污水处理厂课程设计

11.1设计任务和内容为某城市设计一座日处理为12万m₃/d的二级污水处理厂②主要处理设施(格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池)的工艺计算1.2任务的提出目的及要求小于1万m3的为小型污水处理厂。筑物外墙距道路边不小于6米。2污水处理量：12万m₃/d,污水处理厂设计进出水质：(如下表)单位：mg/L进水水质出水水质1.3.4气象与水文资料(1)气象气温：最冷月平均为5℃最热月平均为32.5℃极端气温，最高为41.9℃;最低为一1℃;最大冻土深度为0.05m(2)水文降水量：多年平均为每年728mm3地下水水位：地面下5～6m42污水处理工艺流程说明该城市排放的污水主要含COD、BOD、SS等污染物，所以本污水处理厂拟采用传统活性污泥法工艺处理，主要流程如下图(图2—1)所示：二沉池图2—1污水处理厂工艺流程图53处理构筑物设计为使污水处理在出现故障时能够超越所有构筑物，在进入格栅井前设置闸3.2.1设计说明格栅的作用是拦截悬浮物或漂浮物，以便保护水泵。本设计采用中格栅，提升水泵采用螺旋泵。栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6~1.0m/s,槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。所以，本设计格栅的栅条间隙拟定为20.00mm。3.2.2设计计算a.日平均流量：计算草图(图3—1):进水进水a6格栅倾角α=60°栅前部分长度0.5m(1)栅前水深h,m(2)栅槽宽度B,m设计采用10圆钢为栅条，宽度S=10mm=0.01m(3)过栅水头损失h,m7式中：K——受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3s——栅条宽度，0.01mβ——形状系数，矩形：2.42;圆形：1.79设计栅条断面为圆形断面，β=1.79,则1则格栅的总长度为81.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3.沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65,粒径为0.2以上的颗粒为主。60%,容量为1500kg/m₃。5.贮砂斗的容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°,排砂管直径应不小于0.3m。6.沉砂池的超高不宜小于0.3m。3.3.2池体设计计算9计算草图(图3—2):图4平流式沉砂池计算草图图3—2平流式沉砂池计算草图①污水在池内的流速v取为0.25m/s(0.15~0.3m/s);②最高时流量时，污水在池内的停留时间t取为50s(30~60s);③有效水深h不应大于1.2m,取为1.0m(0.25~1.0m),每格宽度取为1.0m2④池底坡度一般为(0.01~0.02),当设置除沉砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底的形状。沉砂池设2座，每座取2格，每格宽b=1m(1)沉砂部分的长度L,m式中：V——最大设计流量时的速度，取0.25m/st——最大设计流量时的停留时间，取s(2)水流断面面积A,m₂(4)贮砂斗所需容积V,m₃zT——排砂时间间隔，取2d设每一个分格有2个沉砂斗，有4个分格，则每个沉砂斗容积为：(5)贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗的底宽b₁=0.5m;斗壁与水平面的倾角为60°;贮砂斗的高度(6)贮砂室的高度h,m假设采用重力排砂，池底设6%坡度坡向砂斗，两个沉砂斗之间的间隔壁厚13.4.1设计说明沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按工艺布置的不同，分为初沉池和二沉池。初沉池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二沉池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。对于一般城镇污水，初沉池的去处对沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种。竖流式池子深度大，施工困难，对冲击负荷和温度变化的适应能力较差，而且造价较高。而平流式对冲击负荷和温度变化的适应能力较好，施工简单，造价低。辐流式采用机械排泥，运行较好，管理也简单，排泥设备已有定型产品。所以在本次设计中初沉池采用平流式，二沉池采用辐流式。3.4.2平流式沉淀池设计计算沉淀池设计参数选取中需要注意的：①沉淀池不得少于2座；②沉淀池的超高不应小于0.3m;③排泥管的直径应按计算确定，但一般不宜小于200mm,污泥斗壁与水平面的倾角不应小于45°,对二沉池，则不能小于55°;④沉淀区的有效水深宜采用2.0——4.0m;⑤平流式沉淀池设计中，控制沉淀池设计的主要因素是对污水经处理后应达⑥池子长宽比不小于4,以4-5为宜。(1)沉淀区的表面积A,m2(4)沉淀池的长度L,m(5)沉淀区的总宽度B,m(6)沉淀池的数量n设每座或每格沉淀池的宽度则已知进水SS浓度,其处理效率为50%,则出水SS浓度,污泥含水率,则每个池子所需容积：(其边长取0.5m),贮泥斗坡角α=50o,则贮泥斗高度h为：4梯形上底边长：梯形下底边长：梯形部分的高度：(10)沉淀池的总高度H,m设缓冲层高3.5曝气池3.5.1设计说明活性污泥法的曝气方式可分为两大类：鼓风曝气及机械曝气两大类。采用活性污泥法是现今比较成熟的污水处理工艺，并且处理效果好，但是对于污水的水质，DO,PH,温度等要求比较严格。通过比较，该厂采用推流式曝气系统。该系统有以下优点：①处理效果好：BOD5的去除率可达90-95%;②对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。3.5.2推流式曝气池的设计计算3.5.2.1污水处理程度的计算及曝气池的运行方式(1)污水处理程度的计算值，即式中：b——微生物自身氧化率，一般介于0.05~0.1之间，取值0.09(2)曝气池的运行方式在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性和多样化，即以传统活性污泥法系统作为基础，又可按阶段曝气系统和再生——曝气系统运行。3.5.2.2曝气池的计算与各部位尺寸的确定曝气池按BOD-污泥负荷法计算(1)BOD-污泥负荷率的确定K2值取0.0245(介于0.0168~0.0281之间)计算结果确定，取值0.3是适宜的。根据已确定的N值，查相关资料得SVI值为100-120,取值120。计算确定混合液污泥浓度值X。对此r=1.2,R=50%,代入各值，得：(3)确定曝气池容积曝气池容积按下式计算：(4)确定曝气池各部位尺寸设4组曝气池，每组容积为：=3864m₃池深H取4.5m,则每组曝气池的面积为=858.7m₂池宽B取7.=1.67,介于1-2之间，符合规定。设双廊道式曝气池，则单个廊道长：介于50~70之间，符合规定；符合规定L≤5~8B。取超高0.5m,则池总高度为3.5.2.3曝气系统的计算与设计(本设计采用鼓风曝气系统)由公式(2)最大时需氧量的计算由公式根据原始数据K=1.2,代入各值，得：(5)每千克污泥每天的需氧量(6)最大时需氧量与平均时需氧量之比3.5.2.4供气量的计算采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹没水深4.0m,(1)空气扩散器出口处的绝对压力按下式计算，即：(2)空气离开曝气池面时，氧的百分比按下式计算，即：A取值12%。(3)曝气池混合液中平均氧饱和度(按最不利的温度条件考虑)按下式计最不利温度条件，按30₀C考虑，代入各值，得一般为0.8~0.85,取α=0.82;0.9~0.97,取β=0.95;A(6)去除每千克BOD的供气量：5(8)本系统的空气总用量回流污泥量的6倍考虑，污泥回流比R取值60%,这样，提升回流污泥所需空气(1)干泥量：式中a——污泥增值系数，0.5～0.7,取0.6;(2)湿污泥量：州州录t辐流式沉淀池分区及池深示意图(图3—4):H为2/3流程段处池深水力表面负荷3剩余污泥含水率取99.2%(1)沉淀池的表面积A,m25污泥斗下半径r₂=1m,上半径r=2m共设4个二沉池，则单池的表面面积为：F=A/4=1250m₂(2)池体直径D,m(3)沉淀部分有效水深h,m(4)沉淀部分有效容积V,m3(6)沉淀池周边(有效)水深H,m池底可储存污泥的体积(8)沉淀池的总高度H,m3.6.3进水系统的计算(一)进水管单池设计污水流量：进水管设计流量(回流比R=50%):管径：(二)进水竖井出水口尺寸0.4×1.5m2,共6个沿井壁均匀分布(三)紊流筒计算紊流筒过流面积=17.3m23.6.4出水部分设计(一)环形集水槽内的流量：(二)环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算集水槽宽：(k为安全系数，采用1.2~1.5,本设计取1.3)设槽中流速v=0.6m/s设计取环形槽内水深为0.6m,集水槽总高度为0.6+0.3(超高)=0.9m,采用90°三角堰。(三)出水溢流堰的设计(采用出水三角堰900)(1)堰上水头(即三角口底部至上游水面的高度):(2)每个三角堰的流量：(3)三角堰个数(4)三角堰中心距(单侧出水):3.6.5排泥部分设计(1)单池污泥量X=f·X=0.75×3300=2475≈2500(2)集泥槽，沿整个池径为两边集泥，故其设计流量为h=0.75b=0.75×0.4=04设计说明书4.1污水厂的设计规模污水设计流量为120000m₃/d单位：mg/L5进水水质出水水质4.3处理工艺流程4.4各构筑物设计说明4.4.2格栅进水渠道设2个4.4.3沉砂池沉砂池的设置目的是去除污水中泥砂、煤渣等相对密度较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池等。本系统采用平流沉砂池，它由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂池斗组成。具有截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造较简单，处理效果较好等优点，因此本设计采用平流沉砂池。经过初步计算，因为处理水量较大，设计沉砂池的个数为两个较为合理，而且这种设计也提高了污水处理厂的安全性。(1)设计参数：①污水在池内的流速v取为0.25m/s(0.15~0.3m/s);②最高时流量时，污水在池内的停留时间t取为50s(30~60s);(2)沉砂池设2座，每座取2格。每格宽取b=1.0m≥0.6m(符合规范中的要求)。(3)每个贮砂斗的容积V=0.9m3。,贮砂斗的(4)采用重力排砂。4.4.4初沉池初沉池是一级污水处理厂的主要构筑物或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理的对象是悬浮物质(SS约可去除40%～55%以上),同时可去除部分BOD(约占总BOD的20%～30%主要是非溶解性BOD),以改善生物处理构筑物的运行条件，并减低其BOD负荷。(2)指导书中停留时间为1.5～2.0h,现取t=2.0h,则沉淀部分有效水深(3)最大设计流量时的水平流速，初沉池一般取7mm/s,二沉池一般取5mm/s,则池长：L=3.6vt=3.6×7×2.0=50.4m池子总宽度：B=59.52m规范中的要求)。,(5)每格池子污泥所需体积(取两次排泥的时间间隔为2d),斗上口边长取5.0m,斗下口边长取0.5m,贮泥斗坡角α=500。,传统活性污泥法：分表面曝气和鼓风曝气两种型式，其历史悠久，运转管理经验成熟，对有机物的处理效果好，去除率可达到90%以上，但其脱氮除磷效果很差，对氮的去除率只能达到20%～40%左右，对磷的去除率只能达到(1)设计沉砂池的BOD的去除率为25%,曝气池的处理率η=89.3%,拟采用的BOD—污泥负荷率为0.,需要用负荷率加以校正。计算结果证明，N取值0.3是适宜的。S(2)根据已有资料得相应的SVI值为120～150之间，取SVI=120,污水回流(3)曝气池容积V=15456m3。(R取值范围为30%～80%,现取50%)(4)曝气池各部位尺寸的计算。取池深h=4.5m,则每组曝气池面积为F=858.7m₂取池宽B=7.5m,则B/H=7.5/4.5=1.67(介于1～2之间，符合规定),所以扩散装置可设在廊道的一侧。(5)曝气系统的需氧量和压力的计算,最大时需氧量0二次沉淀池设在生物处理构筑物(传统活性污泥法)的后面，用于沉淀分离活性污泥并提供污泥回流。采用中心进水，周边出水的辐流式二沉池(1)设计参数：沉淀池的个数n水力表面负荷：h₃为缓冲层高度，取0.5mh为挂泥板高度，取0.5m剩余污泥含水率取99.2%污泥斗下半,上半径r=2m沉淀池面积A=5000mz,沉淀部分有效水深：沉淀部分有效容积：h=q。t=1.2×2.5=3.0m<4.0m(符合规定)取污泥斜角为600,则污泥斗高度：沉淀池总共可以储存污泥的体积为：(3)进水管设计流量,其中R为回流比，取最大值50%。紊流筒中流速,紊流筒过流面f=17.3m₂,(4)出水部分的设计单环形集水槽内流速环形集水槽的设计，采用单侧集水环形集水槽计算，集水槽宽为集水槽总高度为0.6+0.3(超高)=0.9m,采用90°三角堰。(5)出水溢流堰的设计(采用900三角堰)堰上水头(即三角口底部至上游水面的高度):每个三角堰的流量：以上各项均符合要求。5.1主要构筑物与附属构筑物5.1.1主