【水污染控制工程课程设计】45td城市污水厂污水处理工艺初步设计 43页

'课程设计课程名称_水污染控制工程课程设计_题目名称水污染控制工程课程设计45t/d城市污水厂污水处理工艺初步设计学生学院__环境科学与工程___专业班级__环境科08级（1）班___学号学生姓名__________________指导教师____________________ 2011年7月8日1设计说明书1.1前言1.1.1设计任务的来源随着城市人口的不断增多，城市污水量也逐年上升，如果污水未经处理直接外排，会严重污染环境，故城市污水处理厂的建设就十分必要。1.1.2设计范围和项目某市拟建一座污水处理厂，设计水量：Q=10000+1000N（m3/d）[N-学号]；进水水质指标为：COD450mg/L；BOD5：200mg/L；氨氮：15mg/L；磷酸盐3mg/L；悬浮物SS：370mg/L。试根据水质、水量、地区条件、施工条件和一些污水厂运转情况，完成污水处理工艺方案设计。1.1.3该项污水及处理的国内外现状该厂污水未经处理即排入河流，已造成河流严重污染，等待解决，并要对可能的污染源进行控制。1.1.4本设计的先进性建设污水处理厂是控制水污染的有效手段，也是城市基础建设的一个重要环节，这一目标的实现与否，不仅直接影响该市各项功能的发挥，也标志着城市基础建设的完善程度，成为衡量城市现代化的标准之一，污水处理厂的建设，不仅反映城市的经济实力、人口素质和社会文明水平，也可以通过污水的集中处理，降低企业和社区污水处理的费用，减少企业的生产成本，从而增加对内资和外资的吸引力。良好的城市环境也会加快该地区旅游业的发展，增加该地区的市民收入和财政收入。 1.2设计原始资料1.2.1水文及地质条件1、站附近河流历年最高洪水值为265米，该河95%保证率的枯水量为15，河流流速为0.8m/s。2、河水水质：DO=7mg/L；BOD5=25mg/L。3、土壤为砂质粘土，抗压强度在1.5以上。4、该河即在该厂污水站附近。1.2.2气象条件1、该区平均气压为730.2mmHg柱。2、年平均气温为15.1℃3、冬季最低为8℃。4、常年主导风向为东南风。5、最大风速为32m/s，平均为1.6m/s，历史最高台风12级。1.2.3其它资料1、厂区附近无大片农田。2、拟由省属建筑公司承建施工。3、且各种建筑材料均能供应。4、电力供应充足。1.2.4设计依据1、投资方建设项目委托书2、省、市区域水污染物总量控制与污染治理规划3、建设项目区域水流域功能区划分4、建设项目主管部门批准文件5、建设项目土地规划与用地审批文件等1.2.5设计标准1、《污水综合排放标准》（GB8978-1996） 2、《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段1级标准3、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准4、工业废水排放标准优先执行行业标准5、畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）6、医疗机构水污染物排放标准7、杂环类农药工业水污染物排放标准8、造纸工业水污染物排放标准（GB3544-2001）9、制糖工业水污染物排放标准GB（21909-2008）10、电镀废水排放标准（GB21900-2008）11、纺织染整工业水污染物排放标准12、肉类加工工业水污染物排放标准（GB13457-92）13、钢铁工业水污染物排放标准14、啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）1.2.6出水标准达到广东省地方标准（DB44/26-2001）水污染物排放限值第二时段1级标准或城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。1.3方案的比较选择1.3.1工艺方案分析1、设计水量：Q=45000（m3/d）；2、进水水质指标为：COD450mg/L；BOD5：200mg/L；氨氮：15mg/L；磷酸盐3mg/L；悬浮物SS：370mg/L表1.1城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准主要污染物原水水质（mg·L-1）排放标准（mg·L-1）去除率(％)CODCr450≤50≥88.9BOD5200≤10≥95氨氮15≤5≥66.7总磷（以P计）3≤0.5≥83.3SS370≤10≥97.3 1.3.2工艺比较现根据已知的污水水质及要求的处理效果进行方案比选，以选择最适合此次设计的工艺方案，目前我国在脱氮除磷方面应用最广泛的，也最行之有效的三个方案是A²/O工艺，SBR法，以及氧化沟工艺。下面就对这三种工艺进行比较。1、A²/O工艺（1）工艺原理：首段厌氧池流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本段主要为释磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；外，NH3－N因细胞的合成作用而被去除一部分，使污水中NH3－N浓度下降，但NO3－N含量没有变化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3－N和NO2－N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3－N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。在好氧池中，有机物被微生物生化降解，BOD5继续下降，有机氮被氨化继而被硝化，使NO3－N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3－N浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以比较快的速度下降。所以，A2/O工艺它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NO3－N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。（2）工艺流程：图1.1A²/O工艺流程图（3）工艺特点：优点：①该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺； ②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之余，SVI值一般均小于100；③污泥中含磷浓度高，一般为2.5%以上，具有很高的肥效；④运行中不需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费低。缺点：①除磷效果难于再行提高，且回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响。污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此；②脱氮受内回流比影响，脱氮效果难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用；③对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。2、氧化沟工艺（1）工艺原理：氧化沟又称连续循环式反应池，或“循环曝气池”，因其的构筑物呈封闭的通道而得名，故有人称其为“无终端的曝气系统”。氧化沟法是活性污泥法的一种变型，它将连续式反应池用作生物反应池，污水和活性污泥混合液在该反应池中以一条闭合式曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气的情况下使用，这时，水和固体的停留时间长，有机物质的负荷低，它使用一种带方向控制的曝气和搅拌装置，向反应池中的物质传递水平速度，一般形成0.25~0.30m/s的流速，使活性污泥呈悬浮状态，从而使被搅动的液体在闭合式曝气渠道中循环，在这样的流速下，混合液在5~15min内完成一次循环，而廊道内大量的混合液可以稀释进水20~30倍。它的水力流态和普通活性污泥法相差较大，是一种首尾相接的循环流，通常采用延时曝气。其工作原理和特征如下：水流混合方面：在流态上，氧化沟介于完全混合和推流之间。它的这种独特的水流状态有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区和缺氧区，用以硝化和反消化，取得脱氮的效应。（2）工艺方面：可考虑不设初沉池，有机性悬浮物和氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。BOD 负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统。氧化沟技术发展较快，类型多样，根据其构造和特征主要分为帕斯韦尔氧化沟，卡鲁塞尔氧化沟，交替工作式氧化沟，奥贝尔氧化沟，一体氧化沟。帕斯韦尔氧化沟采用单环路，在沟的出口处安装可调式溢流堰，以控制水位和曝气设备的淹没深度，一般设置中心岛或中心墙，其中以设置中心墙居多，为了减少弯道损失，并最大限度的减少弯道隔墙下游背流处的固体沉淀，需要在渠道弯曲部分设置导流墙，原污水和回流污泥在曝气转碟上游进入氧化沟，以便在曝气转碟处的横截面上充分混合分配，防止短路。（3）工艺特点：帕斯维尔氧化沟的优点有：①出水水质好，脱氮效果明显。②构筑物简单，运行管理方便。③结构多样，可根据地形选择合适的构筑物结构形式。缺点：单座构筑物处理能力有限，流量大时，分组太多，占地面积较大，增加了管理的难度。3、SBR工艺（1）工艺原理：SBR工艺（序批式间歇活性污泥法的简称）是最早的污水处理工艺。由于受到自动化水平和机械制造的限制，早期的SBR操作烦琐，设备可靠性差，因此应用较少，近年来，由于自动化水平的提高和设备制造工艺的改进，SBR工艺克服了操作烦琐的缺点，提高了设备的可靠性，设计合理的SBR具有良好的脱氮除磷效果，因而近年来倍受关注，成为污水处理工艺中应用最为广泛的工艺，SBR工艺的基本特征是在一个反应池中完成污水的生化反应，其曝气池的运行操作是由流入、反应、沉淀、排放和闲置五个工序组成，沉淀，排水，排泥，处理设施比一般氧化沟还要简单。在流入工序实施前，闲置工序处理后的污水已经排放，曝气池中残存着高浓度的活性污泥混合液。当污水注入时，曝气池可以起到调节池的作用，如果精心铺砌可以取得预曝气的效果，也可使污泥再生，恢复其活性。 SBR工艺的概念和操作灵活性使其易于引入厌氧/好氧除磷过程或缺氧/好氧除氮过程，通过调整运行周期以及控制各工序时间的长短，可实现对氮磷的高效去除。（2）工艺特点：①理想的推流过程使生化反应推动力增加，效率提高，池内厌氧、好氧交替状态，净化效果好。②工艺流程简单，运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要的时间短，效率高，处理效果好，可获得低SS出水。③耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲的作用，有效抵抗水量、水质中有机物的冲击。④工艺过程中各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。⑤处理设备少，构造简单，易于维护和管理。⑥污泥沉降性能好，SVI值较低，反应池内存有COD、BOD5浓度梯度，可以有效控制丝状菌的过量繁殖，避免污泥产生膨胀现象。⑦SBR系统本身也适于组合构造方法，有利于废水处理厂的扩建和改造。⑧适当地控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，能获得很好的脱氮除磷效果。⑨工艺流程简单，造价低，主设备只有一个序批式间歇反应器，不需要另外设置二沉池、污泥回流系统，调节池和初沉池也可省略，布置紧凑，占地面积小，故其建设费用和运行费用都比较低。1.3.3工艺流程的确定通过以上的计算与工艺方案比较，可以看出，SBR法相对工艺经济、占地省、可很好实现低SS排放，能达到设计要求，因此该污水处理厂的设计拟采用SBR工艺。工艺流程如下：（图1.1）进水→粗格栅→提升泵站→细格栅→沉砂池→调节池→SBR反应池→接触池→出水↓污泥浓缩池↓污泥脱水房→外运图1.2工艺流程图 1.4主要构筑物的比较选择1.4.1粗格栅的选择城市污水中含有大量的漂浮物质，为保证污水泵和后面的正常运行，粗格栅的设置是非常必要的，另外，也可以减轻后续构筑物的处理负荷，根据现有污水处理厂的运行经验及有关资料介绍，本设计污水泵前设一粗格栅。1.4.2细格栅的选择经污水提升泵房提升的污水含有粒径较小的漂浮物，前面的粗格栅无法拦阻，但是又会给后面的处理带来负担和不便，在泵房的后面要对这些小颗粒的漂浮物进一步进行处理，因此在泵站后面设置细格栅。1.4.3沉砂池的选择由于城市污水中含有大量的无机悬浮颗粒，这些物质在后面的生物过程中，对活性污泥会产生许多不良的影响，并且这些物质沉降下来后，会给污泥的处理带来许多的不便，因此这些物质在进入生物处理阶段前必须被去除。采用沉砂池可以去除这些无机悬浮颗粒。1、常见的沉砂池（1）平流沉砂池（2）曝气沉砂池（3）多尔沉砂池（4）钟式沉砂池2、各种沉砂池的优缺点（1）平流沉砂池优点：平流沉砂池拦截无机颗粒效果好；其工作稳定，结构简单，排砂方便。缺点：平流沉砂池的沉砂中还有10﹪的有机物，这些有机物给砂的后续处理带来许多的不便；保持0.3m/s的水流速度比较困难，因进水水量变化幅度大；现优恒定水流速度的设施不是很理想，比例流量堰有时会在池底形成较高的流速而使沉淀的砂粒冲起。（2）曝气沉砂池 优点：在沉砂效果相同的情况下，适应水流变化的能力强；水头损失小；通过控制曝气强度，可使沉淀下来的砂粒的腐化有机物的含量降低；只要调节现场操作条件，即可改变其除砂的性能，运用灵活度大，可以在一级处理前作为混合、絮凝、预曝气的作用，可以改善进水的腐化状况从而提高后续的处理效果。缺点：能耗比其他的沉砂池大，运转劳动力较多，如何获得良好的螺旋环流流态挡板的位置，良好的砂斗和排砂系统等在设计上还存在许多的问题。（3）多尔沉砂池优点：不需要进行流量控制，通过池子的水头损失较小，刮泥机的传动部分、轴承部分等均在水面之上，寿命长，便于使用维修，在国外此种沉砂池已经系统化，而且除砂、洗砂、分选设备也已经成套。缺点：布水不均匀，进口处理量分布导流板很难调节，故影响处理效果，沉淀砂粒有机物较多，特别是进水量低时，池身小于0.9m，刮砂时易将砂粒搅起。1.4.4钟式沉砂池优点：适应流量变化的能力强，水头损失小，细砂粒去除率高，机械传动部分在水面以上，便于维修，动力效率高。缺点：国外公司的专有产品和技术设计，技术成本比较高，搅拌浆会缠绕纤维状物体，砂斗内的砂子因为被压实而抽排困难，往往需要高压水和空气去搅动，池子本身虽占地小，但由于要求切线方向进水并且进水渠道直线较长，池子数目多于两个时，配水困难，占地也大。通过以上各种沉砂池优缺的比较可知，平流式沉砂池的沉砂中含有一定量的有机物，使沉砂的后续处理困难增大，需要配置洗砂机，这样会增加运行费用，同时也要消耗人力和物力，而且增加了设备的占地面积。近年来，有许多的污水处理厂都采用了曝气沉砂池，并取得了良好的效果，而且，可以通过曝气，使污水的流动状态极不稳定，这样可以通过摩擦、碰撞等一系列的作用，将无机颗粒表面上的有机物分离下来。且曝气沉砂池除砂效果较好，适合本工艺设计的进水SS较高，要求去除率高的特点，故本设计采用曝气沉砂池。1.4.5调节池的确定调节池虽然不具备污水处理的能力，但对后续污水处理及运行效果具有重要的作用，因为SBR是阶段性运行，而水量是均匀的，因此设置调节池也具有储水的作用。 1.4.6接触消毒池的确定城市污水经过一级或二级处理(包括活性污泥法和生物膜法)后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒。消毒剂的选择见下表：表1.2常用消毒剂消毒剂优点缺点适用条件液氯效果可靠、投配简单、投量准确，价格便宜氯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，当污水含工业污水比例大时，氯化可能生成致癌化合物。适用于，中规模的污水处理厂漂白粉投加设备简单，价格便宜。同液氯缺点外，沿尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大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臭氧消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物，色，味，等，污水中PH，温度对消毒效果影响小，不产生难处理的或生物积累性残余物投资大成本高，设备管理复杂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次氯酸钠用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自制电解产生，消毒需要特制氯片及专用的消毒器，消毒水量小适用于医院、生物制品所等小型污水处理站经过以上的比较，并根据现在污水处理厂现在常用的消毒方法，决定使用液氯消毒。1、设计参数：设计流量：Q′=45000m3/d=521L/s水力停留时间：T=0.5h=30min，并保证余氯不少于0.5mg/L设计投氯量为：ρ＝5mg/L污水，污水在池中的流速大于0.06m/s；储备氯量按20d计算平均水深：h=2.5m隔板间隔：b=4m排泥管：D=150mm采用射流泵加氯，使得处理污水与消毒液充分接触混合，以处理水中的微生物，尽量避免造成二次污染。采用隔板式接触反应池。 2、运行参数：池底坡度:　　2%～3%　　　　隔板用:3块长:20m　　宽:11m水头损失取:0.5m　　水流速度:0.75m/s1.4.7巴氏计量槽的确定为了准确的掌握污水处理厂的污水量，并对水量资料和其它运行资料进行综合的分析，提高污水处理厂的运行管理水平，需要在污水处理系统设置计量设备，本设计采用在接触池后设置巴氏计量槽，在这里设置，施工方便。这种计量槽精确度高、水头损失小，、底部冲刷力大，不易沉积杂物。1.4.8浓缩池的确定污泥浓缩池主要是降低污泥中的间隙水，来达到使污泥减容的目的。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。污泥浓缩的方法有沉降法、气浮法、离心法。浓缩池可分为气浮浓缩池、重力浓缩池和离心浓缩池。重力浓缩池按其运行方式分为间歇式或连续式。1、气浮浓缩池：依靠微小气泡与污泥颗粒产生粘附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高，贮泥能力小；2、连续式重力浓缩池：用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多；3、间歇式重力浓缩池：主要靠阀门控制污泥的进出和上清液的排出，无刮泥系统，管理简单，运行费用低，动力消耗小；4、离心浓缩池：利用污泥中的固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力二是两者分离，达到浓缩目的。离心分离一般要加入助凝剂，且耗电量大，在达到相同的浓缩效果时，其电耗约为气浮法的10倍。综上所述，由于本工艺设计水量较少，本设计采用间歇式重力浓缩池。。1.7.9机械脱水设备的确定污泥经过浓缩后，依然含有97﹪ 的水分，体积依然很大，具有较强的流动性，为了方便综合运用和外运，需要对污泥进行脱水处理，经查阅文献和设计手册，本设计采用带式污泥脱水机。1.5各构筑物的设计参数及相关尺寸1.5.1泵前粗格栅1、设计参数：格栅倾角：格栅间隙：b=0.03m柵前水深：过柵流速：单位柵渣量：2、结构尺寸：总槽宽：B=1.19m栅后槽总高度：H=0.847m栅槽总长度：L=2.766m所对应的格栅尺寸为：长×宽=8.3×5.6m1.5.2泵后细格栅1、设计参数：格柵倾角：柵条间隙：b=0.015m柵前水深：过柵流速：单位柵渣量：2、结构尺寸：总槽宽：B=1.07m栅后槽的总高度：H=1.12m栅槽总长度：L=3.05m所对应的格栅间尺寸：长×宽=8×6m1.5.3曝气沉砂池1、设计参数：最大设计流量时的旋转流速：；最大设计流量时的水平流速：；最大设计流量时的流行时间：；城市污水的沉砂量：X=30m3/106m3污水； 有效水深：2~3m，取h2=3m；宽深比：1~1.5；清除沉砂的时间间隔：；每m3污水的曝气量为0.2m3空气。2、结构尺寸：池长：L=7.20m池宽：b=2.61m池高：H=2.95m1.5.4SBR反应池前的调节池池长：L＝70.71m池宽：B＝70.713m池深：H＝3.0m1.5.5SBR反应池1、设计参数：日最大变化系数：Kz=1.20活性污泥自身氧化系数：二沉池出水SS：Ce=10mg/L二沉池出水SS中VSS所占的比例：f＝0.75二沉池出水中总的：Sz=10mg/L污泥龄：污泥的产率系数：进水VSS中可生化部分的比例：有机物氧化的需氧系数：污泥需氧系数：2、结构尺寸：设四座SBR反应池单池池长L＝34m单池池宽B＝16m有效水深H＝5.16m1.5.6接触池采用隔板式接触池1、设计参数： 接触时间t＝30min2、接触池的结构尺寸：接触池的长度L＝43.2m接触池的宽度B＝15m有效水深H=1.8m接触池的分隔数n=5个3、氯库及加氯间的结构尺寸氯库及加氯间采用分建式氯库：长×宽×高＝10×4×4.5m加氯间：长×宽×高＝10×4×4.5m1.5.7连续式重力浓缩池采用中心进泥周边出水1、设计参数：剩余污泥为活性污泥，固体通量2、结构尺寸浓缩池的直径为D＝15m浓缩池的深度H＝5.34m3、脱水机房设计参数带式压滤机的污泥产率为200kg干泥/d4、机构尺寸压滤机的带宽为2m，机房长×宽＝20×15m1.6设计改进方法改善污水提升泵房的设计如下：1、设计参数：吸水管流速：0.8～1.5m/s、压水管流速：1.2～1.8m/s。2、结构尺寸：采用圆形泵房，D=15m。3、泵的选择：选用KWPK350－400的无阻塞离心泵四台，每台Q＝460～1050吨/h，扬程H＝3.8～9.4m，电机功率18.5～30kw。 2设计计算书2.1设计流量计算1、已知条件平均设计流量：Q＝45000，生活污水总变化系数：2、计算表2.1流量换算(其中)单位换算QQmaxm3/d4500054000L/s521625m3/h18752250m3/s0.5210.6252.2泵前粗格栅设计计算城市污水中含有大量的漂浮物质，为保证污水泵和后面的正常运行，粗格栅的设置是非常必要的，另外，也可以减轻后续构筑物的处理负荷，根据现有污水处理厂的运行经验及有关资料介绍，本设计污水泵前设一粗格栅。2.2.1设计参数格栅倾角：格栅间隙：b=0.03m柵前水深：过柵流速：单位柵渣量：2.2.2设计计算1、柵条的间隙数n：（个）式中：——最大设计流量， ——格栅倾角，取b——格栅间隙，m，取b=0.03mn——格栅间隙数，个h——栅前水深，m，取h=0.5m——过栅流速，m/s，取=0.8m/s则：个设置两台格栅，则单台格栅间隙数n=50/2=25个2、格栅宽度B：栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m，取0.2m。设栅条宽度：S=10mm=0.01m则栅槽宽度：B=S(n-1)+bn+0.2=0.01×（25-1）+0.03×25+0.2=1.19m3、进水渠道渐宽部分的长度L1：设进水渠宽B1=0.8m，其渐宽部分展开角度α1=20º，进水渠道内的流速为0.6m/s。4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度:5、通过格栅的水头损失：，，式中：——设计水头损失，m——计算水头损失，mg——重力加速度，k——系数，格栅受到污物堵塞时水头损失增大的倍数。一般采用3。——阻力系数，与栅条断面有关，可按手册提供的计算公式和相关数据计算，设栅条断面为锐边矩形断面，=0.047m 6、栅后槽总高度H：设栅前渠道超高，则有：7、栅槽总长度L：式中：——栅前渠道深，，m8、每日栅渣量W，因为格栅间隙为30mm，当格栅间隙为30~50mm时，，所以本设计采用。应当采用机械清渣。9、格栅除污机设备选用①每日栅渣量，经过计算该污水处理厂每日的栅渣量，需要采用机械清渣。②格栅除污机的选用，格栅选两台反捞式格栅除污机，每台的过水量为根据设备制造厂提供的反捞式格栅除污机的有关技术资料，所选设备的技术参数：安装角度为;电机功率为1.1kw;设备宽度为1100mm。 图2.1粗格栅计算草图（单位：mm）2.3泵后细格柵设计计算经污水提升泵房提升的污水含有粒径较小的漂浮物，前面的粗格栅无法拦阻，但是又会给后面的处理带来负担和不便，在泵房的后面要对这些小颗粒的漂浮物进一步进行处理，因此在泵站后面设置细格栅2.3.1设计常数格柵倾角：柵条间隙：b=0.015m柵前水深：过柵流速：单位柵渣量：2.3.2设计计算1、柵条的间隙数n：设置两台格栅，则单台格栅间隙数n=70/2=35个2、格柵宽度B：柵槽宽度一般比格柵宽0.2~0.3m，取0.2mB=S(n-1)+bn+0.2=0.01×(35-1)+0.015×35+0.2=1.065m 式中，柵条宽度S=0.01m，取B=1.07m3、进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道宽，其渐宽部分展开的角度为α1=20，进水渠道内的流速为0.8m/s4、格柵与出水渠道连接处的渐宽部分长度：5、通过格柵的水头损失：设柵条断面为矩形断面，则=0.120m式中：——设计水头损失，m——计算水头损失，mg——重力加速度，k——系数，格柵受到污物阻塞时的水头损失，一般采用3。6、柵后槽的总高度:设柵前渠道超高为7、柵前渠道深：柵槽总长度L:8、每日柵渣量W：式中：——总变化系数，=1.20 W1——单位柵渣量，所以应当选用机械除渣。9、选择FHG型反捞式格柵除渣机：图2.2细格栅计算草图（单位：mm）2.4曝气沉砂池设计计算由于城市污水中含有大量的无机悬浮颗粒，这些物质在后面的生物过程中，对活性污泥会产生许多不良的影响，并且这些物质沉降下来后，会对污泥的处理带来许多的不便，因此这些物质在进入生物处理阶段前必须被去除。采用沉砂池可以去除这些无机悬浮颗粒。2.4.1设计参数最大设计流量时的旋转流速：最大设计流量时的水平流速：最大设计流量时的流行时间：城市污水的沉砂量：X=30m3/106m3污水有效水深：2～3m，取宽深比：1～1.5清除沉砂的时间间隔：每污水的曝气量为0.2空气2.4.2设计计算 1、池子总有效容积V，：式中：——最大设计流量，，t——最大设计流量时的流行时间，min，取t=2min则：V=0.625×2×60=752、水流断面面积A，：式中：为最大设计流量时的水平流速，m/s，取=0.06m/s3、沉砂池的尺寸：（1）池子的宽度B：式中：为设计有效水深，m，取=2m设两格池子，每座的池宽为：宽深比：1<<2满足要求。（2）池长L：（3）沉砂斗容积：（4）每格设一个沉砂槽，共设两个沉砂槽，每个沉砂槽的容积为：4、沉砂槽的尺寸：（1）沉砂槽上口宽a： 式中：——槽高，m，取=0.4m——槽底宽，m，取=0.5m槽壁与水平面倾角为（2）沉砂槽的容积，：>1.59m3（3）沉砂室高度，m：采用重力排砂，设沉砂室坡向沉砂槽的坡度为0.3，沉砂室由两部分组成，一部分为沉砂槽，一部分为沉砂池坡向沉砂槽的过度部分，沉砂室的宽度为5、沉砂池总高度H，m：式中：――超高，取＝0.3m图2.3曝气沉砂池计算草图（单位：mm）6、晒砂厂的计算：砂量为QS=QmaxX=54000×30×10-6=1.62晒砂场按15天的晒砂时间考虑，则总砂量：1.62×15=24.3m3 晒砂厚度为30cm，砂场的面积为S=24.3/0.3=81m2取长×宽＝9m×9m图2.4晒砂场计算草图（单位：mm）2.4.3曝气沉砂池进出水计算1、进水配水渠的计算：渠宽：其中Q为最大流量的1.5倍。水深：配水渠超高取0.3m配水渠总高度：H＝1.06+0.3＝1.36m2、进水计算：进水采用溢流堰进水，式中：Q――进水口设计流量，Q＝0.625b――堰宽，取2.6mm0――流量系数，m0＝0.38H――堰上水头损失。 3、出水计算：出水采用薄壁矩形溢流堰，为了保证出水均匀，堰宽采用池宽，即b＝B＝2.6m。式中：Q――进水口设计流量，Q＝0.625b――堰宽，取2.6mm――流量系数，m＝0.38H――堰上水头损失。4、集水池的计算：设计流量为Q=0.625m3/s查管渠水力计算表，选驱宽B＝4m，水深H＝0.8m，流速V＝1.03m/s，坡度i=0.6。渠道超高取0.3m,则出水渠高H＝0.8+0.3＝1.1m。2.5调节池设计计算调节池虽然不具备污水处理的能力，但对后续污水处理及运行效果具有重要的作用，因为SBR是阶段性运行，而水量是均匀的，因此设置调节池也具有储水的作用。2.5.1调节池的容积计算1、储存的水量：在周期T内污水的平均流量为：已知SBR反应池为低负荷间歇进水，每天4个周期，每个周期6个小时，其中进水1个小时，曝气2.46个小时，沉淀时间为1.54小时，排水时间1小时，进水量为1875，设SBR反应池在0时开始第一个周期的进水，依次运行4个周期。当进水量小于出水量时，需要取用调节池的水，当调节池停止出水时，进水储存在调节池中，因为没有处理厂的进水变化曲线，因此，按照平均水量储存8小时来计算。2、设计调节池的容积：本设计调节池的容积为： 2.5.2调节池的尺寸该污水处理厂进水管标高为地面以下1.5m，调节池的有效水深为3m，调节池出水采用水泵提升，根据计算的调节池的容积，考虑到进水管的标高，确定调节池的尺寸为：采用方形的调节池，池长L与池宽B相等，则池子的表面积为：所以，在池底设水坑，水池底有的坡度坡向水坑。图2.5调节池计算草图（单位：mm）2.5.3调节池内水泵的选择调节池的集水坑内设4台550QW3500-7-110型的潜水排水泵，3台运行，1台备用，水泵的基本参数为：水泵流量：3500；扬程：H=7m；配电动机功率为N=110kw。2.5.4搅拌装置为防止水中悬浮物的沉积和使水质均匀，可采用水泵强制循环进行搅拌，也可采用专用的搅拌设备进行搅拌，本设计采用潜水搅拌机进行搅拌。根据调节池的有效容积，搅拌功率一般按照1污水4~8w选配搅拌设备。该工程取5w，调节池选配潜水搅拌机的总功率为15000×5=75kw。选择BQT075型潜水搅拌机10台，单台设备的功率为7.5kw，叶轮直径为1800mm，叶轮转速为47r/min，长×宽×高=1300×1800×1800，重量为325kg，由安徽中联环保设备有限公司生产。10台搅拌机均匀的布置在池中。 2.6配水井设计计算在污水处理厂中，同一种构筑物的个数不少于两个，并应考虑均匀配水。2.6.1设计计算1、进水管管径：配水井进水管的设计流量为，当进水管管径时，查水力计算表，得知，满足设计要求。2、矩形宽顶堰：进水从配水晶底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗，再经溢流堰流入配水渠内，每个后续构筑物的分配水量为，。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水渠。（1）堰上水头H：因单个出水溢流堰的流量为，一般大于100L/s的采用矩形堰，小于100L/s的采用三角堰，所以，本设计采用矩形堰，堰高h取0.5m。由矩形堰的流量得：式中q——矩形堰的流量，H——堰上水头，mb——堰宽，m，取堰宽b＝0.6m——流量系数，通常采用0.327～0.332，取0.33（2）堰顶宽度B：根据有关试验资料，当时，属于矩形宽顶堰，取B＝1.5m，这时，在2.5～10之间，所以，该堰属于矩形宽顶堰。3、配水渠道： 渠宽（Q取最大流量的的1.5倍）水深超高取0.3m，则配水渠高度H＝1.63+0.3＝1.93m4、配水漏斗上口口径D：按照配水井内径的1.5倍设计，。图2.6配水井平面图图2.7配水井剖面图（单位：mm）2.7SBR反应池的设计2.7.1设计参数日最大变化系数：Kz=1.20 活性污泥自身氧化系数：二沉池出水SS：Ce=10mg/L二沉池出水SS中VSS所占的比例：f＝0.75二沉池出水中总的：Sz=10mg/L污泥龄：污泥的产率系数：进水VSS中可生化部分的比例：有机物氧化的需氧系数：污泥需氧系数：2.7.2已知条件平均设计进水量：进水总悬浮固体浓度(TSS)：出水总悬浮固体浓度：进水挥发性悬浮固体浓度：X=370×0.75=277.5mg/l进水的浓度：出水的浓度：进水氨氮：15mg/L出水氨氮：5mg/L进水总磷：TP＝3mg/L出水总磷：TP＝0.5mg/L2.7.3设计计算1、各个反应阶段的时间：反应池个数，周期时间，周期数，每个周期每个反应器所处理的水量为1875，每个周期分为进水、曝气、沉淀、排水四个阶段。进水时间：据滗水器性能，排水时间： MLSS取4000mg/L，污泥界面沉降速度其中Q=45000/4=11250m3/h曝气滗水高度，安全水深，沉降时间：曝气时间：反应时间比：2、曝气池的体积V：（1）SBR反应池所需体积：二沉池出水由溶解性和悬浮性的组成，其中只有溶解性的与工艺计算有关，出水溶解性的可用以下公式计算：出水溶解性的：曝气池的体积为：（2）复核滗水高度：共设4座SBR曝气池，即，有效水深H＝5.16m滗水高度：复核结果与设定值相同。3、剩余污泥量：剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成，剩余生物污泥的计算公式：与水温有关，，每个运行周期的剩余生物污泥量为： 每个运行周期的剩余非生物污泥量：剩余的污泥总量为：X4、SBR池的布置：SBR反应池共设4座，每座SBR池长34m，宽16m,超高0.5m，水深5.16m，有效体积2807，4座总共11228，占地面积为2176。2.7.4设备选型1、鼓风机的选定：空气扩散装置安装在距离池底0.3m处，鼓风机所需的压力为：P=(5.16-0.3+1)×9.8=57.428KPa鼓风机的供气量为249.7，查设计手册，选用SD60×90－250/5000两台，一台运行，一台备用。（1）电动机的型号为JS137－6，电动机的功率为280kw.（2）L=3523mm，H=500mm（3）价格为27245元。2、滗水器的选择：因为本污水处理厂为大中型污水处理厂，因此选用螺旋式滗水器，螺旋式滗水器的尺寸变化比较灵活，滗水效果较好，自动化程度高，便于控制，且适合的水量较大。2.8接触消毒池（液氯） 由于该污水处理厂属于典型的城市污水处理厂，主要处理生活污水，因此其中含有病原体等一些有害的微生物，这些物质不能直接排入水体，因此，需要对处理后的水进行消毒，必须采用接触池，本设计采用液氯消毒2.8.1设计参数接触时间：t＝30min矩形隔板式接触池的隔板应沿纵向分隔，当水流长度：宽度＝72：1，水深≤1.0时，接触池的效果最好。2.8.2设计计算1、接触池的体积V：2、接触池的尺寸：采用矩形隔板式接触池一座（1）水流长度：，式中，b――为池宽，取b＝3m（2）接触池的分格数，n＝5（3）池长：（4）接触池宽：B=nb=5×3=15m（5）复核池容：水深h=2.1m，V=43.2×15×2.1=1360.8m3＞1125m3满足需求。图2.8接触池计算草图（单位：mm）3、加药量的计算：（1）加氯量投加氯量按7mg/L计算，仓库储氯按15d计算。 （2）贮氯量2.8.3设备选型1、加氯机和氯瓶：采用投加量为0～20kg/h的加氯机2台，一台运作，一台备用，并轮换使用，液氯的储存选用容量为1000kg的钢氯瓶，共5只，其型号为YL－1000，由三明市环保净化设备厂生产。加氯机选用FX4000。（1）投加量为20kg/h（2）量积比为10:1（3）精度为±4（4）供电电动机为：220VAC/50HZ（5）外形尺寸为:长1630mm，宽785mm，高500mm。2、加氯间和氯库：加氯间和氯库分建，加氯间内布置2台加氯机以及配套的投加设备，2台水加压泵，氯库中放置4只氯瓶，成一排布置，设2台称量氯瓶重量的液压磅秤，为方便搬运氯瓶，氯库内设CD2-6D型单轨电动葫芦一个，轨道设在氯瓶上方，并穿过氯库大门外。氯库外设事故池，池中长期储水，水深1.5m3、加氯间和氯库的通风设备：（1）根据加氯间和氯库的工艺设计，加氯间的长为4m，宽10m，高4.5m，加氯间的总容积为：（2）氯库容积：（3）加氯间每小时的换气量：为保证安全，每小时换气12次；（4）氯库每小时的换气量：故，氯库和加氯间都选用B4－72－12－NO3.2A型的中压离心通风机 ①流量2209全压1220，内功效率75.5，内功率0.99，所需功率1.38kw，所需的电动机为Y90L－2（1335）型，功率2.2kw，由西安风机厂生产。②长539mm，宽700mm，高637mm。并在室内装一台漏氯探测器，位置在室内地面以上20cm处。图2.9加氯间计算草图（单位：mm）2.9计量堰设计计算为了准确的掌握污水处理厂的污水量，并对水量资料和其它运行资料进行综合的分析，提高污水处理厂的运行管理水平，需要在污水处理系统设置计量设备，本设计采用在接触池后设置巴氏计量槽，在这里设置，施工方便。这种计量槽精确度高、水头损失小，、底部冲刷力大，不易沉积杂物，计量堰采用巴氏计量堰，设在距离接触池后10m的排水管道上。查给排水手册得知，当测量范围在0.03～0.25时，b=0.9m，L=0.6m，L2=0.92m，墙高D＝0.95m。当计量槽为自由流时，只需记录上游水位，当其为淹没流时，则需氧同时记录上下游的水位，为简化工人的劳动，本设计采用自由流。采用公式，测得水位来求流量Q。当时，计量槽为自由流。 图2.10计量堰计算草图（单位：mm）2.10连续式重力浓缩池为了方便污泥的后续机械脱水处理，减少机械脱水设备的容量和脱水过程中混合剂用量，先对污泥进行浓缩处理，降低污泥的含水率。本设计采用连续重力浓缩池。2.10.1设计参数剩余污泥为活性污泥，固体通量。2.10.2设计计算采用圆形重力浓缩池1座式中：SVI――污泥浓缩指数，取SVI＝120L/mg浓缩前污泥含水率99.4﹪，固体含量8.33。1、污泥浓缩池中的剩余污泥Q：式中：――SBR反映池中的剩余污泥量，为2、浓缩池的面积A：3、浓缩池的尺寸： （1）浓缩池的直径：，取直径D＝14m。（2）浓缩池的深度：①浓缩池工作部分的有效水深：浓缩时间取T＝20h；上清液高度；泥水滞留层的高度②池底坡度造成的深度：设池底坡度i=0.05，污泥斗下底直径，上底直径③污泥斗高度：④浓缩池的深度H：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+3+0.8+0.3+0.71=5.31m经过重力浓缩池浓缩后，污泥固体浓度为，污泥含水率为。图2.11浓缩池计算草图（单位：mm）2.11污泥脱水间设计计算2.11.1设计参数经过滚压带式压滤机脱水后，泥饼的含水率为80％，其污泥产率为200kg/h2.11.2设计计算1、滚压带式压滤机的过滤产率：设滤布宽为2m，安全系数为1.25，则过滤产率为：2、压滤机的台数： 设脱水机工作每日两班，24小时运行，12小时一班其中，6604.24为SBR反应池的剩余污泥量，kg/d取n＝3台设计选用带宽为2m的滚压带式压滤机3台，两台运行，一台备用。3、附属设备：（1）污泥投配设备：选用4台单螺旋杆污泥投配泵，与4台滚压带式压滤机对应，每台投配泵的流量为式中:P――浓缩池出来的污泥含水率，97％（2）加药系统：用滚压带式压滤机脱水的污泥，化学调剂为有机合成的高分子混凝剂，设计选用聚丙烯酰胺，对于混合生物污泥投加量为0.15％到0.5％，取0.3％计算，故每日药剂的投加量为：配制成浓度为1％的溶液体积为：脱水机房每日的工作为两班制，每班配药一次，则每次配药的体积为：考虑一定的安全系数和搅拌时的安全超高，设计选用两个体积为1的药箱，配置两台JBK型搅拌机，浆叶直径d＝800mm，功率为P＝0.5kw，浆板边缘线速度为3～4m/s。聚丙烯酰胺的投加浓度为0.1％，故选用三套在线稀释设备，包括三台水射器和三台流量计，以及配套的调节控制阀件。聚丙烯酰胺药剂的投加采用单螺旋杆泵三台，每台泵的投加量为：Q＝0.074（3）反冲洗设备：根据滚压带式压滤机的带宽和运行速度，每台脱水机反冲洗水量为10到20，反冲洗水压不小于0.5MP故选用3台离心泵，两台运行，一台备用。4、贮泥池的计算： 因为污泥浓缩池为连续式重力浓缩池，24小时连续工作，但污泥脱水间的工人为每班6小时，每日三班的工作制，所以6小时污泥脱水间没有工作，为此应设一停留时间为6小时的贮泥池。贮泥池容积为：，其中528.55m3/d为SBR池中剩余污泥量。设贮泥池的有效深度为5m，则其面积为：贮泥池的半径为：贮泥池的污泥用泵送到脱水间脱水，所需泵的流量为：图2.12污泥脱水间（单位：mm）2.12污水提升泵房设计计算2.12.1设计说明污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它由机器间、集水井、格栅和辅助设备组成。2.12.2设计原则1、泵房形式：本设计采用的设计水量不大，可采用合建式圆形污水泵站。2、集水井： （1）污水泵房集水井的最小容积不应小于最大一台水泵5分钟的流量；（2）集水井最高水位为进水管渠水位标高减去过栅流速；（3）集水井的有效深度，从最高水位到最低水位一般取；（4）池底坡度，倾向集水井，本设计取；（5）集水井的大小应保证水泵良好的吸水条件，吸水管喇叭口放在集水井内，一般口朝下，其下缘在集水井最低水位以下。离坑底的距离不小于喇叭口进水口直径的0.8倍。3、反冲洗设备：污水中所含的杂质，往往部分的沉降在积水坑，时间一长，会腐化发臭。因此应该在坑内设置压力冲洗管。一般从水泵压力水管上接出一根直径为50~100mm的支管伸入集水井，定期将沉渣冲起。由水泵带走。也可以在集水井中设一根自来水龙头。作为冲洗水源。4、采暖与通风：集水井一般不需要设置采暖设备，因集水井较深，热量不易散失。且污水的温度通常比较高，但机器间必须设置采暖，一般采用火炉或暖气进行采暖。污水泵站的集水井通常利用通风管进行自然通风，在室顶设置通风帽，进行自然通风。只有在炎热地区机组台数较多或功率很大，自然通风不能满足要求时，才采用机械通风。2.12.3最大流量与平均流量Qmax=0.625m3/s，Qmin=0.261m3/s，Q=0.521m3/s2.12.4污水泵房的计算1、扬程的确定：泵的扬程为9.3m。2、泵的选择：根据泵的流量Q=246×3600=885.6吨/h，扬程为9.3m，查给排水手册，选用KWPK350－400的无阻塞离心泵，每台的流量Q＝460～1050，H＝3.8～9.4m，电动机功率为18.5～30kw，功率为82％，叶轮直径为330～408mm。 3、污水泵房的设计：污水泵房设计采用圆形，直径为15m，分为上下两层，上层为控制、监视区，设控制室。便于工作人员控制泵房的运作，随时掌握各个环节的运行情况；下层为作业区，在泵房的进水口设有集水池，泵房内设计放三台水泵，两台运行，一台备用，污水经水泵提升后，在泵房外汇集到一根管道，送往细格栅间。参考文献1、北京市环境保护科学研究所编，水污染防治手册，上海科技出版社，1989年第一版。2、北京市市政设计院编，简明排水设计手册，中国建筑工业出版社，1990年第一版。3、中华人民共和国国家标准，给水排水制图标准，GBJ106-87。4、中华人民共和国国家标准，建筑给水排水设计规范，GBJ15-88。5、哈尔滨建工学院编，排水工程（上、下册），中国建筑工业出版社（第二版），1994.6。6、化学工业出版社编，水处理工程典型设计实例（第二版），化学工业出版社，2004.10。7、崔玉川等编，城市污水厂处理设施设计计算，化学工业出版社，2004。8、闪红光主编，环境保护设备选用手册，化学工业出版社，2002.4。9、尹士君，李亚峰等编，水处理构筑物设计与计算，化学工业出版社，2004。 目录1设计说明11.1前言11.1.1设计任务的来源11.1.2设计范围和项目11.1.3该项污水及处理的国内外现状11.1.4本设计的先进性11.2设计原始资料11.2.1水文及地质条件11.2.2气象条件21.2.3其它资料21.2.4设计依据21.2.5设计标准21.2.6出水标准31.3方案的比较选择31.3.1工艺方案分析31.3.2工艺比较31.3.3工艺流程的确定71.4主要构筑物的比较选择71.4.1粗格栅的选择71.4.2细格栅的选择81.4.3沉砂池的选择81.4.4钟式沉砂池91.4.5调节池的确定91.4.6接触消毒池的确定91.4.7巴氏计量槽的确定111.4.8浓缩池的确定111.7.9机械脱水设备的确定111.5各构筑物的设计参数及相关尺寸12 1.5.1泵前粗格栅121.5.2泵后细格栅121.5.3曝气沉砂池121.5.4SBR反应池前的调节池131.5.5SBR反应池131.5.6接触池131.5.7连续式重力浓缩池141.6设计改进方法142设计计算书152.1设计流量计算152.2泵前粗格栅设计计算152.2.1设计参数152.2.2设计计算152.3泵后细格柵设计计算182.3.1设计常数182.3.2设计计算182.4曝气沉砂池设计计算202.4.1设计参数202.4.2设计计算202.4.3曝气沉砂池进出水计算232.5调节池设计计算242.5.1调节池的容积计算242.5.2调节池的尺寸242.5.3调节池内水泵的选择252.5.4搅拌装置252.6配水井设计计算252.6.1设计计算252.7SBR反应池的设计272.7.1设计参数27 2.7.2已知条件282.7.3设计计算282.7.4设备选型302.8接触消毒池（液氯）302.8.1设计参数302.8.2设计计算312.8.3设备选型312.9计量堰设计计算332.10连续式重力浓缩池342.10.1设计参数342.10.2设计计算342.11污泥脱水间设计计算352.11.1设计参数352.11.2设计计算352.12污水提升泵房设计计算372.12.1设计说明372.12.2设计原则372.12.3最大流量与平均流量382.12.4污水泵房的计算38参考文献39'