污水处理厂初步设计——AB工艺.doc

目 录一、课程设计要求1、总体要求2、设计要点二、污水处理构筑物设计计算三、污水处理构筑物设计计算1、原始资料计算2、处理程度计算3、中格栅设计说明4、污水提升泵房的计算5、沉砂池 6、a段工艺计算7、中沉池8、b段工艺计算9、二沉池10、鼓风机房11、接触消毒池12、污泥浓缩池设计计算13、贮泥池设计计算14、污泥提升泵的选择15、脱水（2台）16、处理流程的高程计算四、高程水力计算表一、课程设计要求1、总体要求（1）在设计过程中，要发挥独立思考、独立工作的能力；（2）本课程设计重点训练对污水处理主要构筑物的设计计算和污水处理厂的总体布置。（3）课程设计不要求作多方案设计比较，污水处理构筑物选型，按其技术特征加以说明。（4）设计计算说明书，应内容完整（包括计算草图），简明扼要，文理通顺，字迹端正。设计图纸应按标准绘制，内容完整，主次分明。2、设计要点（1）污水处理设施设计一般规定该市排水系统为分流制，污水流量总变化系数取1.4。处理构筑物流量：曝气池之前，各种构筑物按最大日最大时流量设计；曝气池之后（包括曝气池），构筑物按平均日平均时流量设计。处理设备设计流量：各种设备选型计算时，按最大日最大时流量设计。 管渠设计流量：按最大日最大时流量设计。各处理构筑物不应小于2组（格或座），且按并联设计。各处理构筑物形式自定，设计参数参见教材、室外排水设计规范及设计手册等资料。（2）污水处理厂平面布置平面布置原则参考教材污水处理厂设计篇章，重点考虑厂区功能区划、处理构筑物布置、构筑物之间及构筑物与管渠之间的关系。厂区平面布置时，除处理工艺管道之外，还应有空气管，自来水管与超越管，管道之间及其与构筑物，道路之间应有适当间距。污水厂厂区主要车行道宽68m，次要车行道34m，一般人行道13m，道路两旁应留出绿化带及适当间距。污泥处理按污泥来源及性质确定，本课程设计仅根据所选方案在流程图中画出污泥处理流程，不做设计计算。污泥处理部分场地面积预留。污水厂厂区适当规划设计机房（水泵、风机、剩余污泥、回流污泥、便配电用房）、办公（行政、技术、中控用房）、机修及仓库等辅助建筑。厂区总面积自定，图面参考给水排水制图标准gb/t501062001，重点表达构（建）筑物外形及其连接管渠，内部构造及管渠不表达。（3）工艺流程布置图考虑构筑物及管道水头损失，合理进行高程布置。二、污水处理构筑物设计计算1、原始资料计算（1）总污水量该市排水系统为完全分流制。本工程设计规模为：6万m3/dqmax= kz*q =6000万l/d*1.4=7000万l/d=0.970m3/s（2）污水水质进水水质：cod 300 mg/l，bod5 200 mg/l，ss 100 mg/l，nh3-n 40 mg/l出水水质要求 ：污水经二级处理后符合城镇污水处理厂污染物排放标准（gb189182002）标准中二级标准要求，即：cod100mg/l，bod530mg/l， ss30mg/l，nh3-n25mg/l。2、方案选择 众所周知,水资源是十分重要的自然资源,人类的生命活动和生产活动无一不需要水，水成为了人类社会可持续发展的限制因素. 而城市污水是水量稳定,供给可靠的水资源,故城市污水的再生利用,使其资源化是一项重要的而且切实可行的措施. 但是污水中含有大量的有毒有害物质,我们在利用之前必须把它处理好.这就关系到了一个处理方案选择的问题。怎样才能做到用一个切合实际,而效果又比较好的方法来处理呢?本设计初选择了传统活性污泥法和ab法.ab法原理 ab法污水处理工艺，系吸附-生物降解(adsorption-biodegration)工艺的简称.是德国亚深工业大学宾克教授于70年代中开创的。 污水自排水系统进入,经过吸附池中微生物的吸附,再到中间沉淀池,在到曝气池及二沉池,最大的优点就是该工艺分成2段，任何一段都有独立工作的能力。3、工艺流程4、工艺特点全系统公分预处理段，a段,b段等3段.在预处理段只设格栅,沉砂池等简易处理设备,不设初沉池.a段由吸附池和中间沉淀池组成,b段则由曝气池及二沉池所组成a段和b段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，每段能够培育出各自独特的，适于本段水质的微生物种群.5、方案比较由于该城市属于中小型城市，并且在城市资料中提到该城市在经济发展的同时，城市的基础设施建设不能与经济发展相协调，可见，该城市在环境投入经费上一般，而且，该城市在处理污水的时候没有要求到脱氮除磷；另外ab法要培育活性污泥的时间比较长,主要用于高浓度污水的处理,而该城市的污水浓度低,所以从各方面来说,活性污泥法更适合于该城市.三、污水处理构筑物设计计算1、原始资料计算生活污水量（1）污水设计流量的水量确定已经知道某城市污水处理厂的设计规模为q=50000m3/d（2）污水水量变化系数的确定总变化系数kz=1.4（3）污水设计最大流量qmax=qkz=500001.4 =70000 m3/d2、处理程度计算（1）ss的去除：原水中ss=100mg/l；出水中ss=20mg/l（2）bod5的去除：原水中bod5=200mg/l ；出水中bod5=20mg/l（3）cod的去除：原水中cod=300 mg/l；出水中cod=40mg/l（4）nh3-n的去除：原水中nh3-n=40g/l；出水中nh3-n=10 mg/l3、中格栅设计说明中格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进水口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。有关规定（1）泵前格栅栅条间空隙宽度不大于20mm，污水处理系统前可不设格栅。（2）污水过栅流速宜采用0.61.0m/s,格栅倾角宜采用45o75o.（3）污水上部必须设工作台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施.（4）格栅工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。工作台正面过道宽度，采用机械清渣时不应小于1.5m。（5）格栅应设通风设施。（6）中格栅间隙10-50mm。（7）栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s。3.1、设计参数设计流量: qmax=70000 m3/d=0.8m3/s栅前流速v1=0.9m/s，过栅流速v2=1.0m/s栅条宽度s=0.01m，栅前部分长度0.5m格栅倾角=60，单位栅渣量1=0.05m3栅渣/103m3污水初定格栅间隙b=20mm3.2、设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式,栅前流速v1=0.9m/s栅前槽宽，则栅前水深（2）栅条的间隙数 取58个（3）栅槽宽度 设栅条宽度s=0.01mb=s(n-1)+bn=0.01(58-1)+0.0258=1.73m（4）进水渠道渐宽部分的长度 渐宽部分展开角度a1=20（5）栅曹与出水渠道连接处的渐窄部分的长度（6）通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面，取k=3（7）栅后槽总高度：设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高h1=h+h2=0.95mh=h+h1+h2=0.65+0.127+0.3=1.077 m（8）栅槽总长度（9）每日栅渣量故采用机械清渣（10）计算草图如下4、污水提升泵房的计算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。污水经提升后进入曝气沉砂池，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流。有关规定（1）泵房进水角度不大于45度（2）相邻两机组突出部分的间距，以及机组突出部分与墙壁额间距，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15m12m，高12m,地下埋深7m。(4)水泵为自灌式设计参数设计流量：q=1186.4l/s泵房设计计算计算草图如下：泵的型号:根据后面的高程计算,所需要的泵的最小扬程为10米左右,而最大设计流量为3500m3/h,选泵结果为:3个350wl2190-11.8泵型号流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)350wl2190-11.8219011.8550污水泵房占地：lb=2015=300m25、沉砂池 沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。平流沉砂池的主要缺点是沉沙中约夹杂有15%的有机物，使沉沙的后续处理增加难度。故常需配洗砂机，把排砂经清洗后，有机物含量低于10%，称为清洁砂，再外运。曝气沉砂池可克服这一缺点。故采用曝气沉砂池。图5 曝气沉砂池示意图有关规定（1）旋流速度控制在0.250.30m/s（2）最大时流量的停留时间为13min、水平流速为0.1m/s（3）有效水深为23m，深宽比为1.01.5，长宽比可达5（4）曝气装置，可采用压缩空气竖管连接穿孔管（穿孔孔径为2.56.0mm）或压缩空气竖管连接空气扩散板，每m3污水所需曝气量为0.10.2 m3或每m2池表面积35 m3/h设计参数设计流量：q=0.8m3/s水平流速：v1=0.1m/s , 水力停留时间：t=2min设计有效水深h2=2m,每立方米污水所需空气量d=0.15m3/m3设计计算(1) 池子总有效容积 v=60qmaxt=600.82=96m3(2) 水流断面积：设v1=0.1m/s(3) 沉砂池为一格，池总宽度b=a/h2=4m（4）池长 l=vt=0.1260=12m（5）每小时所需空气量q=dqmax3600=0.150.83600=432m3/h（6）贮泥区所需容积：设计t=2d，即考虑排泥间隔天数为2天， （7）每个沉砂斗容积为（设每1分格有一个沉沙池） （8）沉砂斗各部分尺寸及容积为： 设计斗底宽a1=1.0m，斗壁与水平的倾角为60，斗高h3=0.8m，则沉砂斗上口宽：（取2m）沉砂斗容积：(9)沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.1，坡向沉砂斗，则则沉泥区高度为h3= 池总高度h ：设超高h1=0.3m，h=h1+h2+h3=0.3+3+1.8=5.1m(10)计算草图如下图6 曝气沉砂池计算草图现需要2格，故一格备用。6、a段工艺计算在处理过程中，a段通常在缺氧环境中运行，a段对于 水质、水量、ph值和有毒物质等的冲击负荷有巨大的缓冲作用，能为其后的b段创造一个良好的进水条件。有关规定设计参数确定污泥负荷：nsa=3kgbod5/(kgmlssd)污泥回流比：ra=50%混合污泥浓度：xa=2300mg/lbod去除率：ea=60%svi=751污水处理程度计算及曝气池的运行方式曝气池的运行方式，在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性与多样性。即：以传统活性污泥法作为基础，又可按阶段曝气法和再生曝气系统等运行方式调试运行。2曝气池的计算与各部位尺寸的确定（1）bod5污泥负荷率的确定： 取bod5污泥负荷率为3kg/（mlssd），为稳妥起见，加以校核式中k2介于0.01680.0281之间，取0.0242，se=14.9，结果证明ns值取3是适宜的。（2）确定曝气池容积：（3）污泥龄：设a=0.6（4）回流污泥量（5）确定曝气池各部位尺寸设2组曝气池，每组容积： 池深取4米，则每组曝气池的面积：f=m2池宽为6米，b/h=1.5介于12间，符合规定。池长：；，符合规定。设三廊道式曝气池，廊道长：（6）需氧量，设a=0.6（7）曝气时间计算ta=取超高为0.5米，则池总高度为：4+0.5=4.5m。（8）出水设计a段曝气池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头曝气系统计算草图7、中沉池选型：本设计选择是平流式沉淀池，平流式沉淀池沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力强，施工简易，造价低。池的设计流量：，设计参数 设计进水量：q=2917m3/h 表面负荷：q范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h 水力停留时间（沉淀时间）：t=2 h设计计算（1）、沉淀部分有效水深（2）、沉淀区有效容积（3）、池长（4）、池子宽m（5）池子个数设每个池子宽6m（6）每日产生污泥量设a级可处理40%ss，污泥含水率为98.5%（7）、污泥斗容积设f1=66=36m2，f2=0.40.4=0.16m2，污泥斗为方斗，=60，h4=2.81.73=4.8m（8）池子总高设h1=0.3m，缓冲区高度h3=0.6m计算草图8、b段工艺计算b段接收a段的处理水，水质、水量比较稳定，冲击负荷已不在影响b段，b段的净化功能得以充分发挥。b段属传统活性污泥法，溶解氧一般为23mg/l，水力停留时间为24h。设计参数确定污泥负荷：nsa=0.2kgbod5/(kgmlssd)污泥回流比：ra=100%混合污泥浓度：xb=3500mg/l去除率：eb= svi=10081、污水处理程度计算及曝气池的运行方式（1）曝气池的运行方式在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性与多样性。即：以传统活性污泥法作为基础，又可按阶段曝气法和再生曝气系统等运行方式调试运行。82、曝气池的计算与各部位尺寸的确定（1）确定曝气池容积：（2）污泥龄：设a=0.4（3）回流污泥量（4）确定曝气池各部位尺寸设3组曝气池，每组容积： 池深取4米，则每组曝气池的面积：f=m2池宽为4米，b/h=1.5介于12间，符合规定。池长：；，符合规定。设5廊道式曝气池，廊道长：（5）需氧量设a=1.23，b=4.57（6）曝气时间计算ta=取超高为0.5米，则池总高度为：4+0.5=4.5m。（7）出水设计a段曝气池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头曝气系统计算草图9、二沉池选型：本设计选择是平流式沉淀池，平流式沉淀池沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力强，施工简易，造价低。设二沉池的座数n=2，则每个池的设计流量：，设计参数 设计进水量：q=2917m3/h 表面负荷：q范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h 水力停留时间（沉淀时间）：t=2.5 h，流速v=3.6设计计算（1）、沉淀部分有效水深（2）、沉淀区有效容积（3）、池长（4）、池子宽（5）池子个数设每个池子宽6m，设13个（6）每日产生污泥量设b级可处理60%ss，污泥含水率为99.3%（7）、污泥斗容积设f1=66=36m2，f2=0.40.4=0.16m2，污泥斗为方斗，=60，h4=2.81.73=4.8m（8）池子总高设h1=0.3m，缓冲区高度h3=0.6m10、鼓风机房鼓风机房要给曝气沉砂池和a、b段的曝气池供气，选用ts系列罗茨鼓风机。选用tsd-150型鼓风机4台，工作3台，备用一台。设备参数：流量20.40m3/min升压44.1kpa配套电机型号y200l-4功率30kw转速1220r/min机组最大重量730kg设计鼓风机房占地lb=2515=375m2。11、接触消毒池设计说明城市污水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒，特别是医院、生物制品以及屠宰场等有致病菌污染的污水，更应严格消毒。目前，用消毒剂消毒能产生有害物质，影响人们的身体健康已广为人知，氯化是当今消毒采用的普遍方法。氯与水中有机物作用，同时有氧化和取代作用，前者促使去除有机物或称降解有机物，而后者则是氯与有机物结合，氯取代后形成的卤化物是有致突变或致癌活性的。所以，目前污水消毒一是要控制恰当的投剂量，二是采用其他消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。消毒设备应按连续工作设置。消毒设备的工作时间、消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。消毒设备应按连续工作设置，消毒设备的工作时间、消毒剂投加量，可根据所排放水体的卫生要求及季节条件掌握。一般在水源的上游、旅游日、夏季应严格连续消毒，其他情况时可视排出水质及环境要求，经有关单位同意，采用间断消毒或酌减消毒剂投量。目前常用的污水消毒剂是液氯，其次是漂白粉、臭氧、次氯酸钠、氯片、氯氨、二氧化氯和紫外线等。其中液氯效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜。其他消毒剂如漂白粉投量不准确，溶解调制不便。臭氧投资大，成本高，设备管理复杂。其他几种消毒剂也有很明显的缺点，所以目前液氯仍然是消毒剂首选。设计参数（1）水力停留时间t=0.5h（2）设计投氯量一般为3.05.0mg/l本工艺取最大投氯量为设计计算（1）设计消毒池一座，池体容积v=qt=2916.70.5=1458.4(m3)设消毒池池长l=25m，有3格，每格池宽b=5.0m，长宽比l/b=5.0。设有效水深h1=4m，接触消毒池总宽b=nb=15.0m，实际消毒池容积v=blh1=15254=1500。满足有效停留时间的要求。（2）加氯量的计算最大投氯量为则每日投加氯量为：w=max=5.07000010-3=350(kg/d)选用贮氯量为500kg的液氯钢瓶，每日加氯量1瓶，共贮用15瓶，选用加氯机两台。（3）混合装置在消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台。 选用jbk-2200框式调速搅拌机，搅拌直径2200mm，高2000mm，电动机功率4.0kw。接触消毒池设计为纵向折流反应池。在第一格每隔7设纵向垂直扩流板，第二格每隔11.67设垂直折流板，第三格不设。接触池结构示意图12、污泥浓缩池设计计算 采用4座辐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。设计参数污水处理系统每日排除污泥为3747201094m3/d。进泥浓度：10g/l污泥含水率p1=99%，每座污泥总流量： 设计浓缩后含水率p2=96.0; 污泥固体负荷：qs=50kgss/(m2.d) 污泥浓缩时间：t=18h 贮泥时间：t=4h设计计算（1）浓缩池池体计算：每座浓缩池所需表面积: 浓缩池直径 水力负荷 有效水深h1=ut=0.218=3.6m 浓缩池有效容积v1=ah1=14.63.652.6m3（2）排泥量与存泥容积:浓缩后排出含水率p296.0的污泥,则q w=按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积: v24q w42.811.2m3泥斗容积 = m3式中： h4泥斗的垂直高度，取1.2m r1泥斗的上口半径，取1.1m; r2泥斗的下口半径，取0.6m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 =3.6+0.30+0.30+1.2+0.248=5.648m 取5.7m（4）浓缩池排水量：q=qw-q w=14.03-3.5=10.53m3/h（5）各种管道的确定 进泥管和排泥管均采用d=300mm，排上清液采用d=100mm。（6）浓缩池计算草图：13、贮泥池设计计算采用圆形贮泥池，贮存来自初沉淀池和浓缩池的污泥量，池数为1 个。贮泥池为初沉池污泥量和浓缩池污泥量的总和（1）贮泥池表面积设贮泥时间，池高 （2）贮泥池尺寸 设贮泥池池径（3）污泥斗容积 贮泥池底部为斗状，下底为，高度，则： 实际有效容积为：（4）池高 取超高 则14、污泥提升泵的选择选择gmp型自吸式离心泵马力：20kw相数：3极数：4型号：gmp-320-150口径：150 质量：110流量：180最大流量： 222扬程： 17.5 最高扬程：24.0选用三台，一台备用；特点： 同轴直接式构造，效能高、体型小、重量轻，不占空间，安装方便； 采用机械轴封，保证不漏水，不损轴心，免入棉纱之烦恼，延长水泵寿命；本体特殊构造仔细能力高，自吸时间短；叶轮采用开放式，污水杂物的输送能力强； 抽水机置于陆上，装卸维修容易；只要一次加水运转，即可免除往后灌水的麻烦；泵吸入口高于动叶轮；吸入口设止回阀；设空气分离室来有效隔离空气与水；泵体、叶轮材质可按用户要求采用不锈钢。污泥泵房占地：lb=2015=300m215、脱水（2台）污泥经过浓缩，其含水率在96%左右，其机构疏松，体积庞大，不利于运输和再处理，因此需要进一部的处理脱水。污泥脱水的方法一般有自然干化，机械脱水，以及污泥烘干，焚烧等方法。本设计采用带式压滤机。其主要特点是把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，动力消耗少，可以连续生产。设计计算（1）污泥量（2）压滤机查快速设计手册第4册，选择dy-1000型带式压滤机，滤带的有效宽度1000mm，滤带运行速度0.44m/min ,进料污泥含水率9598，产泥量50500kg/hm2,用电功率2.2kw,重量4000kg，外形尺寸长宽高452018901750mm。每台处理污泥量为。（3）脱水间占地：2015脱水污泥用货车外运出厂。16、处理流程的高程计算污水处理流程的高程计算污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。水头损失包括：水流通过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；水流通过连接前后两构筑物的管的水头损失，包括沿程与局部水头损失；水流流过量水设备的水头损失。选择一条距离最长，水头损失最大的流