应：

+-

+++???→?+HOHNOONH422322224亚硝酸菌

-

-??→?+3

2222NOONO硝酸菌设计参数：L＝70m、B＝20×5m、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m；

鼓风曝气，水力停歇时光t=5.4h，出水口采纳跌水。2.4.6二沉池

二沉池的作用是泥水分别，使污泥初步浓缩，同时将分别的部分污泥回流到厌氧池，为生物处理提高接种微生物，并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。本设计采纳辐流式沉淀池。其设计参数：D＝40m、H＝6.95m，有效水深h=3.75m，沉淀时光t=2.5h。

3设计计算书

3.1粗格栅

格栅斜置于泵站集水池进水处，采纳栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速v1=0.9m/s，过栅流速v2=1.0m/s，格栅间隙为e=60mm，采纳人工清渣，格栅安装倾角为60°。⑴栅前水深hsm/92.13600

24165600

Q3max=?=

设计流量为：sm/96.0292.12QQ3

max=÷=÷=

∴栅前水深h=0.73m⑵栅条间隙数nehv

Qnα

sin=

将数值代入上式：

)(214.200

.173.006.060sin96.0sin0

个≈=???==ehvQnα

⑶栅槽宽度B

B=S（n-1）+en将数值代入上式：

B=S（n-1）+en＝0.01×(21-1)+0.06×21=1.46m⑷进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠道宽B1=0.8m，渐宽部分绽开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为：

smhBQv/6.173.08.096.011=?==

则进水渠道渐宽部分长度：mtgBB9.0tg20

20.8

1.462Lo

111=?-=-=

α⑸栅槽与出水渠道衔接处的渐窄部分长度

mLL45.02

9.0212===

⑹过栅水头损失h1

01khh=其中αξsin220g

vh=∵采纳矩形断面β=2.42，ξ3/4)(eS

β==2.42×3/4)06

.001.0(=0.63

∴h1=kh0=kαξsin22

g

v=3×0.63×

81.920.12

?×sin60°=0.08m⑺栅后槽总高度H

设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.73+0.3=1.03m

H=h+h1+h2=0.73+0.08+0.3=1.11m⑻栅槽总长度L

L=L1+L2+0.5+1.0+

?601tgH＝0.9+0.45+0.5+1.0+?

6003

.1tg=3.44m⑼每日栅渣量W

1000

86400W1?=QW

由于是细格栅，所以W1=0.01m3/103m3，代入各值：

1000

8640001.00.96W??==0.83m3/d

采纳人工清渣。3.2细格栅

设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速为v1=0.9m/s，过栅流速为v2=1.0m/s,格栅间隙为e=10mm,采纳机械清渣,格栅安装倾角为60°.⑴栅前水深hsm/92.13600

24165600

Q3max=?=

设计流量为：sm/96.0292.12QQ3

max=÷=÷=

∴栅前水深h=0.73m⑵栅条间隙数n

ehv

Qnα

sin=

将数值代入上式：

)(1234.1220

.173.001.060sin96.0sin0

个≈=???==ehvQnα

⑶栅槽宽度B

B=S（n-1）+en将数值代入上式：

B=S（n-1）+en＝0.01×(123-1)+0.01×123=2.45m⑷进水渠道渐宽部分的长度L1

设进水渠道宽B1=2.2m，渐宽部分绽开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为：

smhBQv/6.073.02.296.011=?==

则进水渠道渐宽部分长度：mtgBB34.0tg2022.2

2.452Lo

111=?-=-=

α⑸栅槽与出水渠道衔接处的渐窄部分长度

mLL17.02

34.0212===⑹过栅水头损失h1

01khh=式中αξsin22

0g

vh=

采纳矩形断面β=2.42，ξ3/4)(eSβ==2.42×3

/4)01

.001.0(=2.42

∴h1=kh0=kαξsin22gv=3×2.42×

81.920.12

?×sin60°=0.32m⑺栅后槽总高度H

设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.73+0.3=1.03m

H=h+h1+h2=0.73+0.32+0.3=1.35m⑻栅槽总长度L

L=L1+L2+0.5+1.0+

?601tgH＝0.34+0.17+0.5+1.0+?

6003

.1tg=2.6m

⑼每日栅渣量W

1000

86400W1?=QW，由于是细格栅，所以W1=0.1m3/103m3

，代入各值：

1000

864001.00.96W??==8.3m3/d

采纳机械清渣。3.3曝气沉砂池⑴总有效容积V

tQVmax60=，式中取t=2min，将数值代入上式：

3max4.230292.16060mtQV=??==⑵池断面积AV

QAmax

=

，将数值代入上式：2max2.191

.092

.1mVQA===

⑶池总宽度BH

A

B=，将数值代入上式：

mHAB4.63

2.19===⑷每个池子宽度b

取n=2格，mnBb2.324

.6==

=宽深比：07.13

2

.3==

Hb，符合要求。⑸池长L

A

V

L=，将数值代入上式：

mAVL122

.194

.230==

=⑹所需曝气量q

max3600DQq=，将数值代入上式：

hmq/4.138292.12.036003=??=

设斗底宽a1=1.2m，斗壁与水平的倾角为55o，斗高h3'=0.6m沉砂斗上口宽：

matgha22.1428.16

.0255210

'

3=+?=+=沉砂斗容积:

符合要求。

33222

112'

3025.157.1)2.122.12222(6

6.0)

222(6mmaaaahV>=?+??+?=++=⑽沉砂室高度H

采纳重力排砂，设池底坡度为0.3。坡向砂斗，超高h1=0.3m

mlhh34.0)2.123(3.04.03.0233=--?+=+'

=

池总高度:

mhhhhH24.46.043.033.0'

3321=+++=+++=

⑾空气管的计算

在沉砂池上设一根干管，每根干管上设4对配气管，共8条配气竖管。则：每根竖管上的供气量为：

hmq/72.818

4

.138283==

沉砂池总平面面积为：228.764.612mBL=?=?

选用YBM-2型号的膜式蔓延器，每个蔓延器的服务面积为2m2个，

直径为200mm，则需空气蔓延器总数为：394.382

8

.76≈=个。3.4主体反应池的设计3.4.1设计参数

⑴有关参数

①推断是否可采纳A2/O法

式中:

SVI——污泥指数，取SVI=150r——普通取1.2将数值代入上式：

内

TN去除率ηTN=

%56%10045

2045%100TNo=?-=?-eoTNTN

混合液回流比R内%128%10056

.0156

.0%1001=?-=?-=

TNTNηη

为了保证脱氮效果，实际混合液回流比R内取200％

⑵反应池容积V

3601684000

15.0218

165600mNXQSVo=??==

①生成的污泥量W1

QSSYWeo)(1-=

式中：

Y——污泥增殖系数，取Y=0.6。将数值代入上式：

dkgQSSYW

eo/28.19673165600)02.0218.0(6.0)(1=?-=-=②内源呼吸作用而分解的污泥W2

VXkWrd=2

式中：

kd——污泥自身氧化率，取kd=0.05。Xr——有机活性污泥浓度，Xr=fX，75.0==MLSS

MLVSS

f（污泥实验法）

∴Xr=0.75×4000=3000mg/L

dkgVXkWrd/6.4512300840.305.02=??==

③不行生物降解和惰性的悬浮物量（NVSS）W3，该部分占TSS约50%dkgQTSSTSSWe/2.16891165600%50)02.0224.0(%50)(3=??-=??-=④剩余污泥产量W

W=W1-W2+W3=19673.28-4512.6+16891.2=32051.88kg/d⑤污泥含水率q设为99.2%

剩余污泥量：dmq/4006%

8.088

.320513==

①进水管

单组反应池进水管设计流量smdQQ/958.0/82800m2

165600

2331===

=取管道流速v=0.8m/s

管道过水断面积212.10.8

0.958vmQA===

管径mA

d2.114

.32

.144=?=

=

π

取进水管管径DN1200mm②回流污泥管

单组反应池回流污泥管设计流量smQRQR/96.086400

2165600

123=??=?=取管道流速v=0.8m/s管道过水断面积22.10.8

0.96

vmQAR===

管径mA

d2.114

.32

.144=?=

=

π

取进水管管径DN1200mm③进水井

反应池进水孔尺寸：进水孔过流量smQQQRQ/92.186400

165600

2)11(2)1(32===+=+=取孔口流速v=0.8m/s孔口过水断面积224.20.8

1.92

vmQA===

孔口尺寸取为2m×1.2m

进水井平面尺寸取为3.2m×3.2m

④出水堰及出水井

按矩形堰流量公式计算：2/32/3386.1242.0bHbHgQ==