污水处理厂课程设计说明书 37页

课程设计说明书课程名称：水污染控制（二）设计题目：污水处理厂课程设计院系：环境科学与工程班级：*********设计者：*********学号：*********指导教师：*********设计时间：2013春季\n********大学课程设计任务书姓名：*********院（系）：市政环境工程学院专业：*********班号：任务起至日期：2013年7月1日至2013年7月8日课程设计题目：已知技术参数和设计要求：一、设计原始资料1、厂区附近地形图一张（见附图）厂区附近地下水位标高172米；厂附近土层附近为亚粘土。2、城市污水资料：（1）生活污水分区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区服务人口（万人）5.24排水量标准（升/人.日）130140（2）工业废水工厂类型日排水量（米3/日）水质特征悬浮物（毫克/升）生化需氧量（毫克/升）变化系数A厂6400320800B厂6000260700（3）城市排水干渠进厂处A点管底设计标高173米。\n3、水体特征资料：该厂污水排入水体前要求达到一级B处理程度；4、气象资料（1）年平均温度4.4℃（2）冬季平均温度-26℃（3）结冻期116天（4）风向南（5）冰冻线1.7m5、河流最高洪水位：178米附图：厂区附近地形图比例尺：1:5000二、设计任务与步骤进行某城市市区污水处理厂的初步设计，其任务包括：（1）根据所给的原始资料，计算出进厂的设计流量和水质污染浓度；（2）根据水质情况，地形和上述计算结果，确定污水处理方法和污水、污泥处理的工艺流程以及相关的处理构筑物；（3）对各构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸；（4）对处理构筑物进行总体布置，并对污水与污泥处理流程进行高程设计。\n工作计划安排：7月1日至7月3日，查阅资料、选定污水处理工艺、计算构筑物尺寸；7月4日，绘制污水处理厂平面图，计算污水、污泥高程；7月5日，绘制污水、污泥高程图同组设计者及分工：一人一题指导教师签字___________________年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日\n第一章设计方案的选择长期以来，城市污水的处理均以去处BOD和SS为目标，并不考虑对氮、磷等无机营养物质的去除。随着化肥、洗涤剂和农药的普遍应用，污水中的氮、磷含量有了增加，其对环境的影响逐渐引起人们的重视。最突出的是水体特别是封闭水体的富营养化，表现为藻类的过量繁殖及继而引起的水质恶化；其次是氨氮的耗氧特性会使水体的溶解氧降低；此外，当水体的PH值较高时，氨对鱼类等水生生物具有毒性。因此，有效的降低水中的氨氮、磷的含量以成为现代废水处理技术的一项新课题。所以本设计生化处理部分采用A/A/O即厌氧-缺氧-好氧曝气池，达到同时去处水中BOD5、SS、N、P的目的。A/A/O法有以下特征：1.最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间小于其它同类工艺；2.SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；3.污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；4.运行中勿需投药，两个A段只需要轻微搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。对于污水处理过程中产生的污泥，本设计采用两级消化处理的方法，使污泥中有机物质变为稳定的腐殖质，同时减少污泥体积，并改善污泥的性质，使之易于脱水，破坏和控制致病微生物，并获得有用的副产品-沼气。厌氧消化处理是根据消化过程中沼气产生的规律进行设计的。它具有节省污泥加温和搅拌所需能量的优点。\n污水处理工艺流程：污泥处理工艺流程：初沉池污泥二次沉淀池浓缩池二级消化池贮泥池一级消化池脱水机房污泥外运剩余\n第二章设计流量和水质污染2.1设计流量的计算2.1.1生活污水计算生活污水平均日流量：=143.06L/s生活污水总变化系数：=1.56生活污水设计最大流量：=1.56143.06=223.17L/s2.1.2工业废水计算工业废水平均日流量：工业废水设计最大流量：=143.52L/s2.1.3城市污水流量城市污水平均日流量：城市污水设计最高日流量：\n2.2水质污染程度计算2.2.1生活水污染物质生活污水中BOD5=20~35g/(cap.d)，SS=30~50g/(cap.d)，TN=5~11g/(cap.d)，TP=0.7~1.0kg/(cap.d)；选用BOD5=25g/(cap.d)，SS=46g/(cap.d)，TN=8g/(cap.d)，TP=0.7g/(cap.d)生活污水中的BOD5含量：g/d生活污水中的SS含量：生活污水中的TN含量：生活污水中的NH3-N含量：生活污水中的TP含量：2.2.2工业废水污染物质工业废水中的BOD5含量：工业废水中的SS含量：2.2.3城市污水污染物浓度城市污水中BOD5的浓度：城市污水中SS的浓度：\n城市污水中TN的浓度：城市污水中NH3—N浓度：城市污水中TP的浓度：第三章粗格栅设计计算本设计中采用机械清泥的除泥方式，依据规范可得，污水过栅流速宜采用0.6～1.0m／s。除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°。设栅前水深0.6m，过栅流速为0.9m/s，用中格栅，栅条间距e=20mm，格栅安装倾角α=60°3.1栅条的间隙数3.2栅条宽度取栅条宽度S=0.01m\n3.3进水渠道若进水渠宽度为B=0.6m，其渐宽部分的展开角度为α1=20°出水槽与出水渠连接处的渐窄部分长度：3.4水头损失因为栅条的形状为矩形截面，取k=3，则：3.5格栅尺寸取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.6+0.3=0.9mH=h+h1+h2=0.6+0.097+0.3=1.0m栅条中长度：+=0.48+0.24+0.5+1.0+=2.74m3.6每日栅渣量：在格栅间距为20mm的情况下，设格栅渣量W1=0.04m3/103m30.2m3/d\n第四章细格栅设计计算设栅前水深0.6m，过栅流速为0.9m/s，用细格栅，栅条间距e=10mm，格栅安装倾角α=60°污水由两根污水总管引入厂区，故细格栅设计两组，每组的设计流量为：4.1栅条的间隙数4.2栅条宽度取栅条宽度S=0.01m4.3进水渠道若进水渠宽度为B=0.6m，其渐宽部分的展开角度为α1=20°出水槽与出水渠连接处的渐窄部分长度：\n4.4水头损失因为栅条的形状为矩形截面，取k=3，则：4.5格栅尺寸取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.6+0.3=0.9mH=h+h1+h2=0.6+0.26+0.3=1.16m栅条中长度：+=0.56+0.28+0.5+1.0+=2.86m4.6每日栅渣量：在格栅间距为20mm的情况下，设格栅渣量W1=0.02m3/103m3m3/d第五章曝气沉砂池设计计算5.1池子总有效容积V=60Qmaxt取t=2min，则：,故取V=45m3\n5.2水流断面积计算设v=0.1m/s，则5.3池体尺寸5.3.1池体总宽度设h2=3m，则：，则池体的实际水流断面积为3.8m2设2个格，每个池子的宽度为：5.3.2池长5.3.3每小时所需空气量设d=0.2m3/m3，则：5.3.4沉砂室容积两个沉砂斗：5.3.4沉砂斗设沉砂底宽α1=0.8m，斗壁于水平成55°，砂斗高h’3=1.1m，则砂斗上口宽：设池底坡度为0.05坡向砂斗，则：h3=h’3+0.05（11.9—4.68）=1.461m池子总高度：h=h1+h2+h3=0.3+3+1.461=4.761m\n5.4曝气系统设计曝气总干管采用DN=200m的管子，则流速：，每个池子设四根竖管，每根竖管空气流量为60m3/h。5.6集配水井的计算辐流沉淀池分为两组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。1.配水井的中心管径设计中取配水井中心管内污水流速v2=0.7m/s，设计中取1.2m；配水井直径设计中取v3＝0.3m/s取2.5m。集水井直径取4m。第六章初沉池设计计算\n其中r1=2m，r2=1m6.1.沉淀池表面面积取2座沉淀池，取q0=2，则：池径：，取池径D=24m，R=12m。有效水深，取沉淀时间t=1.5h，则：。池体长度：L=3.6vt=3.652=36m6.2沉淀池总高度6.2.1每池每天污泥量式中S=0.5L/(p.d)，由于采用机械刮泥，所以污泥在斗中储存实际用4h。6.2.2污泥斗容积污泥斗高度\n池体陂降池底储存的污泥的体积为共可储存的污泥的体积：，足够。6.3池体高度的计算沉淀池总高度：沉淀池周边处高度：径深比较核算：合格第七章A-A-O处理工艺的计算7.1出水水质设计因为出水要求达到一级B的出水标准，所以出水中TN=20mg/L，NH3-N=8mg/L，TP=1mg/L，BOD5=20mg/L。COD/TN=6.905×106/7.36×105=9.375>8\nTP/BOD5=0.64/70.5=0.009<0.06故可以采用A-A-O工艺。则BOD5的去除率：TN的去除率：TP的去除率：7.2工艺设计参数1.BOD污泥负荷N=0.15kgBOD5/(kgMLSS×d)；2.回流污泥浓度XR=10000(mg/L)；3.污泥回流比R=50%；4.混合液悬浮固体浓度；5.混合液回流比：；6.回流污泥量QR:循环混合液量Qr:7.BOD5污泥负荷率：\n7.3反应池计算7.3.1好氧池计算1.好氧池容积V：，取6200m32.硝化细菌的生长速率：3.平均水力停留时间：设计两个好氧池，每个好氧池的体积为3100m3，则好氧池的面积：A=V/h=3100/4.0=775m2(采用水深为4.0m),每组曝气池共设4廊道，每廊道宽取b=5.0m，则每廊道长4.尺寸校核设池体超高0.8m，故池体的总高度为：H=h1+h2=0.8+4.0=4.8m为了满足工程施工上的要求，相应的经好氧池及厌氧池，缺氧池的尺寸做相应的调整，则好氧池的尺寸为：LB=40m20m，缺氧池及厌氧池的尺寸为：LB=40m10m\n7.3.2缺氧池计算1.反硝化速率计算：2.排出反应池的微生物量计算3.设平均流量时水力停留时间t=1.6h4.则缺氧池的体积为：采用两个缺氧池，则一个缺氧池的体积为900m3，则池体的表面积为A=900/4.5=200m2，则每座采用2个廊道，每个廊道宽5m，每个廊道长：为了工程施工方便，采用L=40m，廊道宽2.5m，则体积仍为900m3。5.尺寸校核设池体超高0.8m，故池体的总高度为：H=h1+h2=0.8+4.5=5.3m7.3.3厌氧池计算厌氧池容积V3由生物除磷容积并考虑污泥回流计算，考虑计算容积较小，采用和好氧池、缺氧池、厌氧池按比例计算尺寸。取水力停留时间1.6h。\n7.3.4剩余污泥1.生成的污泥量2.内源呼吸作用而分解的污泥W23.不可生物降解和惰性的悬浮物量（NVSS）W3，该部分占TSS约50%4.剩余污泥产量WW=W1-W2+W3=8779.2-1223.78+3670.4=1225.82kg/d5.污泥龄7.3.5反应池进、出水系统计算1.进水管单组反应池进水管设计流量取管道流速v=0.8m/s；管道过水断面积管径取进水管管径DN600mm2.回流污泥管\n单组反应池回流污泥管设计流量取管道流速v=0.6m/s；管道过水断面积管径取进水管管径DN500mm3.进水井：进水孔过流量取孔口流速v=0.4m/s；孔口过水断面积孔口尺寸取为1m×1m进水井平面尺寸取为2m×2m4.出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算：式中：b——堰宽，b=4mH——堰上水头,m,出水孔过流量Q4=Q3=0.502m3/s取孔口流速v=0.5m/s孔口过水断面积\n孔口尺寸取为1.0×1.0m出水井平面尺寸取为3m×3m1.出水管反应池出水管设计流量Q5=Q1=0.183m3/s取管道流速v=0.8m/s管道过水断面积管径取进水管管径DN600mm校核管道流速7.4曝气系统计算AOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD5氧当量+NH3-N硝化需氧量–剩余污泥中NH3-N的氧当量-反硝化脱氮产氧量碳化需氧量D1假设生物污泥中含氮量以12.4%计，则：每日用于合成的总氮=0.124×（）=936.87（kg/d）即，进水总氮有用于合成。被氧化的NH3-N=进水总氮–出水NH3-N量–用于合成的总氮量=59.55–8–37.78=13.77mg/L\n需还原的硝酸盐氮量硝化需氧量D2：反硝化脱氮产生的氧量D3D3=2.86NT=2.86×341.496=976.68kgO2/d总需氧量AOR=D1+D2-D3=4076.04+2186.932-976.68=5286.29kgO2/d=220.26kgO2/h最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则：AORmax=1.4AOR=1.4×5286=7400kgO2/d=308.35kgO2/h去除每1kgBOD5的需氧量：7.5标准需氧量氧转移效率EA=6%，计算温度T=30℃。将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。查表得水中溶解氧饱和度：CS（20）=9.17mg/L，CS（30）=7.63mg/L空气扩散气出口处绝对压为：pb=1.013×105+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×4=1.405×105Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比：好氧反应池中平均溶解氧饱和度：\n标准需氧量为：相应最大时标准需氧量：SORmax=1.4SOR=1.4×4161.7=5826.38kgO2/d=242.77kgO2/h好氧反应池平均时供气量：最大时供气量：Gsmax=1.4Gs=1.49633.3m3/h=13487m3/h2.鼓风机的选择：鼓风机所需供气量：最大时：Gsmax=13487m3/h=225m3/min平均时：Gs=9640m3/h=165m3/min最小时：Gsmim=0.5Gs=4820m3/h=80.3m3/min根据供气量和压力选用六台LG80鼓风机7.6供风管道计算在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根。在每一根干管上设8对配气竖管，共16条配气竖管。全曝气池共设80条曝气竖管。每根竖管的供气量为：曝气池的平面面积：每个空气扩散器的服务面积为0.2m2则中的空气扩散器的数目为40\n00个，为了安全起见，本设计采用4080个空气扩散器，则每个竖管上安装51个空气扩散器。每个空气扩散器的配气量为：压力损失设计取值9.8kpa。所需空气压力pP=（4.5-0.2+1）×9.8=51.94kpa第八章二沉池设计计算污水厂设计流量Q=0.3669m3/s，考虑回流比50%，采用设计流量0.55m3/s。本设计采用中心进水周边出水式辐流二沉池。1.沉淀部分有效面积设计中取表面负荷q′=1.4m3/（m2·h）池数n=2则：A=2.沉淀池直径式中D——沉淀池直径，m。，取25m。3.沉淀池有效水深\n设计中取沉淀时间t=3h校核：，属于6~12，符合要求。1.污泥部分所需容积2.沉淀池总高度设计中取=0.5m，=0.3m，=3.5m根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05。设计中取r=17m，=1.0m，i=0.05设h4=2.5m，r1=5m>1651m3\n1.沉淀池长度设计中取v=5m/s2.沉淀池宽度m3.进水管的计算设计中取，，R=50%进水管管径取=600mm流速4..出水管出水管采用管径D=600mm钢管5.排泥装置沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2~3m/min\n，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排出池外。第九章消毒接触池设计计算9.1加氯计算1.加氯设备二级处理出水采用氯液消毒时，液氯投加量一般为5~10mg/L，本设计中液氯投加量采用8.0mg/L。每日加氯量为：2.加氯设备液氯由真空转子加氯机加入，加氯机设计两台，采用一用一备。每小时加氯量：设计中采用ZG——1型转子加氯机。9.2尺寸计算1.消毒接触池容积设计中取t=30min2.消毒接触池表面积\n设计中取h2=2.5m1.接触池长度设计中取B=3.0m每廊道长：，取L=12m长宽比：，符合要求2.池高3.进水部分每个消毒接触池进水水管径D=600mm，v=0.78m/s。4.混合采用管道混合方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增强混合效果，加氯点后接D=600mm的静态混合器。5.出水部分本设计采用薄壁堰出水：\n设计中取n=2，b=4m，取0.10m。取自由跌落0.15m，则出水堰总水头损失为9.3污水计量设备本设计流量为0.3669m3/s，故采用测量范围在0.080～0.900m3/s的巴式计量槽。1.巴式计量槽各部分的尺寸：喉部宽度：b=0.75m；渐缩部分长度：A1=0.5×0.75+1.2＝1.58m；喉部长度：A2=0.6m；渐扩部分长度：A3=0.9m上游渠道宽度B1=1.2×0.75+0.48＝1.38m;下游渠道宽度B2=0.75+0.3=1.05m2.计量槽总长度计量槽上游直线段长L1=3B1=3×1.38＝4.14m计量槽下游直线段长L2＝5B2＝5×1.05＝5.25m计量槽总长L：L＝L1+A1+A2+A3+L2=4.14+1.575+0.6+0.9+5.25=12.465m3.计量槽水位当b=0.75m，H1=0.5m当b=0.3~2.5m时，H1/H2≤0.7时为自由流；H2≤0.7×0.49＝0.34m；取H2＝0.35m\n第十章化学除磷采用混凝沉淀工艺进行化学除磷。石灰，经投药房制备，由计量泵湿式投加至二沉池集配水井，在二沉池沉淀。为提高絮凝效果，二沉池刮吸泥机上设置栅条，可加大涡流与搅拌，强化絮凝。石灰投加量应根据出水确定，通过对曝气池的调试，力争减小化学除磷部分，争取生物处理达标。第十一章污泥处理系统设计计算11.1污泥量计算11.1.1初沉池污泥量计算按去除水中悬浮物计算式中：γ——污泥容量，一般采用1000；设计中取T=4h，=97%，η=50%，=（100%3-50%）×=0.5×初沉池一天污泥量=2××10.17=122，即=20.34以每次排泥时间1h计，每次排泥量=20.34=0.00565\n11.1.2剩余污泥量计算1.曝气池每日增加的污泥量：剩余污泥浓度前已述及：Xr=10000mg/L2.曝气池每日剩余污泥量：11.2污泥浓缩池计算本设计采用幅流浓缩池，浓缩来自二沉池的剩余污泥，浓缩前污泥含水率99％，浓缩后的污泥含水率为97％，设置两座污泥浓缩池。浓缩池污泥固体通量M=60kg/(m3.d)11.2.1浓缩池的面积采用两个浓缩池，每个浓缩池的面积为则浓缩池的直径D为：，故采用D=12m\n11.2.2浓缩池的高度计算其中r1=1m，r2=0.5m1.取污泥浓缩的时间为T=16h，着浓缩池工作部分的高度H1为2.浓缩池的超高H2=0.30m3.缓冲层的高度H3=0.30m4.浓缩池的高度为H=H1+H2+H3=4+0.3+0.3=4.6m5.浓缩后污泥体积的计算11.2.3排泥斗体积的计算11.2.4管道的确定进泥管采用DN400mm，排泥管采用DN400mm，排上清液采用DN=100mm；总高度：H总＝4+0.5+0.86＝5.36m\n11.3贮泥池采用矩形贮泥池，贮存来自初沉池和浓缩池的污泥量。初沉池的污泥量Q1=508.35m3/d来自污泥浓缩池的污泥量：Q2=335.79m3/d，则贮泥量为：Q1+Q2=508.35+335.79=844.14m3/d取845m3/d。设贮泥池两座，贮泥时间t=8h，池高h2=3m，着贮泥池的表面积F为设贮泥池池宽B=5m，池长L为：贮泥池底部为斗形，下部为1m1m，高度h3=2m，设超高为h1=0.5m，则贮泥池的总高度11.4污泥消化池采用固定式盖式消化池，两级消化，一级消化池污泥投配率为5%，二级消化池污泥投配率为10%，消化温度为33~35℃，一级消化池进行加温，搅拌，二级消化池不加热，不搅拌，利用一级消化池的余温。11.4.1消化池容积计算1.一级消化池的总容积：2.采用四座一级消化池，则每座池子的有效容积为：3.消化池的直径：，取D=22m集气罩直径d1=2m，池底下锥体直径d2=2m，集气罩高度h1=2m，上锥体高度h2=3m，消化池柱体高度h3应大于，取12m，下锥体高度h4=1m，则消化池总高度为：\n集气罩容积为：弓形部分容积：圆柱部分容积：下锥体部分容积：则消化池的有效容积：>2370.45m3二级消化池的总容积：二级消化池共设两座，每两座一级消化池与一座二级消化池串联。二级消化池各部分尺寸以一级消化池相同。11.4.2消化池各部分面积计算集气罩表面积F1：池顶表面积F2：池壁表面积（地上部分）F3：池壁表面积（地下部分）F4：\n第十二章污水提升泵站12.1泵站流量的计算拟用4台泵（三用一备）则每台泵流量为Q0=。12.2扬程的估算①通过格栅的水头损失取为0.1m估算；②水位提升10m，取沿程的水头损失为2m。③故污水泵站的提升扬程为：10+2+0.1=12.1m。故采用水泵扬程为13m。12.3.水泵型号的确定根据H=13m，Q=122.23L/s，查阅《给水排水设计手册》第11册中水泵样本。决定选用250TLW-400II三台，其中1台备用。单泵工作性能参数：Q=440m3/h=122.23L/s，H=7.5m。转速：735r/min，电动机功率18.5kw，电动机电压380v，叶轮直径160mm。\n