某污水处理厂工艺设计.docx

污水厂课程设计班 级: 给排水xxxx班 学 号: xxxxxxx 姓 名: x x x 指导老师: x 日 期： 2012年6月第一章总论1第一节设计任务和内容1第二节基本资料1第二章污水处理工艺流程说明5流量 12.5万吨每日5进水水质5出水水质5工艺流程5第三章处理构筑物设计6第一节格栅与提升泵房6粗格栅6提升泵房8细格栅8第二节曝气沉砂池10第三节a2o系列生物池13设计参数13设计计算13第四节二沉池19第五节浓缩池20浓缩池20污泥储泥池21第四章主要构筑物以及设备说明21第五章平面布置25第一章 总论第一节 设计任务和内容设计题目：某污水处理厂工艺设计设计内容：对构筑物选型作说明；计算主要处理设施的工艺尺寸；对污水厂平面和高程布置。要求：针对一座二级处理的城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水处理厂的平面布置和高程布置。最后完成设计计算说明书和设计图（污水处理厂平面布置和高程布置图、构筑物工艺图各一张）。第二节 基本资料武汉城市圈某经济开发区污水处理厂1. 地理位置武汉是我国著名的历史文化名城，湖北省省会，是全国重要的产业基地和交通邮电通信枢纽，是中国中部的经济、贸易、金融、科教和信息中心。武汉市工业以冶金、机械、化工、纺织为主，在近几年逐步发展了光纤、微电子、新材料等高科技产业。该经济开发区是武汉城市圈“两型社会”建设重点项目之一，是武汉化工新城和科技新城的支撑服务区，也是我省扩大内需的重点投资项目。该区地处武汉市东部的洪山区，位于“一江三湖”（长江、北湖、严西湖、严东湖）交汇处，东邻洪山区左岭镇，南隔九峰城市森林保护区与接武汉科技新城（东湖高新区）相邻，西邻东湖生态旅游风景区，北靠武汉化工新城。2. 地形、地貌建成区地面高程一般在34.0038.00m之间，高于多年平均洪水位32.5m，全靠环城江堤防汛，地质构造上属淮阳山字型前弧西翼与华夏构造复合部位，也处于山字型构造上的新华夏系第二沉降带。近期以来，区域构造转为新华夏系为主体。中更新世末以来，广泛发育iiiii级河湖阶地。地震根据地震区划，武汉地区震级ms=4.75级，地震列度为度区。据建设部、国家计委联合以(89)建抗字第586号文颁发的新建工程抗震设防暂行规定及武汉市建委武城设字1995054号通知的精神，污水处理厂及其配套设施按度设防。3. 气候、气象属亚热带季风湿润区，光能充足，热量丰富，雨量充沛，水热同季、四季分明、干湿明显，无霜期250天以上，年平均气温16.3，适宜蔬菜等农作物的生长和渔牧业的养殖。全年平均日照时数为19502050 小时，太阳幅射总量为106110卡平方厘米，无霜期平均为240205天，年平均降水量为12001400毫米，并与光热同季，主要集中在农作物需水的58月，约占全年雨量的40%以上，4月份为水旱交替月，9、10月较干旱。光、热、水资源丰富，并且具有组合优势，为农业、渔业和畜牧业的发展提供了优越的气候条件。 (1) 气温：多年平均气温：16.9极端高温： 42.2(1920年7月)极端低温： -18.1(1997年1月30日)最高月平均： 29.0(7月)最低月平均： 3.0(1月)(2) 降雨量多年平均降雨量： 1280.9mm(107年平均)最大年降雨量： 2105.3mm(1889年)最小年降雨量： 575.9mm(1902年)最大月降雨量： 819.9mm(1887年6月)最大日降雨量： 317.4mm(1959年6月89日)最大小时降雨量： 102.1mm(1998年7月21日)暴雨多集中在48月份，其间降雨量占全年的65.6。汛期510月份降雨量占全年的73.6。(3) 蒸发量多年平均蒸发量：1494.0mm年最大蒸发量： 2131.6mm (1951年)年最小蒸发量： 962.9mm(1929年)最大月蒸发量： 293.8mm(1934年7月)(4) 湿度：多年平均相对湿度 80日平均相对湿度 83(5) 降雪：年平均降雪日 10天(6) 风向、风速全年主导风向：东北偏北冬季主导风向：北风和东北风夏季主导风向：东南风年平均风速：2.7m/s最大风速： 19.1m/s最大风力：九级4. 水文地质4.1 水文：污水厂尾水可排放至就近的连通港，常年水位28-29米（以上标高均为吴淞高程）。4.2 地质：属红砂岩及第三期黄土地区，地基承载力在20 t/m2以上，北部平原地带为冲积层，地基承载力均在15 t/m2以上。地震烈度为六级。5. 水质水量详见表6. 处理要求及工艺流程1) 要求出水水质满足gb 189182002城镇污水处理厂污染物排放标准的一级b排放标准，即：ph=69; bod520mg/l; cod60mg/l; ss20mg/l; nh3-n8mg/l, tp1mg/l。另外，要使污泥得到合理处置。2) 污水处理工艺流程（推荐）污水格栅泵房细格栅沉砂池（平流式）沉淀池生物池（辐流式）二沉池排放7. 厂区地形污水厂选址区域高程为3738米（黄海高程）；平均地面标高37.5m。污水通过干渠以自流方式到厂边，厂边干渠管底标高为30.5米(黄海高程)，出水排入连通港。 第二章 污水处理工艺流程说明流量 12.5万吨每日进水水质五日生化需氧量（bod5）：250 mg/l；悬浮物（ss）：300mg/l；总氮：26mg/l；总磷：3mg/l出水水质要求出水水质满足gb 189182002城镇污水处理厂污染物排放标准的一级b排放标准，即：ph=69; bod520mg/l; cod60mg/l; ss20mg/l; nh3-n8mg/l, tp1mg/l。另外，要使污泥得到合理处置。工艺流程根据设计要求和求新的思想，该污水处理工程进水中氮含量均偏高，在去除bod5和ss的同时，还需要进行脱氮处理，故采用当代水处理工艺中较流行的工艺。工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物能被开环或断链，使得n、p、有机碳被同时去除，并提高对不可降解有机物的去除效果。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是nh3n应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。此外该工艺还具有高效、节能的特点，且耐冲击负荷较高，出水水质好。因此,更具有广泛的适应性，完全适合本设计的实际要求。本工艺的主要构筑物包括格栅、污水泵房、曝气沉砂池、好氧池、厌氧池、缺氧池、二沉池、紫外消毒渠、浓缩池、污泥脱水机房等。本设计采用了为主体工艺，工艺流程相对简单，省去了污泥消化系统，节省了基建投资和运行费用，该工艺处理污水运行稳定，易于管理，出水水质达到设计要求，真正做到了污水的综合利用。第三章 处理构筑物设计第一节 格栅与提升泵房粗格栅格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速v1=0.9 m/s，过栅流速v2=1.0 m/s，格栅间隙为e=60mm，采用人工清渣，格栅安装倾角为60。栅前水深h 设计流量为：栅前水深 h = 0.73m栅条间隙数n 将数值代入上式：栅槽宽度b b = s（n-1）+ en将数值代入上式：b = s（n-1）+ en0.01(21-1)+0.0621=1.46m进水渠道渐宽部分的长度l1设进水渠道宽b1=0.8 m，渐宽部分展开角1= 20，此时进水渠道内的流速为： 则进水渠道渐宽部分长度：栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度过栅水头损失h1其中采用矩形断面=2.42，=2.42=0.63h1=kh0=k=30.63sin60=0.08m栅后槽总高度h设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高h1=h+h2=0.73+0.3=1.03 mh=h+h1+h2=0.73+0.08+0.3=1.11 m栅槽总长度ll = l1 + l2 + 0.5 + 1.0 + 0.9+0.45+0.5+1.0+ =3.44 m每日栅渣量w 因为是细格栅，所以w1 = 0.01 m3/103m3，代入各值：= 0.83m3/d采用人工清渣。提升泵房选用400qw180032型排水泵，处理流量1800m3/h ，扬程32m，出水口径400mm，功率为186.71kw细格栅设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速为v1=0.9 m/s，过栅流速为v2=1.0 m/s,格栅间隙为e=10mm,采用机械清渣,格栅安装倾角为60.栅前水深h 设计流量为：栅前水深 h = 0.73m栅条间隙数n 将数值代入上式：栅槽宽度b b = s（n-1）+ en 将数值代入上式：b = s（n-1）+ en0.01(123-1)+0.01123=2.45m进水渠道渐宽部分的长度l1设进水渠道宽b1=2.2m，渐宽部分展开角1= 20，此时进水渠道内的流速为： 则进水渠道渐宽部分长度：栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度过栅水头损失h1式中 采用矩形断面=2.42，=2.42=2.42h1=kh0=k=32.42sin60=0.32m栅后槽总高度h设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高h1=h+h2=0.73+0.3=1.03 mh=h+h1+h2=0.73+0.32+0.3=1.35 m栅槽总长度ll = l1 + l2 + 0.5 + 1.0 + 0.34+0.17+0.5+1.0+ =2.6 m每日栅渣量w ，因为是细格栅，所以w1 = 0.1 m3/103m3，代入各值：= 8.3m3/d采用机械清渣。第二节 曝气沉砂池（1）总有效容积v，式中取t =2min，将数值代入上式：（2）池断面积a，将数值代入上式：（3）池总宽度b，将数值代入上式：（4）每个池子宽度b取n=2格，宽深比：，符合要求。（5）池长l，将数值代入上式：每一格有2个砂斗，共4个砂斗（6）所需曝气量q，将数值代入上式：（7）沉砂斗所需溶积v (8)每个沉砂斗的容积vo 设每一格有2个砂斗，共4个砂斗(9)沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a1=1.2m，斗壁与水平的倾角为55o ，斗高h3=0.6m沉砂斗上口宽：沉砂斗容积: 沉砂室高度h 采用重力排砂，设池底坡度为 0.3。坡向砂斗，超高h1=0.3m池总高度: 空气管的计算 在沉砂池上设一根干管，每根干管上设4对配气管，共8条配气竖管。则： 每根竖管上的供气量为：沉砂池总平面面积为： 选用ybm-2型号的膜式扩散器，每个扩散器的服务面积为2m2个，直径为200mm，则需空气扩散器总数为：个。第三节 a2o系列生物池设计参数1、设计最大流量q=165600m3/d2、设计进水水质bod5(s0)=250mg/l；ss=300mg/l；总氮=26mg/l；总磷=3mg/l3、设计出水水质bod5=20mg/l；ss=20mg/l；nh3-n=8mg/l；总磷=1mg/l设计计算(1) bod5污泥负荷 n=0.15 kgbod5/（kgmlss.d）(2) 回流污泥浓度xr=8000mg/l(3) 污泥回流比r=100%(4) 混合液悬浮固体浓度混合液回流比r内tn去除率tn=混合液回流比r内 为了保证脱氮效果，实际混合液回流比r内取300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缺氧池水力停留时间好氧池水力停留时间反应池主要尺寸反应池总容积v=60168m3设反应池2组，单组池容有效水深h取4.7m 单组有效面积s6400m2。 采用5廊道式推流式反应池（含厌氧段1廊道，缺氧段1廊道），廊道宽b取20m。 单组反应池长 l=70m取超高为0.5m，则反应池总高h =5.2m反应池进、出水系统计算进水管单组反应池进水管设计流量取管道流速v=0.8m/s 管道过水断面积管径取进水管管径dn1200mm回流污泥管 单组反应池回流污泥管设计流量取管道流速v=0.8m/s 管道过水断面积管径取进水管管径dn1200mm进水井 反应池进水孔尺寸： 进水孔过流量取孔口流速v=0.8m/s 孔口过水断面积孔口尺寸取为2m1.2m 进水井平面尺寸取为3.2m3.2m出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算：式中：b 堰宽，b=8m h 堰上水头,m, 出水孔过流量q4=q3=3.83m3/s 取孔口流速v=0.8m/s 孔口过水断面积 孔口尺寸取为2.5m1.6m 出水井平面尺寸取为3.2m2.6m出水管反应池出水管设计流量q5=q1=0.958m3/s 取管道流速v=0.8m/s 管道过水断面积管径取进水管管径dn1200mm 校核管道流速剩余污泥量w生成的污泥量w1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， xr=0.754000=3000mg/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 = w1 - w2 + w3 = 22852.8-4512.6+1897.5 = 20237.7 kg/d污泥含水率q设为99.2% 剩余污泥量：曝气计算设计需氧量aoraor = 去除bod5需氧量 - 剩余污泥中bodu氧当量 + nh3-n硝化需氧量 剩余污泥中nh3-n的氧当量 - 反硝化脱氮产氧量碳化需氧量d1假设生物污泥中含氮量以10%计，则：每日用于合成的总氮=0.1（22852.2-4512.6）=1833.9（kg/d）即，进水总氮有用于合成。被氧化的nh3-n = 进水总氮 出水总氮量 用于合成的总氮量 = 26 8 11.07 = 6.93 mg/l硝化需氧量d2反硝化脱氮产生的氧量d3d3 = 2.86nt = 2.862260.44 = 6464.86 kgo2/d总需氧量aor = d1+d2-d3 = 26690.66+5275.5-6464.86 =25501.3 kgo2/d= 1062.5 kgo2/h最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则aormax = 1.4aor = 1.41062.5 = 1487.5 kgo2/h去除每1kgbod5的需氧量：标准需氧量氧转移效率ea=20%，计算温度t=30。将实际需氧量aor换算成标准状态下的需氧量sor。查表得水中溶解氧饱和度：cs（20）=9.17 mg/l，cs（30）=7.63 mg/l 空气扩散气出口处绝对压为：pb = 1.013105+9.8103h = 1.013105+9.81034 = 1.405105 pa空气离开好氧反应池时氧的百分比：好氧反应池中平均溶解氧饱和度：标准需氧量为：相应最大时标准需氧量：sormax = 1.4sor =2197.3 kgo2/h好氧反应池平均时供气量：最大时供气量：gsmax = 1.4gs = 30321.62m3/h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。 厌氧池有效容积v 厌=70204.7=6580m3缺氧池设备选择（以单组反应池计算）缺氧池设导流墙，将缺氧池分成3格，每格内设潜水搅拌机1台。 缺氧池有效容积v 缺=70204.7=6580m3污泥回流设备 污泥回流比r=100% 污泥回流量qr=rq=1165600=165600m3/d=6900m3/h 设回流污泥泵房2座，内设3台潜污泵（2用1备） 单泵流量水泵扬程根据竖向流量确定混合液回流设备 合液回流泵 混合液回流比r内=300%混合液回流量qr=r内q=3165600=496800m3/d=20700m3/h 设混合液回流泵房2座，内设5台潜污泵（4用1备）单泵流量混合液回流管 回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房，经潜污泵提升后送至缺氧段首端。混合液回流管设计流量泵房进水管设计流速采用v=1.6m/s管道过水断面积 管径取进水管管径dn1500mm 校核管道流速泵房压力出水总管设计流量设计流速采用v=1.6m/s管道过水断面积 管径取进水管管径dn1500mm第四节 二沉池每座沉淀池表面积a1和池径d， 取qo=1.5 m3/(m2.h)，n=4座将数值代入上式：，取d=40m有效水深h2 h2 = qot 取沉淀时间t=2.5h h2 = qot = 1.52.5 = 3.75 m d/ h2 = 40/3.75 10.67,合格沉淀池总高度h h = h1 + h2 + h3 + h4 + h5每池每天污泥量w1，其中s取0.5l/（p.d），由于用机械排泥，所以污泥在斗内贮存时间用4h，n为设计人口28万。 设池底进向坡度为0.05，污泥斗底部直径r2 = 1m，上部直径r1 = 2m，倾角60。污泥斗容积h5 = (r1-r2)tg = (2-1) tg60=1.7m坡底落差h4 = （r-r1）0.05 = （20-2）0.05 = 0.9 m，r = d/2因此，池底可贮存污泥的体积为:共可贮存污泥体积为v1 + v2 = 12.46 + 313.69 = 326.15 m35.83 m3，足够。沉淀池总高度h = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 =0.3+3.75+0.3+0.9+1.7= 6.95 m沉淀池周边处的高度为：h1 + h2 + h3 =0.3+3.75+0.3= 4.35 m第五节 浓缩池浓缩池本次设计采用重力浓缩池，在前面已经算出日产剩余污泥量为：设含水率po=99.2%，（即固体浓度co =8kg/m3），浓缩池面积a根据查固体通量经验值，污泥固体通量选用40kg/(m2.d)。浓缩池面积浓缩池直径d设计采用n=2个圆形辐流池。单池面积浓缩池直径，取d=18m浓缩池深度h浓缩池工作部分的有效水深，式中，t为浓缩时间，h，取t=15h。 超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i=1/20,污泥斗下底直径d1=1.0m，上底直径d2=2.4m。 池底坡度造成的深度 污泥斗高度浓缩池深度h = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 0.3+3.125+0.3+0.39+1.2 = 5.315m污泥储泥池进泥量：两座，每座设计进泥量为qw=2529.72=1264.85m3/d贮泥时间：t=12h单个池容为：v=qwt=1264.851224=632.4m3贮泥池尺寸：lbh=12.512.5m4m第四章 主要构筑物以及设备说明表2 构筑物计算结果一览表序号类型尺寸选型及备注1粗格栅栅前水深 h = 0.73m栅槽宽度b=1.46m栅后总高h=1.11m栅槽总长l=2.42m1. 每日栅渣量w=0.83m3/d。2. 共3组格栅，一组备用。3. 选用三台gh2500型链条回转式多耙格栅除污机，功率为1.52.2kw。2提升泵房10 m5 m1. 采用5台（4用1备），每台水泵的设计流量q=1725m3/h2. 选用400qw180032型排水泵，处理流量1800m3/h ，扬程32m，出水口径400mm，功率为186.71kw。3细格栅栅前水深 h = 0.73m栅槽宽度b=2.45m栅后总高h=1.35m栅槽总长l=2.6m1. 每日栅渣量w=8.3m3/d。2. 共3组格栅，一组备用。3. 选用三台gh2500型链条回转式多耙格栅除污机，功率为1.52.