某城市污水处理厂毕业设计含图纸.docx
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某城市污水处理厂毕业设计含图纸
设计说明书
一、环境条件
见设计任务书的设计资料一栏。
二、处理工艺的选择
该城镇污水处理厂主要是用于处理城区生活污水和部分工业废水,且对氮磷的去除有一定要求。
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐,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。
故该设计应选取二级强化处理。
鉴于SBR工艺具有以下特点:
(1)工艺流程简单、管理方便、造价低。
SBR工艺只有一个反应器,不需要二沉池,不需要污泥回流设备,一般情况下也不需要调节池,因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资30%以上,而且布置紧凑,节省用地。
由于科技进步,目前自动控制已相当成熟、配套。
这就使得运行管理变得十分方便、灵活,很适合小城市采用。
(2)处理效果好。
SBR工艺反应过程是不连续的,是典型的非稳态过程,但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中),随时间的延续而逐渐降低。
反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中,因此处理效果好。
(3)有较好的除磷脱氮效果。
SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境,并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。
(4)污泥沉降性能好。
SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长,减少了污泥膨胀的可能。
同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的,因此沉淀效果更好。
(5)SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。
均适用于本设计,故选取SBR工艺作为本设计的水处理工艺。
三、污水厂的主要工艺流程
进水
四、设计说明
1、格栅和提升泵房
设置方式:
粗格栅→泵房→细格栅
格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截,以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。
由于直棒式格栅运行可靠,布局简洁,易于安装维护,本工艺选用选择GH型回转格栅。
粗格栅运行参数:
栅前流速0.5m/s,过栅流速0.8m/s,栅条宽度0.02m,格栅间隙数27,水头损失0.07m,每日栅渣量0.823m3/d;细格栅运行参数:
栅前流速0.5m/s,过栅流速0.8m/s,栅条宽度0.01m,栅前渠道水深0.4m,格栅倾角60o,栅间隙数66,水头损失0.2m,每日栅渣量1.18m3/d。
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。
污水经提升后入曝气沉砂池。
然后自流进入各工艺池,提升泵房采用2台(1用1备)型号为YC300LXL-780-11的水泵,其主要性能参数为:
流量545-900m3/h,扬程9-12m,转速980r/min,效率78%。
配套电机及功率为Y250M-37,叶轮名义直径335mm。
其中细格栅计算草图如下:
2、沉砂池
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。
污水经立式污水污物泵提升后经细格栅,进入钟式沉砂池,共两组对称与提升泵房中轴线布置,每组分为两格。
设计参数为:
沉砂池长度9m,池总宽1.2m,有效水深0.96m,贮砂斗容积0.178m3(每个沉砂斗),斗壁与水平面倾角为600,斗高0.68m,斗部上口宽1.23m。
草图如下:
3、SBR反应池
本设计中为进水时间1h;曝气时间h;有效反应时间4h;沉淀时间1h;滗水时间0.5h;除磷厌氧时间0.5h,一个周期TN=6h,经过预处理的污水由配水井连续不断地进入反应池,反应区内安照“进水、闲置、曝气、沉淀、滗水”程序运行。
本设计采用SBR反应池4座,并联运行,运行周期为6h。
单座尺寸为55m*15m*5.5m.反应池内最小水深2.9m,滗水高度1.1m,内设微孔曝气头。
采用膜片式微孔曝气器,每个服务面积Af=0.5m2,曝气头个数为1000个;滗水高度1.56m,滗水速度为0.694m3/s
4、污泥泵房
污泥泵选三台(两用一备),单泵流量Q>2Qw/2=13.07m3/h。
选用1PN污泥泵Q7.2-16m3/h,H:
14-12m,功率为3kW
4、污泥浓缩池
污泥浓缩的目的是使污泥初步脱水、缩小污泥体积。
为后续处理创造条件。
浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上浮浓缩以及其他浓缩方法。
这里使用重力浓缩—辅流式污泥浓缩池。
浓缩后的污泥采用带式压滤机处理污泥,最后产生的干泥运往垃圾焚烧厂处理。
设计参数:
设计流量:
每座1344.4kg/d,采用2座,进泥浓度10g/L,污泥浓缩时间13h,进泥含水率99.0%,出泥含水率96.0%,池底坡度0.08,坡降0.28m,贮泥时间4h,上部直径9.5m,浓缩池总高4.68m,泥斗容积5.86m3。
5、贮泥池
设贮泥池1座,贮泥时间12h,选用1PN污泥泵两台,一用一备,单台流量Q7.2~16m3/h,扬程H14~12mH2O,功率3kW。
五、处理构筑物平面布置
处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物,应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件,确定它们在厂区内的平面布置。
污水处理厂的辅助建筑物有泵房,鼓风机房,办公室等,其建筑面积按具体情况而定,在污水厂内主干道应尽量成环,方便运输,保证30%以上的绿化。
为保证污水处理厂二期扩建工程的实施,在厂区留有一定面积的扩建空间。
六、高程计算
为了降低运行费用和使维护管理,污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜,厂内高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高,然后根据水头损失,通过水力计算,递推出前后构筑物的各项控制标高。
根据SBR反应池的设计水面标高,推求各污水处理构筑物的水面标高,根据和处理构筑物结构稳定性,确定处理构筑物的设计地面标高。
七、参考资料
《水污染控制工程实践教程》彭党聪主编化学工业出版社;
《水污染控制工程》下册高廷耀、顾国维主编高等教育出版社;
《给水排水工程专业工艺设计》南国英张志刚主编化学工业出版社
《环保设备设计与应用》罗辉主编高等教育出版社
《给水排水设计手册(第九册)专用机械》第三版上海市政工程设计研究院主编中国建筑工业出版社
设计计算书
一、设计流量
生活污水量:
近期30000*200*10-3*1.7=10200(m3/d);
远期60000*200*10-3*1.7=20400(m3/d)
工业污水量:
近期5000*1.3=7500(m3/d);
远期10000*1.3=13000(m3/d)
总污水量:
近期17700(m3/d);远期33400(m3/d)
取设计污水量Q=20000(m3/d)
二、粗格栅
1、主要设计参数
栅条宽度:
S=10mm
栅条间隙宽度:
b=20mm
过栅流速:
v=0.8m/s
栅前渠道流速:
0.5m/s
栅前渠道水深:
h=0.5m
格栅倾角:
α=60°
数量:
1座
单位栅渣量:
W1=0.07m3/103m3
2、工艺尺寸
(1)格栅尺寸
过栅流量:
Q1=Q=20000m3/d=0.2314m3/s
栅条间隙数:
取n=27
有效栅宽:
B=S(n+1)+bn=0.01*(27+1)+0.02*27=0.8m
进水渠道宽度B1:
要求B1*h*v>Qmax
取B1=0.6m
(2)格栅选择
选择GH型回转格栅;
实际过流速度:
m3/s
(3)栅渠尺寸
栅渠过水断面S:
m2
栅槽总长度:
其中
H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m
α1指进水渐宽部分的展开角,一般取20°
3、水头损失
格栅断面为锐边矩形断面(β=2.42)
格栅水头损失:
栅后槽总高度:
H=h+h1+h2=0.5+0.07+0.3=0.87m
h2—栅前渠超高,一般取0.3m
4、栅渣量
对于栅条间距b=20.0mm的中格栅,城市污水中取每单位体积污水拦截污物为W1=0.07m3/103m3,每日栅渣量为
Kz—生活污水流量的总变化系数
拦截污物量大于0.3m3/d,宜采用机械清栅。
三、细格栅
污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池,细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。
1、主要设计参数
Q=20000m3/s,S=10mm,b=10mm
过栅速率:
v=0.8m/s
栅前渠道流速:
0.5m/s
栅前渠道水深:
0.4m
倾角:
α=60°
数量:
1座
单位栅渣量:
W1=0.07m3/103m3
2、工艺尺寸
(1)格栅尺寸
栅条间隙数:
取n=66
有效栅宽:
B=S(n+1)+bn=0.01*(66+1)+0.01*66=1.31m
进水渠道宽度B1:
要求B1*h*v>Qmax
取B1=0.8m
(2)格栅选择
选择GH型回转格栅;
实际过流速度:
m3/s
(3)栅渠尺寸
栅渠过水断面S:
m2
栅槽总长度:
其中
H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m
α1—进水渐宽部分的展开角,一般取20°
3、水头损失
格栅断面为锐边矩形断面(β=2.42)
格栅水头损失:
栅后槽总高度:
H=h+h1+h2=0.4+0.2+0.3=0.9m
h2—为栅前渠超高,一般取0.3m
4、栅渣量
对于栅条间距b=10.0mm的中格栅,城市污水中取每单位体积污水拦截污物为W1=0.01m3/103m3,每日栅渣量为
m3/d
污物的排出采用机械装置:
Ø300螺旋输送机,选用长度l=6.0m的一台。
四、平流式沉砂池
1、设计参数
污水在池内的流速:
v=0.3m/s;
最大流量时,污水在池内的停留时间t=45s;
有效水深:
0.25-1.0m,池宽>0.6m;
池底坡度:
0.02
2、计算公式
(1)长度:
L=vt=0.2*45=9m
(2)水流断面面积:
(3)池总宽B:
设格数n=2,每格宽0.6m,则B=1.2m
(4)有效水深:
(5)贮砂斗所需容积
X—城市污水的沉砂量,一般采用30m3/106m3(污水);
T—排砂时间间隔,这里T=2d;
设每一个有两个沉砂斗:
(6)贮砂斗各部分尺寸
设斗的截面为正方形,取贮砂斗高h3´=0.5m,底宽b1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为60°,则贮砂斗上口宽b2为
贮砂斗的容积V1为
S1、S2—分别为贮砂斗上口和下口的面积
(7)贮砂室的高度h3:
设采用重力排砂,池底坡度i=6%,坡向砂斗,则
(8)池总高h
h=h1+h2+h3=0.3+0.96+0.68=1.94m
(9)核算最小流速vmin
3、沉砂量
五、SBR反应池
1、硝化所需要的最低好氧污泥龄θS,N(d)
µ—硝化细菌比生长速率(d-1),t=15℃时,µ=0.47d-1。
fs—安全系数,取fs=2.0。
T—污水温度,T=15℃。
2、系统所需要的反硝化能力(NO3-ND)/BOD5kgN/kgBOD5
TNi—进水总氮浓度,TNi=30mg/l。
TNe—出水总氮浓度,TNe=25mg/l。
S0—进水BOD5浓度,S0=200mg/l。
3、反硝化所需要的时间比例tan/(tan+ta)
一般认为约有75%的异氧微生物具有反硝化能力,在缺氧阶段微生物的呼吸代谢能力为好氧阶段的80%左右。
tan—缺氧阶段所经历的时间,h。
ta—好氧阶段所经历的时间,h。
4、各部分处理时间的确定
进水时间ti=tan=1h;曝气时间ta=3h;有效反应时间tR=ti+ta=1+3=4h;沉淀时间ts=1h;滗水时间td=0.5h;除磷厌氧时间tp=0.5h
一个周期TN=6h
5、硝化反硝化的有效污泥龄θS,R(d)和总污泥龄θS,T(d)
6、日产污泥量Spkg/d(以干污泥计)
其中,S0—进水BOD5浓度,S0=200mg/l=0.2kg/m3;
SSi—进水SS浓度,SSi=0.25kg/m3;
SSe—出水SS浓度,SSe=0.03kg/m3;
YH—异养微生物的增殖速率,YH=0.5kgDS/kgBOD5;
bH—异养微生物的内源呼吸速率,bH=0.08d-1;
YSS—不能水解的SS的分率,YSS=0.5;
fT,H—异养微生物的生长温度修正,fT,H=1.072(t-15)。
Sp,chemical—加药产生的污泥量,Sp,chemicall=0
设池子数n=4,则每个池子的污泥总量ST,Pkg/池(以干污泥计):
kg/池
7、每个池子的贮水容积V0水m3。
V0水
设V0水占池子总体积V0的31.25%,则,
V0=V0水/31.25%=4000m3
8、滗水高度ΔHm3。
沉淀时间t一般是从曝气结束后10min开始,至滗水结束时止,所以t=ts+td10/60h。
为了保证出水水质,滗水水位与污泥面之间要求有一个最小安全高度Hs,一般为0.6-0.9m,取Hs=0.7m。
污泥浓度MLSS=3200mg/l。
取污泥沉降指数SVI=120ml/g
污泥沉降速度Vs=650/(MLSS*SVI)
因为ΔH+Hs=Vs*t,则,
9、确定单个池子表面积A0(m2),尺寸L*B,总高H总(m),最低水位HL(m)。
A0=V0水/ΔH=1250/1.56=801.3m2。
L*B=55*15m
B总=4*15=60m
池子有效水深
,设超高h'=0.5m,则
H总(m)=H0+h'=5+0.5=5.5m
HL(m)=5.0-ΔH=3.44m
10、所需空气量R0m3/d
(1)活性污泥代谢需氧量RO2kgO2/d
V有效=V0*ta/tN=4000*3/4=3000m3
=0.42*20000*(0.2-0.03)+0.11*3.0*4*3000
=9348kgO2/d
a'—异养需氧率0.42-0.53kgO2/kgBOD5.d
b'—自养需氧率0.11-0.188kgO2/kgMLSS.d
(2)反硝化所需要氧量Ro2,NkgO2/d
d—反硝化需氧率d=4.6kgO2/kgNH4-N
TNH4-Ni—进水氨氮浓度,TNH4-Ni=0.03kg/m3
TNH4-Ne—出水氨氮浓度,TNH4-Ne=0.025kg/m3
(3)硝化产生的氧量R'kgO2/d
d'—硝化产氧率,d'=2.6kgO2/kgNO3-N
TNO3-N=0.02kg/m3
R'=d'*Qmax*TNO3-N=2.6*20000*0.02=1040kgO2/d
(4)标准状况下的所需空气量R0m3/d
采用微孔曝气,氧转移效率EA=25%
氧气质量比MO2=0.23
空气密度ρ=1.29kg/m3
=
=141914.8m3/d
=1.64m3/s
11、风机选型
风压P=5.0m
12、曝气装置
采用膜片式微孔曝气器,每个服务面积Af=0.5m2
曝气头个数
个
13、滗水器选型
滗水高度ΔH=1.56m
滗水速度Qd=V0水/td=1250/30=41.66m3/min=0.694m3/s
六、污泥泵房
1、污泥量
以体积计:
2、污泥泵房
SBR反应池产生的剩余污泥由地下管道自流入集泥井,剩余污泥泵(地下式)将其提升至污泥浓缩池中。
处理厂设一座剩余污泥泵房,污水处理系统每日排出污泥干重为6276kg/d,即为按含水率为99%计的污泥流量Qw=627.6m3/d=26.15m3/h
(1)污泥泵选型:
选三台(两用一备),单泵流量Q>2Qw/2=13.07m3/h。
选用1PN污泥泵Q7.2-16m3/h,H:
14-12m,功率为3kW
(2)剩余污泥泵房:
占地面积L×B=5m×4m,集泥井占地面积
七、污泥浓缩池
采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池,用带栅条的刮泥机刮泥,采用静压排泥,剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。
1、设计参数
进泥浓度:
10g/L
污泥含水率P1=99.0%,每座污泥总流量:
Qω=6276/2kg/d=313.8m3/d=13.8m3/h
设计浓缩后含水率P2=96.0%
污泥固体负荷:
qs=45kgSS/(m2.d)
污泥浓缩时间:
T=13h
贮泥时间:
t=4h
2、设计计算
(1)浓缩池池体计算:
每座浓缩池所需表面积
m2
浓缩池直径
取D=9.5m
水力负荷
有效水深
h1=uT=0.184
13=2.39m取h1=2.4m
浓缩池有效容积
V1=A
h1=29.65
2.4=170.0m3
(2)排泥量与存泥容积:
浓缩后排出含水率P2=96.0%的污泥,则
Qw′=
按4h贮泥时间计泥量,则贮泥区所需容积
V2=4Qw′=4
3.27=13.08m3
泥斗容积
=
m3
h4——泥斗的垂直高度,取1.4m
r1——泥斗的上口半径,取1.2m
r2——泥斗的下口半径,取0.8m
设池底坡度为0.08,池底坡降为:
h5=
故池底可贮泥容积:
=
因此,总贮泥容积为
(满足要求)
(3)浓缩池总高度:
浓缩池的超高h2取0.30m,缓冲层高度h3取0.30m,则浓缩池的总高度H为
=2.4+0.30+0.30+1.4+0.28=4.68m
(4)浓缩池排水量:
Q=Qw-Qw′=13.8-2.27=11.53m3/h
八、贮泥池
1、设计参数
进泥量:
经浓缩排出含水率P2=96%的污泥2Qw′=2
78.45=156.9m3/d,设贮泥池1座,贮泥时间T=0.5d=12h
2、设计计算
池容为
V=2Q′wT=156.9
0.5=78.45m3
贮泥池尺寸(将贮泥池截面设计为正方形)
L
B
H=5*5*3.2m有效容积V=80m3
浓缩污泥输送至泵房
剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂的绿地作肥料之用
污泥提升泵
泥量Q=156.9m3/d=6.54m3/h
扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m
选用1PN污泥泵两台,一用一备,单台流量Q7.2~16m3/h,扬程H14~12mH2O,功率N3kW
九、高程计算
1、污水的高程计算
水力高程计算表表4
构筑物
构筑物间距,m
构筑物水头损失,m
连接管道水头损失,m
总损失m
水面标高m
水深m
底部标高m
地面标高m
流量m3/s
管径mm
流速m/s
坡度‰
沿程损失m
局部损失m
水头损失m
受纳水体
250
—
0.1
500
0.87
2.2
0.55
0.25
0.8
0.8
4.6
—
—
—
SBR反应池
60
0.4
0.23
800
0.8
2
0.012
0.06
0.072
0.472
5.4
5
0.4
5
配水井
6
0.4
0.23
800
0.8
2
0.012
0.006
0.018
0.418
5.872
3.5
2.372
5
沉砂池
6
0.4
0.23
800
0.8
2
0.012
0.006
0.018
0.418
6.29
0.96
5.33
5
细格栅
—
0.2
0.23
—
0.8
—
0
0
0
0.2
4.4
0.4
4
5
提升泵房
—
0.2
0.23
—
0.8
—
0
0
0
0.2
0.815
0.5
0.315
5
粗格栅
—
0.07
0.23
—
0.8
—
0
0
0
0.07
1.015
0.5
0.515
5
进水井
—
0.2
0.23
—
0.8
—
0
0
0
0.2
1.085
0.4
0.685
5
进水管
—
—
0.23
800
0.8
1
0
0
0
0
1.285
0.52
0.765
5
污水泵的选择:
由水力高程计算表知,提升泵房水面标高为0.815m,它之后的构筑物细格栅的水面标高为6.29m,则泵所需扬程ΔH为6.49-0.815=5.47m,提升泵房采用2台(1用1备)型号为YC300LXL-780-11的水泵,其主要性能参数为:
流量545-900m3/h,扬程9-12m,转速980r/min,效率78%。
配套电机及功率为Y250M-37,叶轮名义直径335mm。
污泥处理构筑物高程表表5
构筑物
底部标高,m
水深,m
水面标高,m
顶部标高,m
地面标高,m
集泥井泵房
1.49
1.5
2.99
5
5
浓缩池
3.8
2.4
6.2
8.8
5
贮泥池
3.8
3.2
7.0
8.0
5
脱水机房
5.0
—
—
10
5
污泥泵的选择
由污泥处理构筑物高程表知,集泥井泵房的水面标高为2.99m,它之后的构筑物浓缩池的水面标高为8.8m,则污泥泵所需扬程为8.8-2.99=5.81m,根据污泥流量为626m3/d,选择型号为IS65-50-160的泵三台(两用一备),单泵流量为15m3/h,扬程7.2m,电机功率0.75kw。
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