10万城镇污水处理课程设计.doc

城镇污水处理厂设计 学 院： 土木建筑工程学院 学 号： 姓 名： 目录一项目概况- 1 -1.1城镇污水概况- 1 -1.2.城镇污水处理厂概况- 1 -二设计要求及依据- 1 -2.1.设计要求- 1 -2.2.设计依据- 2 -三工艺分析及对比- 2 -3.1.工艺方案分析- 2 -3.2工艺流程的对比和选择- 2 -3.2.1.a/o工艺：- 2 -3.2.2.传统a2/o工艺- 3 -3.2.3.uct工艺：- 3 -四工艺计算- 4 -4.1去除率计算- 4 -4.2污水处理构筑物设计- 4 -4.2.1格栅- 4 -4.2.2.污水提升泵房- 6 -4.2.3沉砂池- 9 -4.2.4初沉池- 12 -4.2.5 a2/o 生化反应池- 15 -4.2.6二沉池- 23 -4.2.7 触池和加氯间- 26 -4.2.8 浓缩池- 27 -4.2.9污泥贮泥池- 29 -4.2.10 脱水间- 29 -五罗列设备、材料、构筑物表- 30 -六. 参考文献：- 31 -一、课程设计题目 100000t/d城镇污水处理厂设计条件：北方城镇污水一般性水质条件处理后水达到城镇污水厂一级标准:bod520mg/l；ss20mg/l处理场地面积自定二、设计要求1、设计说明书项目概况（自编）；设计要求及依据；工艺对比及分析；工艺计算（要求列出较详细的设计过程）；罗列设备、材料、构筑物表，包括设备材料型号数量、构筑物内控尺寸等；2、图纸工艺流程图 1张 平面布置图 2张 主要单体图 2张 一项目概况1.1城镇污水概况污水排放量为100000吨/日，主要来源于小区居民的日常生活污水包括卫生间粪便冲洗水、淋浴水、厨房废水以及日常清洗废水。污水资料日流量（t/d）bod5(mg/l)ss(mg/l)codcr(mg/l)1000001801803901.2.城镇污水处理厂概况 处理厂在北方，北方地区主要是温带季风气候。气候特点是一年四季分明，夏季温热多雨，冬季寒冷干燥。 北方地区年降水量多在400-800毫米，降水集中在 7、8两月，多暴雨，此时河水暴涨，河流易泛滥成灾； 而每年的春季少雨,常有干旱(春旱严重,夏季暴雨)。 场地面积为东西长350米，南北长250米，二设计要求及依据2.1.设计要求 北方城镇污水一般性水质条件处理后水达到城镇污水厂一级标准:bod5(mg/l)ss(mg/l)codcr(mg/l)=20=200.45，可生化性很好，针对出水要求和现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。3.2工艺流程的对比和选择3.2.1.a/o工艺： 传统a/o工艺，具有较好的硝化和反硝化效果，总氮的去除率在60%70%之间。 由于该工艺缺少厌氧条件，工艺中磷的去除效果较差，为了达到有效去除磷的效果，必须工艺中添加化学除磷。3.2.2.传统a2/o工艺 传统a2/o法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。污水流经三个不同的功能分区，在不同微生物菌群的作用下，去除污水中的有机物、氮和磷。 该工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，在厌氧(缺氧)、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，svi值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此除磷脱氮效果非常好。目前，该法在国内外使用较为广泛。 但传统a2/o工艺也存在本身固有的缺点。脱氮和除磷外部环境条件的要求是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。3.2.3.uct工艺：uct工艺就是为了克服传统2a/o工艺的缺点，出现的一种改良型2a/o工艺，与传统a2/o法相比，uct工艺不同之处在于污泥先回流至缺氧池，而不是厌氧池，再将缺氧池部分混合液回流至厌氧池，从而减少了回流污泥中过多的硝酸盐对厌氧放磷的影响。但是uct工艺增加了一次回流，多一次提升，运行费用将增加。此工艺流程较长，构筑物较多，设备维修不便，操作管理较复杂，投资略高，相对成熟可靠，处理效果稳定，一般运用于较大规模且具有较高运行管理水平的城市污水厂。综合以上考虑，该城镇污水处理采用a2/o工艺。 图1 污水处理厂设计工艺流程图四工艺计算 4.1去除率计算bod5sscodcr总去除率88.8%88.8%84.6%4.2污水处理构筑物设计4.2.1格栅已知参数： 原水流量 q=100000t/d=100000m3/d=4166.7m3/h=1.157m3/s=1157l/s 总变化系数 设计流量 设：栅前流速v1=0.6m/s，过栅流速v2=1.0m/s 栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=25mm=0.025m 栅前部分长度a=0.5m，格栅倾角=60 单位栅渣量1=0.06m3栅渣/103m3污水设计计算 （1）设过栅流速v2=1.0m/s，格栅安装倾角为60度则:栅前槽宽 栅前水深 （2）栅条间隙数 (取n=63) （3）栅槽有效宽度 b=s（n-1）+e*n=0.01（63-1）+0.02563=2.2m （4）进水渠道渐宽部分长度 （其中1为进水渠展开角） （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=（s/e）4/3= 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=0.845+0.3=1.15m 栅后槽总高度 h=h+h1+h2=0.845+0.094+0.3=1.24m （8）格栅总长度 l=l1+l2+0.5+1.0+1.1*h1/tan60 =0.975 +0.49+0.5+1.0+1.1*1.15/tan60= 3.7m （9）每日栅渣量 =q平均日1=6m3/d0.2m3/d 综合以上计算，宜采用机械格栅清渣。 设备选型 采用gh 型链式旋转除污机，型号为gh800 技术参数格栅宽度栅条净距过栅流速电机功率800mm160.6m，池总宽b=nb=4m有效水深h2： h2=a/b=4.78/4=1.2m 贮泥区所需容积v1： 式中： x城市污水沉砂量, 取； t清除沉砂的间隔时间，d，取t1d； k z 污水流量总变化系数，k z1.24。 （每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗） 其中x1：城市污水沉砂量为3m3/105m3， k：污水流量总变化系数1.2每个沉砂斗的容积 设每一分格有2个沉砂斗，共有8个沉砂斗，则 =3.0/8=0.375m沉砂斗上口宽 式中：斗高，m，取 =1.4m； a斗底宽，m，取a=0.8m； 斗壁与水平面的倾角60。沉砂斗容积 0.375 符合要求 沉砂室高度h 采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。沉砂室有两部分组 成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分， 沉砂室的宽度为2（+a）+0.2。 l=（b=0.2 为二沉砂斗之间隔壁厚） 池总高度 h 设超高，则 验算最小流速在最小流量时，只用1 格工作n=1， q=q=1.4347=0.36 m/s0.15m/s 式中:q 最小流量，m/s； n最小流量时工作的沉砂池的数目，个； w最小流量时沉砂池中的水流断面，m。4.2.3.3设备选型选择pgs 型刮砂机，型号为pgs4000技术参数池宽驱动功率运行速度设备质量4m2.2kw0.8m/min6500kg4.2.3.4设计草图图4 沉沙池设计计算草图4.2.4初沉池 初淀池的作用是对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。辐流沉淀池是一种直径较大的圆形池，废水经进水管进入中心布水管后，通过筒壁上的孔口和外围的环形穿孔整流挡板，沿径向呈辐射状流向池周，经溢流堰或淹没孔口汇入集水槽排出。沉于池底的泥渣由刮泥机刮入泥斗，再借污泥泵排出。4.2.4.1设计计算 池子总面积a 设 ：表面负荷q = 2m/ mh； n = 4座 a=645.83m池径d d=28.7m,取d=29m实际水面面积a a =660.19m实际表面负荷q q =2 m/ mh有效水深h 2 设沉降时间t = 1.5 h，则 h = qt = 21.5 = 3m泥渣体积v v= 式中：p泥渣含水率（%），p = 95%； g 泥渣容重kg/m3，g = 1000 kg/m3； t 排泥周期，t = 2 d； c 0,c分别为进水和出水的ss 浓度 mg/l.c=18080%=144 c=144=72 v=89.28m圆锥形泥斗容积vd v=(r+rr+r) 式中：r 、r为泥斗的上，下底半径，r=2.2m，r=1.6m； h 泥斗高，m h = (r - r )tana=(2.2-1.6)tan60=1.04 m 则： v=(r+rr+r)=11.9m池中心与池边落差h4 设池底坡度i=0.05。 h=()i=(=0.62m污泥斗以上圆锥部分污泥容积v3 v=)=(10+10+2.2)=82.3m污泥斗体积校核 v+ v=11.9+82.3=94.2m89.28m沉淀池总高h h=h+h+h+h+h 式中：h 1 保护高度，h 1 = 0.3m； h 3 缓冲高度，h 3 = 0.3+0.4=0.7m h 4 底坡落差，h 4 = 0.47mh=h+h+h+h+h=0.3+3+0.7+0.62+1.04=5.66m径深比校核 =9.7 在612 范围内，符合要求4.2.4.2技术选型 当d20m 时，一般采用周边传动刮泥机。选zg周边传动刮泥机，型号为zg22技术参数适用池径电机功率刮泥板边缘线速度中心载荷周边载荷22m1.5w23 m/min5395558860经过一级处理后，bod 的去除率为20% ，ss 的去除率为20% ，则从初沉池流出的污水中bod 18080% =144mg/l，ss 18080% =144mg/l。4.2.4.3.设计简图4.2.5 a2/o 生化反应池 生化池由三段组成，既厌氧段、缺氧段、好氧段。在厌氧段，回流的好氧微生物因缺氧而释放出磷酸盐，同时得到一定的去除。缺氧段虽不供氧，但有好氧池混合液回流供给no3n 作电子受体，以进行反化硝脱氮。在最后的好氧段中，好氧微生物进行硝化和去除剩余bod 的同时，还能大量吸收溶解性磷酸盐，并将其转化为不溶性多聚正磷酸盐而在菌体内贮藏起来，通过沉淀池排放剩余污泥而达到除磷的目的。生化池示意图见图2-4。 4.2.5.1 设计数据 设计流量：q=100000m3/d(不考虑变化系数) 设计进水水质：bod(s)=144mg/l ；cod=390mg/l ；ss=144mg/l； 设计出水水质:cod60mg/l，bod（s）20mg/l，ss20mg/l.4.2.5.2设计计算(污泥负荷法) 有关设计参数 bod污泥负荷： n=0.14kg bod5/(kgmlss*d) 回流污泥浓度：xr=6000(mg/l) 污泥回流比： r=100% 混合液悬浮固体浓度： 反应池容积v 反应池总水力停留时间 各段水力停留时间和容积 厌氧：缺氧：好氧1：1：3 厌氧池水力停留时间 : 厌氧池容积 : 缺氧池水力停留时间 : 缺氧池容积 : 好氧池水力停留时间 : 厌氧池容积 : 剩余污泥量w 生成的污泥量w 式中： y 污泥增殖系数，取y=0.6。 将数值代入上式： 内源呼吸作用而分解的污泥w2 式中： kd 污泥自身氧化率，取kd=0.05。 xr 有机活性污泥浓度，xr=fx，（污 泥试验法） xr=0.753000=2250mg/l 不可生物降解和惰性的悬浮物量（nvss）w3，该部分占tss约50% 剩余污泥产量w w=w-w+w=11711kg/d反应池主要尺寸反应池总容积:v=34285.7m设反应池2组，单组池容积 v单=v/2=17142.85(m3)有效水深 h=6.5m单组有效面积s=2637.36m采用5廊道式推流式反应池，廊道宽单组反应池长度l=70.3m校核：b/h=7.5/6.5=1.15(满足b/h=12)； l/b=70.3/7.5=9.37(满足l/h=510)；取超高为0.5m，则反应池总高h=0.5+6.5=7m反应池进、出水系统计算1)进水管 单组反应池进水管设计流量q=0.717 m3/s管道流速v=0.98 m/s管道过水断面面积a=q/v=0.73m管径取出水管管径dn1000mm校核管道流速=0.96 m3/s2)回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量qr =1.157(m3/s)管道流速取 v1=0.73 (m/s) 取回流污泥管管径 dn1000 mm3)进水井 反应池进水孔尺寸：进水孔过流量：q=(1+r)q/2=(1+1)100000864002=1.157m3/s)孔口流速 v=0.65m/s， 孔口过水断面积 a=q/v=1.1570.60=1.93(m2)取圆孔孔径为 2000 mm 进水井平面尺寸为 66(mm)4)出水堰及出水井.按矩形堰流量公式计算：q=0.42 b h1.5 =1.86 b h1.5 式中 b堰宽，b=7.5 m; 3.5安全系数 h堰上水头，m m 出水孔过流量q=q=4.05(m3/s)孔口流速孔口过水断面积a=5.78m取出水井平面尺寸:1.37.5 mm5)出水管单组反应池出水管设计流量:q=2.025 m3/s管道流速 v=0.96 m/s管道过水断面 a=q/ v=2.0250.96=2.1m2管径取出水管管径dn1700mm校核管道流速=0.9 m/s 曝气系统设计计算1)设计需氧量 其中：第一项为合成污泥需要量，第二项为活性污泥内源呼吸 需要量，第三项为消化污泥需氧量，第四项为反硝化污泥需氧量 2)的氨氮中被氧化后有90%参与了反硝化过程，有10%氮仍以存在3)用于还原的no-n=(40-8)90%=28.8mg/l 仍以存在的no-n=(40-8)10%=3.2 mg/l 4)取 =0.6100000(0.144-0.020)+0.07262003.0+(4.6-2.6)1590%10000010-4.6 1510%10000010=14952=623所以总需氧量为14952=623最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则o=1.4623=872.2除1kgbod5的需氧量=1.2065)标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度3.8m，氧转移效率=20%，计算温度t=25 ，将实际需氧量 aor换算成标准状态下的需氧量 sor =25287.04=1054.04 相应的最大标准需氧量o=1.4 sor=1475.7 g=17567.3 最大时的供气量g=1.4g=24594.36)所需空气压力p式中 7)曝气器数量计算(以单组反应池计算)按供氧能力计算所需曝气器数量。 n=5271个供风管道计算供风干管道采用环状布置流量q=0.5=12297.2=3.42流速管径取干管管径为dn700mm，单侧供气(向单侧廊道供气)支管 q=4099.05=1.14流速管径取支管管径为dn400mm双侧供气q=2q=2.28流速管径取支管管径dn550mm(3) 厌氧池设备选择(以单组反应池计算) 厌氧池设导流墙，将厌氧池分成3格。每格内设潜水搅拌机1台，所 需功率按池容计算。厌氧池有效容积.混合全池污水所需功率为污泥回流设备污泥回流比回流污泥量q=rq=14166.7 设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用1备)单泵流量q=0.5=2083.4m/d 水泵扬程根据竖向流程确定。(4) 混合液回流设备 1)混合液回流比混合液回流量q=qr=2100000=200000 m/d=8333.3m/h 设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用1备)单泵流量q=0.5=2083.3 m/d2)混合液回流管。混合液回流管设计q=r=1.157 m/s泵房进水管设计流速采用管道过水断面积a=q/1.5=0.77m/s管径取泵房进水管管径dn1200mm校核管道流速：=1.02 m/s 3)泵房压力出水总管设计流量 q=q=1.157 m/s设计流速采用管道过水断面积a=0.96m管径取泵房压力出水管管径dn1200mm4.2.5.2设计简图 4.2.6二沉池 采用中心进水周边出水辐流式二次沉定池 已知条件 反应池悬浮固体浓度 二沉池底流生物固体浓度 回流污泥比 沉淀池计算简图设计计算 沉淀部分水面面积 f ，根据生物处理段的特性，选取二沉池表 面负荷 ，设两座二沉池， . 池子直径 d 沉淀部分水面面积f= 二次沉淀池表面负荷 校核固体负荷 沉淀部分的有效水深 ， 设沉淀时间： 沉淀区的容积 ,设计采用周边传动的刮吸泥机排泥,污泥区容 积按 2h 贮泥时间确定. 每个沉淀池污泥区的容积 污泥区高度 污泥斗高度. 设池底的径向坡度为0.05, 污泥斗直径 上部直径 ,倾角 , 则 圆锥体高度 竖直段污泥部分的高度 污泥区高度 沉淀池总高度 , 设超高 =0.3 m, 缓冲层高度 m. 出水三角堰计算 出水三角堰(900) 三角堰中距 , 采取双边出水,总长式中: 0.8为集水槽外框距池壁距离 1.3为集水槽内框距池壁距离0.83为出水堰及集水槽宽度，由后面集水槽计算求得 三角堰个数 每个三角堰的流量 三角堰堰上水头 集水槽宽集水槽水深 出水堰计算简图接4.2.7 触池和加氯间采用隔板式接触反应池1. 设计参数设计流量：q=50000=578.7l/s (设两座)水力停留时间：设计投氯量：平均水深：隔板间隔： 2. 设计计算(1)每座接触池容积：v= qt=578.7103060=1041.7m表面积 a=520.8m隔板数采用2个则廊道总宽为 b=(2+1)3.5=10.5m接触池长度 l=49.6m长宽比=14.2实际消毒池容积v=blh=10.549.62=1041.6m实际水深h=2+0.3=2.3m径校核均满足有效停留时间 (2)加氯量的计算：设计最大加氯量为=410000010=400kg/d=16.7kg/h选用3台regal-2100型负压加氯机（2用1备），单台加氯量16.7kg/h4.2.8 浓缩池设计参数：含水率，固体浓度，采用重力浓缩。 日产剩余污泥量为：m/d 设计计算 浓缩池面积 a , 浓缩污泥为剩余污泥,污泥固体通量选用 30(kg/(m2.d)浓缩池面积 q