污水处理厂设计说明书 17页

水污染控制工程课程设计姓名：学号：专业：环境工程班级：二O一四年六月\n目录1概述11.1设计依据11.2设计资料11.2.1气象资料11.2.2污水排水接纳河流资料11.2.3厂址及场地现状11.2.4设计水量11.2.5进水水质22处理工艺流程23构筑物设计计算23.1最大设计流量23.2格栅23.2.1格栅设计要求23.2.2格栅设计计算26、栅后槽总高度：33.3沉砂池33.3.1设计要求33.3.2沉砂池设计计算43.4初沉池43.4.1设计要求43.4.2初沉池设计计算53.5传统活性污泥法53.5.1水处理程度的计算63.5.2曝气池的计算63.5.3剩余污泥的计算63.5.4曝气系统计算63.6二沉池设计计算73.6.1设计要求73.6.2二沉池设计计算73.7重力浓缩池设计计算83.7.1概述83.7.2设计规定83.7.3设计计算83.8污泥消化池设计计算83.8.1概述83.8.2消化池设计计算93.9污泥脱水设计10\n设计说明书1概述1.1设计依据1.设计任务书2.《给排水设计手册》第三册3.《给排水设计手册》第五册4.《给排水设计手册》第十一册5.《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-20021.2设计资料1.2.1气象资料风向全年主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风年平均风速2.3m/s温度年平均16℃，极端温度：最高40℃，最低-8℃1.2.2污水排水接纳河流资料该污水厂的出水直接排入河流，其最高洪水位（50年一遇）为-3.0m，常水位为-5.0m，枯水位为-7.0m。1.2.3厂址及场地现状污水处理厂拟用场地较平坦，生活污水将通过新建管网输送到污水厂，来水管管低标高为-4.50m，充满度为0.5m。1.2.4设计水量设计水量分别如下40000m3/d，KZ=1.3。1.2.5进水水质SS(mg/L)BOD(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)\n15023058401.2.6出水水质SS(mg/L)BOD(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)20201532处理工艺流程污水经格栅、提升泵站进入物理处理阶段，经初沉池和沉砂池进入生物处理，在此阶段采用较为成熟的传统活性污泥法。在池子中设置鼓风曝气，成为曝气池，后接二沉池，并设置污泥回流。废水和回流活性污泥从曝气池的首端进入，呈推流式至曝气池末端流出，进入二沉池。出水经消毒池排出，污泥经浓缩，污泥消化，污泥脱水进入最终处置。统活性污泥法流程:污水→格栅→提升泵房→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→浓缩池→污泥消化池→处理水排放 消毒沉砂池初次沉淀池曝气池二沉池平面格栅泵站进水排进河流污泥消化池污泥回流污泥脱水设备污泥浓缩池污泥外运污泥污泥\n3构筑物设计计算污泥3.1最大设计流量最大设计流量取40000m3/d，即0.463m3/s，KZ=1.3。3.2格栅3.2.1格栅设计要求1.污水处理系统前格栅栅条间隙范围，人工清渣时25~40mm，机械清渣时16~25mm2.过栅流速一般采用0.6~1.0m/s3.栅前流速一般采用0.4~0.9m/s4.格栅倾角一般采用60o3.2.2格栅设计计算1、栅条间隙数：设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙宽度b=0.021m，格栅倾角60o则栅条间隙数n=572、栅槽宽度：设栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度为:3、进水渠道渐宽部分长度：设进水渠宽为B1=0.65m，其渐宽部分展开角为α=20o（进水渠道内的流速为0.77m/s）则渐宽部分的长度为：m\n4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：5、通过格栅的水头损失h1：设栅条断面为锐边矩形断面，形状系数β=2.42,格栅阻力增大系数K=36、栅后槽总高度H：设栅前渠道超高h2=0.3m，则7、栅前总长度L：8、每日栅渣量：在格栅间隙21mm时，设格栅渣量为0.07m3/1000m3污水综上，宜采用机械清渣。3.3沉砂池采用平流式沉砂池3.3.1设计要求1.最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。2.最大流量时停留时间不小于30s，一般采用30~60s。3.有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1m，每格宽度不宜小于0.6m。4.进水头部应采取消能和整流措施。5.池底坡度一般为0.01~0.02。当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。6.沉砂池个数或分格数不应少于2个，并宜按并联系列设计。污水量较少时可考虑一格工作，一格备用。7.砂斗容积应按不大于2d的沉砂量计算，斗壁与水平面的倾角不应小于55°8.除砂一般宜爱用机械方法，并设置贮砂池或晒砂场。采用人工排砂时，排砂管径不应小于200mm。9.当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管的长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。\n1.沉砂池超高不宜小于0.3m。3.3.2沉砂池设计计算已知设计最大流量0.463m3/s，Kz为1.3，则平流沉砂池各部分尺寸计算如下：1、池长：设v=0.25m/s，t=30s；L=vt=0.25×30=7.5m2、水流断面积：水流断面面积：3、池总宽度：设格数n=2，每格宽b=0.8m，B=nb=1.6m4、有效水深：h2=A/B=1.852/1.6=1.16m5、沉砂室所需容积：设清除沉砂的间隔时间为1.5d则6、每个沉砂斗容积：设每一分格有两个沉砂斗，则Vo=1.38/4=0.345m37、沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3’=0.35m。沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：8、沉砂室高度采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗\n1、池总高度：设超高h1=0.3m，则H=0.3+1.16+0.485=1.95m3.4初沉池采用辐流式沉淀池，中心进水，周边进水。3.4.1设计要求1.池子直径与有效水深的比值，宜为6~12。2.池径不宜小于16m。3.沉淀池的个数或分格数不应少于两个。4.池子的超高至少采用0.3m。5.一般沉淀时间不小于1h，有效水深多采用2~4m。6.沉淀池的缓冲层高度一般采用0.3~0.5m。7.污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60°，圆斗不宜小于55°8.初沉池的污泥区容积，一般按不大于2d的污泥量计算，采用机械排泥时，可按4h污泥量计算。9.池径小于20m，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上；池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外援。10.刮泥机旋转速度一般为1~3r/h，外周刮泥机的线速不超过3m/min，一般采用1.5m/min。11.在进水口的周围设置整流板，整流板的开孔面积为过水断面面积的6%~20%。12.周边进水的辐流式沉淀池是一种沉淀效率较高的池型，与中心进水，周边出水的辐流式沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右。3.4.2初沉池设计计算日最大流量为1666.8m3/h。1、沉淀部分水面面积：设表面负荷q=2m3/(m2*h)，池数n=2座，则A=Q/nq=1666.8/(2×2)=416.7m22、池子直径：取D=24m3、沉淀部分有效水深：设沉淀时间t=1.5h，则h2=qt=3m4、沉淀池总高度：（设计人口数为24万，最大设计流量为1666.8m3/h)每天污泥量用下式计算\n3.5传统活性污泥法采用普通推流式曝气池，已知设计流量Q=1666.8m3/h，Kz=1.3，设一级出水BOD5=230mg/L(0.2kg/m3)，要求二级出水BOD5=20mg/L，水温12~27oc3.5.1水处理程度的计算处理效率=（230—20）/230=91.3%53.5.2曝气池的计算按BOD—污泥负荷法计算BOD—污泥负荷率的确定设污泥负荷率为0.3kgBOD5/(kgMLSS*d)，但为稳妥，需加以校核，校核公式为：计算结果证明，NS取0.3是适宜的。确定污泥混合液浓度（X)查表得相应SVI值为100~150之间，取值120则Xr=106r/SVI=1000000×1.2/120=10000mg/L，取R=0.5\nX=RXr/(1+R)=3300mg/L确定曝气池容积④确定曝气池各部分尺寸：设2组曝气池，每组容积为V单=V/2=9293/2=9293/2=4646.5m3取池深h=4m，则每组曝气池面积为F=4646.5/4=1162m2取池宽B=6m，B/h=6/4=1.5介于1~2之间，符合规定，扩散装置可设在廊道的一侧。池长L=F/B=1162/6=194mL/B=194/6=32.3>10，符合规定L/B≥(5~10)B设三廊道式曝气池，单廊道长L1=L/3=194/3=64.7m（取65m），介于50~70之间，合理.取超高0.5m，则池总高度为H=0.5+h=4.5m3.5.3剩余污泥的计算干泥量:W=aQSr-bVXV=0.5*40000*0.21-0.07*9293*3.3*0.75=2590kg/d=108kg/h湿污泥量:Qs=W/fXr=2590/0.75/10=345.3m3/d3.5.4曝气系统计算采用鼓风曝气，曝气池出口处溶解氧浓度C=2mg/L有关各项系数：a’=0.5，b’=0.15，α=0.85，β=0.95，ρ=1，EA=10%(生活污水a’=0.42~0.53；b’值介于0.188~0.11之间）平均需氧量：R=a’QSa+b’VXVXV=f*X=0.75*3300=0.75*3300=2475≈2500mg/L=2.5kg/m3将各值代入上式R=a’QSa+b’VXV=0.5*40000/1.3*0.21+0.15*9293*2.5=6715.64kg/d=280kg/h最大时需氧量O2max=a’Q设Sr+b’VXV=0.5*40000*0.21+0.15*9293*2.5=7684.875kg/d=320kg/h每日去除的BOD5量：BODr=Q*Sr=40000/1.3*(230-20)/1000=6461.54kg/d去除每kg的BOD5需氧量：最大需氧量与平均需氧量之比：\n计算曝气池内平均溶解氧饱和度采用网状模型中中微孔空气扩散器，敷设于池底，距池底0.2m。淹没深4m，计算温度定位27℃.在运行正常的曝气中，当混合液在12~27℃.范围内时，混合液溶解氧浓度C能够保持在1.5~2.0mg/L,最不利的情况出现在盛夏,故计算水温采用27℃.3.6二沉池设计计算\n采用与初沉池相同的辐流式沉淀池，中心进水，周边进水。3.6.1设计要求1.池子直径与有效水深的比值，宜为6~12。2.沉淀池的个数或分格数不应少于两个。3.池子的超高至少采用0.3m。4.一般沉淀时间不小于1h，有效水深多采用2~4m。5.沉淀池的缓冲层高度一般采用0.3~0.5m。6.污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60°，圆斗不宜小于55°7.池径小于20m，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上；池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外援。8.刮泥机旋转速度一般为1~3r/h，外周刮泥机的线速不超过3m/min，一般采用1.5m/min。9.在进水口的周围设置整流板，整流板的开孔面积为过水断面面积的6%~20%。10.周边进水的辐流式沉淀池是一种沉淀效率较高的池型，与中心进水，周边出水的辐流式沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右。3.6.2设计计算二沉池日最大流量为1666.8m3/h。1、沉淀部分水面面积：设表面负荷q=2m3/(m2*h)，池数n=2座，则A=Q/nq=1666.8/(2×2)=416.7m22、池子直径：取D=24m3、沉淀部分有效水深：设沉淀时间t=1.5h，则h2=qt=3m\n3.7重力浓缩池设计计算3.7.1概述污泥浓缩用于降低污泥中的空隙水，因为空隙水占污泥水分的70%，故浓缩是污泥减容的主要方法。污泥浓缩的方法有重力浓缩和气浮浓缩、机械浓缩三种。以重力浓缩最常用。本处理流程采用辐流式重力浓缩池。浓缩原理：在重力浓缩池中污泥沉降速度顺次存在着自由沉降、絮凝沉降、区域沉降、压缩沉降的连续过程，所谓重力浓缩，实际上是自重压密的过程。3.7.2设计规定1、当进泥为剩余污泥时，进泥含水率一般为99.2%~99.6%，浓缩后污泥含水率为为97%~98%.2、进泥为初沉污泥时，近泥含水量率一般为95%~97%，浓缩后污泥含水率为92%~95%。3、进泥为混合污泥时，进水污泥含水率一般为98%~99%，浓缩后污泥含水率为94%~96%。4、浓缩时间大于12h，小于24h5、浓缩池的有效水深不小于3m，一般4m为宜。6、污泥室容积，应根据排泥方法和排泥间隔时间确定，排泥间隔定期排泥时一般为8h。7、集泥装置：不设挂吸泥机时，池底设池斗，泥斗壁与水平角的倾角应小于50℃；当采用挂吸泥机时，池斗坡度为0.003；当采用刮泥机时，池底坡度不宜小于0.01.8、排泥管内管径≥150mm\n8、浓缩池上清液应回到初沉池前进行处理3.7.3设计计算设污水厂剩余污泥量Q=1700m3/d，含水率P1=99.4%，浓缩后污泥含水率要求P2=97%1）计算污泥浓度P1=99.4%（污泥密度按1000kg/m3计)C1=(1-P1)*103=(1-0.994)*103=6kg/m3P2=97%C2=30kg/m31550036002400i=0.0112001000幅流式浓缩池计算简图2）浓缩池面积污泥固体通量根据表4-30取27kg/(m3*d),有A=QC/M=1700*6/27=377.8m3采用两个浓缩池n=2，有A1=A/2=188.9m2(取189m2)浓缩池直径为:3、浓缩池高度：取T=16h，则4、超高：h2=0.3m5、缓冲层：h3=0.3m6、池底坡度造成的深度：h4=D/2*i=15.5/2*0.01=0.0775m7、泥斗深度：h5=1.2m8、有效水深：H=h1+h2+h3=3.0+0.3+0.3=3.6m>3m，符合规定9、浓缩池总深度：H=H1+h4+h5=3.6+0.078+1.2=4.88m\n3.8污泥消化池设计计算3.8.1概述污泥在无氧条件下，由兼性菌和专性厌氧菌降解污泥中的有机物，使之产生二氧化碳和甲烷等，使污泥得到稳定，故污泥厌氧消化又称为污泥生物稳定。污泥厌氧消化工艺主要有一级消化、二级消化、二相消化等工艺。本流程采用二级消化工艺。二级消化工艺为两个消化池串联运行，生污泥首先进入一级消化池中，池内污泥应搅拌和加热，消化温度33~35oC，并应有集气设备，不排出上清液。污泥中的有机物分解主要在一级消化池中进行，产气量占总产气量的80%。一级消化池消化的污泥重力排入二级消化池，池内污泥不加热和搅拌，而是利用一级消化池排出的污泥的余热继续消化，其消化温度可保持在20~26oC。二级消化池应设有集气设备并撇除上清液，产气量仅占总产气量的20%。二级消化池还起着污泥浓缩池的作用。3.8.2消化池设计计算设初次污泥量为313m3/d，剩余活性污泥经浓缩后为180m3/d，其含水率均为96%，采用中温两级消化处理。消化池的停留天数为30d，其中一级消化为20d，二级消化为10d。一级消化池进行加热、搅拌，二级消化池不加热、不搅拌，均为固定盖形式。1、消化池容积（1）一级消化池总容积：采用4座一级消化池，则每座池子的有效容积为Vo=V/4=9860/4=2465m3(取2500m3)消化池直径D采用18m；集气罩直径d1采用2m；池底下锥底直径d2采用2m；集气罩高度h1采用2m；上椎体高度h2采用3m；消化池柱体高度h3，应大于D/2=9m采用10m；下椎体高度h4采用1m，则消化池总高度为H=h1+h2+h3+h4=16m。消化池各部分容积的计算集气罩容积为：弓形部分面积为（按球台体积公式计算）：圆柱部分面积为：\n下椎体部分面积为：则消化池的有效容积为：Vo=V3（2）二级消化池总容积为：采用两座二级消化池，每座一级消化池串联一座二级消化池，则每座二级消化池的有效容积Vo=V/2=2465m3（取2500m3）二级消化池各部分尺寸同一级消化池。2、消化池各部分表面积计算池盖表面积：集气罩表面积为：池顶表面积为：其中则池盖总表面积为：F1+F2=200.9m2池壁表面积为：（地面以上部分）F4==226.1m2（地面以下部分）池底表面积为：F5==511.8m23、沼气混合搅拌计算消化池的混合搅拌采用多路曝气管式沼气搅拌（1）搅拌用气量单位用气量采用6m3/(min*1000m3池容)，则用气量为q=6*2500/1000=15m3/min=0.25m3/s（2）曝气立管管径曝气立管的流速采用12m/s，则所需立管的总面积为0.25/12=0.0208m2选用立管的直径为DN=60mm时，每根断面A=0.00283m2，所需立管的总数则为0.0208/0.00283=7.35根（采用8根）。核算立管的实际流速为：v=0.25/8*0.00283=11.04m/s（符合要求）\n3.9污泥脱水设计在进行机械脱水前加入混凝剂以降低比阻，改善脱水性能。机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等，其基本原理相同。污泥机械脱水是以过滤介质形成滤液，而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的。目前常用的脱水机械有四种：折带式真空转鼓过滤机、自动板框压滤机、滚压带式压滤机和离心脱水机。污泥机械脱水这杯的选择应根据处理规模、运行费用、运行经验、污泥出路等方面的实际情况选择确定。