1、水污染控制工程课程设计某城市污水处理厂设计第一部分 设计说明书 2一概况 2二设计原则、依据、设计要求 22.1设计原则： 22.2设计依据： 22.3设计要求： 2三原始资料 2四污水处理工艺流程的确定 34.1工艺的确定 34.2二沉池的比较和选择 4五污水处理构筑物的选型及设计要点： 55.1格栅 55.2沉砂池 55.3初次沉淀池 55.4曝气池 65.5二次沉淀池 6六污水处理厂平面布置及处理流程高程布置： 66.1各处理单元构筑物的平面布置： 66.2污水处理厂的高程布置： 7第二部分 设计计算书 7一设计流量的计算7二污水处理构筑物的工艺计算 72.1 泵前粗格栅 72.2 污水
2、提升泵站92.3 沉沙池 102.4 初沉池 112.5 曝气池 132.6 二沉池 232.7 消毒设备的计算： 242.8 污泥浓缩池 252.9 厌氧消化池 292.10污泥干化（脱水）设备 31三、 污水处理厂平面设计及处理高程计算 323.1 污水处理厂的平面布置 323.2 污水处理厂的高程布置 32第一部分 设计说明书一概况设计的的污水处理厂的处理规模为11.5万m3/d。本设计是针对我国中部某城市，该城市的全年平均气温21.8，最冷平均月气温9.7，最热月平均气温32.6，最高温度38.7，最低温度0.0。夏季主风向为：东南风。二设计原则、依据、设计要求2.1设计原则：1）处理
3、效果稳定，出水水质好；2）工艺先进，工艺流程尽可能简单，构筑物尽可能少，运行管理方便；3）污泥量少，污泥性质稳定；4） 基建投资少，占地面积少。2.2设计依据：给水排水设计手册第1、5、9、11册；给排水工程快速设计手册第2册；排水工程。2.3设计要求：城市污水要求处理后水质达到污水综合排放标准（GB8978-1998）、一级排放标准，即SS20mg/l；BOD520mg/l；CODcr60mg/l。污泥处理后外运填埋。三原始资料1 南方某城市污水处理厂处理规模为11.5万m3/d。2 城市污水的水质如下表所示： （除pH外，其余项目单位为mg/L）项目BOD5CODCrSSTNNH4+-NT
4、P（以P计）pH原水水质15030020035253.5693 城市污水从南面进入污水处理厂，污水处理后排入北面的水体，要求处理后的水质达到城镇污水处理厂污水排放标准（GB18918-2002）中的一级标准的 B标准，即SS20mg/L,BOD520mg/L，CODCr60mg/L。污泥处理后外运填埋。4 污水处理厂厂区地形拟为平坦地形，标高为75.00米。厂区的污水进水渠水面标高为72.50米。（进水渠的宽及水深根据流量自行设计确定）。5. 受纳水体洪水位标高为73.20米，枯水位标高为65.70米。常年平均水位标高为68.20米。6. 全年平均气温21.8，最冷平均月气温9.7，最热月平均
5、气温32.6，最高温度38.7，最低温度0.0。7. 夏季主风向：东南风。四 污水处理工艺流程的确定 4.1工艺的确定 按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。 由于该污水处理只需去除BOD5与SS,不考虑脱氮与除磷方面，所以选择两个比较好的方案：方案一：传统活性污泥法,其流程为
6、:污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池接触池处理水排放方案二：厌氧池+氧化沟,其流程为: 污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池处理水排放 工艺流程方案的比较和选择 传统活性污泥法氧化沟优点: 1.有机物经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也历了一个从池道端的对数增长,经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期2.在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低3.效果好,BOD除率达90%以上缺点: 1.曝气池首端有机污染物负荷高,耗氧速度也高2.暴气池溶积大,基建费用高.3.供氧与需氧不平衡4.对进水水质,水量变化的适应性较低,动行效果易受水质,水量变
7、化的影响优点: 1.可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化化沟内能太到好氧稳定的程度2.可考虑不单敲边鼓二次沉淀池,可少去污泥回流装置.3.BOD负荷低缺点: 1.占地面积较大 两个方案都能达到处理水质的要求,BOD5,SS去除都能达到出水水质,工艺都是比较简单的,在技术上都是可行的. 最终选择厌氧池+氧化沟处理工艺是因为:氧化沟是活性污泥系统的新工艺,与传统活性污法比较,期暴气系具有以下各项效益:1.对水温水质,水量的变动有较强的适应性2.污污龄一般可达15-30d,为传统活性污泥系统的3-6倍. 可以存活,繁殖世代时间长,增殖速度慢的微生物,如硝化菌,在氧化沟内可能产生硝化反应.如运行得当能
8、够具有反硝化脱氮的效应.3.污泥产率低,且已达到稳定的程度,不需要再进行肖化处理.这一点可以少了硝化池,在运行费用方面又可以省下一部份. 在与技术上经济上的造价以及运行费用的综合比较, 厌氧池+氧化沟处理工艺是最终的选择.4.2二沉池的比较和选择类型优点缺点适用条件平流式处理水量可大可少,有效沉淀区大,沉淀效果好,对水量水质变化适应性强,造价低,平面布置紧凑占地面积大,排泥因难(人工排泥),工作繁杂,机械刮泥易锈,配水不均地下水位高,施工困难地区,适用流动性差比重大的污泥,不能用静水压力排泥,污水量不限辐流式处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好排泥设备复杂,
9、需具有较高的运行管理水平,施工严格适用处理水量大,地下水位较高的地区及工程地质条件差的地区 经上面的图表,可以看出,平流式与辐流式沉淀池都是可选的.平流式沉淀池对水质冲击变化效果好,但占在面积大,排泥因难,要人工排泥,所以不是太好. 虽然辐流式沉淀池排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水平,施工严格,但是这些问题对于这个发展型的城市来说,这点问题并不是太大,管理水平可以请技术高的人才来管理,设施工.并且看到了它的优点处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好.所以选择辐流式沉淀池作为二沉池是好的选择.五污水处理构筑物的选型及设计要点：5.1格栅 用以截留较大的悬浮物
10、或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。要根据流量选择清渣方式，人工清渣格栅适用于小型污水厂，机械清渣格栅适用于栅渣量大于0.2m3/d。提升泵站前用中格栅，提升泵站后用细格栅。 设计参数： a、栅条间隙：人工清除为2540mm，机械清除为1625mm；b、格栅栅渣量：格栅间隙为1625mm时是0.100.05m3栅渣/10m3污水，格栅间隙为3050mm时是0.030.01m3栅渣/10m3污水；栅渣含水率一般为80，容重约为960kg/ m3 c、格栅上部必须设置工作台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作台上应安全冲洗设施； d、机械格栅不宜少于2台。 e、污
11、水过栅流速宜采用0.61.0m/s，格栅前渠道水流速0.40.9m/s； f、格栅倾角一般采用4575；g、格栅水头损失0.080.15m。5.2沉砂池 用于去除比重较大的无机颗粒。本设计采用钟式沉砂池，它利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走。具有沉砂效果好、工作稳定、清洗、排沉砂较方便等优点。 设计参数： a、水力表面负荷为200 m3/ m2.h,停留时间约为2030s； b、进水渠道直段长度应为宽度的7倍，并且不小于4.5米； c、进水渠道流速，在最大流量的4080情况下为0.60.9m/s,在最小流量时大于0.15m/s,但最大流量时不大于1.2m/s； d
12、、出水渠道与进水渠道的夹角大于270。，两种渠道均设在沉砂池的上部；e、出水渠宽度为进水渠道的2倍，出水渠道直线段长度要相当于出水渠的宽度；5.3初次沉淀池 去除悬浮物质，同时可去除部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。本设计选用中心进水周边出水辐流式沉淀池。它的优点是进水中间进水管进水，然后经过水流向四边扩散，布水均匀；多位机械排泥，运行较好，管理方便，而且排泥设施已趋于稳定型。 设计参数： a、沉淀时间为11.5h； b、表面水力负荷为1.53.0 m2/m3*h；校核负荷q14.34（m3/m2.h)； c、每人每日污泥量为1427g/（pd）或0.360.8
13、3L/（pd）； d、池径不宜小于16m，池底坡度一般采用0.050.10； e、污泥含水率为9597%； f、池子直径与有效水深之比为612，缓冲层高度,非机械排泥时宜为为0.5m；机械排泥时，缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。5.4曝气池 本设计选用传统活性污泥曝气池，采用鼓风曝气系统。所谓推流，就是污水从池的一端流入，在后继水流的推动下，沿池长度流动，并从池的另一端流出。 设计参数： a、进水方式不限，出水多用溢流偃，水位较固定； b、曝气池池长与池宽之比（L/B），一般大于510； c、有效水深最小为3m，最大为9m；超高一般为0.5m，当采用表曝机时，机械平宜高出水面1m左右。 d、曝
14、气池廊道的宽：深，多介于1.01.5之间；廊道长宜为5070m； e、曝气池一般结构上分为若干单元，每个单元包括一座或几座曝气池，每座曝气池常由1个或25个廊道组成；当廊道数为单数时，污水的进、出口分别位于曝气池的两端；而当廊道数为双数时，则位于廊道的同一侧； f、在池底应考虑排空措施，按纵向留2/1000左右的坡度，并设直径为80100mm的放空管。 g、曝气池的进水与进泥口均设于水下，采用淹没出流方式。5.5二次沉淀池 设计参数： a、沉淀时间为1.52.5h； b、表面水力负荷为1.01.5 m2/m3*h； c、污泥量为1021g/（pd）； d、污泥含水率为99.299.6%； e、
15、池径不宜小于16m，池底坡度一般采用0.050.10； f、池子直径与有效水深之比为612，缓冲层高度为0.5m。 g、最大允许的水平流速要比初次沉淀池的小一半； h、中心管中的下降流速不应超过0.03m/s；I、其静水头可降至0.9m，污泥底坡与水平夹角不应小于50度。六 污水处理厂平面布置及处理流程高程布置：6.1各处理单元构筑物的平面布置： a、贯通、连接各隔离构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折； b、土方量作到基本平衡，并避开劣质土壤地段； c、在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值510m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气
16、贮罐等，其间距应按有关规定确定； d、各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。6.2污水处理厂的高程布置： a、选择一条距离最厂、水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统能够运行正常。 b、计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。c、还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。第二部分 设计计算书一设计流量的计算 污水平均流量： 查资料可得，生活污水量总变化系数 ，由公式可得：二污水处理构筑物的工艺计算2.1 泵前粗
17、格栅泵前粗格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。设置两座格栅，拟用回转式固液分离机。2.1.1 设计参数设计流量：A平均日流量：Qd=1.33m3/sB最大日流量：Kd=1.2栅前流速v1=0.7/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=40mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60单位栅渣量1=0.05m3栅渣/污水 确定格栅前水深：栅前水深h取为1.0m； 栅条间隙数n 设计两组格栅，则每组格栅的间隙数为21条。 栅槽有效宽度 =0.01(21-1
18、)+0.0421=1.04m4 进水渠道渐宽部分长度 其中1为进水渠展开角为 ，进水渠宽B1=0.8m。 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 过栅水头损失（h1） 因栅条边为矩形截面，取k=3，则其中: h0：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=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42， 栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高 h2=0.3m栅前槽总高度: =1.0+0.3=1.3m栅后槽总高度: =1.0+0.04+0.3=1.34m8 格栅总长度L 每日栅渣量W宜采用机械清渣(取 =1.2)。9 计算草图如下：2.2 污水提升泵站2.2.1 设计说明
19、 污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，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，然后自流通过初沉池、曝气池、二沉池及接触池，最后由出水管道排入河道。设计流量Qmax=1.60m3/h。2.2.2 设计计算污水提升前水位-5.9m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位2.69m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=2.69-（-5.9）=8.59m水泵水头损失取2m从而需水泵扬程H=Z+h=10.59m采用MN系列污水泵（30MN-33B） 该泵提升流量4800m3/h，扬程10.6m，转速415r/min，功率153.96
20、Kw,效率90%。占地面积为5278.54m2，即为圆形泵房D10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌式。泵房草图2.3 沉沙池 沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。 平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点，故本设计采用平流式沉砂池，并设置2组。设计流量：Q=Qmax=1.60 m3/s设计流速：v=0.30m/s水力停留时间：t=40s 沉砂池长度L：L=vt=0.340=12m 水流断面积A：A= Q/v=1.60/0.3= 5.33m2 池总宽度B：设计n=2格 每格宽取b=5m，则B=nb=
21、25= 10m 有效水深h2：h2=A/B=5.33/10=0.53m （介于0.251m之间） 贮泥区所需容积： 设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则沉砂斗容积 式中：X1城市污水沉砂量3m3/105m3， K总污水流量总变化系数1.2每格沉砂池设两个沉砂斗，则每格沉砂斗的体积: 沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=1.1m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽a：沉砂斗容积：（大于V=2.9m3，符合要求）。 沉砂池高度H： 采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为： 沉泥区高度为：h3=hd+0.06L2 =1.0+0.063.65=1.
22、22m 池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.9+1.22=2.42m 校核最小流量时的流速： ，符合要求。 计算草图如下：2.4 初沉池 本设计选用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用机械刮泥。2.4.1 设计参数 设计流量Qmax=4788m3/h 设4座初沉池。2.4.2 设计计算1）池子总表面积A：污水表面负荷q=2.5m3/（m2h） n=4座 2）有效水深h2：取水力停留时间t=1.5hh2=qt=2.51.5=3.75m 3）每池一次的排泥量W： 每次总排污泥量W1： 式中： W1每座沉淀池每天污泥量，m3/d； C0进水的悬浮物浓度， ； C1
23、沉淀出水的悬浮物浓度， ； p0污泥含水率，取97； 污泥容重，取1000Kg/m3； t两次排泥的时间间隔，初沉池按2d考虑。所以，每次的总排污泥量：设置4组初沉池，则每个初沉池的排泥量为：W=W1/4=612.2/4=153.0m34) 污泥斗容积的计算：取 ， ，池底倾斜度i0.05， 60，半径RD/236/218m，根据计算草图计算，污泥斗高度： 污泥斗容积：坡底落差： 池底可贮存污泥的体积：可以贮存污泥的体积 ，所以有足够的体积贮存污泥。5) 沉淀池总高度： 式中，h1超高，取0.3m；h2沉淀区高度，m； h3缓冲区高度，取0.3m； h4污泥区高度，m； h5污泥斗高度，m。所
24、以，沉淀池周边处的高度： 径深比较校核： ，符合径深比612的要求。6）计算草图：2.5 曝气池 采用传统曝气法 曝气池为廊道式2.5.1 设计参数 设计流量Qmax=13.8万m3/d，设4座。2.5.2 污水处理程度 1）原污水的BOD5（S0）为150，经过一级处理后，BOD5降低25%考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5（Sa）：Sa=150（1-25%）=112.5mg/L。 2）计算去处率，首先计算处理水中非溶解性BOD5值，即：式中：Ce处理水中悬浮固体浓度， b微生物自身氧化率，取0.07； Xa在处理水的悬浮固体中，有活性的微生物所占的比例。取Xa0.4。代入各值得：处理水中
25、溶解性BOD5值为：204.016.0mg/L则去除率：2.5.3 曝气池及曝气系统的计算与设计 1）曝汽池BOD污泥负荷法计算取BOD污泥负荷率为0.3kg BOD5/（kgMLSSd），为了设计稳妥，需要加以校核，校核公式： 式中： ； ； ； 。代入各值可得 计算结果表明，Ns值取0.3是合适的。2）确定混合液污泥浓度（X）根据已经确定的Ns值，查资料得相应得SVI值在100120之间，取值为115。式中： 曝汽池混合液污泥浓度，mg/L； 污泥回流比，取0.5； 污泥容积指数，取115； 是考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的有关系数，取1.2。所以， 3）曝汽池容积的确
26、定 根据公式 式中 BOD污泥负荷率； 污水设计流量，为19.5万m3/d； 曝汽池混合液污泥浓度，3400mg/L； 原污水的BOD5值，mg/L； 曝汽池的容积，m3。所以， 4）确定曝气池各部分尺寸的确定 本设计采用4组曝汽池，每组的容积为取池深为h5.0米，那么每组的曝汽池的面积为：取池宽B7米，那么宽深比 ，符合12之间的要求。 池长： 长深比： 设曝汽池为五道廊道式，廊道长： 。 池的总高度 取超高0.5米，那么池的总高度为50.55.5米 在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在两侧横向配水渠道上设进水口，每组
27、曝气池共有5个进水口（见下图）。 在面对初沉池的一侧（前侧），在每组曝气池的一端，廊道I进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。2.5.4 曝气系统的计算与设计 本设计采用鼓风曝气系统。1） 平均时需氧量的计算：式中：O2混合液需氧量，kgO2/d； 活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧量，取 0.5； Q污水流量，Qm3/d； Sr经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，Sr（112.520）10-3kg/m30.0925 kg/m3； 活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧量，取 0.15； V曝汽池容积，
28、V12651.2m3； Xv单位曝汽池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，Xv（0.753400）1032.550kg/m3；所以代入各值可得 2）最大时需氧量的计算根据原始数据 K1.4，代入各值可得： 3）每天去除的BOD5值： 4）去除每公斤BOD的需氧量： 5）最大时需氧量与平均时需氧量之比：2.5.5 供气量的计算： 曝汽池中采用网状膜型中微孔空气扩撒器，敷设于距池底0.2米处，淹没水深4.8米，计算温度设定为30。 查资料可得，水中溶解氧的饱和度：Cs（20） = 9.17 mg/L； Cs（30） = 7.63 mg/L 1）空气扩散器出口处的绝对压力：式中：Pb空气扩散装置
29、出口处的绝对压力，Pa； H空气扩散装置的安装深度，4.8米；所以，代入数值可得 。 2）空气离开曝气池面时，氧的百分比： 空气扩散装置的氧转移效率，对网状膜型中微孔取值12。代入可得： 3）曝气池混合液中平均氧饱和度：最不利温度按30考虑，代入各值可得： 4）换算为 条件下，脱氧清水的充氧量：取值代入各值可得：= 相应最大时需氧量为： 5）曝气池平均时供氧量：代入各值，得 6）曝气池最大时供氧量： 7）去除每千克BOD5的供气量： 8）每污水供气量： 9）本系统的空气总用量： 本系统采用空气在回流污泥井提升污泥。空气量按回流污泥的8倍考虑，污泥回流比R取值50%，提升回流污泥所需空气量为：总需氧量：32844+19166.7=52011 m3/h2.5.6 空气管系统计算： 在相邻两个廊道的隔墙上设一根干管，共10根计算。在每根干管上设10对配气竖管，共20条配气竖管。全曝气池共设200条配气竖管。每根竖管供气量：
