污水处理厂环境工程设计说明书 25页

污水处理厂环境工程设计说明书第一章设计概述设计任务n任务来源n某城市地势平坦、气候温和，地址条件较好，人口35万，工业废水中难降解有毒物质较少，要求设计城市污水厂。n有关资料n该市排水工程规划建议采用150L/人·dn公共建筑排水量：300m3/dn工业废水量：3000m3/dn混合污水（城市污水）水质为：BOD＝270mg/L，SS＝300mg/L，PH＝7.0n处理后排入河流，需满足城市污水排放标准n夏季主导风向：东南n进入水厂污水干管D＝1000mm，管底标高23.64mn地面平均标高：26.25mn本设计假定最高洪水水位为24.32m，高程布置以此作为标准使核算出水水位比其略高，以实现依靠重力从高向低的自由流第二章工艺流程及说明处理工艺选择1．设计原则　　(1).本设计方案\n严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。　　(2).针对本工程的具体情况和特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。(3).处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。　　(4).尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。(5).在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。(6).降低噪声,改善废水处理站及周围环境。(7).本处理工艺流程要求耐冲击负荷,有可靠的运行稳定性。2．处理方法的选择　　由该原始资料可看出城市排出的水量较小，水质较好，污水处理厂的处理污水和污泥负荷较小。生活杂用水等,水质及其稳定性要求高,因此根据混合污水水质、水量以及污水厂功能和环境要求,长期安全可靠地运行，我们选择合理、可靠的传统活性污法处理工艺。　　工艺流程\n 初沉池二沉池处理目的去除SS回收活性污泥SS浓度200-400mg/L2000-4000mg/L沉淀类型絮凝沉淀成层沉淀表面负荷1.5～3.0m3/m2.h1.0～1.5m3/m2.h设计沉速1.5～3.0m/h1.0～1.5m/h沉淀时间1.0～2.0h1.5～2.5h堰上负荷≤2.9L/s.m≤1.7L/s.m排泥方式间歇、重力连续、虹吸排泥机械半桥式刮泥机全桥式刮、吸泥机污泥含水率95～97%99～99.2%浮渣挡板必须设可不设工艺流程　　废水通过排水管网收集,流入污水处理部分,流经格栅去除较大悬浮固体物.出水再送入平流式初沉池,在初沉池中去除小部分BOD5,大部分悬浮物在自重下沉淀形成污泥,经管网收集进入污泥浓缩池.经初沉池后的废水再流经曝气池,采用表面曝气,投加悬浮填料使活性污泥体系稳定,去除绝大部分BOD和部分SS.废水进入二沉池进一步去除BOD和SS.使排水达标.二沉池中的部分污泥进行回流,流至曝气池进行污泥接种,剩余污泥送至污泥浓缩池,对初沉池和二沉池中的混合污泥进行浓缩,然后进入后续处理(外运或焚烧).流程主要结构介绍1、格栅\n因为排入污水处理厂的污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物，所以在处理系统之前设置格栅，以截留这些较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式，可采用人工清渣或机械清渣。本设计采用中格栅和细格栅进行隔渣，分别设置在污水泵房前后,以去除不同大小的废渣,由于栅渣量较大，采用机械清渣方式。2、初沉池初沉池是作为二级污水处理厂的预处理构筑物设再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），同时也可去除部分BOD5（约占总BOD5的25％～40％，主要是非溶解性BOD），以改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD负荷。初沉池按池水流方向的不同，可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。本设计采用了成本较低，运行较好的平流式沉淀池，该池施工简易，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强。3、曝气池此污水处理厂要求处理效率高；并适合处理要求高、水质稳定的废水，所以采用普通推流式曝气池。4、二沉池二沉池在二级处理中，在生物反应池构筑物的后面，在活性污泥工艺中，用于沉淀分离活性污泥并提供污泥回流。二沉池与初沉池相似，按池水流方向的不同，同样可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。本设计采用辐流式沉淀池。其特点有：运行好，较好管理。5、浓缩池浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的体积大幅度地降低，从而可以大大降低其他工程措施的投资。污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。本设计针对污泥量大、节省运行成本，采用了重力浓缩方法，重力浓缩具有以下几个优点：①贮存污泥能力高；②操作要求不高；③运行费用少，尤其是电耗。缺点：①占地面积大；②会产生臭气；③对于某些污泥作用少设计水量1.污水来源及状况\n城市设计人口35万人；城市公共建筑物污水量：300m3/d；工业平均排水量：3000m3/d；2.污水量计算(1)生活平均日污水量（据人口数计算）Qp1=αNq1式中：Qp1——居住区生活污水设计流量，m3/d；N——设计人口数，人；q1——居住区居民生活用水量定额，L/capd；本设计取q1=150L/人dα——污水排放系数；本设计取α=0.875则有：Qp1=αNq1=0.875×40×10^4×150×10^-3=5.25×10^4m3/d(2)城市公共建筑水量：Qp2=300m3/d.(3)工业废水量Qp3=3000m3/d.(4)平均日混合污水量Q=Qp1+Qp2+Qp3=5.25×10^4+300+3000m3/d=5.58×10^4m3/d3、出水水质要求　　因为某海滨城市地势平坦、气候温和，地址条件较好，工业废水中难降解有毒物质较少。生活污水、公共建筑排水量、工业污水的混合污水（城市污水）水质为：BOD＝230mg/L，SS＝300mg/L，PH＝7.0，处理后出水要求达到国家污水综合排放标准（GB8978-2002）二级标准：BOD5≤30mg/LSS≤30mg/LpH=6.5-8.5（一）水质：项目BODSSBODSS进水水质（mg/l）230300≤30≤30\n出水水质（mg/l）去除率（％）88.9％以上90％以上处理程度计算C0-CeE=————×100%C0式中：C0——进水物质浓度Ce——出水物质浓度。BOD去除率：η=（230-30）/230×100％=86.9％SS去除率：η=（300-30）/300×100％=90％设计流量城市污水具有生活污水的一切特征，其变化系数可由居住区生活污水变化系数公式K=确定。由GB50014－2006《室外排水设计规》知：总变化系数K=（Q为平均日平均时污水流量，l/s）。当Q<5l/s时，K=2.3；当Q〉1000l/s时，K=1.3；其余见下表：Q5154070100200500K2.32.01.81.71.61.51.4Qd=55800/24/3600m3/s=0.65m3/s=650L/s<1000故总变化系数Kz=2.7/Qd0.11=2.7/6500.11=1.32Qmax=0.65×1.32=0.858m3/s第三章构筑物设计计算一、泵前中格栅\n1．设计参数：设计流量Qmax=66300m3/d=0.767m3/s栅前流速v1=0.8m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=50mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=65°单位栅渣量ω1=0.01m3栅渣/103m3污水2．设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽，则栅前水深（2）栅条间隙数(个)（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+bn=0.01（24-1）+0.05×24=1.43m（4）进水渠道渐宽部分长度（其中α1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为锐边矩形截面，取k=3，则其中ε=β（s/e）4/3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.69+0.3=0.99m\n栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.69+0.032+0.3=1.022（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.99/tanα=0.069+0.035+0.5+1.0+0.99/tan65°=2.07m1.（9）每日栅渣量W===0.55m3/d>0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣（10）计算草图如下：二、污水提升泵房1.设计参数设计流量：Q=301L/s，泵房工程结构按远期流量设计2.泵房设计计算采用氧化沟工艺方案，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，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入神仙沟。各构筑物的水面标高和池底埋深见第三章的高程计算。\n污水提升前水位-5.23m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.65m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=3.65-（-5.23）=8.88m水泵水头损失取2m从而需水泵扬程H=Z+h=10.88m再根据设计流量301L/s=1084m3/h，采用2台MF系列污水泵，单台提升流量542m3/s。采用ME系列污水泵（8MF-13B）3台，二用一备。该泵提升流量540～560m3/h，扬程11.9m，转速970r/min，功率30kW。占地面积为π52＝78.54m2，即为圆形泵房D＝10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌式。计算草图如下：三、泵后细格栅1．设计参数：设计流量Q=2.6×104m3/d=301L/s栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°单位栅渣量ω1=0.10m3栅渣/103m3污水2．设计计算\n（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽，则栅前水深（2）栅条间隙数（取n=70）设计两组格栅，每组格栅间隙数n=35条（3）栅槽有效宽度B2=s（n-1）+en=0.01（35-1）+0.01×35=0.69m所以总槽宽为0.69×2+0.2＝1.58m（考虑中间隔墙厚0.2m）（4）进水渠道渐宽部分长度（其中α1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则其中ε=β（s/e）4/3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.47+0.26+0.3=1.03（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα=0.88+0.44+0.5+1.0+0.77/tan60°=3.26m（9）每日栅渣量ω=Q平均日ω1=\n=1.73m3/d>0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣（10）计算草图如下：四、沉砂池采用平流式沉砂池1.设计参数设计流量：Q=301L/s（按2010年算，设计1组，分为2格）设计流速：v=0.25m/s水力停留时间：t=30s2.设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.25×30=7.5m（2）水流断面积：A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2（3）池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=2b=2.4m（4）有效水深：h2=A/B=1.204/2.4=0.5m（介于0.25～1m之间）\n（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，K：污水流量总变化系数1.5（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=0.5m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：（略大于V1=0.26m3，符合要求）（7）沉砂池高度：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=hd+0.06L2=0.5+0.06×2.65=0.659m池总高度H：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=1.43m（10）校核最小流量时的流速：最小流量即平均日流量\nQ平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s则vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0.17>0.15m/s，符合要求（11）计算草图如下：五、厌氧池1.设计参数设计流量：2010年最大日平均时流量为Q′=Q/Kh=301/1.3=231.5L/s，每座设计流量为Q1′=115.8L/s，分2座水力停留时间：T=2.5h污泥浓度：X=3000mg/L污泥回流液浓度：Xr=10000mg/L考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，所以设计水量按最大日平均时考虑。2.设计计算（1）厌氧池容积：V=Q1′T=115.8×10-3×2.5×3600=1042m3（2）厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m。则厌氧池面积：A=V/h=1042/4=261m2厌氧池直径：\nm（取D=19m）考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m。（3）污泥回流量计算：1）回流比计算R=X/（Xr-X）=3/（10-3）=0.432）污泥回流量QR=RQ1′=0.43×116=49.79L/s=4302m3/d六、氧化沟1.设计参数拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟按2010年设计分2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为Q1′＝=10000m3/d=115.8L/s。总污泥龄：20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75则MLSS=2700曝气池：DO＝2mg/LNOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3—N还原α＝0.9β＝0.98其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5b=0.07d-1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS·dK1=0.23d-1Ko2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2):所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原硝化安全系数：2.5脱硝温度修正系数：1.082.设计计算（1）碱度平衡计算：\n1）设计的出水为20mg/L，则出水中溶解性＝20-0.7×20×1.42×（1－e-0.23×5）=6.4mg/L2）采用污泥龄20d，则日产泥量为：kg/d设其中有12.4％为氮，近似等于TKN中用于合成部分为：0.124550.8=68.30kg/d即：TKN中有mg/L用于合成。需用于氧化的NH3-N=34-6.83-2=25.17mg/L需用于还原的NO3-N=25.17-11=14.17mg/L3）碱度平衡计算已知产生0.1mg/L碱度/除去1mgBOD5，且设进水中碱度为250mg/L，剩余碱度=250-7.1×25.17+3.0×14.17+0.1×（190－6.4）=132.16mg/L计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH≥7.2mg/L（2）硝化区容积计算：硝化速率为=0.204d-1故泥龄：d采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d原假定污泥龄为20d，则硝化速率为：d-1单位基质利用率：kg/kgMLVSS.d\nMLVSS=f×MLSS=0.753600=2700mg/L所需的MLVSS总量=硝化容积：m3水力停留时间：h（3）反硝化区容积：12℃时，反硝化速率为：=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d还原NO3-N的总量=kg/d脱氮所需MLVSS=kg脱氮所需池容：m3水力停留时间：h（4）氧化沟的总容积：总水力停留时间：h总容积：m3（5）氧化沟的尺寸：\n七、二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。1．设计参数设计进水量：Q=10000m3/d（每组）表面负荷：qb围为1.0—1.5m3/m2.h，取q=1.0m3/m2.h固体负荷：qs=140kg/m2.d水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5h堰负荷：取值围为1.5—2.9L/s.m，取2.0L/(s.m)\n2．设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m2（2）沉淀池直径：有效水深为h=qbT=1.02.5=2.5m<4m（介于6～12）（3）贮泥斗容积：为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积：则污泥区高度为（4）二沉池总高度：取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m则池边总高度为h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为i=0.05，则池底坡度降为则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m（5）校核径深比堰负荷：\n堰负荷以上各项均符合要求（6）辐流式二沉池计算草图如下：八、接触消毒池与加氯间采用隔板式接触反应池1．设计参数设计流量：Q′=20000m3/d=231.5L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min\n设计投氯量为：ρ＝4.0mg/L平均水深：h=2.0m隔板间隔：b=3.5m2．设计计算（1）接触池容积：V=Q′T=231.510-33060=417m3表面积隔板数采用2个，则廊道总宽为B＝（2+1）3.5＝10.5m取11m接触池长度L=取20m长宽比实际消毒池容积为V′=BLh=11202=440m3池深取2＋0.3＝2.3m(0.3m为超高)经校核均满足有效停留时间的要求（2）加氯量计算：设计最大加氯量为ρmax=4.0mg/L,每日投氯量为ω＝ρmaxQ=42000010-3=80kg/d=3.33kg/h选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为3/4瓶,共贮用12瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为1.5～2.5kg/h。配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1—3m3/h,扬程不小于10mH2O（3）混合装置：在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式），混合搅拌机功率N0实际选用JWH—310—1机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率4.0Kw\n解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设（4）接触消毒池计算草图如下：第四章污水处理厂的平面布置1.总平面布置原则该污水处理厂为污水处理厂新建工程，主要处理构筑物有：机械除渣格栅井、污水提升泵房、平流沉砂池、辐流初次沉淀池、鼓风曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、消化池、计量设施等及若干辅助建筑物。总图平面布置时应遵从以下几条原则。①处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。②工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。③构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。\n④管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。⑤协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。（1）总平面布置结果城市夏季主导风向为东南风，因此，污水厂可设在河流下游北侧，即城市的西北角。污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东北部，占地较大的污水处理构筑物在厂区西部，沿流程自南向北排开，污泥处理系统在污水处理构筑物的西部。厂区主干道宽7米，两侧构（建）筑物间距不小于15米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于10米该厂平面布置特点为：流线清楚，布置紧凑。鼓风机房和回流污泥泵房的位置布置，节约了管道与动力费用，便于操作管理。污泥消化系统构筑物靠近四氯化碳制造厂（即在处理厂西侧），使消化气、蒸气输送管较短。节约了基建投资。办公室。生活住房与处理构筑物、鼓风机房、泵房、消化池等保持一定距离，位于常年主风向的上风向，卫生条件与工作条件均较好。在管线布置上，尽量一管多用，如超越管、处理水出厂管都借道雨水管泄入附近水体，而剩余污泥、污泥水、各构筑物放空管等，又都与厂污水管合并流人泵房集水井。第二期工程预留地设在一期工程右侧。第五章污水厂的高程布置污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物。构筑物名称水头损失/m构筑物名称水头损失/m格栅0.1-0.29生物滤池（工作高度为2m时）沉沙地0.1-0.25(1)装有旋转式布水器2.7-2.8沉沙地：平流0.2-0.4(2)装有固定喷洒布水器4.5-4.75竖流0.4-0.5混合池或接触池0.1-0.3\n辐流0.5-0.6污泥干化场2-3.5双层沉淀池0.1-0.2曝气池:污水潜流入池0.25-0.5污水跌水入池0.5-1.5构筑物名称水头损失/m构筑物名称水头损失/m格栅0.1-0.29生物滤池（工作高度为2m时）沉沙地0.1-0.25(1)装有旋转式布水器2.7-2.8沉沙地：平流0.2-0.4(2)装有固定喷洒布水器4.5-4.75竖流0.4-0.5混合池或接触池0.1-0.3辐流0.5-0.6污泥干化场2-3.5双层沉淀池0.1-0.2曝气池:污水潜流入池0.25-0.5污水跌水入池0.5-1.5第三节污水系统高程计算污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜。高程布置时，使接触池的水面与地面相平，然后根据水头损失通过水力计算推前构筑物各控制标高。计算结果如下：由此向两边推算其他构筑物高程。计算结果见下表3，初沉池至沉砂池总水头损失为0.29+0.22=0.51m，则如下表初沉池至沉砂池上游标高为28.87+0.51=29.38m。\n第四节污泥系统高程计算1.初沉池排泥系统的管道长度为L=250m,管径选用D=200mm,污泥在管呈重力流，流速为v=0.8m/s，水头损失为：2.6m式中：CH——污泥浓度系数，本设计CH=71。2.污泥处理构筑物的水头损失当污泥以重力流排出池体外时，污泥处理构筑物的水托损失以各构筑物出流水头计算，初沉池，浓缩池，消化池取1.5m，二沉池取1.2m。3、污泥高程布置\n