某城市污水处理厂的工艺设计

常州大学课程设计(论文) 指导教师专业技术职务二〇一五年七月某城市污水处理厂的工艺设计摘要：本设计处理规模为54954m²/d,对该区居民、商业及一些小型企业的生活和部分生产废水进行处理，污水从泵房经格栅到沉砂池，进入初沉池，曝气池，二沉池，再进入消毒池，处理后的出水可达到所要求的处理后要求SS≤22mg/L,BOD5≤20mg/L,剩余污泥从二沉池排出进入浓缩池，再进入脱水机房，最后外运处置。本设计的主要内容包括对泵房、格栅、沉砂池、初次沉淀池、曝气池、二沉池、浓缩池等主要构筑物进行详细、系统的设计计算和说明，确定构筑物的工艺尺寸，主要设备选型，提出土建结构设计、电气控制设计要求，结合地形和设计规范，对污水处理厂进行平面布置和高程布置，对污水处理厂的投资和运行关键词：生活污水曝气浓缩Fortheresidential,commercialandsomesmallbusinessesoflifeandpartoftheproductionwastewatertreatment,sewagefromthepumpingstationbytagainintothepooldisinfection,thetreatedeffluentcanreachthereq摘要 I Ⅲ 11.1设计题目 11.2设计依据 11.3设计目的 11.4设计步骤和方式 11.5设计参考资料 11.6设计原始资料 21.7设计参数 21.8设计水量计算 21.9设计水质及处理程度计算 31.10设计内容及要求 32方案的确定 32.1该城市西区生活污水特点 32.2该城市污水处理的发展趋势 42.3城市污水处理适用工艺技术选择的原则 42.3.1技术合理 42.3.2经济节能 42.3.3易于管理 42.3.4重视环境 42.4城市污水处理技术 42.5二级处理工艺方案的比较 52.6处理流程的确定 62.7工艺可行性分析 63污水处理构筑物设计说明书与计算书 73.1进水管设计 73.2泵前中格栅设计 83.2.1设计要求 83.2.2设计参数 83.2.3设计计算 83.3泵后细格栅设计 3.3.1设计参数 3.3.2设计计算 3.4提升泵房的设计 3.4.1设计说明 3.4.2设计要求 3.4.3设计参数 3.4.4设计计算 3.5沉砂池设计 3.5.1沉砂池的选型 3.5.2沉砂池设计要求 3.5.3沉砂池设计参数 3.5.4沉砂池设计计算 3.6初沉池设计 V3.6.1初沉池的选型 3.6.2初沉池设计要求 3.6.3初沉池设计参数 3.6.4初沉池设计计算 3.7曝气池设计 3.7.1曝气池的选型 3.7.2曝气池设计要求 3.7.3曝气池设计参数 3.7.4曝气池设计计算 3.8二沉池设计 3.8.1二沉池的选型 3.8.2二沉池设计要求 3.8.3二沉池设计参数 3.8.4二沉池设计计算 3.9消毒池设计 3.9.1消毒剂的比较 3.9.2消毒剂的确定 3.9.3消毒池设计参数 3.9.4消毒池设计计算 4污泥处理构筑物设计说明书与计算书 4.1污泥处理流程的确定 4.2剩余污泥提升泵房设计 4.2.1设计说明 4.2.2设计选型 4.3污泥浓缩池设计 4.3.1设计要求 4.3.2设计参数 4.3.3设计计算 4.4机械脱水机房设计 4.4.1设计参数 4.4.2设计计算 5污水处理厂总体布置 5.1总平面布置 5.1.1污水处理厂的平面布置原则 5.1.2污水厂的平面布置 5.2高程布置 6相关专业设计要求 6.1构筑物结构要求 6.1电气控制设计要求 6.1日常分析监测项目及取样点要求 6.4调试与运行控制要求 7结论 参考文献 致谢 常州大学本科生课程设计(论文)某城市污水处理厂的工艺设计(7)《给水排水设计手册》(1~11册);课程设计是学生在一定时间内综合应用所学知识，分析、解决实际问题的一次集中强化训练，是教学计划中的一个有机组成部分。因此，排水处理(污水厂设计)课程设计选题要有利于学生能力的培养，并应符合以下要求：内容综合性，现实针对性，工作量适中。(一)设计步骤1.污水厂处理污水工艺的确定，在设计说明书上画出工艺流程；2.根据所给的资料和参数，计算污水厂的设计水量；3.对格栅的计算和设计；4.根据水源水质、用户对水质的要求、生产能力、当地条件，并参考水处理试验资料和相似条件下净水厂的运转管理经验，通过技术经济比较确定净水工5.根据设计要求和规范要求进行设计计算；6.根据水厂布置的原则进行水厂布置：水厂的布置包括平面布置和高程布置两部分。平面布置的内容主要包括：各种构筑物和建筑物的平面定位；各种输水管道，阀门布置；排水管道(明渠)及窨井的布置；各种管道交叉的位置；道路、绿化、围墙以及辅助建筑的布置等。高程布置的内容主要包括：各生产构筑己泵站内机组的标高和构筑物的覆土标高等。(二)设计方式课程设计一般分组进行，每一小组一个题目，设计参数有所区别。在方法上采取集中辅导和个别辅导相结合的方式。1.5设计参考资料 常州大学本科生课程设计(论文)1.李圭白，张杰.水质工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，20052.严煦世，范瑾初给水工程(第四版)[M].北京：中国建筑工业出版社，3.给水排水设计手册(1、3、9、10册等)[M].北京：中国建筑工业出版社4.给排水快速设计手册(3、4册)[M].北京：中国建筑工业出版社(一)工程概况本设计的任务是某市西区污水厂，对该区居民、商业及一些小型企业的体制采用分流制。本处理厂服务面积12万平方公里，人口按20万进行设计计算，排水量标准为110升/人.日，工业污水量为1.04万米3/日；公共建筑生活污水量为6300米3/日，日变化系数K=1.21,K=1.42,混合水质；(二)气象资料：气温年平均11.1℃,夏季最高月32.3℃,冬季最冷月-12℃,夏季主导风向正东风；年平均加降雨量650mm。(三)水文地质资料：总排水口：河底标高10.5米，正常水位10.90米，最高洪峰水位13.3米；地下水深度3～4米。冰冻厚度73厘米；低耐力15～20吨/平方米。(四)进厂干管：管底标高9.72米，管径900mm,充满度0.7;(五)厂区内地势标高按11.5米计算。(六)地震裂度按8度考虑。2.污泥自身氧化率Ka=0.065(l/d)4.有机物降解常数K=0.01755.污水充氧修正系数a=0.86,B=0.本设计中设计水量的计算包括最大日污水量Q时均日=38700m³/d=447.92L/s。常州大学本科生课程设计(论文)各设计流量汇总如表1-1。水量Q均日均时设计最大日流量Q设计最大时流量Qx1.9设计水质及处理程度计算处理后的出水要求SS≤22mg/L,BOD5≤20mg/L。城市污水处理程度可按下式计算：式中——污水某水质项目需处理的程度，%; 污水某水质项目进水指标，mg/L; 污水某水质项目出水指标，mg/L.进出水质及处理程度设计计算结果见表1-2。表1-2进出水质及处理程度计算结果控制指标总NP进水水质出水水质///去除率/%///注：表中控制指标除pH值外均为mg/L,去除率为1.10设计内容及要求1.熟悉任务书提供的原始资料和设计任务，明确设计依据和要求；2.选择工艺时可按处理程度要求进行，现按二级处理，具体构筑物形式、数量可根据自己的知识进行确定；3.进厂标高：管底9.72米系指进厂区围墙处。格栅井放何处由自己确定；4.设计时应以所给资料为依据，布置时考虑远期发展；5.平面布置应包括：建筑物平面布置，厂区工艺管线、道路、绿化、附属构筑物(如办公室、食堂、浴室、配电间、维修间)及污水管线，并预留出污泥的处理空间。2方案的确定 常州大学本科生课程设计(论文)某市西区的污水排放量在3000~50000m/d的规模范围内，主要由居民的生活污水、城区内的工业企业排放的工业废水、市政污水以及部分降水所组成，其中50%BOD5<250mg/L,SS<500mg/L,色度(稀释倍数法)<100。2.2该城市污水处理的发展趋势(1)经济发展与污水处理事业协调发展，经济发展与水环境污染是成正比的，经济发展与环境保护要兼顾，避免走入先污染后治理的道路。(2)随着水体富营养化程度的加剧，生活污水处理的重点由过去只注重去除有(4)污水处理厂的运营机制由事业型转变为企业经营型，为解决资金短缺的问题，我国各政府开始把污水处理作为一项产业，开征污水处理费，用于污水处理水综合排放标准》也越来越严，使的水质控制指标越来越严。(6)污水再生回用。面对淡水资源的宝贵要求，人们重新认识再生水，把再生水利用的渠道拓宽，要因地制宜根据需要确定利用途径，充分利用经污水处理厂生活污水处理必须满足许多要求，比如技术简单、设备使用简单、处理效率高以及投资成本低。城市污水处理适用工艺技术的选择应根据污水水质、水量和处理水排放标准，结合当地自然条件、经济发展程度、技术水平以及管理人员素质，进行多方案技术经济比选后再确定，至少考虑三个比选方案为宜。选择的主应采用能够保证处理要求和处理效果，技术合理、成熟可靠的处理工艺，工艺的选择要注重技术先进而且成熟，对水质变化适应能力强，出水能稳定达标、可靠，污泥易于处理的工艺。对出水有回用要求的要选用深度处理工艺，对有脱氮、除磷要求的要考虑具有脱氮、除磷效果的工艺。根据处理标准，合理选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能地减少占地，力求降低地基处理和土建造价，同时，充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用降至最在工艺选择过程中，需充分考虑到现有的运行管理水平，尽可能地做到运行管理简单，控制环节少，易于操作，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。应特定注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。 常州大学本科生课程设计(论文)厂区平面布置与周边环境相协调，注意场内噪音控制和臭气的治理，绿化、道路与分期建设结合好，最大限度地消除二次污染，在工程实践中，应该具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，取长补短，实现方案的最优化。我国城市污水处理技术研究工作从20世纪70年代末起步，经过20多年的不懈努力，在城市污水处理技术方面取得了较大的成就，成果丰硕。同时，随着改革开放也不断引进国外新的工艺技术。目前在水污染治理技术上，已成功广泛使用小规模处理厂主要采用的工艺方法有，活性污泥法的氧化沟法、延时曝气法、根据上述原则，结合本工程水质水量等实际情况，较适合的处理工艺有延时曝气表2-1传统曝气活性污泥法、氧化沟法、SBR法技术经济综合比较比较项目传统曝气活性污泥法氧化沟法SBR法流量调节池停留时间3～6h可不设可不设初沉池可不设可不设可不设二沉池表面负荷15m³/(m².d);停表面负荷8～15不设留时间4.0hm³/(m².d);停留时间6.0h出水水质稳稳定稳定较稳定定性(要防浮渣流抗冲击负荷比氧化沟能长，MLSS浓度高)法差(要调整运行周期)产泥量比标准活性污泥法少比标准法少与标准法相当运行管理难复杂容易难易程度设备可靠性较差 常州大学本科生课程设计(论文)比较项目传统曝气活性污泥法氧化沟法SBR法能耗量大少大工程应用多多少处理规模适万吗m³/d)一般较好一般维护管理费多氧化沟为基准多建设费高氧化沟为基准高综合来说，延时曝气活性污泥法，机械多，运行管理复杂，能耗多，维持费高，出水水质稳定性良好；氧化沟法，占地面积较大，经济比其他两种方法低廉，整运行周期，抗冲击负荷能力不如氧化沟，运行管理较难。因为本设计对氮磷没有严格的要求，本身水质也比较容易处理，所以采用传统污泥法。原水—→中格栅—→提升泵房→细格栅—→沉砂池—→初沉池外外运脱水机房消毒池沉池初沉池沉砂池细格栅中格栅图2-1工艺流程图水浓缩池排放传统活性污泥法是活性污泥法的基本模式，以去除污水中有机物好玩悬浮物为主要目地，适用于无需考虑除磷脱氮的情况，其核心处理单元由曝气池和沉淀池组成。因运行方式和参数不同，传统活性污泥法演变出的传统曝气、完全混合、阶段曝气、吸附再生、延时曝气、高负荷曝气、深井曝气、纯氧曝气等工艺。虽 常州大学本科生课程设计(论文)曝气池按照水力学流态的不同分为完全混合式和推流式。完全混合式进水迅与二沉池合建，目前使用比较少。推流式池内水质从入口到出口逐步降低，其池曝气池设计方法主要有污泥负荷法和污泥龄法。污泥负荷法属于经验参数设计方法，污泥龄法属于经验参数与动力学参数相结合的设计方法。近年来国际水污染研究与控制协会(InternationalAssociationonwaterpollutionresearchandcontrol,IAWPRC)推荐的活性污泥数学学模型开始在国内应用。活性污泥数学模型包括13种水质指标、20个动力参数、8个生物反应过程，是全面反应活性污泥生物处理运行系统运行状态的数学方程组，可用于活性污泥系统的数值模拟，以指通过中格栅以及细格栅可去除污水中大部分的悬浮物或漂浮物，保证了水泵的正常运转，除去了不利于后续处理的杂物，有效避免了工艺管线造成损害，预防了后续工艺管道堵塞。沉砂池可去除粒径在0.2mm以上的砂粒，去除率可达到80%以上，同时也可去除一部分粒径较大的有机颗粒物，减轻了后续处理的负荷。经生化处理后的污水在接触池中，利用消毒剂可有效去除污水中含有的病原体等3污水处理构筑物设计说明书与计算书3.1进水管设计由《环境工程手册》查知，各管径相对应的界限流量如表3-1。由《给水排水设计手册》查知，污水管道最大设计流量、最大设计充满度、最小设计流量如表3-2,污水管设计最小管及最小坡度如表3-3。最大设计流量最大设计充满度在设计充满度下最金属管非金属管 常州大学本科生课程设计(论文) 表3-3污水管设计最小管及最小坡度类型工业废水管道生活污水管道位置在厂区内在厂区内在街坊内在城市街道下设计最小管径(mm)设计最小坡度工程概况中给出本设计选择管径D=900mm,充满度h/D=0.7,通过表3-3可知，3.2泵前中格栅设计格栅由一组或多组平行的金属栅条与框架组成，倾斜(或垂直)安装在进水渠道或进水泵站集水井的进口处，用来取出可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗悬浮物及杂质，以保证后续处理设施的正常运行。按栅条间隙大小，可分为粗格栅(50~100mm)、中格栅(10~40mm)、细格栅(3~10mm)三种。对于城市污水，栅条间距为16~25mm时，栅渣截留量为0.05~0.10m/10m³污水；栅条间距为40mm(4)格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m,工作台上应(5)机械格栅一般不宜少于两台； 常州大学本科生课程设计(论文)1.栅前水深h=B₁/2=0.63m,所以栅前槽宽为1.3m,栅前水深为0.63m。2.栅条间隙数设计两组并列格栅，则每组格栅间隙数n=15。3.格栅宽度B₂=s(n-1)+en=0.02×(15-1)+0.栅宽为0.73m,总槽宽为B=2B₂+0.2=2×0.73+0.2=1.4.进水渐宽部分长度5.栅槽出水渠道渐窄部分长度6.过栅水头损失所以每个格66m(考虑中间隔 常州大学本科生课程设计(论文)通过格栅的水头损失h₁可以按下式计算：H=h+h1+h2=0.63+0.19+0 常州大学本科生课程设计(论文)每台格栅每日栅渣量011.中格栅及格栅除污机选型由《给水排水设计手册(第二版)》第11册第521页查知，选用两台GH-1000链型号格栅宽度格栅净距安装角度过栅流速(m/s)3.3泵后细格栅设计3.3.1设计参数1.栅前水深,计算的B₁=1.3m,h=B₁/2=0.63m,所以栅前2.栅条间隙数设计两组并列格栅，则每组格栅间隙数n=44。3.格栅宽度B₂=s(n-1)+en=0.01×(44-1)+0.4.进水渐宽部分长度所以每个格m(考虑中间隔 常州大学本科生课程设计(论文)5.栅槽出水渠道渐窄部分长度6.过栅水头损失通过格栅的水头损失h₁可以按下式计算：设格栅断面形状为锐边矩形，β=2.42,则7.栅前槽总高度H1=h+h2=0.63+0.3=0.93m。8.栅后总高度H=h+h1+h2=0.63+0.32+9.格栅总长度10.每日栅渣量 常州大学本科生课程设计(论文)11.细格栅及格栅除污机选型由《给水排水设计手册(第二版)》第11册第533页查知，选用两台型号格栅宽度格栅净距安装角度提升流速电动机功率3.4提升泵房的设计3.4.1设计说明污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过初沉池，曝气池，二沉池，最后由出水管道排入河道。(1)污水泵站的集水池与机器在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙开，允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建式，集水井和机器间要保持施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方形；(2)选泵机组泵站泵的总抽升能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；(4)由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵尽量采用污水泵；(5)集水池容积不小于最大一台水泵5min的出水量。3.4.3设计参数设计流量Qmax=636.04L/s,吸水管设计流速宜为0.7～1.5m/s,3.4.4泵房设计计算1.泵流量确定本设计流量Qmax=636.04L/s,拟选用3台泵(2用1备),则每台泵的设计流量 常州大学本科生课程设计(论文)2.集水池容积集水池容积采用相当于一台水泵的5min的流量，即设有效水深h=3m,则集水池的面积：4.设备选型泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构，尺寸为7mo×10m,泵房为半地下式，地根据设计流量Q=318.02L/s=1144.87m³/h,污水泵采用350QW-1500-15-90潜水泵3台，2用1备，其各项性能如下：型号流量(m³/h)扬程(m)转速(r/min)功率(KW)效率(%)重量3.5沉砂池设计3.5.1沉砂池的选型沉砂池的功能是去除相对密度较大的无机颗粒(如泥沙；煤渣等，他们的相对密度约为2.65)沉砂池一般设置于泵站、倒虹管前，减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设置于沉淀池前，以减轻沉淀池负荷以及消除颗粒对污泥厌氧消化处理的影响。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池。三者的技术特征见表3-7。 常州大学本科生课程设计(论文)池型优点缺点适用条件平流沉砂池构造简单，沉砂效果好且重力排砂时施工困难，稳定，运行费用低、重力沉砂含有有机物多、不平流沉砂池易脱水占地面积大易脱水占地面积大投资大，运行费用高曝气沉砂池沉砂清洁易于脱水、机械曝气沉砂池排砂、能起预曝气作用小、中型污水厂中、大型污水厂钟式沉砂池沉砂池效果好且可调节，适应性强，占地少、投资省构造复杂运行费用高小、中、大型污水厂因本设计的处理量不大，并且污水经格栅除渣，对泵站影响不大，为了便于清砂，沉砂池设于泵站后，本设计采用平流沉砂池。3.5.2沉砂池设计要求在工程设计中，沉砂池的设计应遵循以下设计原则：(1)城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格),并按并联运行原则考虑；(2)当污水自流进入沉砂池时，应按最大设计流量设计；当污水为用提升泵送入时，则应按工作水泵的最大组合流量设计；在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算；(3)沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65,粒径为0.2mm以上的颗粒为主；(4)城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，其含水率为60%,容量为1500kg/m3;(5)贮砂斗的容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于55°,排砂管直径应不小于0.2m。(6)的超高不宜小于0.3m。(7)除砂一般采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。3.5.3沉砂池设计参数1.污水在池内的最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s,本设计取v=0.23m/s;2.最大流量时，污水在池内的停留时间不小于30s,一般为30~60s,本设计取3.有效水深应不大于1.2m,一般采用0.25~1.0,每格宽度不宜小于0.6m;4.池底坡度一般为0.01~0.02,当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求设计，本设计取i=0.06。3.5.4沉砂池的设计计算 常州大学本科生课程设计(论文)平流沉砂池设计草图如图3-2进水1.沉砂池长度2.水流断面面积3.池总宽度设计n=2格，每格宽取b=1.0m>0.6m,池总宽度B=2b=2.0m4.有效水深(介于0.25～1.0m之间，合理)5.贮泥区所需容积式中：X----城市污水沉砂量，m/10⁶m³,一般取30m²/10⁶m³;Kz---污水流量总变化系数，Kz=1.42;6.理论每个沉砂斗容积设每格沉砂池有两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗，则每个沉砂斗容积：7.沉砂斗各部分尺寸及容积设计斗底宽a₁=0.6m,斗壁与水平面的倾角为60°,斗高ha=0.5m,则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：所以设计合格。8.沉砂室高度采用重力排砂，设计池底坡度为0.06,坡向沉砂斗长度为：则沉泥区高度为：h₃=h₄+0.06×L₂=0.5+0.06×2.9.沉砂池总高度取超高h₁=0.3m,则H=h₁+h₂+h₃=0.3+0.70+0.64=1.64m。10.渐宽部分长度11.出水渐窄部分长度12.校核最小流量时流速 常州大学本科生课程设计(论文)13.砂水分离器的选择砂水分离器由砂斗、溢流堰、出水管、无轴螺旋带及驱动装置等组成。3.6.1初次沉淀池选型初次沉淀池的作用是对污水中密度较大的固体悬浮物进行沉淀分离，以减轻后续的生物处理的负荷并防止无机悬浮物对生物处理的不利影响。当污水进入初次沉淀池后流速迅速减小至0.02m/s以下，从而极大地减小了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力的作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于1的细小悬浮物则浮至水面形成浮渣而去除。按照初次沉淀池的形状和水流特点，通常将初次沉淀池分为平流池，竖流式，辐流式及斜板四种。每个沉淀池都有进水区、缓冲区，污泥区和出水区五个区。四种初次沉淀池的优缺点和适用条件比较见表4池型优点缺点适用条件平流迟(1)沉淀效果好(2)对冲击负荷和温度变化的适应能力较强(3)施工方便(4)多个池子易于组合为一体，可节省占地面积(1)池子配水不易均匀(2)采用多斗排泥时，每个斗需要单独设置排泥管各自排泥，操作量大；采用链式刮泥机排泥时，链带的支承件和驱动件都浸于水中，易锈蚀高及地质较差的地区(2)适用于大、中、小型污水处理厂幅流式运行较好，管理较方便(2)机械排泥设备已定型(3)结构受力条件好(1)占地面积大(2)机械排泥设备复杂，对施工质量要求高(1)适用于地下水位较高及工程地质条件较差地(2)适用于大、中型污水处理厂常州大学本科生课程设计(论文)池型优点缺点适用条件(1)沉淀效率高、停留时间短(2)占地面积小(1)斜管设备在一定条件下有滋长藻类的问题，维护管理不方便(2)排泥有一定困难适用于处理城镇污水综上所述，本设计选择平流式初次沉淀池。3.6.2平流沉淀池设计要求1每格长度与宽度之比不宜小于4,长度与有效水深之比不宜小于8,池长不宜大于60m。2宜采用机械排泥，排泥机械的进行速度为0.3m/min～1.2m/min。3缓冲层高度，非机械排泥时为0.5m,机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥版0.3m。沉淀时间t=1.5h设计水平流速v=5mm/s3.6.4平流式初沉池设计计算(2)沉淀部分有效水深h₂=q₁t=2.0×1.5=3.0m(3)沉淀部分有效容积V₁=Ah₂=1134×3=3402m²(5)沉淀池总宽度B=A/L=1134/27=42m(6)池子个数n设每座池宽b=5.0m则n=B/b=42/5=8.4≈8个(7)校核长宽比L/b=27/5=5.4>4(符合要求)(8)污泥部分需要的总容积N---设计人口数，人；T---两次清除污泥间隔时间，d,取T=2d。取污泥量为25g/(人·d),污泥含水率为95%,则 常州大学本科生课程设计(论文)(10)污泥斗容积V₁采用的污泥斗，斗壁与水平面倾角60°V₁+V₂=26.24+13.28=39.第20页共38页 常州大学本科生课程设计(论文)阶段曝气、吸附再生、延时曝气、高负荷曝气、深井曝气、纯氧曝气等工艺。虽本设计选用传统活性污泥曝气池，采用鼓风曝气系统。所谓推流，就是污水从池的一端流入，在后继水流的推动下，沿池长度流动，并从池的另一端流出。3.7.2曝气池设计要求b、曝气池池长与池宽之比(L/B),一般大于5～10;c、有效水深最小为3m,最大为9m;超高一般为0.5m,当采用表曝机时，机d、曝气池廊道的宽：深，多介于1.0～1.5之间；廊道长宜为50～70m;e、曝气池一般结构上分为若干单元，每个单元包括一座或几座曝气池，每座曝气池常由1个或2～5个廊道组成；当廊道数为单数时，污水的进、出口分别位于曝气池的两端；而当廊道数为双数时，则位于廊道的同一侧；f、在池底应考虑排空措施，按纵向留2/1000左右的坡度，并设直径为80~3.7.3曝气池设计参数二沉池出水总BODs:S=20mg/L二沉池出水SS:C。=22mg/L曝气池进水BODs:S₀=150mg/L进水流量Q=54954m²/d原污水的BODs(SO)为200,经过一级处理后，BODs降低25%考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5(Sa):Sa=200(1-25%)=150mg/L。(二沉池出水BOD₅由溶解性BOD₅和悬浮性BODs组成，其中只有溶解性BOD₅与工艺计算有关，出水溶解性可用下式估算。)式中Se-----出水溶解性BODs,mg/L;S₂-----二沉池出水总BODs,mg/L,S₂=20mg/L;F-----二沉池出水SS中VSS所占比例，f=0.75;C-----二沉池出水SS,mg/L,C₈=22mg 常州大学本科生课程设计(论文)曝气池BODs去除率n为污泥负荷Ns计算公式为式中Kz-----动力学参数，取值范围0.0168～0.0281。(3)确定混合液污泥浓度X根据已确定的根据已经确定的Ns值，查资料得相应得SVI值在100～120之间，SVI污泥容积指数，取115;F是考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的有关系(4)曝汽池容积的确定Q污水设计流量，为54954m3/d; 2)设曝汽池为五道廊道式，廊道长：3)池的总高度(6)曝气系统的计算与设计1)平均时需氧量的计算：Sr——经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，V——曝汽池容积，V=11545m3;第23页共38页 常州大学本科生课程设计(论文)Xv——单位曝汽池容积内的挥发性悬浮固体(MLVSS)量，Xv=(0.75×3400)×10~³=2.5所以代入各值可得2)最大时需氧量的计算根据原始数据K=1.4,代入各值可得：Omx=a'OKS,+b'VX。4)去除每公斤BOD的需氧量：5)最大时需氧量与平均时需氧量之比：(7)供气量的计算：曝汽池中采用网状膜型中微孔空气扩撒器，敷设于距池底0.2米处，淹没水深4.8米，计算温度设定为30℃。查资料可得，水中溶解氧的饱和度：1)空气扩散器出口处的绝对压力：P=P+9800H式中：Pb--空气扩散装置出口处的绝对压力，Pa;H——空气扩散装置的安装深度，4.8米；所以，代入数值可得P₂=P+9800H=1.013×10⁵+9.8×10³×42)空气离开曝气池面时，氧的百分比： 常州大学本科生课程设计(论文)3)曝气池混合液中平均氧饱和度：最不利温度按30℃考虑，代入各值可得：取值a=0.82;β=0.95;C=2.0;p=1.0代入各值可得：取值α=0.82;β=0.9SC=2.0;p=1.相应最大时需氧量为：5)曝气池平均时供氧量：代入各值，得 常州大学本科生课程设计(论文)6)曝气池最大时供氧量：7)去除每千克BOD5的供气量：3.8.1二沉池的选型二沉池有别于其他沉淀池，他除了进行泥水分离外，还需进行污泥浓缩，同时，由于进水的水量、水质的变化，还要暂时贮存污泥。由于二沉池需要完成污泥浓缩作用，因此与初沉池相比所需要的面积大于进行泥水分离所需要的面积。二沉池与初沉池相似，按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池、竖流式沉污泥区及排泥装置组成；流入装置由配水槽、挡流板组成，流出装置由流出槽与挡板组成，缓冲层的作用是避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮泥、浓缩和排泥作用，排泥方式有进水压力法、机械排泥法。辐流式沉淀池池型呈圆形或正方形，直径(或边长)6~60m,池周水深1.5~3.0m,用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05,可用作初沉池或二沉池。竖流式沉淀池池型可用圆形或正方形，为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用4~7m,沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒椎体。本设计二沉池采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池，采用刮泥机排泥。(1)对城市污水处理厂，沉淀池的座数应不小于2座，并宜按并联设计；(2)活性污泥法后的二沉池沉淀时间t为1.5~2.5h,表面负荷q为1.0~1.5m³/(m²·(3)二沉池贮泥时间按不超过2h计算；(4)沉淀池的超高不应少于0.3m,缓冲层高采用0.3~0.5m;(5)贮泥斗壁的倾角，方斗不宜小于60°,圆斗不宜小于55°;(6)排泥管直径不小于200mm;(7)当采用重力排泥时，污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其下端伸入斗内， 常州大学本科生课程设计(论文)顶端敞口，伸出水面，以便于疏通，在水面以下1.5~2.0m处，由排泥管接出水平排(8)直径一般不小于16m,池底坡度一般采用0.05~0.10;(9)池子直径(正方形边长)与水深之比一般采用6~12;(10)池径小于20m时，一般采用中心转动的刮泥机，池径大于20m时，一般采采用普通辐流式二沉池，中心进水，周边出水，共2座，设计流量27477m³/d(每3.8.4二沉池设计计算二沉池设计草图如图3-4。 常州大学本科生课程设计(论文)采用周边传动吸泥机，为符合型号规格，取直径D=35m,选取周边传动吸泥机ZBG-35,三台(两用一备),其性能参数如下表3-7。表3-7ZBG-35性能参数型号池径(m)功率(kW)周边线速推荐池深周边轮压(3)实际水面面积实际表面负荷q=Q/F'=27477/(962.11(4)沉淀区有效水深(5)沉淀部分有效容积设污泥斗上部半径r₁=2m,下部半径r₂=1m,倾角α=60°,则污泥斗高度h5为：污泥斗容积(7)污泥斗以上圆锥部分容积4r(R-ri)×i=(17.5-2)×0H=h₁+h₂+h₃+h₄+hs=0.4+3.57+0.5+0.77 常州大学本科生课程设计(论文)SVI取100,γ取1,Xg为10000mg/L。设一级处理的SS去除率为50%,则曝气池进水SS=10000×(1-50%)=5000mg/L,则回流比R为58%。取进水管水流速度v=1.2m/s1)配水井中心管径 常州大学本科生课程设计(论文)当堰上水深h=0.03m时，过水堰流量q=0.217L/s,则需用到的三角堰个数为：槽宽为0.5m,设堰厚度为0.3m,则内外层堰板所在圆直径分别为：内层布置的三角堰个数为nl=IID1/b=371个外层布置的三角堰个数为n2=IID2/b=353个(15)出水管、排渣管和排泥管设计出水管管径D=900mm(i=1%),则水流速度为：设置直径为D=900mm的排渣管和排泥管。城市污水经一级或二级处理(包括活性污泥法和生物膜法)后，水质得到改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很大，并有存在病原菌的可能，因此，污水排入水体前应进行消毒。污水消毒均为在前续构筑物出水中投加消毒剂，然后在接触池中停留一定的时间，从而达到消毒的目的。常用的消毒剂以及其优缺点、1)液氯优点：效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜。缺点：绿化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害，当污水工业污水的比例大时，氯化物可能生成致癌化合物。适用条件：适用于大、中规模的污水处理厂。2)臭氧优点：消毒效率高，并能有效地降解污水中的残留有机物、色、味等，污水pH值、温度对消毒效果影响很小，不产生难处理的或生物积累性残余物。缺点：投资大、成本高，设备管理复杂。适用条件：适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂。3)漂白粉 常州大学本科生课程设计(论文)优点：投配设备简单、价格简单。缺点：同液氯缺点外，尚有投加量不准确，溶解调制不便，劳动强度大。适用条件：适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂。4)次氯酸钠优点：用海水或一定浓度的盐水，有处理厂就地电解产生消毒剂，也可以买商品次氯酸钠。缺点：需要有专用次氯酸钠电解设备和投加设备。适用条件：适用于边远地区，购液氯等消毒剂困难的小型污水处理厂。5)氯片优点：设备简单、管理方便，只需定时清理消毒器内残渣及补充氯片，基建缺点：要用特制氯片及专用消毒器，消毒水量小。适用条件：适用于医院、生物制品厂等小型污水处理厂。6)紫外线：紫外线照射与氯化共同作用的物理化学方法，消毒效率高。缺点：紫外线照射灯具货源不足，技术数据较少。适用条件：适用于小型污水处理厂。7)氯胺优点：消毒效率高，不易生成有害化合物。缺点：需要有专用氯胺投配设备。适用条件：适用于大、中型污水处理厂。3.9.2消毒剂的确定紫外线消毒技术在国外已有20多年的发展历史，技术已趋于成熟可靠、投资效益高，在世界各地各类城市污水的消毒处理中得到日益广泛的应用，成为替代传统加氯消毒的主流工艺技术。目前全球正在使用紫外线消毒的市政处理厂的数量已经超过了9000家，同时，在国外的供水领域，紫外技术的应用也越来越广泛，目前全球最大的紫外线消毒项目日处理量达到了832万吨[28]。本设计采用紫外线消毒。设计流量Q=54954m²/d,采用低压高强灯管单支灯管功率一般不小于1000瓦单支灯管的紫外能的输出一般在100~500瓦左右水力负荷250~500m²/d/根，本设计取500m²/d/根采用机械加化学自动清洗方式，结垢系数为1.03.9.4消毒池设计计算本设计采用Trojan公司的3000PlusTM低压高强灯，单根灯管紫外输出功率为250W,石英套管壁厚1.5mm,紫外线透光率91%,经修正后有效紫外剂量不低于1)灯管数量灯管数量==109.9根，取110根。2)有效水深灯管数量为110根，应分为若干个模块，每个模块灯管不宜过多，以免模块支架过高，导致工人日常维护清洗时，不方便从明渠中取出单个模块。根据厂商设备集成所提供的灯管布置间距和模块排列间隙，灯管竖向排列间距为89mm,各模块间距为89mm。本设计采用每个模块8根灯管(模块本身不超过750mm),共计故取有效水深1.0m3)渠道宽度共16快模块，模块间距89mm,则渠宽=89×14=1246mm。4)渠道长度紫外线消毒系统固定安装支架中心间距为2630mm,为保证较平稳的水利条件，在紫外线消毒系统前需设置调流板整流，故渠道应有约900mm的整流长度；系统下游设有水位传感器和自动水位控制堰门，为避免调节水位时产生紊流，留有约2000mm,故渠道长度取5600mm。5)过流面积渠宽1246mm,有效水深1000mm,过流面积为1.246m²。6)平均曝光时间过流面积为1.246m²,处理流量为54954m³/d水平流速v=54954÷86400÷1.246=0.51m/s,灯管长约2m,则7)系统水头损失计算4污泥处理构筑物设计说明书与计算书4.1污泥处理流程的确定污泥如果未经一定处理和处置直接进入环境，将会给环境造成二次污染，容易对生态环境和人类活动构成严重威胁。因此，污水厂对污泥进行妥善处理和处置。城镇污水处理厂污泥处置技术主要有：①卫生填埋，卫生填埋并没有最终避免环境污染，只是延缓了污染产生的时间，应用比例将会逐渐减少，但对于不能资源化而须从使用循环中排除的废物，填埋仍是目前唯一的最终处置途径。②土地利用，污泥的土地利用类型主要有农业利用、园林绿化、林地利用、土壤修复及改良等。③污泥焚烧。该方法处理速度快，有机物可完全被氧化，余热可用于发电常用的污泥处理的工艺流程有：1):生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置3):生污泥浓缩消化→机械脱水干燥焚烧最终处置4):生污泥→浓缩———自然干化→堆肥——→农田 常州大学本科生课程设计(论文)污水处理厂应兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益的前提下，根据当地实际情况，选择最佳处置方式[30]。本设计污泥处理方式的确定要考虑以下三个方面：①维护管理简单、方便；②建设费用、维持费用低；③污泥含水率低。由于活性污泥在氧化沟中的停留时间很长，有机物负荷较低，排出的剩余污泥已十分稳定，因此不设污泥消化池。浓缩机械外运浓缩机械4.2剩余污泥提升泵房设计4.2.1设计说明二沉池产生的剩余活性污泥及其他处理构筑物排除的污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵(地下式)将其提升至污泥浓宿池。处理厂设置一座选用3台，2用1备，单泵流量Q=27.42÷2=13.71m²/h。选用150WL200-10-15型潜水污泥泵，该泵扬程H=10m,转速1470r/min,功率15kW,效率65%。采用圆形泵房，泵房直径为5m,高H=7m。4.3污泥浓缩池设计(1)进泥含水率：当为初沉池污泥时，其含水率一般为95%~97%;当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%~99.6%;(2)污泥固体负荷：负荷当为初沉池污泥时，污泥固体负荷宜采用80~120kg/(m²·d);当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用30~60kg/(3)浓缩时间不宜小于12h,但也不易超过24h。设采用池数为1,进泥浓度：10g/L污泥含水率P₁=99.0%污泥总流量Qw=6581.14kg/d=658.1m²/d=27.42m²/h设计浓缩后含水率P2=96%污泥浓缩时间：T=13h贮泥时间：t=4h4.3.3浓缩池设计计算 常州大学本科生课程设计(论文)1)浓缩池池体计算浓缩池采用辐流式圆形重力连续式污泥浓缩池：==14m浓缩池有效容积V₁=A×h₁=146.25×2.0=292.5m²2)排泥量与存泥容积浓缩后排出含水率P2=96%的污泥，则：按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积：式中：h4----泥斗的垂直高度，取1.2mrl----泥斗的上口半径，取1.1mr2----泥斗的下口半径，取0.6m设池底坡度为0.08,池底坡降为池底可贮泥容积：总贮泥容积为Vw=V₃+V₄=2.8+28.29=31.09m³与V2相差不大(符合要求)。3)浓缩池总高度常州大学本科生课程设计(论文)浓缩池的超高h2取0.3m,缓冲层高度h3取0.3m,则浓缩池的总高度H为：4)浓缩池排水量Q=Qw-Qw'=27.42-6.86=20.56m²/hROS2.3型螺压浓缩机2用1备，功率2.2kW,单机处理量35~50m/h。4.4机械脱水机房设计4.4.1设计参数脱水后含水率P2=70%4.4.2设计计算1.出泥饼量2.设备选型处理量0.15~1.2m³/h,滤带有效宽度1000mm,滤带运行速度0.8~0.9m/min电机功率3kW,外形尺寸(长×宽×高):5750×1856×2863mm33.脱水机房平面尺寸5污水处理厂总体布置5.1总平面布置5.1.1污水处理厂的平面布置原则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、渠及其他管道；辅助性建筑物；道路以及绿地等。在处理厂厂区平面规划、布置时，应考虑以下一般原则：(1)按功能分区，配置得当主要是指生产、辅助生产、生产管理、生活管理、生活福利等各部分布置，要做到分区明确、配置得当而又不过分独立分散。既有利于生产，又避免非生产人员在生产区通行或逗留，确保安全生产。处理构筑物是污水处理的主体建筑物，在平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，尽量减少占地面积，减少连接管(渠) 常州大学本科生课程设计(论文)处理构筑物尽量按流程方向布置，避免与进出水方向安排相反；各构筑物连接管线(渠)应尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构筑物下要充分利用地形，结合处理构筑物高程布置的需要(6)构(建)筑物布置应注意风向和朝向将排放异味、有害气体的构(建)筑物布置在居住与办公场所的下风向；为保证良好的自然通风条件，构(建)筑物布置应考虑主导风向。5.1.2污水厂的平面布置污水厂的平面布置是在工艺设计计算之后进行的，根据工艺流程、单体功能要求及单体平面图纸进行，污水厂总平面图上应有风向玫瑰图、构(建)筑物一览表、占地面积指标表及必要的说明，比例尺一般为1:(200~500),图上应有坐(1)首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排，布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等通盘考虑，安排时应对高程、管道和道路等进行协调，可以把几个构筑物和建筑物在平面、高程上组合起来，进行组合布置。(2)生产辅助建筑物的布置，亦应尽量考虑组合布置。(3)生活附属构筑物的布置，宜尽量与处理构筑物分开单独处理设置，可能通向库、检修间等应设车行道，其路面宽为3~4m,转弯半径为6m,厂区主要车行道宽5~6m;车行道边缘至房屋或构筑物外墙面的最小距离为为1.5m;道路纵波一般为1%~2%,不大于3%。(6)管、渠的平面布置。在各处理构筑物之间应有连通管(渠),还应有使各处理构筑物独立运行的管(渠),应设超越全部或部分处理构筑物，直接排放水体的超越管，此外，还应设有给水管、空气管、消化气管、蒸汽管及输配电线路等，这些管线有的敷设在地下，但大部分都在地上，对他们的安排，既要便于污水处理厂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区的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水比例大(1:100),而水平的比例小些(1:500),使图纸醒目、协调。在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。 常州大学本科生课程设计(论文)(2)污水尽量经一次提升就应能靠重力通过净化构筑物，而中间不应再经加压(4)污水处理后污水应能自流排入下水道或水体。(5)进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、抵制条件相联系。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。6相关专业设计要求6.1构筑物结构要求处理设施的结构形式可以采用钢筋混凝土形式和钢结构形式，在某些情况下，可以采用砖混或配筋砖石结构形式，混凝土构筑物要符合混凝土结构设计规范。大多数辅助设施的建筑物采用砖混结构，多层综合楼，可采用框架结构。厂区内管(渠)系统主要采用铸铁管和PVC管。厂区道路采用混凝土材料。6.2电气控制设计要求污水处理厂属二类用电负荷，要求供电安全，可靠稳定，废水处理站所有用电设备电压等级均为380/220V。厂区设置必要的室外电缆沟，以满足数量多的电缆敷设，部分动力控制电缆只埋地敷设，各车间电缆沿室内电缆沟或电缆桥架敷设厂区路灯电缆埋地敷设。6.3日常分析监测项目及取样点要求污水处理工程水质化验监测应采用化学分析和仪器分析相结合的监测方法，监测废水处理系统的进出水水质及各废水处理单元的运行工况参数，生物处理单元的微生物镜检等，以保证废水处理的效果，采样分析的方法按国家颁布的有关取样点的设置要有代表性，保证取样点水样具有代表性，能充分反映污水处理厂运行状况的客观情况，反映污水在时间和空间上的变化规律。本设计取样点主要有：①提升泵房，反映进水水质，②沉砂池到氧化沟的管道中设置一取样点，反映污水经物理处理后的水质情况，③二沉池出水口，反映污水经生化二级处理后的水质状况，④接触池排放口，主要进行微生物监测，尤其是对大肠杆菌的监测，反映污水厂的出水水质。6.4调试与运行控制要求工艺调试是污水处理厂正式投产前的准备阶段，主要目的是：发现并解决设备、设施、控制、工艺等各方面的出现的问题，保证污水厂投产后的正常运营；实现工艺设计目的目标，使出水各指标达到设计要求；在确保符合实际进水量及水质的各项控制参数，在保证出水水质下，尽可能的降低运行成本。本设计的调试要求：人员配置主要由设计人员、施工技术人员、水质分析人员组成，同时配备化验员、机、钳、电工、操作工数名。生产工人、技术干部上岗前需进行专业技术培训以及岗位操作训练，以达到图纸熟悉、工艺流程清楚、懂生产设备操作管理、会填写各种试验表格、能处理简单故障的要求。调试的主要内容有：开启水处理设施和管道中的阀门，启动进水水泵送水，根据各构筑物进水情况，沿工艺流程适时启动各种设备，实时检查各电路、变配电设备、各仪表仪器以及各工作设备是否符合要求，校核各种计量，编制设备操作规程，培养运行控制是对运行过程的了解、指导和监督，随时掌握执行方案与作业计划中发生的问题，及时调节和处理。要不断提高污水处理厂操作人员的污水处理基本知识和技能，提高技术管理水平。切实做好控制、观察、记录与水质分析监测工作。对进水与出水定期地进行水质分析或自动连续记录，分析项目要能反映处理效果与水质对运行的影响。每一处理构筑物都必须备有值班记录本，逐日记录其运行情况、处理效果、事故、设备的检修等事项。本设计拟取的调试、运行控制参数主要有：①处理污水量：在保证处理效果时，处理的污水量越多越能发挥规模效益，由于污水厂的不能保证意外事件的发生如设备故障等，因此难以完全满负荷运行，但必须保证完成年处理量为计划指标的