14000td城市污水厂污水处理工艺设计 39页

'课程设计课程名称水污染控制工程课程设计题目名称14000t/d城市污水厂污水处理工艺设计学生学院专业班级学号学生姓名指导教师一＞总论41.1项目提出背景及投资的必要性41.2城市环境条件概况41.2.1A然地理41.2.2气象水文51.3城市污水排放现状61.3.1城市污水现状排放量61.3.2设计依据及技术规范6二、污水处理厂建设规模与治理目标62.1污水处理厂建设规模62.2设计进出水水质及污染物去除率62.3设计范围与原则72.3.1建设范围72.3.2建设原则7 三、污水处理工艺方案比较73.1工艺方案分析72.1.1A/0工艺72.1.2A2/0工艺83.1.3氧化沟93.1.4SBR工艺103.1.5微孔曝气氧化沟工艺113.2推荐方案12四、污水处理工艺设计计算134.1污水处理系统134.1.1粗格栅134.1.2细格栅154.1.3污水提升泵164.1.4曝气沉砂池174.1.5生物反应池（A20微孔曝气氧化沟）223.1.6辐流忒二沉池的设计263.1.7污泥回流泵房294.1.8紫外线消毒槽304.2污泥处理系统304.2.1剩余污泥泵房304.2.2污泥浓缩池304.2.3浓缩污泥贮池314.2.4浓缩污泥提升泵房314.2.5污泥脱水间32五、污水处理厂总体布置325.1总平面布置原则325.2总平面布置结果33六、投资估算336.1估算范围336.2污水处理成本34七"总结36八＞心得36九醐36十、参考文献37 一、总论1.1项目提出背景及投资的必要性该区已初步建立起一个以轻工业为主体，门类比较齐全，设备比较先进，外向型经济初具规模的工业生产体系，形成了适应□前生产力发展水平的多种经济成分并存的新格局。由于清远市清城区PJ大燕河水质长期达不到功能区划要求，乐排河水质为劣V类，水污染物排放总量已经超过环境承载能力，污染严重，对广州市花都区饮用水源安全构成威胁；大燕河流域重污染企业废水排入北江支流大燕河，对北江饮用水源构成威胁。根据区域限批要求，清远市从2007年2刀起暂停了大燕河、乐排河流域的电镀、印染等新增水污染物排放总量的建设项目环评审批，关停了乐排河流域9家电镀厂和整治了大燕河上游的3家皮革厂。采取了打通大燕河源潭镇上游的拦河坝、疏通河道和加强执法检查、防治沿岸企业偷排废水等措施，整治大燕河污染，同时积极筹建源潭镇、龙塘镇、石角镇污水处理厂。1.2城市环境条件概况1.2.1自然地理①地理位置清城区地理位置处于东经112°50"〜113°22",北纬23°27"〜23°42"之间，地势东北高西南低，大部分地区展平原与低山丘陵。②地形地貌清城区地处珠江三角洲平原与粤北山区的交接地带，兼冇山区、丘陵与平原等地貌。地势大体上自东北向两南倾斜，最高点为大帽山，海拔779米，最低处是石角虎山的莲塘，面积86亩，海拔4米。北部、东部和南部多山，西南部冇大块平原并伴冇小块低丘，间有零散低山，视野开阔。飞来峽地处北江中卜*游（飞来峽以Y为北江卜*游），处于其中的区属境域属珠江三角洲冲积平原的北端，地势平坦，河坑交错，塘凼较多。③地质地层东南部地K为砂板岩、花岗岩，花尚岩风化壳普遍发育，一般高程在海拔数十米至500米之间。中部、曲南部为红M及第四系分布，地势平缓， 海拔高度在数十米之内。①土壤及植被清城区土壤分类以成土条件、成土过程以及土壤剖面形态特征、主要理化性状为依据，采用土类、亚类、土展、土种和亚种五级分类制。共7个土类，同时补充了第网纪红土和洪积新生土2个土种。清城区自然植被属南亚热带植被类型，林木品种繁多。山岭形成针阔叶混交林、针叶混交林、散生马尾杉灌丛林，高山草坡等植被群落。1.2.2气象水文①气象气候清城区位于广东省中北部，居珠江三角洲平原与粤北山区的交汇处，是大陆气团和海洋气体交绥的过度地带。清城区属于以中亚热带气候为主的湿润性季风型气候，1月份为全年最冷月，月平均气温为12*8°C。7月是全年最热的月份,刀平均气温为28*7°C。由于区境背靠南岭，处于平原与山区的交界处，春、夏季以偏南暖湿气流的迎风坡降水为主。每年的4月〜9月为多雨期，降水量占全年的80%。10月至次年3月为少雨期，降水量仅占全年的20%。易出现春旱或秋旱，甚至秋、冬、春连旱。全区年平均风速为1•8米/秒。只历年平均风速最大的是11月，为2*1米/秒，月历年平均风速最小的是4月和5月，均为1*4米/秒。②水文及水文地质清城区境内河流属珠江流域北江水系。区境内的北江一级支流宥大燕河、笔架河、乐排河、文洞河，二级支流冇迎咀河、银盏河、高桥水。北江是珠江流域第二大水系，又是广东省境内流域面积最大的河流。清城区境域均属北江流域,北江在区境内的过境河道K40.2公里，河流平均比降为0*14%。，总落差为305米，枯水期落差为7.2米，年平均过境客水量为422-5亿立方米（北江石角水文站）。全区水资源供需基本平衡，但亦冇个别地方因为缺少水源工程、供水工程或供水管网不配套而造成缺水。该区地下水无腐蚀性、不起泡、不具软沉淀物、锅垢很少，宜作锅炉用水。1.3城市污水排放现状1.3.1城市污水现状排放量根据《广东哲清远市流域综合规划修编报告》仝市2005年需水总景为362005万m3,2020年需水总量为444701万m3,2030年需水总量为462787万m3。2005 至2030需水总量整体呈堉长趋势，预测2020年需水总量与2005年用水量相比，平均年递增1.38%。2030年需水总量与2020年预测值相比，平均年递增0.40%。1.3.2设计依据及技术规范1)工程建设单位(T方)的设计委托书2)设计合同、工程可行性研究报告及批准书3)污水处理厂建设的环境影响评价报告书及批文4)城市现状与总体规划资料、排水专业规划及现有排水工程概况5)室外排水设计规范(GB50014-2006)6)建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)7)室外给水设计规范(GB50013-2006)8)污水再生利用工程设计规范(GB50335-2002)9)建筑中水设计规范GB50336-2002)10)城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准(CJJ31-89)11)污水过滤处理工程技术规范(HJ2008-2010)12)厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范(IIJ576-2010)13)序批式活性污泥法污水处理工程技术规范(HJ577-2010)14)氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范(HJ578-2010)15)膜分离法污水处理工程技术规范(HJ579-2010)16)其他与工程建设有关的文件二、污水处理厂建设规模与治理目标2.1污水处理厂建设规模H处理1.4万/723。2.2设计进出水水质及污染物去除率 项目C0DB0D5SSTP氨氮进水水质/（mg/L）4502003704.525出水水质/（mg/L）GB18918—2002一级A排放标准^50^10<10彡0.5彡5去除率/%誦^95$97.3^89^802.3设计范与原则2.3.1建设范围建设范围为污水处理厂所有污水、污泥处理工程及公用与辅助工程。2.3.2建设原则1）污水处理工艺技术方案，在达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺；2）所用污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠;3）和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设，以使污水处理厂尽快完全发挥效益；4）污水处理厂出水应尽可能回用，以缓解城市严重缺水问题；5）污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染；尽量减少工程占地。三、污水处理工艺方案比较3.1工艺方案分析3.1.1A/0工艺（A/0）生物脱氮流程具冇以下优点：1）效率高。该工艺对废水屮的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。2）流程简单，投资省，操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需耍再另加帀醇等昂贵的碳源。3）缺氧反硝化过程对污染物具宥较高的降解效率。4）容积负荷高。屮于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高Y硝化及反硝化的污泥浓度，具有较高的容积负荷。 5）缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，木工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。八/0工艺的缺点1）由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；2）若耍提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，内循环液來0曝气池，含宥一定的DO,使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%。3.1.2A2/0工艺3.1.2.1A2/0工艺优点:1）污染物去除效率高，运行稳定，宥较好的耐冲击负荷。2）污泥沉降性能好。3）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。4）脱氮效果受浞合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥屮夹带D0和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。5）在同吋脱氧除磷去除冇机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留吋间也少于同类其他工艺。6）在厌氧一缺氧一好氧交替运行下，丝状茼不会大量繁殖，SVI—般小于100,不会发生污泥膨胀。7）污泥中磷含量高，一般为2.5%以上。3.1.2.2A2/0工艺的缺点1）反应池容积比A/0脱氮工艺还要大；2）污泥内冋流量大，能耗较高；3）用于中小型污水厂费用偏高； 4）沼气回收利用经济效益差；5）污泥渗出液需化学除磷。3.1.3氧化沟3.1.3.1氧化沟工艺特点1）构造形式多样性有与二次沉淀池分建的氧化沟也有合建的氧化沟，合建的氧化沟乂有体内式和体外式之分，等等。多种多样的构造形式，赋予了氧化沟灵活机动的运行性能，使他可以按照任意一种活性污泥的运行方式运行，并结合其他工艺单元，以满足不同的出水水质要求。2）曝气设备的多样性常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气等。不同的曝气装置导致了不同的氧化沟型式，如采用表曝气机的卡鲁塞尔氧化沟，采用转刷的帕斯维尔氧化沟等等，与其他活性污泥法不同的是，曝气装置只在沟渠的某一处或者几处安设，数H应按处理场规模、原污水水质及氧化沟构造决定，曝气装置的作用除供应足够的氧气外，还要提供沟渠内不小于0.3m/s的水流速度，以维持循环及活性污泥的悬浮状态。3）曝气强度可调节氧化沟的曝气强度可以通过两种方式调节。一是通过出水溢流堰调节。其二是通过直接调节曝气器的转速。由于机电设备和自控技术的发展，目前氧化沟内的曝气器的转速吋可以调节的，从而可以调节曝气强度的推动力。4）简化了预处理和污泥处理氧化沟的水力停留时间和污泥龄都比一般生物处理法长，悬浮装冇机物与溶解性宥机物同时得到较彻底的稳定，姑氧化沟可以不设初沉池。由于氧化沟工艺污泥龄长，负荷低，排出的剩余污泥已得到高度稳定，剩余污泥量也较少。凶此不再需要厌賦消化，而只需进行浓缩和脱水。3.1.3.2氧化沟工艺的缺点：1）污泥膨胀问题 当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解铽浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。2）泡沬问题由于进水中带冇人量油脂，处理系统不能完全冇效地将其除去，部分油脂富集于污泥屮，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏讼，污泥老化，也易产生泡沫。3）污泥上浮问题当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留吋间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气,使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。4）流速不均及污泥沉积问题在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效來，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。氧化沟上部流速较大（约为0.8~1.2m,甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。3.1.4SBR工艺3.1.4.1SBR工艺特点1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，浄化效果好。2）运行效采稳定，污水在理想的静止状态H冗淀，需耍时间短、效率高，出水水质好。3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲士。4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 6）反应池内存在DO、B0D5浓度梯度，冇效控制活性污泥膨胀。7）SBR法系统木身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一•个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。3.1.4.2SBR工艺的缺点1）间歇周期运行，对0控耍求高；2）变水位运行，电耗培大；3）脱氮除磷效率不太高；4）污泥稳定性不如厌氧硝化好。3.1.5微孔曝气氧化沟工艺微孔曝气氧化沟采用微孔曝气（供养设备为无缝级），微孔曝气器＞4产生大量直径lmm左右的微小气泡，这大大提高了气泡的表面积，使得在池容积一定的情况下杨转移总量增大（如池深增加则其创制效率更高），根据目前鼓风机生产厂家的技术能力，池的有效水深最大可达8m，因此可根据不同的工艺要选取合适的水深。整个微孔曝气氧化沟形成如卜*的循环：曝气区（D07T）—非曝气区（DO降）一曝气区（DO升）一非曝气区（DO降）一曝气区（DO升）。微孔曝气氧化沟介:曝气吋能够使氧祚水屮的溶解度与其祚水屮浓度的差值最大，从而提高了氧传质总量，加大了传质效率，进而总氧转移量增大，这就有效地解决了提高氧利用率与降低能耗这一问题。从水力特性来看，微孔曝气氧化沟为环状折流池型型，兼宥推流式及完全混合式的流态，就整个氧化沟來看，可认为氧化沟是一个完全混合曝气池，其浓度变化系数极小甚至可以忽略不计，进水将迅速得到稀释，因此具有很强的抗冲击负荷能力。但对于氧化沟屮的某一段则具有某些推流式的特征，即在曝气器下游附近地段DO浓度较高，但随着与曝气器距离的不断增加泽DO浓度不断降低（出现缺氧去）微孔曝气氧化沟通过合理的构造方式使 缺缺氧区及好氧区存在一个构筑物内，充分利用了其水力特性，在不增加动力的情况下降相当于400%进水流量的混合液回流到前置缺氧池，与原水混合并进行反硝化，达到了高校生物脱氮的口的工艺特点1）微曝氧化沟采用深水微孔曝气和水下推流相结合的微曝系统，充氧能力高，保证氧化沟出U处污水含氧浓度不小于1〜2mg/L,保持活性污泥良好的净化功能：充分利用氧化沟水力学特性，浞合搅拌充分，完全能维持沟内浞合液流速在0.3米/秒，防止污泥沉降，使污泥与原水充分混合，彻底进行碳化、硝化反应。2）污泥量少，污泥易于脱水处理，减少污泥处置费用；不设污泥浓缩池，减少厂区的异味源；防止磷的释放，保证除磷效果。3）微曝氧化沟工艺运行效果稳定、管理方便。因设置了前置厌氧池，可以取得很好的生物除磷效果。该工艺不但能稳定达到污水处理厂的除磷脱氮要求，而且符合大屮污水处理厂的工艺选择原则.4）采用此工艺可以不设初沉池，同吋氧化沟采用微孔曝气方式，水深可达5m以上，其结果使氧化沟的占地面积相应减少，因而减少了污水厂总占地面积，此外通过结合污泥处理的优化设计，该工艺完全能满足现宥用地及绿化耍求。5）氧化沟综合能耗的80%左A为曝气装置的电耗，微曝氧化沟工艺改变了曝气方式，由表曝改进为微曝，比普通微孔曝气器可以提高20%溶氧效率，较一般氧化沟大大降低能耗。6）氧化沟中的供氧曝气设备釆用专利设备一可提升式微孔曝气板，不必排空池体进行维修，便于边运行边维修。7）微曝氧化沟工艺整体上达到W际先进水平，有更广泛的应用前景，可以取得显著的环境、经济和社会效益。非常符合本工程要求工艺选择具有先进性的特点3.2推荐方案由以上内容知，微孔曝气氧化沟具有明显优势微曝氧化沟处理工艺采用微孔曝气与水下推流和结合具有很大的优势。系 统充氧能力强，避免污泥沉积且活性污泥冇良好的净化功能，微生物的脱氮效果极好。且微曝氧化沟深度达7m，既减少占地而积又大大提高了整个处理系统的耐低温能力。采用微曝氧化沟处理工艺处理城市污水是非常可行的。COD、BOD5、SS、 NH3-N的去除率分别为80°%、86.7%、86.7%,68%。出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一•级标准B标准的要求。微曝氧化沟处理工艺处理效率高、投资省、运行费用低、运行稳定可靠，对目前我W大部分城市污水厂的建设具有良好的借鉴作用，非常适合在我国推广应用。污水处理工艺设计计算4.1污水处理系统4.1.1飢格栅共设二组，其中一组为备用。①设计说明由于不釆用池底空气扩散器形成曝气，故格栅的截污主要对水泵起保护作用，拟采用中格栅，而提升水泵选用螺旋泵，为敞开式提升泵。设计流量平均日流量Q=10000+1000N:10000+1000X4=14000(m3/d)14000m7d=583m3/h=l.4X107L/d=163L/s根据生活污水量总变化系数(GBJ1487),使用内插法得此流量的水量口变化系数/Cg=1.54最大设计流量Qmax=QXKB=14000XI.54=21560m7d=0.251m3/s=251L/s②格栅计算栅条断面形状为圆形，形状系数3=1.79;栅条问距b=0.050m;格栅倾角u=75°;过栅流速v=0.5m/s;栅前流速0.8m/s;栅前水深h=1.0m；栅条宽度S=0.01m；格栅前渠道超高h,=0.3ma.栅条的间隙数nn=Q磁Vsina__0.251xVsin75=9.(个)bhv0.05x1.0x0.5 b.格栅槽总宽度B 设计采用<86400心xl000式中:W—每日栅渣量，m3/d;Wl—单位体积污水栅渣量，rn7（103m3污水），一般取0.1—0.01,细格栅取大值，这里取％=0.lm7（10V污水）；KB—污水流量总变化系数，取1.2。w=QJX864OO^0.251X0.1X86400=141蜘2m7dxl0001.54x1000宜采用机械清渣，采用GLGS2200型机械格栅，配套电机功率1.5kW。4.1.3污水提升泵设计说明采用氧化沟工艺，污水处理系统简单，污水只考虑一次提升。污水经提升后进入平流式沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及消毒池。最大设计流量Qmax=583m3/h。设计选型污水经消毒池处理：排入附近河流，消毒水面相对高程为0.00m,相应二沉池、氧化沟、平流式沉砂池水面相对标高分别为0.50、1.00和1.60m。污水提升前水位为-1.3m,提升后水位为2.68m,污水总提升流程为3.98m,采用离心泵,其设计提升高度为H=3.98m。根据设计流量593m7h,釆用S型双吸离心污水泉（2503—39）4台，3用2备。S型双吸离心污水泵250S—39型号流量Q扬程H/m转述n/(r/min)泵轴功率N/kW配电动机叶轮直後D/mm泉重/kgm3/hL/s功率/kW电压/V250S—3961217032.5145068.675380367400提升泵房螺旋泵泵体室外安装，电机、减速机、电控枳、电磁流量计显示器室内安装, 另外考虑一定检修空问。提升泵房占地面积为（15.0+0.5+11.0）X10.0=265.0m2其工作间占地面积为11.0X10.0=110.0m24.1.4曝气沉砂池1）设计说明污水经细格栅后进入平流曝气沉砂池，共3组对称于提升泵房中轴线布置，每组分为两格。沉砂池池底采用延池K:的矩形集砂槽集砂，沉砂由螺旋离心泵0斗底抽送至高架砂水分离器，砂水分离通入压缩空气洗砂，污水回至提升泵前，净砂直接卸入闫卸载汽车外运。设计流量2niax=21560m3/A=0.251m3/s,设计停留吋间Z=2min，水平流速v=0.085m/5,有效水深H丨=3.0m2）池体设计计算A.曝气沉砂池有效容积（V）OQQQQV=^^xz=——X2-3006.06共六格，每格有效容积％=1=50m36每格池平而而积为A,=^=—=16.67m21H3B.沉砂池水流部分的长度L£=W=0.085X2.0X60=10.2m取则单格池宽B,=A=l^Z=l.667m2L10每组池宽Big=3.334，取3.5m,共三组C.水力校核 长宽比L/B=10/3.334=3（在3.0〜5.0之间，符合）宽深比B/H=3.334/3=1.2（在1.0〜1.5之间，符合）平面尺寸见图3）曝气系统设计计算采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气。①设计曝气量q=3600DQq为所需曝气量，m3/h；D为每立方米污水所需曝气量，m3/m3,取0.2m3/m3。q二3600x0.2x0.25=180m3/h②供7气，压力p=（l+/：2+/%+/i4+A/?）x9.8式中/71+/72——供风管道沿程局部损失之和，取0.2m；h,——曝气器淹没水头，取2.8m;h4——曝气器阻力，取0.4m;A/z——富余水头，取0.5m。所以，得至IJ/?=（0.2+2.8+0.4+0.5）x9.8=38.22^,④管路布置：每格曝气沉砂池池长边两侧分别设置2根穿孔曝气管，每格2根，共6根。曝气管管径DN100mm,送风管管径DN150mm。4）进水区设计计算 ①进水管三组曝气沉砂池共壁合建，进水后经配水渠、进水潜孔进入曝气沉砂池。每两组设置一座进水井。进水管设计流量2,=—=8爪3_450/7?3!h=0.13/7?3/s22管道流速v=Q.Sm/s管道过水断面面积A=^=^=0.1625m2v0.84A/4X0.1625八什—=J=0.45m7tV3.14取进水管径DN=l50Qmm；②配水渠道配水渠道设计流量2，=^=—=0.065m3/5"22渠道流速v=OJm/s渠道断面面积A=^=^^=0Am2v0.7取渠道断而bxh=AmxLOm渠道超高取1.0m,渠道总高为1.0+1.0=2.0m③进水孔进水孔过流量仏=Q2=0.065m3/s；孔口流速v=0.6m/s孑L口过水断面面不只A==0065=o.l2m2v0.6设进水潜孔四个，每格两个，n19则每个孔过水断而而积为A,=0.03m2 ①进水竖井进水竖井平面尺、J•取为1.8mxl.8m。5）出水区设计计算①出水堰按矩形堰流量公式计算：33Q4=0.065x^xbH~2=0.3bH~2式屮e4=a=o-065b堰宽，取3.0m;H——堰上水头，m。0.065|0.3x3=0.173m②出水孔出水孔过流量e5=e4=0.065m3/s孔口流速v=0.6m/s孔口过水断而而积=2^65=o.l2m2v0.6设两个出水孔口，每格一个，则每个孔口过水断面面积为A,=—=DU=0.06m2122孔口尺寸取0.9mx0.7m;出水竖井平面尺寸2.5mx0.7m③出水管争组曝气沉砂池出水管设计流量，e6=e5=0.065m3/5管道流速v=0.Sm/s； 管道过水断醐积A牛管径=J^=J4xa（）Sl=0.32m3.14取出水管管径DN=llQQmmo出水区0.5m和进水区前0.5m各设置一进水挡墙，墙厚100mm,高出水面0.1m,淹没于水下1.0m。6）排砂量计算对城市污水，采用曝气沉砂工艺，产生砂量约为Xi=2.0—3.0m3/10m3每n沉砂量（q。）为Q.=Q„Xxf21560X3.0X105=0.65m3/d（含水率为P=60%）假设贮砂时问为t=2.0d则存砂所需容积为V=Qst=O.65X2=1.3m3折算为P=85.0%的沉砂体积为V=1.3x1QQ~6°=1.3x—=34.6m100-8515每格曝气沉砂池沿池长方向设置一个矩形砂槽，共6个砂槽，砂槽深lm,Q砂槽下底两厕至砂槽上底0.7m高度都为混凝土。且0砂槽上底成55°角延伸至沉砂池两侧。砂槽平面尺寸0.5mxl0m砂槽总容积为V=6%=6X1X0.5X10=30m3每组曝气沉砂池尺寸为LXBXH=10.0X3.5X3=105m3 4.1.5生物反应池（A20微孔曝气氧化沟）①设计参数BOD污泥负荷：7V5=0.15kgBOP5,（kgMLSS,d）；回流污泥浓度:Xr=10000mg/L；污泥回流比：R=50%。②设计计算a.曝气池浞合液浓度（X）X=——xXr=—^―x10000=3333（mg/L）1+7?1+0.5b.混合液内回流比（/?0）TN去除率为80%混合液回流比=_d=—^-xl00%=400%1-"7）V1-0.8c.反应池容积（V）=8193m3Q(W_21560x(200-10)NX_0.15x3333_d.Vz=—Q生物反应池总水力停留时间（t）上二-=0.38（d）=9.12（h），取10h。21560e.厌氧池，缺氧池及好氧池的水力停留时间及宥效容积设厌氧:缺氧:好氧水力停留吋间比为1：1：3,则厌氧池水力停留时间tl=2h,缺氧池水力停留吋间t2-2h,好氧池水力停留吋间t3=6h,则厌氧池有效容积为Vl=1640m3,缺氧池宥效容积V2=1640m3,好氧池宥效容积V3=4920mf.剩余污泥量（W）污水处理生成污泥量（干重）（wl）W1=Y(So-S)QY—污泥堉殖系数，取0.6W1=Y(So-S)Q=0.6(200-10)X21560+1000=2460(kg/d) 内源呼吸作用分解的污泥(干重)(W2) W2=^X,V3心一污泥自身氧化率，取0.05;Xr_有机活性污泥浓度，Xr=fX,f=MLVSS/MLSS,取0.75,则X,.=0.75X3333=2500(mg/L);V3为好氧池宥效体积，m3。W2=^XrV3=0.05X2.5X4920=615kg/d不可生物讲解及惰性的悬浮物质(干重)W3:根裾微生物分解代谢及合成代谢关系W3=(TSS-TSSe)X40%XQ=(370—10)+1000X40%X21560=3105(kg/d)。剩余污泥产量(干重)：W=W1-W2+W3=2460-615+3105=4950(kg/d)。设剩余污泥很税率为99.2%,相对密度为1,则剩余污泥景湿重与体积为：QM950/(1-99.2%)=618750(kg/d)=620(m3/d)g.泥龄swV—曝气池或好氧池有效容积，m3;X—曝气池浞合液浓度，mg/L；W—曝气池口增长活性污泥量，kg/d。Qs4920x3.3332460-615=8.88(6/)，取9d。①生物反应池主要尺寸设3组并联运行a.厌氧池厌氧池有效体积1640m3,取有效水深2m,则单池面积:A,==1640_273(/7?2)，取300m3o13H3x2则其尺寸为20mX15niX2ni。b.缺氧池计算同厌氧池，设计尺寸为20mX15mX2m。好氧池 厌氧池有效体积4920m3,取有效水深2m,则单池面积：=2x=12^2=820(m2),取850州333H3x2取其长度为45m,宽度为20m,分5廊道，每廊道宽4m，则其尺寸为45X20X2④曝气计算a.设计需氧量0=01+02+0301一碳化需氧量，kgO2/d；02一氨氮硝化需氧量，kgO2/d;03一反硝化脱氮产氧量，kgO2/d。碳化需氧量01=Q(So_S)-1.42(W1-IV2)=21560X(200-10)-1.42x(2460-615)0.680.68x1000=3404(kgO2/d)消化需氧量，根据微生物合成所需BOD:N:P=100：5：1的比例，去除200-10=190(mg/L)有机物的同时需要通话(190/100)X5=9.5(mg/L)的氨氮。N=进水氨氮一出水氨氮一用于合成的氨氮=25—5—9.5=10.5(mg/L)02=4.6QAN=4.6X21560X10.5/1000=1041kgO2/d反硝化脱氮产氧量，实际需耍最低反硝化的氨氮为△N’进水氨氣一出水总氣一用于合成氨氮=25—5.5—9.5=10(mg/L)03=2.86QAN,=2.86X21560X10/1000=616.6kgO2/d设计需氧量0=01+02—03=3404+1041—616.6=3828kg02/d最大需氧量与平均需氧量之比为1:4,则0max=l.4X3828=5360kgO2/db.标准需氧量SOR木设计采用微孔曝气，取氧转移效率=20%;工程所在地区平均温度为21°C。SOR=(20)a(如C湖⑺-CL)xl.O24(r-20) 一气压调整系数，取1;C,一曝气池平均溶解氧，取2mg/L;C5(20)—水温20°C吋清水中溶解氧的饱和度，mg/L；—设计水温T°C吋好养反应池屮平均溶解氧的饱和度，mg/L；6Z—污水传氧速率与清水传氧速率之比，去0.82;P—污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧之比，取0.95。查表得水中溶解氧饱和度：Cs(20)=9.17mg/L；C5(2I)=8.99mg/Lo空气扩散气出口处绝对压力1.434X105(Pa)空气离开好养反应池时氧的百分比：21(1—£r79+21(1—£4)xl00%21x1-20%79+21(1-20%)xl00%=17.54%好氧反应池屮Y•均溶解氧饱和度：(21)=C,，吳)=8.99x(”34x1S+^)=9.99mg/L<21)2.066X105422.066x10s42S0R=3828x9.170.82x(0.95x1x9.99-2)xl.012C2,_20)=5648kgO2/d=236kgO2/hS0Rmax=l.4S0R=l.4X5648=7908kgO2/dc.好氧反应池平均时供氧量Gs=j^2g_xi00=236xl00=3938m3/h0.3£40.3x20—氧利用率，％，设计采用WBB1,5—S型微孔曝气器，其氧利用率为20%单池平均吋供气量为1312.6m3/h好氧反应池最大是供气量：Gsmax=l.4Gs=1838m3/hd.曝气器设计设计采用WBB1.5—S型微孔曝气器，曝气量4.5—45m3/h，氧利用率20%,动力效率4—6kg/(kW•h)。设平均吋WBB1.5—S型微孔曝气器气量为30m3/h,则每个好氣池需安装曝气器1312.6/30=43个，取50个。①生物反应池进出水系统计算 ①配水井设计②冇关设备计算及选择4.1.6辐流式二沉池的设计①二沉池池径设计拟设4座二沉池。则每座沉淀池表面积(A1)及池径(D)Al=-^-叫0A1—单池表而积，m2;Q-进入二沉池的混合液流量，Q二(1+/?)m3/h,nn为设计二沉池数量；％—二沉池表面积水力负荷，m3/(m2•h),取1.5m3/(m2•h);D—二沉池直径，moAQ^01.5x21560+244x1.5=225m2^=^=17m7iV3.14选择ZBXN-18型周边传动桥式吸泥机，周边线速度＜1.8m/min,驱动装置电机功率0.37kW,池边深度H2.4m。兮呔管3曲滬廷象OC預種例铖O9CMX16nhS壜嫦怜M12均鳓②池周边水深根据ZBXN-18型周边传动桥式吸泥机规格及技术参数，ZBXN-18型周边传 动桥式吸泥机池边深度H2.4m。②沉淀池总高度H’=h+H+h2H—池周边有效水深，m;h一超高，取0.45m;h2—沉淀池底坡济羌高度，m，取1.3mo池周边深度：H二0.4+2.4=2.8m池中心深度:H=0.4+2.4+1.3=4.lm③二沉池进水管计算根据二沉池信你级产品规格及技术参数，二沉池进水配水管直径D3=2.3m。由于二沉池单池进水量为0.25〃？/s,设配水井到二沉池进水管平均流速0.5/s,则管道过水断面积：A==o.5m20.5进水管径：d==0V7iv3.14④配水系统计算a.配水竖井设深度为2.65m竖井采用六U配水，配水LI尺、r采用0.5mX1.5m,沿竖井47,/,八女mnllr+n士叶、，(l+/?)x2(1+0.5)x14000A,，,均匀分布，则井内流速J、JV=-==0.12m/54x6Xy4,4x6x0.5x1.5R—污泥回流比，50%;A1为单个配水口面积，m2b.整流管根据产品规格，d为2.1m。⑤出水系统计算采用环形平底配水梢，等距布设水控，孔径®100mm,并加®100mmXL150mm短管。配水槽底配水区设挡水裙板，高0.8m。配水槽配水流量<2=(1+R)Qh=1.5x898.33=1348m3//z=0.37m3/s设配水槽宽1.0m,水深1.2m,则配水槽流速为 0.37u"1.2xl.0x20.156m/5设C>100配水孔孔距为S=l.lm则配水孔数量为n=—―—=—―—=46条，取n=50实际S=l.09mS1.1配水孔眼流速为u20.37jrrr4mx—xO.l24x50x—xO.Ol0.25m/s枬底环形配水IX平均流速u3=QnLB0.374x(17-l)x^xl.O=0.00184m/5环形配水平均速度梯度G2t|i2、31/20.252-0.001842、2x600xl.06xl0一6=7s_1且小于符合要求出水渠设计计算池周边设出水总渠一条，另外距池边2.5m处设溢流渠一条，溢流渠与出水总渠设辐射式流通渠，在溢流渠两侧及出水总渠一侧设溢流堰板。出水总渠宽1.0m，水深1.2m出水总渠流速v,==0162=0.03375m/54hb4x1x1.2出水偃溢流负荷q=2.OL/m•s则溢流堰总长为£=-=01623=81mq2.0x10一3JQ]每池溢流堰K度需要L,=v=£r=21zn44出水总渠及溢流渠上三条溢流堰板总长为(17-4>+2x(17-2.5x2>=120m每堰口长150mm，共设300个堰口，单块堰板长3.0m,共15 每个堰口流量为2,=()J62=1.35x10_4m3/*4xn4x300fea0.4(1.35X10-4)U.4J1.4每堰上水头/z==0.025m②排泥方式与装置为降低池底坡度和池总深，拟釆用机械排泥，刮泥机将污泥送至池中心，再由管道排出池外。木二沉池选用ZGB型周边传动刮泥机。ZGB型周边传动刮泥机主要用于城市水厂、污水处理厂一次沉淀池及二次沉淀池，该产品系列范围由直径DN20m-DN35m多种规格，可满足不同处理量的沉淀池排除污泥用。ZBG型周边传动乔泥机主要冇中心旋转座、L型工作桥、刮臂刮板、导流筒、拦渣排渣装置等组成，工作时，污水从中心支墩处经导流筒扩散后均匀流向池周，混合液中飢大的颗粒经沉淀后在池底形成污泥层，比重较经的浮于液面，工作桥在周边驱动机构的带动下沿屮心支座作缓慢旋转，较支式刮臂依据重力带动刮板将污泥逐M由池周刮向中心集泥坑，通过池内水压将污泥排出池外，浮渣刮板沿导流筒将浮于液面的浮渣撇A池周的排渣斗内，通过自动冲洗机构将浮渣排出池外。型号池径D(m)池边深H(m)池底坡度刮泥机工作线速度(m/min)电机功率(KW)没备重量(kg)ZBG-20203-51:102.40.5580004.1.7污泥回流泵房由于活忭污泥按50%比例回流，则单池hi刘污泥量为：q:0.5Q/n:0.5X21560/24/3=150m3//z污泥回流泵选用350QW1200—15型,流量1200m3//?，扬程15m,配用功率90kW,共5台，三用二备。污泥吃体积按5min回流污泥两体积设计，则V=3X1200/60X5=300m34.1.8紫外线消毒槽处理出水含有少量细菌及病毒，为确保水体环境安全，需要对出水连续消毒。设计流量:Q=21560m3/d=898.33m3/h 紫外线照射计量：12000//W/(cm2-5)出水通过排水沟渠排放，并经巴氏计量槽后就近排入河流。4.2污泥处理系统4.2.1剩余污泥泵房每两座二沉池设置剩余污泥泵房一座污水出來系统美円排除污泥干重为620m3/d，按含水率99%,污泥流量为Qw=620m3/d=26m3/h污泥泵选型污泥泵选用W台，一用一备4.2.2污泥浓缩池污泥含水率Pi=99%污泥流量Qw=620m3/d=26m7hW=0.62(t/d)=25.8(kg/h)设计后污泥含水率P产96%，固体负荷q=2.OkgSS/(m2-h)浓缩池池体计算浓缩池所需表面面积A=^=—=^=12.9m2qqi[4A浓缩池直径£>=J—=4.05m，取D-lOm水力负荷w==———7-=0.331m5/m2•hA7rx5水力停留吋间T>12h则有效水深//丨=wr=0.331xl2=3.9m排泥量与存泥容积浓缩后排除含水率P2=96%的污泥Q=6.5m7h=156m7d设计污泥层厚度为1.25m，池底坡度为0.02,坡降为0.13m,则存泥区容积 Vvv=—(S^S~+=以(52+1.252+Vl.25x5)zr=42m3V42存泥吋间T=-^=—=6.46/2Qw65浓缩池总深度有效水深Hf2.0m;缓冲层高度H2=l.25m;存泥区高度Ha=l.25m;池体超高H尸0.5m池底坡降H5=0.13m；则浓缩池总深度H=H{+H2+H3+H^H5=2.0+1.25+1.25+0.5+0.13=5.4m出水渠与堰板排水量Q=26—6.5=19.5m7h,出水渠流量为0.5X19.5=2.71xl(T3m7s,出水渠宽b=0.9q°4=0.9(2.71xl0-3)°4=0.08m，取b=0.Ira;出水渠中流速为0.3m/s，出水渠中深为h=q/bv=2.71xl0_3/0.3X0.3=0.03m出水渠断面设计为hXb=(O.3X0.3)m2。每堰流量为q=1.4h25=2.18XKT4m3/s所需堰口数量为n=2.71xl(r3/(2.18X10-4)=12.41，取15个。4.2.3浓缩污泥贮池浓缩池排出含水率P=96%的污泥156m7d,贮泥池贮泥吋间T=ld,设计贮泥池LXBXH=10X8X2,有效容积为10X8X2=160m3"4.2.4浓缩污泥提升泵房剩余污泥泵房污泥流量为156m3/d二6.5m7h污泥净扬程为4.8mH20扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m选用1PN污泥粟两台，一用一备，单台流量Q6〜16m3/h,扬程1114〜12mlhO,功率N3kW 4.2.5污泥脱水间进泥量Q=156ra3/d,P=96%,出现饼Gw=O.975t/d,P=75%o五、污水处理厂总体布置5.1总平面布置原则本项0新建的城市污水处理厂，根据该城市地势走h"d、排水系统现状及城市总体规划，选择在该市南外环路排水总干管末端，清水河两侧建厂，该位置对于接纳污水进厂、处理出水排放十分方便。该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括:污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平而布置时极遵从以卜*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，以便丁•节约用地和运行管理。②工艺构筑物（或没施）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、污不出门方向、风向、周围的電要或敏感建筑物等）。③构（建）之问的问距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的耍求；④管道（线）与渠道的平面介置，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迁回曲折，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。5.2总平面布置结果按照不同的功能分区讲整个厂区的辅助生产区与污水处理、污泥处理的生产区分开。辅助生产区不知有综合楼（包括生产管理，行政管理，屮心控制），实验室，运动场，仓庳及停车场等等。厂区中部为污水处理区。按工艺布置冇粗格栅，进水泵房，细格栅，曝气沉淀池，厌氧池，缺氧池，好氧池，二沉池，紫外线消毒槽，巴氏流量槽。厂区南部为生产去，布置冇机修间，配电间，鼓风机房，污泥浓缩退水间等等，6.1估算范六、投资估算■S3污水处理厂污水处理工程，污泥处理工程，其他附诚减租工程及公用工程，同时包括供电线路，通讯线路，临时道路等等。合计序号项目费用名称建筑工程设备费安装费A第一部分工程费用785.5723.3112.22067污水处理厂785.5711.2112.22036.91粗格栅间及进水泵房24.087.05.701466.72细格栅及曝气沉砂池17.041.04.9062.93缺氧池1.202.700.504.44厌氧池6.307.00.8014.15氧化沟（3座）393.5270.024.5663.56二沉池（4座）214.676.09.20299.87集泥井及回流污泥泵房15.021.04.240.28消毒池及加氯闹26.224.02.452.69储泥池2.102.500.40510污泥脱水间9.5092.09.20110.711污泥堆棚4.108.00.8012.912配电间10.585.012.3107.813仪器仪表及自控系统94.04.898.814化验设备55.05515通讯设备3.0316运输设备30.030 17厂区平面布置25.025.075.018厂区土方及地基处理6012019综合楼48.04820传达室、大门8.0821机修间、仓库21.020.04122食堂、浴室、职工牯舍24.02423车库3.00324围墙20.02025厂区道路及照明30.07.5037.526厂区绿化10.010.0-备品备件购置费17.1017.10二工器具及生产家具购置15.015.0B第二部分工程建设其它费447.351征地费1202厂内绿化403建设单位管理费56.04办公用品及家具购置费2.05生产人员培训费7.206建设监理费40.67勘测费4.708设计费51.251.29施工图预算编制费25.1225.1210竣工图编制费12.6012.6011工程保险费8.508.5012联合试运费10.2310.2313公司招投标费181814环评费121215前期工作费40406.2污水处理成本整成运行年限的总成本费用编号项目金额（万元）1水费75.852电费120.553维护修理费38.564药剂费20.055折旧费28.756人员成木22.84 费用由六部分组成，共306.6万元，一天处理成木0.84万元，每天处理1.4万m7d,则水处理成本为0.6元/m3的。 七、总结微孔曝氧化沟存在的主要问题是微孔曝气设备的维修。日前，W内微孔曝气器的使用寿命为4一5年，好的可达8—10年，但与进口微孔曝气器相比还冇一定的差距。曝气器的维修不像表曝设备那样方便，它需要干池才能检修，也就是说一旦微孔曝气器出现叫题需釆用平行两组或三组來解决叫题，或者采用提升装置等来解决。同时微孔曝气氧化沟工艺处理.效率高、投资省、运行费用低，运行稳定可靠，它的推广应用对于解决H前在我W大部分城市普遍存在的污水处厂“建得起,养不起”的问题宥着深远的怠义。可以预见，随着微孔曝气设备性能的改进则微孔曝气氧化沟工艺将有着更广阔的应用前景。八、心得通过这次课程设计，学到了很多关于在实践中需要注意的地方，如选址的规范，每个工艺都有其优缺点，关键是根据自身的实际情况，选择最合适的方案，在设计辅助设施的时候,要有设计者周到的地方,尽可能人性化合理安排构筑物。同时了解到，当前社会关丁•工程造价的问题，需要设计者本身对建筑造价方而冇一定的基础，同时耍调整好收入与支出的收支平衡，确保项R的持续运营的。九、致谢 参考文献[1]水处理工程师手册唐受印等编，化学工业出版社。[2]水处理构筑物设计与计算，李亚峰等编，化学工业出版社[3]污水处理项目建设程序与工程设计，崔洪升等编著，中国建筑工业出版[4]三废处理工程技术手册（废水卷）.，北京：，化学工业岀版社.[5]新型城市污水处理构筑物图集，游映玖主编，巾W建筑工业出版社。'