某污水处理工程课程设计.doc

目 录设计任务书设计说明与计算书第一章 设计资料的确定及污水、污泥处理工艺的选择2 第一节 设计流量的确定2 第二节 污水、污泥的处理工艺流程确定2第二章 污水处理构筑物的设计与计算 4第一节 泵前中格栅设计计算4第二节 污水提升泵房设计计算7第三节 泵后细格栅设计计算8第四节 沉砂池设计与计算 10第五节 辐流式初沉池设计计算 13第六节 传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算 16第七节 向心辐流式二沉池设计计算 19第八节 计量槽设计与计算 22第三章 污泥处理构筑物的设计与计算24第一节 污泥量计算 24第二节 污泥泵房设计计算 24第三节 污泥重力浓缩池设计计算 25第四节 贮泥池设计计算 27第五节 污泥厌氧消化池设计计算 28 第六节 机械脱水间设计计算 29 第四章 污水处理厂的平面布置 30第五章 污水厂的高程布置 31第一节 高程控制点的确定 31第二节 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 31第三节 污水处理系统高程计算 32第四节 污泥处理系统高程计算 33设计体会 35 参考文献 36附：设计图纸 设 计 说 明 与 计 算 书第一章 设计资料的确定及污水、污泥处理工艺的选择 第一节 设计流量的确定1. 平均日流量平均日流量为 Qa (2.58/2)104 m3/d 7.50万m3/d2. 最大日流量 污水日变化系数取K日 1.20 ，而 Qd K日 Qa ，则有： 最大日流量 Qd K日 Qa 1.207.50 9万m3/d3. 最大日最大时流量（设计最大流量） 时变化系数取K时 1.08 ，而 Qh K时 Qd24，则有：最大日最大时流量 Qh K时 Qd24 1.08 924 0.405万m3/h第二节 污水、污泥的处理工艺流程确定1. 进水水质 根据原始资料，污水处理厂的设计进水水质见下表：城市污水处理厂设计进水水质：单位：（mg/L）CODcrBOD5SSNH3N磷酸盐进水150-220150-220200-32015-406.8-9.4出水602020本工程设计中氮、磷的去除不作要求，其他各项指标均应达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB189182002中的一级B标准，即要求出水BOD5 降至20mg/L以下，CODCr降至60mg/L以下，SS 降至20mg/L以下。经分析，原污水各项指标均不是很高，采用传统的城镇污水处理工艺即可达到处理要求。2. 污水、污泥处理工艺的确定：2.1污水处理工艺选择教师批阅：根据该地区污水水质特征，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去除目的是BOD5，CODCr和SS，本设计采用传统活性污泥法生物处理，曝气池采用传统的推流式曝气池。细格栅中格栅进水污水提升泵房辐流式初沉池平流式沉砂池计量槽出水传统活性污泥曝气池向心辐流式二沉池工作原理：1）流入工序：原污水从曝气池首端进入，由二沉池回流的回流污泥也同步注入， 2）曝气反应工序：压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中，污水和回流污泥形成的混合溶液在池内呈推流形式流动至池的末端.3）沉淀工艺：处理后的污水和活性污泥在二沉池内分离，4）排放工序：处理后的部分污泥作为剩余污泥排除系统进行污泥处理，另一部份活性污泥则回流到进水端。特点： 污水处理效果好，BOD5去除率可达到90%以上； 通过对运行方式的调节，可进行除磷脱氮反应； 不易发生污泥膨胀； 曝气池容积大，占地规模大，基建费用高。2.2 污泥处理工艺方案2.2.1 污泥的处理要求污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。污泥处理要求如下：减少有机物，使污泥稳定化；减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；减少污泥中有毒物质；利用污泥中有用物质，化害为利；教师批阅：因选用生物脱氮除磷工艺，故应避免磷的二次污染。2.2.2 常用污泥处理的工艺流程 ：（1）：生污泥浓缩消化机械脱水最终处置（2）：生污泥浓缩机械脱水最终处置（3）：生污泥浓缩消化机械脱水干燥焚烧最终处置（4）：生污泥浓缩自然干化堆肥农田由于该工艺选用传统活性污泥法，污泥较多，不稳定，且污水中重金属含量较多，不易采用农田处置方式，干燥焚烧方式没有必要，因此综合比较各处理工艺选用（生污泥重力浓缩厌氧消化机械脱水最终处置）如下图。其中污泥浓缩，机械脱水污泥含水率能达到80%以下。重力浓缩池初沉池污泥二沉池污泥机械脱水厌氧消化池泥饼外运贮泥池3. 处理构筑物选择污水处理构筑物形式多样，在选择时，应根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用平流沉砂池，普通辐流式初沉淀池，传统活性污泥法鼓风曝气，向心辐流式二沉池，巴氏计量槽，污泥泵房，竖流式污泥浓缩池，正方形贮泥池，固定盖式消化池，采用带式压滤机进行污泥脱水。第二章 污水处理构筑物的设计与计算第一节 泵前中格栅设计计算中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。1.格栅的设计要求（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：1) 人工清除 2540mm2) 机械清除 1625mm3) 最大间隙 40mm（2）过栅流速一般采用0.61.0m/s.教师批阅：（3）格栅倾角一般用450750。机械格栅倾角一般为600700.（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s.（5）栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用： 1）格栅间隙1625mm适用于0.100.05m3 栅渣/103m3污水；2）格栅间隙3050mm适用于0.030.01m3 栅渣/103m3污水.（6）通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m。2. 格栅尺寸计算设计参数确定：设计流量Q1=0.565m3/s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前流速：v1=0.7m/s， 过栅流速：v2=0.9m/s；渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.02m；栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：=60；单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/103m3污水。设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽=1.27m，则栅前水深教师批阅：（2）栅条间隙数： (取n=46)（3）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+en=0.01（46-1）+0.0246=1.37m 考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.4=3.14m（4）进水渠道渐宽部分长度：进水渠宽： （其中1为进水渠展开角，取1=）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失： 其中： h0：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。（7）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.64+0.3=0.94mH=h+h1+h2=0.64+0.103+0.3=1.04m（8）栅槽总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.64+0.30）/tan=0.85+0.43+0.5+1.0+(0.64+0.30)/tan60=3.32m（9）每日栅渣量在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为： 所以宜采用机械清渣。教师批阅：10 第二节 污水提升泵房设计计算1. 提升泵房设计说明本设计采用传统活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，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，最后由出水管道排入涪江。设计流量：Q=4050m3/h1130L/s1）泵房进水角度不大于45度。2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。3）.泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为15 m12m，高12m，地下埋深7m。4）.水泵为自灌式。2. 泵房设计计算各构筑物的水面标高和池底埋深计算见第五章的高程计算。污水提升前水位61.2m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位71.92m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=71.92-61.2=10.72m水泵水头损失取2m，安全水头取2 m从而需水泵扬程H=15m教师批阅：再根据设计流量1.13m3/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用5台350QW1200-18-90型潜污泵（流量1200m3/h，扬程18m，转速990r/min，功率90kw），四用一备，流量： 集水池容积： 考虑不小于一台泵5min的流量：取有效水深h=1.3m，则集水池面积为:泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构,尺寸为15 m12m,泵房为半地下式地下埋深7m，水泵为自灌式。第三节 泵后细格栅设计计算1.细格栅设计说明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。细格栅的设计和中格栅相似。2.设计参数确定：已知参数：Q=75000m3/d，Kp=1.3，Qmax=4050m3/h=1.13 m3/s。栅条净间隙为3-10mm，取e=10mm，格栅安装倾角600 过栅流速一般为0.6-1.0m/s ,取V=0.9m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m，其渐宽部分展开角度为200设计流量Q=1.13m3/s=1130L/s栅前流速v1=0.7m/s， 过栅流速v2=0.9m/s；栅条宽度s=0.01m， 格栅间隙e=10mm；栅前部分长度0.5m， 格栅倾角=60；单位栅渣量1=0.10m3栅渣/103m3污水。计算草图如图23. 设计计算 污水由两根污水总管引入厂区，故细格栅设计两组，每组的设计流量为：Q=565 L/s=0.565 m3/s。（1） 确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽，则栅前水深教师批阅：（2）栅条间隙数91.3(取n=92）（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（92-1）+0.0192=1.83m（4）进水渠道渐宽部分长度（其中1为进水渠展开角，取1=）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）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（7）栅后槽总高度（H） 取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.64+0.3=0.94m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.64+0.26+0.3=1.20m（8）格栅总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan=0.77+0.39+0.5+1.0+（0.64+0.30）/tan60=3.20m（9）每日栅渣量m3/d0.2m3/d 所以宜采用机械格栅清渣。教师批阅：第四节 沉砂池设计计算 1. 沉砂池的选型：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。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。2 设计资料1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间40s；2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5 米，以创造平稳的进水条件；3）进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270 度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。计算草图如下页图4所示：2.1 设计参数确定设计流量：=1130L/s（设计2组池子，每组分为2格，每组设计流量为Q=565L/s=0.565m3/L） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=40s教师批阅：2.2 池体设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2540=10m（2）水流断面面积：A=Q/v=0.565/0.30=1.88m2（3）沉砂池总宽度：设计n=4格，每格宽取b=1.5m0.6m，每组池总宽B=2b=3.0m（4）有效水深：h2=A/B=1.88/3=0.63m （介于0.251m之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积（每格沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=3m3/105m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：教师批阅： = 1.27m3 （大于V1=0.56m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度： 则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =1.0+0.063.35=1.20m 池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.63+1.20=2.13m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=2.38m（10）校核最小流量时的流速：最小流量一般采用即为0.75Qa，则，符合要求.(11) 进水渠道格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为: 式中： B1进水渠道宽度（m），本设计取1.5m； H1进水渠道水深（m），本设计取0.5m。(12) 出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：m教师批阅：式中： m流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4；（13） 排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。 第五节 辐流式初沉池设计计算辐流式初沉池拟采用中心进水，沿中心管四周花墙出水，污水由池中心向池四周辐射流动，流速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水从池周溢流入出水渠。辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成。本设计选择四组辐流式沉淀池，每组设计流量为0.28m3/s，从沉砂池流出来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。计算草图如图5：1. 沉淀部分水面面积 表面负荷一般采用1.5-3.0，本设计取=2.0，沉淀池座数n=4。2. 池子直径 D = = （D取26m）3. 沉淀部分有效水深 设沉淀时间t = 2h ,有效水深： h2 =qt =22=4m教师批阅： 4. 沉淀部分有效容积 Q = t =5. 污泥部分所需的容积 设进水悬浮物浓度C0为0.24kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积： V= =则每个沉淀池污泥所需的容积为16.2m36. 污泥斗容积 设污泥斗上部半径r12m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取=60，则 污泥斗高度： h5 = （r2- r1）tg=（2-1）tg60=1.73m 污泥斗容积： V1 = （r12+r2r1+r22）= （22+21 +12）=12.68m3 7. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为：h4 = （R- r1）i=（13-2）0.05 = 0.55m 圆锥体部分污泥容积：V2 = （R2+Rr1+r12）=污泥总体积：V= V1+ V2 =12.68+114.56 =127.24 m316.2m3 ，满足要求。8. 沉淀池总高度 设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3 =0.5m，沉淀池总高度： H = h1+h2 +h3+h4 +h50.3+4+0.5+0.55+1.737.08 m 9. 沉淀池池边高度 H= h1+h2 + h3 = 0.3+4+0.5 = 4.8 m10. 径深比 D/ h2 = 26/4 = 6.5 (符合要求)11. 进水集配水井 辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。教师批阅： 配水井中心管径： 式中： v2 配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v20.6m/s；取0.7m/s配水井直径： 式中：v3 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s.12. 进水管及配水花墙沉淀池分为四组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙，过孔流速： 式中： 孔洞的宽度（m）； 孔洞的高度（m）； 孔洞个数(个)。v4 穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s；13. 集水槽堰负荷校核设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：q0 = =m3/(ms) = 1.72L/(mS)10 （符合设计要求）本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为： L1 = L/5=169.99/5 = 34m本设计取超高为0.5 m，则曝气池总高为： H = 4.20.5 = 4.7m （3） 确定曝气池构造形式 本设计设四组5廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。曝气池平面图如图6所示：教师批阅：5. 需氧量计算本工程设计中采用鼓风曝气系统。（1）平均时需氧量计算 =10879.94（kg/d）=453（kg/h）式中：每代谢1kgBOD所需氧量（kg），本设计取0.5； 1kg活性污泥(MLVSS)每天自身氧化所需氧量（kg），取0.15.(2) 最大时需氧量： =12489.44（kg/d）=520（kg/d）最大时需氧量与平均时需氧量的比值为： (3) 每日去除的BOD5 值 =453 (kg/h)（4）去除1 kg BOD5 需养量 6. 供气量计算本设计中采用YHW-型微孔曝气器，氧转移效率（EA）为20%。敷设在距池底0.20m处，淹没水深为4m，计算温度定为30。 相关设计参数的选用：温度为20时，=0.82，=0.95，=1.0，CL=2.0mg/L，CS（20）=9.17 mg/L。温度为30时，CS（30） =7.63 mg/L。（1）空气扩散器出口处绝对压力： Pb =1.0131059.8103H=1.0131059.81034= 1.405105 （ Pa）（2）空气离开曝气池水面时氧的百分比：Qt = 100% = 100% = 17.54%（3） 气池混合液平均氧饱和度：CSb = CS()= 7.63()= 8.48 mg/L换算成20条件下脱氧清水的充氧量：教师批阅：（R 为平均时需氧量）（4） 相应的最大时需氧量： （5） 曝气池平均时供气量： （6） 曝气池最大时供气量： （7）去除1kg BOD5 的供气量： （8）1m3污水的供气量： 第七节 向心辐流式二沉池设计计算为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该沉淀池采用周边进水，中心出水的幅流式沉淀池，采用吸泥机排泥。计算草图如图81.设计参数的选取 表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h，出水堰负荷设计规范规定取值范围为1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)；沉淀池个数n=4；沉淀时间T=2h2.沉淀池尺寸设计（1）每组池子表面积为： （2）池子直径 （取32 m）（3） 池子实际表面积 教师批阅：实际的表面负荷 (4) 单池设计流量 （5） 校核堰口负荷 3211.25m3符合设计要求.2. 二级消化池设计计算(1) 二级消化池容积 式中： Q污泥量（m3/d）； P投配率（%），本设计取16%； n消化池个数，本设计设置1座。由于二级消化池单池容积与一级消化池相同，因此二级消化池各部份尺寸同一级消化池。第六节 机械脱水间设计计算1. 污泥机械脱水设计说明： 污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。（1） 污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。 （2） 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98。（3） 经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 （4） 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。 （5 ）脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。 (6) 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。2.脱水机选择本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水 ，脱水设备选用我国研制的教师批阅： DY-3000型带式压滤机，其主