城市污水处理技术课程设计说明书(好氧)沉淀池 22页

'课程设计说明书第22页共22页例：供参考生活污水排放量90000m3/d，采用普通活性污泥法处理，以格栅、曝气池、二沉池为主要处理设备对其工艺进行设计。1绪论1.1城市污水处理技术的发展趋势表几种不同污水处理工艺技术特点工艺名称污泥负荷（kgBOD/(kgMLVSS·d)）MLSS（mg/L）停留时间（h）特点传统工艺0.2～0.41500～30004～8出水水质较好、污泥不稳定分段进水0.2～0.42000～35003～5负荷适应性强、污泥不稳定吸附再生0.2～0.62000～80003～5负荷适应性强、污泥不稳定氧化沟0.05～0.33000～60008～36耐负荷、水质好、污泥较稳定序批池0.05～0.31500～500012～50耐负荷、水质好、污泥较稳定一体化池0.05～0.31500～500012～50耐负荷、水质好、污泥较稳定A/O法0.05～0.22000～35006～15水质好、耐负荷、污泥较稳定A/A/O法0.1～0.252000～35006～12水质好、耐负荷、污泥较稳定AB法0.3～51500～30003～5针对高浓度进水、污泥不稳定1.2活性污泥法的应用1.3活性污泥法的生物处理原理1.4城市污水可生化性分析废水处理过程中采用的工程菌为活性污泥絮凝体，也称为生物絮凝体，其骨干部分是由千万个细菌为主体结合形成的统称为“菌胶团”的团粒。活性污泥内微生物处于内源呼吸器或减衰增值期后段时，运动性能微弱、动能较低，不能与范德华力相抗衡，摒弃贼布朗运动作用下，菌体互相碰撞，结合形成活性污泥絮凝体。 课程设计说明书第22页共22页城市生活污水的可生化性（）是不同的，（）值越大，则可生化性越好，生化处理效率高，反之，可生化性差，生化处理效果亦差。指标为：（）<10%不可生化（）在20—30%难生化（）在30—60%可生化（）>60%易生化本设计（）=200/420=0.47属于可生化性范围内，说明本设计处理的废水可生化性好，按给出的水质条件设计处理废水可以达到工艺要求。2水处理厂设计方案的确定与论证2.1设计任务生活污水排放量90000m3/d，采用普通活性污泥法处理，以格栅、曝气池、二沉池为主要处理设备对其工艺进行设计。2.2设计依据2.3设计原则2.4设计水量及水质2.4.1设计水量污水的平均处理量为=9=3750=1.04；污水的最大处理量为=4500=1.25；污水的最小处理量为。总变化系数取为1.2。[1]2.4.2设计水质设计水质如表所示。 课程设计说明书第22页共22页表设计水质情况[5][6]项目入水（）450300150出水（）100≤30≤30去除率（%）77.790802.5设计要求和主要参数1.首先，必须确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件），在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度的满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。2.污水厂设计采用的各项设计参数必须可靠。设计师必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面的分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。3.污水处理厂设计必须符合经济的要求，污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等要尽可能采取合理措施降低工程造价和运行管理费用。4.污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。5.要根据当地自然、地形条件及土地与资源情况，因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。要尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧运河。6.污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下设计适应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。7.污水厂设计必须考虑安全运行的条件，土适当设计分流设施、超越管线、甲烷气的安全储藏等。8.污水长的设计在经济条件允许情况下，厂内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。 课程设计说明书第22页共22页9.施工和运行管理也是确定处理工艺应考虑的因素，如地下水较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。另外，也应考虑所确定处理工艺应运行简便、操作方便。10.设计时应尽可能的就地取材，应综合考虑水质，土壤性质，现场条件，施工方法等因素加以选择。主要设计参数1m3污水曝气量/m3空气0.15～0.3过栅流速/m/S0.6～0.9沉砂池水平流速/m/S0.06～0.12初沉池沉淀时间/h1.5～2表面负荷/［m3/(m3·h)］1.5～2.5曝气池污泥负荷/［kg/(kg·d)］0.2～0.4污泥浓度/（g/L）2.0～2.5污泥回流比/%30～80微生物自身氧化率0.08污泥增殖系数0.5～0.8空气扩散器氧转移效率/%122.7设计方案的综合比较按照污水处理工艺设计依据和原则，经过对传统活性污泥法、延时曝气活性污泥法、AB法进行比选：方案一、传统活性污泥法工艺方案A工艺特征B方案主要特点1.处理效率高。一般BOD去除率为90%-95%2.适用于处理要求高而水质比较稳定的废水3.工艺设备容易设计4.运行参数熟悉，操作简单5.易于管理。6.工艺十分成熟。设备费用低。 课程设计说明书第22页共22页方案二、AB活性污泥法工艺方案AB活性污泥法是活性污泥法的一种变形。此法B段投资和费用较高；另外，由于A段去除了较多的BOD，可能造成碳源不足，难以实现脱氮工艺．对于污水浓度较低的场合，B段运行较为困难，也难以发挥优势。方案三、传统活性污泥法工艺方案和延时曝气活性污泥法方案的主要优缺点进行比较。比较见下表可知延时曝气活性污泥法工艺存在反应器容积大、污泥沉降性能差、需氧量大，而传统活性污泥法工艺成熟，设备容易设计，且成本较低，特别适合城市污水处理，完全可以满足本设计的要求。综上所述，并结合实践表明，采用传统活性污泥法工艺。表5目录传统活性污泥法工艺方案延时曝气活性污泥法方案主要优点1.处理效果高，效果稳定出水水质好；2.流程简单，维护管理方便，运行灵活；3.工艺性能熟悉，容易预测4.工艺和设备容易设计5.运行参数熟悉,操作稳定6.应用广泛，适合处理城市污水7.投资和运行费用中等8.污泥沉降性能中等3.剩余污泥稳定性好4.硝化程度高主要缺点1.硝化效果差1.反应器容积大2.污泥沉降性能差3.需氧量大图1传统活性污泥法3主要构筑物的选择及设计计算 课程设计说明书第22页共22页3.4沉砂池3.4.1沉砂池设计说明沉砂池的形式有平流式、竖流式、辐流式沉砂池。其中，平流式矩形沉砂池是常用的形式，具有结构简单，处理效果好的优点。其缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度加大。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池体的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向环流。其优点：通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效果较稳定；受流量变化的影响较小；同时还对污水起预曝气作用，而且能克服平流式沉砂池的缺点。综上所述，采用曝气沉砂池。池子共有2座；尺寸：12m×6.25m×4.09m；有效水深为2.0m。3.4.2沉砂池池体的计算(1)池子总有效容积式中：——最大设计流量，，=1.25；——最大设计流量时的流行时间，，一般为1min～3min,据相关资料，此处取=2。则：(2)水流断面面积式中：——最大设计流量时的水平流速，，据相关资料，取。一般为0.06m/s—0.1m/s则：(3)池子总宽度 课程设计说明书第22页共22页式中：——设计有效水深，，据相关资料，取=2.0,一般值为2m—3m。则：(4)池子单格宽度式中：——池子分格数，个，取=2。则：(5)校核宽深比:=3.1/2.0=1.55,在1—2范围内，符合要求。(6)池长则：(7)校核长宽比：L/B=12/3.1=3.87>3.5，符合要求。(8)每小时所需空气量式中：——每污水所需空气量，，据相关资料，取=0.2。则：3.4.3沉砂室尺寸计算(1)砂斗所需容积式中：——城市污水沉砂量，，据相关资料，取=9；——两次清除沉砂相隔的时间，，据相关资料，取=2；——生活污水流量总变化系数，由设计任务书=1.2。 课程设计说明书第22页共22页则：(2)每个砂斗所需容积式中：——砂斗个数，设沉砂池每个格含两个沉砂斗，有2个分格，沉砂斗个数为4个则：(3)砂斗实际容积式中：——砂斗上口宽，；——砂斗下口宽，，据相关资料，取=1；——砂斗高度，，据相关资料，取=0.8；——斗壁与水平面倾角，，据相关资料，取=55。则：>=1.35(4)沉砂池总高度（采用重力排砂）式中：——超高，，据相关资料，取=0.3；——砂斗以上梯形部分高度，；——池底坡向砂斗的坡度，据相关资料，取=0.1，一般值为0.1—0.5 课程设计说明书第22页共22页则：(5)最小流速校和式中：——设计流量，，取=；——最小设计流量，；=0.868——最小流量时工作的沉砂池格数，个，取=1；——最小流量时沉砂池中的水流断面面积，，据相关资料，为7.0。则：>0.1，符合设计要求。3.4.4排砂采用重力排砂，排砂管直径，在沉砂池旁设贮砂池，并在管道首端设贮砂阀门。(1)贮砂池容积则：(2)贮砂池平面面积式中：——贮砂池有效水深，取=2.5。则：3.4.5出水水质查《给排水设计手册》，经曝气沉砂池,去除率10%。则:=3.5初沉池3.5.1初沉池设计说明 课程设计说明书第22页共22页沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按在污水流程中的位置，可以分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种。竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。而平流式沉淀池具有池子配水不易均匀，排泥操作量大的缺点。辐流式沉淀池不仅适用于大型污水处理厂，而且具有运行简便，管理简单，污泥处理技术稳定的优点。所以，本设计在初沉池选用了辐流式沉淀池。初沉池共有2座，直径为40m，高为6.83m，有效水深为4.0m。为了布水均匀，进水管设穿孔挡板，穿孔率为10%-20%，出水堰采用直角三角堰,池内设有环形出水槽，双堰出水。每座沉淀池上设有刮泥机，沉淀池采用中心进水，周边出水，单周边传动排泥。其特点是运行效果好，设备简单。3.5.2初沉池池体尺寸计算(1)沉淀部分水面面积式中：——最大设计流量，，=4500；——池数，个，取=2；——表面负荷，，据相关资料，取=2.0。则：(2)池子直径则：取40(3)实际水面面积 课程设计说明书第22页共22页则：核算表面负荷：<1.8,符合要求.(4)沉淀部分有效水深式中：——沉淀时间，，据相关资料，取=2.0。则：(5)校核径深比：D/=40/4.0=10，在6—11内，符合要求(6)沉淀部分有效容积则：(7)污泥部分所需的容积式中：——每人每日污泥量，，查《给排水设计手册》取=0.6；一般范围为（0.3—0.8）——设计人口数，人，取=人；为SS的设计人口，因为此处主要去除的就是SS——两次清除污泥相隔时间，，据相关资料，取=4。则：(8)污泥斗容积式中：——污泥斗高度，； 课程设计说明书第22页共22页——污泥斗上部半径，，据相关资料，取=2.0；——污泥斗下部半径，，据相关资料，取=1.0；——斗壁与水平面倾角，，据相关资料，取=60。则：(9)污泥斗以上圆锥部分污泥容积-式中：——圆锥体高度，；——池子半径，。i──坡度，据相关资料，此处取i=0.05则：(10)沉淀池总高度式中：——超高，据相关资料，取=0.3；——缓冲层高度，据相关资料，取=0.3,一般值为0.3—0.5──有效水深，为4.0m──圆锥体高度，为0.9m──污泥斗高度，为1.73m则：(11)沉淀池池边高则： 课程设计说明书第22页共22页(12)污泥总容积V=V1+V2=12.7+418.3=430.9m3>20m3(13)校核径深比:D/h=40/4=10.00在6～12之间,符合要求3.5.3中心管计算(1)进水管直径：取=900则在0.91.2之间，符合设计要求。图3中心管计算图(2)中心管设计要求(3)套管直径，取=2.2则：在0.150.20之间，符合要求。(4)设8个进水孔，取则：(5)，取则：(6)，取 课程设计说明书第22页共22页则：在之间，符合设计要求。3.5.4出水堰的计算(1)出水堰采用直角三角堰，过水堰水深，据相关资料，取,一般为0.021—0.2之间(2)堰口流量：(3)三角堰个数：个(4)出水堰的出水流速取：则：断面面积(5)据相关资料，取槽宽为0.8，水深为0.8，出水槽距池内壁0.5则：(6)出水堰总长(7)单个堰堰宽(8)堰口宽0.10，堰口边宽0.17-0.10=0.07(9)堰高(10)堰口负荷：在1.52.9之间，符合设计要求。3.5.5集配水井计算(1)设计用一个集配水井，共一座。(2)配水井来水管管径取=1500，其管内流速为 课程设计说明书第22页共22页则：(3)上升竖管管径取，其管内流速为则：(4)竖管喇叭口口径，其管内流速为取则：(5)喇叭口扩大部分长度，取=则：(6)喇叭口上部水深，其管内流速为则：(7)配水井尺寸：直径，取则：(8)集水井与配水井合建，集水井宽，集水井直径则：3.5.6出水水质查《给排水设计手册》，经初沉池、去除率分别取25%、60%。==3.5.7选型依据上述计算结果，选用DZG型单周边传动刮泥机能够满足设计要求。数量两台，每座初沉池一台。其性能如表8所示。表8型单周边传动刮泥机性能表 课程设计说明书第22页共22页项目池径电动机功率池深m周边线速度m/min滚轮与轨道型式性能401.542-3钢滚轮、钢板轨道3.7二沉池3.7.1二沉池设计说明二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。本设计二沉池选用辐流式沉淀池。二沉池3座，直径为36m，高为6.79m，有效水深为3.5m。也采用中心进水，周边出水，排泥装置采用单周边传动的刮吸泥机。其特点是运行效果好，设备简单。3.7.2二沉池池体尺寸计算(1)沉淀部分水面面积式中：——设计流量，，由设计任务书=3750；——池数，个，取=3；——表面负荷，，据相关资料，取=1.4。则：(2)池子直径则：取(3)实际水面面积则：核算表面负荷, 课程设计说明书第22页共22页在0.721.80之间，符合设计要求。(4)沉淀部分有效水深式中：——沉淀时间，，据相关资料，取=2.5。则：(5)沉淀部分有效容积则：(6)污泥部分所需的容积式中：——每人每日污泥量，，据相关资料，取=0.6；——设计人口数，人，取=人；——两次清除污泥相隔时间，，据相关资料，取=4。则：(7)污泥斗容积式中：——污泥斗高度，；——污泥斗上部半径，，据相关资料，取=2.0；——污泥斗下部半径，，据相关资料，取=1.0；——斗壁与水平面倾角，，据相关资料，取=60。则： 课程设计说明书第22页共22页(8)污泥斗以上圆锥部分污泥容积式中：——圆锥体高度，；——池子半径，。则：(9)沉淀池总高度式中：——超高，据相关资料，取=0.3；——缓冲层高度，据相关资料，取=0.3。则：(10)沉淀池池边高则：(11)污泥总容积则：(12)径深比在612之间，符合设计要求。3.7.3中心管计算(1)进水管直径，取=800则： 课程设计说明书第22页共22页在0.91.2之间,符合设计要求。(2)中心管设计要求(3)中心管直径，取=1.8则：在0.150.20之间，符合设计合理要求。(4)设8个进水孔，取则：(5)，取则：(6)，取则：在之间，符合设计要求。3.7.4出水堰的计算(1)出水堰采用直角三角堰过堰水深取(2)堰口流量：(3)三角堰个数个(4)出水堰的出水流速取则：断面面积 课程设计说明书第22页共22页(5)取槽宽为0.5，水深为0.8，出水槽距池内壁0.5则：(6)出水堰总长(7)单个堰堰宽(8)堰口宽0.14，堰口边宽0.21-0.14=0.07(9)堰高(10)堰口负荷在1.42.9之间，符合设计要求。3.7.5集配水井计算设计三个二沉池用一个集配水井，共1座。(1)取回流量=30%(2)配水井来水管管径取=1100，其管内流速为则：(3)上升竖管管径取，其管内流速为则：(4)竖管喇叭口口径，其管内流速为取则：(5)喇叭口扩大部分长度，据相关资料，取= 课程设计说明书第22页共22页则：(6)喇叭口上部水深，其管内流速为则：(7)配水井尺寸：直径，取则：(8)集水井与配水井合建，集水井宽，集水井直径为则：3.7.7出水水质、均达到设计出水水质标准。=25<303.7.7选型依据上述计算结果，选用型单周边传动刮泥机能够满足设计要求。数量3台，每座二沉池设一台，其性能如表11所示。表11型周边传动刮泥机性能表项目池径电动机功率滚轮与轨道型式重量性能362.2钢滚轮、钢板轨道140005污水处理厂的技术经济分析与评价5.3工程效益及经济5.3.1环境效益 课程设计说明书第22页共22页将处理后的污水回用于各种用途，如作为工业冷却水、洗涤水、农业灌溉等。这样不仅可以减少污水排放量，减轻水污染，还可以开发第二水源，缓解水资源的紧张。污水排放减少，可以减轻对环境的破坏，保证水环境和水资源的可持续发展。5.3.2经济效益尽管污水治理工程并不直接产生经济效益，但项目的实施将给经济发展带来巨大的益处。5.3.3社会效益污水处理厂及其配套管网的建成，将提供新的排污系统，可改善城区的水环境和卫生状况，有利于市民安居乐业；工厂产生的污水纳入新建污水系统内，也有利于工厂的发展，通过排污收费，提高居民的环境保护意识，自觉维护环境。[4]结论通过设计，得出如下结论：初沉池和二沉池采用中心进水的辐流式沉淀池，初沉池2座，直径为40m，高为6.83m，排泥间隔4h，选用DZG型单周边传动刮泥机，二沉池3座，直径为36m，高为6.79m，有效水深为3.5m，选用型周边传动刮泥机，污泥回流设备采用型螺旋泵。本设计出水水质为BOD≤30mg/L，SS≤30mg/L，达到国家污水排放标准的二级标准。处理后的污泥已基本实现了无害化，减量化，不会对环境造成二次污染。参考文献1高俊发，王社平.污水处理厂工艺设计手册.北京：化学工业出版社,20052高廷耀.水污染控制工程(下册).北京:高等教育出版社,19893《城镇污水处理厂污染物排放标准》.GB18918-20024《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》.GJ31-895韩洪军.污水处理构筑物设计与计算.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,20026孙力平.污水处理新工艺与设计算实例.北京：科学出版社,2001'