给水排水理论工艺毕业论文设计

青岛理工大学毕业设计（论文）说明计算书学 院： 环境与市政工程学院 专 业： 给水排水 学生姓名: 吴娟 学 号: 设计（论文）题目： 胶南市污水处理厂三期工程工艺设计(5104m3/d)起迄日期: 2011年 3月19日 6 月22日 设计（论文） 地点: 1教605室 指 导 教 师: 毕学军 教 研 室 主 任： 周 利 日期：2012年6月15日摘 要 本文针对山东胶南市污水处理厂三期工程进行了设计计算。胶南市污水处理厂的建设规模：50000m3/d，进水各项水质指标及处理后须达到的要求如下：水质指标BOD5CODSSNH3NTNTPpH预测数值(mg/L)350900550457076-9 要求处理后水质达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准的要求，相应指标限值如下：水质指标BOD5CODSSNH3NTNTPpH预测数值(mg/L)1050105（8）150.56-9 本文根据其进水水质，水量及出水情况，分析比较了各种污水处理工艺，确定该污水处理厂采用A2/O工艺，产生的污泥经浓缩，脱水后外运。 主要设计内容包括：污水处理工艺选择及各工艺单元的设计（包括工艺流程的确定及各单体构筑物的设计）；污泥处理工艺设计（包括工艺流程的确定及各单体构筑物的设计）；污水处理厂的平面及高程布置（包括污水处理厂处理构筑物和辅助构筑物的平面图及高程图的绘制）。 关键词：污水处理 ，A2/O工艺，构筑物，工程，设计ABSTRACT The technological design of the small town of Jiaonan wastewater Treatment plants which have the water quality of 50000m3/d are discussed in this paper.Before the treatment the wastewater quality was be forecasted as followed: Water qualityBOD5CODSSNH3NTNTPpHForecasted vaule (mg/L)350900550457076-9 After treatment ,the water need to meet the first class effluent standard of nation ,that is to say the water quality should be changed to :Water qualityBOD5CODSSNH3NTNTPpHForecasted vaule (mg/L)1050105(8)150.56-9 According to the need of wastewater in quality and analyzing several technological design of Wastewater Treatment Plants , A2/o process is been into use. A quantity of excess sludge is produced with the treatment ,which will becarried out after sludge-thickened and dewatered.The main content include:selecting of the technological designs and designing every single unit(including the settling of the technological process and designing every single unit of the construct building );designing unit about treatment of sludge (including the settling of the technological process and designing every single unit of the construct building );arranging plane and elevation about the wastewater Treatment Plants (including the drawing of the plane figure and elevation figure which about wastewater Treatment construct build and subsidiary construct build).KEY WORDS：wastewater Treatment,A2/Oprocess,construct building ,design ,engineering目 录前言第1章 设计任务1.1 主要内容及要求 1.1.1 设计目的 1.1.2 设计要求1.2 主要技术参数 1.2.1 处理水量 1.2.2 污水水质第2章 工艺方案的选择2.1 工艺方案选择的原则2.2 原污水的生化处理可行性2.3 工艺流程的组成 2.3.1 机械(一级)处理工段 2.3.2 二级生物处理工段2.3.3 污泥处理工段2.3.4 三级处理工段2.4 可供选择的方案比较 2.4.1 常规A/A/O工艺（方案一） 2.4.2 倒置A/A/O工艺（方案二）2.5综合分析2.6 三级处理方案的比选2.7 污水消毒工艺方案比较第3章 污水处理厂设计计算3.1 处理负荷 3.1.1水力负荷3.1.2 污染负荷3.2 污水处理工艺单元设计计算 3.2.1 粗格栅 3.2.2 进水泵房 3.2.3 细格栅3.2.4 曝气沉砂池3.2.5 初次沉淀池 3.2.6 生物反应池 3.2.7二沉池3.3 污泥处理系统的设计计算 3.3.1 回流污泥 3.3.2 剩余污泥 3.3.3污泥贮池 3.3.4污泥脱水机房第4章 污水处理厂的平面及高程布置4.1 平面布置 4.1.1 平面布置的一般原则 4.1.2 主要构筑物和建筑物的尺寸4.2高程布置 4.2.1 污水处理构筑物高程布置 4.2.2 污泥处理构筑物高程布置总结致谢参考文献前 言随着工业的日益发展，环境污染问题日趋严重，其中，水，气，渣三大公害为主要的污染物，给人们的生活带来了诸多方便。而水体污染表现的极其突出，工业发展迅速，人民生活水平提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。城市污水一般由生活污水和工业废水组成，城市污水的水质与城市的规模，生活水平，工业企业的状况及废水处理水平，排水系统的形成及完善程度，气候环境等因素有关。对一些有毒有害工业废水必须进行预处理才能排入城市下水道，以免对城市污水处理系统造成冲击。城市污水处理程序包括一级处理，二级处理，浓度处理及污泥处理，其中的核心部分是二级生化处理。一级处理构筑物主要包括格栅，沉砂池和初次沉淀池，二级处理构筑物主要包括曝气池，浓度处理构筑物和二沉池。二级处理主要是通过微生物的新陈代谢作用将污水中的大部分有机物转化成CO2和H2O.污泥处理是污水处理的最后一个环节，在污水处理中占有重要地位，污泥处理主要包括浓缩，消化，脱水等。活性污泥法一直是城市污水处理的主导工艺，为满足日益严格的环境要求，并降低运行成本，简化管理，许多新技术 ，新工艺，新设备并被开发出来和推广应用，如：AB工艺，A/O工艺，常规A/A/O工艺，倒置A/A/O工艺，SBR工艺，氧化沟及酸化水解与好氧法的串联处理工艺，新工艺的应用大大提高了我国污水处理的总体水平，降低了投资和运行费用 ，缓和了环保投资严重不足的矛盾。污水处理厂工艺设计针对水量水质特点，从实际出发，因地制宜，力求做到经济，合理，高效。采用A/A/O工艺对该城镇污水经行有效的处理，以达到排放标准。该设计说明书较全面地讲解详细得叙述了该设计方案的选择，主要处理构筑物的设计与计算，污水处理厂平面与高程布置。随着城市建设和经济的快速发展，污水处理厂需要扩大处理规模以满足日益增加的污水处理需求。因此胶南市污水处理厂拟建设三期工程，其处理规模为50000m3/d.设计将根据国家城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)进行合理的初步设计。通过毕业设计，不仅使我们熟悉了污水处理厂设计过程，了解了现代污水处理的工艺流程，还培养分析解决问题的能力，树立高度的工作责任感。第一章 设计任务1.1 主要内容与要求1.1.1设计目的通过完成城镇污水处理工艺的设计，掌握工程设计的基本步骤，掌握城市污水处理工艺设计，厂区平面布置以及各处理单元构筑物设计计算的基本方法。1.1.2设计要求1. 完成城镇污水处理工艺设计与计算;2. 处理水质指标达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准的要求。1.2 主要技术参数1.2.1 处理水量本工程设计规模为50000m3/d。1.2.2 污水水质表1-1 污水水质综合预测水质指标BOD5CODSSNH3NTNTPpH预测数值(mg/L)350900550457076-9一级A（mg/L）1050105150.56-9第二章 工艺方案的选择2.1 工艺方案选择的原则由于城市污水处理厂工程的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中污水处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关键，因此要从整体优化的观念出发，结合设计规模，污水水质特性以及出水要求，结合当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案。对于中小型污水处理厂工艺选择必须注重经济，高效，节能和简便易行。经济是指占地少，节省征地费用，必要的处理设施少，减少总投资。高效是指出水效果好，在去除有机污染物的同时还能脱氮除磷。节能是指尽可能的减少处理设施的数量，或采用适当的处理工艺，减少剩余污泥的排放以减少运行费用。简便是指对操作运行人员的技术水平要求不高，或减少运行人员的数量，维护管理方便。2.2 原污水的生化处理可行性原污水能否采用生化处理，特别是是否适合用于生物脱氮除磷工艺，取决于原污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长的需要，因此首先就判断相关的指标能否满足要求。表2-1 胶南市污水处理厂进水营养化项目BOD5/CODBOD5/TNBOD5/TP比值0.395501. BOD5/COD比值污水BOD5/COD值是判断污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。 一般认为BOD5/COD0.3,微生物可降解，可生化性较好;BOD5/COD0.3较难生化:BOD5/COD0.2m3/d.宜采用机械清渣。根据规范要求拟采用带式输送机输送。栅渣采用卡车外运。图31 粗格栅示意图9) 设备的选择选用GH 型链条式回转格栅除污机。设备台数：2台（一用一备）设备基本参数：公称栅宽 B1.8m格栅间隙 b25mm安装角度 75电机功率 N2.2kW栅条截面积（锐边矩形） 5010mm22.5.1 进水泵房1.泵房形式的选择采用潜水泵站。潜水泵站不同于干式泵站，潜水泵的电机防水密封，可以长期浸入清水和雨污水池中，不存在受潮问题，潜水泵电机机组整体安装，结构紧凑，运行稳定，便于就位和更换，所以潜水泵站无需上部厂房，也简化了地下结构，降低了工程造价，但是由于潜水泵在水下运行，要有可靠的产品质量、自动控制和保护功能作依托，因此，潜水泵价格较高。1. 潜水泵的选择选用QW型潜水式排污泵设备型号：400QW1500-15-75设备台数：三台（两用一备）设备基本参数：单台流量 Q=1500m3/h 设计扬程 H=15m 单台功率 N=75kW 口 径 D=400mm3.2.3细格栅1.设计流量细格栅用最大设计流量进行设计计算：Qmax=2874m3/h=0.798m3/s选用两套设备，每台设备的设计流量为：Qmax=0.399m3/s2.设计参数选择与计算要把室外排水设计规范，细格栅采用机械清除时格栅栅条净间隙应满足1.5mm10mm；污水过栅流速应满足0.6m/s1.0m/s;格栅渠道内的水流速一般为0.6m/s0.8m/s;机械清除格栅倾角应满足6090（倾角小时较省力，但占地多）。（1） 栅条间隙数式中：Qmax最大设计流量，m3/s； 格栅倾角设计取60；b 栅条间隙宽度，设计选用b=0.01m;h 栅前水深，设计取1m；v 过栅流速，一般采用0.61.0m/s,设计取0.6m/s。代入数据得：n=62个(2)栅槽宽度B = s(n 1) + bn 式中：b栅条间隙宽度，m；n栅条间隙数，个；s栅条宽度，m。已知n=62 个，b=0.01m设栅条宽度 s=0.01m代入数据得：B=1.23m.(3)设备的选择选用TGS系列回转式格栅除污机。设备台数：2台(同时工作)设备基本参数：耙齿栅宽 B=1260mm 单个设备宽 B1=1400mm 两台设备总宽度 B0=1400*2+400=3200mm 格栅间隙 b=10mm 安装角度 =60(4)进水渠道渐宽部分长度L1=式中：B1进水渠宽，m；1渠渐宽部分的展开角；B0栅槽宽度，m。已知=3.2m；设进水渠宽B1=1.0m，渠渐宽部分展开角度1= 20 代入数据得：L13.02m(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2= 代入数据得：L2=1.51m(6)通过格栅的水头损失 h1=k 式中：形状系数，设栅条断面为锐边矩形断面，则 取值2.42；格栅倾角；k系数，格栅受污物堵塞式水头损失增大倍数，一般采用3.0；g重力加速度,m/s2。已知b0.01m,s=0.01m,v=0.6m/s, =60,g 取9.8m/s2代入数据得：h1=0.12m(7)栅后槽总高度H = h + h1 + h2 式中：h2栅前渠道超高,一般采用0.3m。已知h=1m, h1=0.12m代入数据得：H=1.42m(8)栅前渠道深H1 = h + h2 已知h=1m, h2=0.3m代入数据得： H1=1.3m图32 细格栅示意（细格栅草图可参考粗格栅）(9)栅槽总长度L=L1+L2+1.0+0.5 + 代入数据得： L=6.78m.根据设备所需的实际空间大小，将栅槽总长度调整为7.8m.(10)栅渣量采用机械清渣，结合规范要求栅渣拟采用螺旋输送机输送。3.2.4沉砂池1.沉砂池的作用 池的作用是从污水中去除砂子，煤渣等比重较大的颗粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞，缩小的砂粒污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。其工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。2.几种常用沉砂池的比较池在平流式、竖流式、曝气式和旅流式四种形式。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点；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；普通沉砂池主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂后的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池可以克服这一缺点。池断面呈矩形，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，可使砂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。通过调节曝气量可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小，同时还对污水起预曝气作用。 3沉砂池的选用 比较，本设计选用曝气沉砂池，设两组池子，同时工作。污水经潜水式排污泵提升经细格栅，由进水渠进入曝气沉砂池，经曝气沉砂池处理后，进入出水渠，渠端口处设管道，污水由管道进入生物反应池。两组池子共用一个进水渠、出水渠，另外，池子两侧分别设有除浮渣部分。图3-3 曝气沉砂池计算草图4.设计计算（1）池子的有效容积V=60 Qmax t 式中：Qmax最大设计流量，m3/s； t-最大设计流量的停留时间，取8min.代入数据得：V=383.04m3(2)水流断面面积A= 式中：v最大设计流量时的水平流速v0.06 m/s（一般采用0.080.12m/s）。代入数据得：A=13.3m2（3）池总宽度B=式中：h2-有效水深，取值2m(一般采用23m)代入数据得：B=6.65m设两组池子，即池数n=2；则每个池宽b=B/n=6.65/2=3.325m宽深比b/h2=3.325/2=1.66(符合要求)（4）池长 L=代入数据得：L=28.8m(取29.5m)(5)每小时所需空气量q=dQmax3600式中：Qmax-最大设计流量，m3/s d-每m3 污水的曝气量，取0.2m3代入数据得：q=574.6m3/h(取600m3/h)曝气系统的选择:采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供气，穿孔管曝气。（6）空气管系统计算两组曝气池各设一根干管，共两根干管，在每根干管上设14条配气竖管，全曝气池共设28条配气竖管。1） 每根竖管的供气量q=式中：n-配气竖管的总数，设计取28个。代入数据得：q=21.4m3/h2)所需空气扩散装置设计选用HA80可变孔曝气软管，管径，孔缝长5.05.5m,阻力损失3800Kpa.供气量取3.57m3/(h.m),则每根曝气竖管上所连接的曝气软管长度 L=21.4/3.57=6.00m曝气软管据沉砂槽底0.9m.每根曝气软管下负担6.00m曝气软管，曝气软管用两根，每根长2.00m，分两排，沿池长纵向排列。(7)沉沙槽所需容积 V=QmaxXT86400Kz105式中：x-产生沙量，x=2.03.0m3/105m3,取3.0m3/105m3. t-贮泥时间，取t=2.0d. 代入数据得：V=3.00m3设两组槽，则每个槽所需容积为1.50m3.(8)沉沙槽几何尺寸确定沉沙槽上口宽为： b2=2h3ctgb1式中：h3沉沙槽高度，设h3=0.4m 沉沙槽斜壁与水平面的夹角，设为60 b1沉沙槽底宽，设为0.5m代入数据得：b2=1.0m.沉沙槽实际容积为V=m33.00m3.(9)池底斜坡部分的高度 h4=i式中:i池底坡度，设为0. 5，坡向沉沙槽； b单个池宽，m; b2沉沙槽上口宽，m.代入数据得：h4=0.6m.(10)池子总高H=h1+h2+h3+h4+h5式中：h1池子超高，不宜小于0.3m,安全考虑，设计选用0.65m h5曝气沉沙池内挡板高度，设为2.3m.已知，h2=2m,h3=0.4m,h4=0.6m.代入数据得：H=5.95m.(11)排砂方式沉沙池底采用沉砂斗集砂，沉砂有离心泵自斗底抽升到高架集砂槽，由集砂槽经排砂管排入砂水分离器，砂水分离器通入压缩空气洗砂，污水排入区排水管，净砂直接由汽车外运。砂水分离器型号：SSFL260型螺旋式砂水分离器，设备台数：一台（两池公用）；电机功率:0.25kw;设备占地：长宽高=3850mm1500mm2050mm.砂水分离器高于细格栅间中。曝气沉砂池配两台提砂泵，每组池子各一台，两台泵同时工作。提砂泵设于桁架上，桁架设导轨与池壁顶上，桁架来回移动，在吸砂的同时对浮渣进行刮渣。最终浮渣被刮到曝气沉砂池末端，进入无轴螺旋输送器，经螺旋器最终时入浮渣井。吸砂设备的选择，选用螺旋离心泵，流量Q=12.5m3/h,扬程H=32mH2O,吸程h=6m.(12)鼓风机房旁的曝气沉砂池鼓风机设备的选择：选用罗茨鼓风机，罗茨鼓风机是容积式气体压缩机的一种，其特点是在最高设计压力范围内，管网阻力变化时流量变化很小，因此在风量要求稳定而阻力变化幅度较大的工作场合，工作适应性较强。设备型号：RC100 口径： 100mm转速： 2000r/min台数： 两用一备在排气压力58.8kpa下的鼓风量为8.02m3/min,所需轴功率La=12.1kw;所配电功率p0=15kw.3.2.5初次沉淀池初沉淀池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，也可作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理的主要对象是悬浮物质（ss，可去除40%50%以上），同时也可去除部分BOD5（约占总BOD5的20%30%,主要是悬浮性的BOD5），也可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD负荷。初次沉淀池中沉淀下的物质称为初次沉淀污泥。1.沉淀池的类型本沉淀池多为大中型污水处理厂所采用，考虑到要抵抗一定的冲击负荷及实际的施工水平，同时为取得良好的沉淀效果拟采用平流式沉淀池，并用静水压力排泥。2. 初次沉淀池的计算池子的总表面积：设表面负荷q=1.5m3/(m2.h) A=Q/q代入数据Q=2874m3/h,得A=1916m2,计算示意图如下：图3-4 平流式初沉池计算示意图（1） 沉淀部分有效水深h2=qt式中：t-沉淀时间，取2.0h. 代入数据得：h2=3.0m.（2） 沉淀部分有效容积V=Qt代入数据得：V=5748m3.（3） 池长 L=3.6 *vt式中：v-水平流速，设为3.7mm/s.代入数据得：L=26.7m.（4） 池子总宽度B=A/L代入数据得：B=72m.（5） 池子个数n=B/b式中：b-每格池宽，取为6.0m.代入数据得：n=12（6） 校核长宽比、长深比：长宽比：L/b=26.6/6=4.434(符合要求)长深比：L/h2=26.6/3=8.878(符合要求)（7） 污泥部分的容积:W=Qmax 24(C0-C1)100t/（100-p0）式中：C0,C1-进水，出水悬浮物浓度（t/m3） -污泥密度（t/m3）,其值为1. P0-污泥含水率（%），取96。 t-两次的排泥的时间间隔，初次沉淀池按2d 考虑。代入数据得：W=1862m3,则每天产生931m3的污泥。（8） 每格池污泥部分所需的容积V=v/n=1862/12=155.2m3（9） 污泥斗容积：采用污泥斗尺寸图3-5 沉淀池污泥斗计算草图V1=1/3h4(f1+f2+) h4=tan60=4.76m.式中：h4-污泥斗有效高度；f1-污泥斗底部面积 f2-污泥斗上部截面面积；tan60-污泥斗斜面坡度。代入数据得：V1=62.27m3.(10)污泥斗以上梯形部分的容积 V2= h4b h4=（26.7+0.3-6.0）0.01=0.21m l1=26.7+0.3+0.5=27.5m l2=6.0m式中：l1-梯形长底长度 l2-梯形短底长度 h4-梯形高度代入数据得：V2=21.1m3(11)污泥斗和梯形部分污泥容积 V=V1+V2=62.27+21.1=83.3m345.0m3.(12)池子总高度 H=h1+h2+h3+h4=8.77m.(13)出水部分的设计 初沉池设计进水流量Qmax=0.798m3/s,初沉池分12格，每格宽度为6.0m.每格负担流量Q=0.0665m3/s.若初沉池直接横向设溢流堰出水，则溢流堰最大长度l=6.0m.从而溢流堰负荷q=Q/l=0.0655/6=0.011m3/(sm)=11L/(sm)2.9L/(sm)不符合要求。 从而设计采用多排三角堰纵向布置。 三角