万水处理厂程设计.doc

目目 录录 1 绪论.1 1.1 项目概况.1 1.2 城市排水状况.1 1.3 设计依据.1 1.4 设计任务和范围.1 1.5 水质处理要求.2 1.5.1 进水水质2 1.5.2 出水水质2 2 自然条件.3 2.1 水文及水文地质资料.3 2.2 地貌地质资料.3 2.3 气象特征.3 3 污水处理方案的确定.5 3.1 确定处理方案的原则.5 3.2 污水处理方案的选择.5 3.3.1 预处理部分8 3.3.2 生化处理部分8 3.3.3 二沉池9 3.3.4 消毒池10 3.3.5 污泥处理部分10 4 污水处理厂总体布置.11 4.1 污水处理厂平面布置.11 4.2 污水厂的高程布置.12 5 污水处理厂设计计算.14 5.1 水量水质的确定.14 5.1.1 设计水量的确定.14 5.1.2 设计进水水质的确定.14 5.1.3 设计出水水质的确定.14 5.2 污水处理部分构筑物设计计算.15 5.2.1 粗格栅设计计算15 5.2.2 污水泵房设计计算18 5.2.3 细格栅设计计算19 5.2.4 沉砂池设计计算21 5.2.5 A2/C 氧化沟设计计算.22 5.2.6 二沉池配水井设计计算33 5.2.7 二沉池设计计算34 5.2.8 接触消毒池设计计算37 5.3 污泥处理部分构筑物设计计算.41 5.3.1 污泥浓缩池设计计算41 5.3.2 污泥贮泥池设计计算42 5.3.3 污泥脱水机房设计计算42 5.4 水力高程设计计算.44 5.4.1 污水高程设计计算44 5.4.2 污泥高程设计计算51 参 考 文 献.55 致 谢.56 1 1 绪论绪论 1.1 项目概况项目概况 佛山市近年来经济得到较大发展，城市建设和人口增长较快，导致城市污水量大 幅度增加。由于污水处理设施的规划建设相对滞后，部分污水未经处理就直接排入水 体，使得受纳水体受到污染，为防止水体污染状况将进一步加剧，改善水环境质量， 保护水源，政府计划建设本污水处理厂，一期处理规模为 12 万 m3/d，集水面积约为 22km2。 1.2 城市排水状况城市排水状况 城市排水系统由街道管网和支干河涌两部分组成。佛山市禅城区现有下水道总长 314km，市区除少数道路外，一般道路及街道均已铺设排水管。现状排水系统大多采用 合流制，部分新区采用分流制，各排水系统分别排入汾江和东平河以及与其相通的河 涌。建设的污水处理厂的排水系统服务范围内基本为雨污合流制，截流倍数 n=1。 1.3 设计依据设计依据 任务书给出的原始资料、手册、标准、规范及有关的专着。具体有： 1、 给水排水工程快速设计手册.排水工程 ，于尔捷，张杰编； 2、 给水排水设计手册.城市排水 （第 5 册） ； 3、 给水排水工程师常用规范选 （上册） ； 4、 室外排水设计规范 （GB50101-2005） ； 5、 废水处理工艺设计计算 ，崔玉川等编； 6、 水污染治理新工艺与设计 ，娄金生等编着； 7、 污水处理新工艺与设计计算实例 ，孙力平等编着； 8、 排水工程 （下册） ，张自杰主编。 1.4 设计任务和范围设计任务和范围 本次设计的主要内容为完成佛山市的城市污水处理厂的设计，包括厂区内的污水 处理工程设计、污泥处理工程设计其它附属建筑工程以及其它公用工程等。要求经过 该流程的处理后的出水能够达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918- 2 2002）二级标准，从而提高佛山市的环境保护和污染处理能力，为广大佛山市居民更 加优美的居住和生活环境。 污水处理工程在建设中应遵循下列原则：污水处理工艺技术方案，在达到治理要 求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进工艺；所用污水、 污泥处理技术和其它技术不仅要求先进、更要求成熟可靠；污泥及浮渣处理应尽量完 善，消除二次污染；尽量减少工程占地。 1.5 水质处理要求水质处理要求 1.5.1 进水水质进水水质 设计进水水质确定为： 表表 1.1 污水处理厂进水水质污水处理厂进水水质 项 目进水水质单 位 BOD5150mg/L CODCr300mg/L SS200mg/L TN35mg/L NH4+-N25mg/L TP（以 P 计）4mg/L pH 值69 1.5.2 出水水质 污水处理厂处理后的出水排入汾江河镇安段。根据佛山市环保局的要求，受纳水 体汾江水道的水环境目标为 IV 类标准，污水处理厂必须进行二级处理。污水厂出 水必须满足国家环境保护总局和国际技术监督总局 2002 年 12 月 24 日发布的中华人民 共和国国家标准城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）二级标准、2001 年 8 月 20 日发布的广东省地方标准水污染物排放限值 （DB44/26-2001）二级标准、 出水水质确定为：BOD520 mg/L，SS25mg/L，CODCr60mg/L，NH4+-N10 mg/L，TP1.0 mg/L；pH= 69；粪大肠杆菌群数104个/升。 3 4 2 自然条件自然条件 2.1 水文及水文地质资料水文及水文地质资料 佛山市地处珠江三角洲中下游网河区，西、北江横穿其中，河涌纵横交错，形成 水网。佛山市禅城区（不含南庄镇，以下同）主要水道有东平河和汾江河。汾江河水 面宽度在 30100m 之间，水深在 27m 的范围，属于强混合型感潮河道，枯水期和平 水期的往复流态极为明显，同时受径流和南海潮汐的作用。丰水期，由于东平河的水 位高，北江径流通过沙口水闸注入汾江河，使潮流上溯的范围明显减小，此时闸口一 般不出现往复流；而在枯水期由于来自沙口水闸的径流量小，沙口水闸上游水位低， 潮流上溯范围大为增强。此时期闸口上游出现往复流。汾江水位，根据水文站提供的 资料，100 年一遇的最高水位为珠基 3.35m，50 年一遇洪水位为 3.28m，1980 年1991 年实测最低水位大致为-0.7m，最大潮差为 1.80m，一般年最高水位为 2.053.08m，常 水位 0.61.0m，流量 5.621.9m3/s，最大流速 0.44m/s。 东平河枯水期流量 270300m3/s，河宽 100200m，平均水深 510m。东平河为佛山 市禅城区的饮用水水源。 2.2 地貌地质资料地貌地质资料 城区地形大致西北高，东南低。区内主要地质构造大体可分为五组：呈北北东向 的三水禾生坑复式向斜；呈北东东向的高明复式向斜；近东西走向的三水断裂，郎石 断裂、向顺德容奇附近的东西向断裂；呈北东向的罗客断裂、盐步断裂、鹤城金 鸡断裂；呈北西向的三洲西樵山断裂，盐步大沥断裂。场地内自上而下有人 工填土、第四系冲击层、残积土及二叠系基岩共四个岩层。 2.3 气象特征气象特征 佛山市位于北回归线以南，属南亚热带和亚热带季风气候区，气候温和，四季常 绿。其春季潮湿多雨，夏季较热，时而有暴雨，秋季晴多气爽，冬季温暖不寒。年平 均气温 22.1, 8 月最热，平均气温达 29.4，1 月最冷, 平均气温达 14.4，相对湿度 81%，降雨量 16002000mm，日最大降雨量 218mm，降雨集中在四至九月,占全年总雨 量 80%以上。年平均日照时数为 1882.6 小时，雾平均年出现 16.9 次，出现最多的月份 为 3 月。每年 58 月受台风影响较大。 5 厂区主导风向为北风，频率 15%，次主导风向为东南风，频率为 11%，冬半年以北 风为主，夏半年盛行东南风，而偏西风频率很少。 6 3 污水处理方案的确定污水处理方案的确定 3.1 确定处理方案的原则确定处理方案的原则 城市污水处理的目的是使之达标排放使环境不受污染，或污水回用于农田灌溉， 城市景观或工业生产等，以节约水资源。 城市污水处理及污染防治技术政策对污水处理工艺的选择给出以下几项关于 城镇污水处理工艺选择的准则： 1、城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的 实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定。 2、工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资， 处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠 性，管理维护难易程度，总体环境效益。 3、应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状，水质 特征，污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测。 4、在水质组成，复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中 试研究。 积极审慎的采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和生 产性试验提供可靠性设计参数，然后进行运用。 3.2 污水处理方案的选择污水处理方案的选择 污水处理工艺流程的选择是根据原水水质、出水要求、建设规模、建设条件及当 地环境状况等因素综合确定的。该污水处理厂的出水中, 对氨氮及磷的要求较高, 因而, 选择的污水处理工艺流程要求具有良好的除磷脱氮功能, 以下就几种常用的污水处理工 艺比较如下： 1、厌氧/缺氧/好氧 (A2/O)法：对于有除磷脱氮要求的城市污水处理厂，传统上往 往考虑首选A2/O工艺。A2/O工艺应用较为广泛，历史较长，已积累有一定的设计和运 行经验，通过精心的控制和调节，一般可以获得较好的磷脱氮效果，出水水质较稳定， 在国内外大中型城市污水处理厂常有采用，但A2/O工艺需分别设置污泥回流系统和内 回流系统，尤其是内回流系统，其设计回流比往往在200一300或更大，这将增加 7 投资和运行能耗。而且内回流的控制较复杂，对管理的要求较高。 2、普通厌氧/好氧活性污泥法(即A/O法)：该法具有曝气时间较短、能耗较低、不 易发生污泥膨胀、对磷有一定的去除效果等优点,但BOD5的去除率不高(约为60%70% ) , 且氮的去除率很低，难以使出水达标排放，如要提高BOD5的去除率，则需延长曝气时 间，这样也就失去了它的优点。 3、吸附生物降解法(即AB法)：该法不需设置初沉池,A段和B段回流系统分开，其 优点是工艺稳定、抗冲击负荷性能好、对BOD5的去除率大于80%，但处理构筑物较多、 基建投资高、运行费用也很高，虽有一定的除磷脱氮效果，却难以保证出水中所含的 磷、氮达到排放标准。 4、传统氧化沟法：该法工艺成熟可靠；对污水水质适应性强、抗冲击负荷性能好； 处理构筑物较少、基建投资较低、管理比较简单；剩余污泥较少且较稳定、无需经消 化处理、具有良好的脱水性能，目前在我国已广泛采用，但该工艺虽有一定的除磷脱 氮效果，却难以保证出水中所含的磷、氮达到排放标准。 5、厌氧/缺氧/卡鲁塞尓-2000氧化沟(A2/C)法：该法是在普通卡鲁塞尔氧化沟前增 加一个厌氧池和一个缺氧池而形成的一个具有良好除磷脱氮效果的污水处理工艺，它 综合了A2/O法和氧化沟法的优点，具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、不易发生污 泥膨胀、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。 厌氧/缺氧/卡鲁塞尓-2000氧化沟脱氮除磷的基本原理：污水首先进入厌氧池与回 流污泥混合，在兼性厌氧发酵菌的作用下，部分易生物降解的大分子有机物被转化成 小分子的挥发性脂肪酸(VFA)，聚磷菌吸收这些小分子有机物合成PHB并储存在细胞内,同 时将细胞内的聚磷水解成正磷酸盐，并释放到水中，释放的能量可供专性好氧的聚磷 菌在厌氧的压抑环境下维持生存；随后污水进入缺氧池，反硝化菌利用污水中的有机 物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化，达到脱氮的目的(脱氮效果可以达到95)，同 时还去除一部分碳；当污水进入氧化沟时，有机物浓度逐渐减小，此时，聚磷菌主要 是依靠分解体内储存的PHB来获取能量供自身生长、繁殖，同时超量吸收污水中的溶 解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内：随后污水进入二沉池，经过沉淀，含磷高的污 泥从水中分离出来，并以剩余污泥的形式送至污泥脱水系统，从而除磷效果可以达到 80。 因此，为得到良好的出水水质，使氮、磷达标，厌氧/缺氧/卡鲁塞尓-2000氧化沟 8 (A2/C)法工艺无疑是较为合适的处理工艺。 一般而言，氧化沟部分曝气方式通常采用表面曝气，但是表面曝气的方式限制了 氧化沟的有效水深，因而其占地面积仍然较大，而且，该工艺对氧的利用率不高，约 (1.8kg/(kWh)，这意味着该工艺仍有较高的能耗，因此，提出了微孔曝气A2/C工艺， 该工艺氧化沟的有效水深较深，对氧的利用率可达2.53.0 kg/(kW h)，下面就微孔曝 气A2/C工艺和表面曝气A2/C工艺的优、缺点进行比较，见表3.1。 表表3.1 微孔曝气与表面曝气的微孔曝气与表面曝气的A2/C比较比较 综上所述,氧化沟曝气部分采用微孔曝气，而微孔曝气采用膜管式微孔曝气器，该 曝气器具有较强扩散功能，采用 QMZM 系列，该系列是不阻塞型，兼具自动清洗、防 止污水逆流的曝气管。因鼓风机暂停供气时，薄膜立刻收缩闭合，污水决不逆渗于曝 气管内，当鼓风机再启动时薄膜释出气泡，同时因其弹动，同时因其弹动特性将黏附 的污泥弹离，这项免维修的特点更是活性污泥法的独一无二的选择。在很大程度上减 少了运行维修工作量。 3.3 工艺流程的确定工艺流程的确定 方案优点缺点 微孔曝气的A2/C工 艺 1、处理效果好, 有良好的除磷脱氮 效果 2、充氧动力效率较高、氧利用率较 高 3、池深大、可节省占地面积 1、需设鼓风机房, 构筑物较多, 操 作管理较麻烦 2、微孔曝气装置检修较麻烦 表面曝气的A2/C工 艺 1、处理效果好, 有良好的除磷脱氮 效果 2、工艺流程简单, 构筑物较少, 操作 管理较简便 1、充氧动力效率较低 2、池深较浅、占地面积大 3、当表面泡沫较多时, 充氧效率单 低 9 图3.1 污水处理工艺流程图 3.3.1 预处理部分预处理部分 污水经粗格栅拦截污水中较大的杂物后进入污水提升泵站，污水经提升进入细格 栅池进一步拦截污水中较小的杂物，随后，污水流入钟式沉砂池，去除污水中的砂粒， 以防砂粒沉积在氧化沟内。 粗格栅池内安装2台自动除渣的回转式机械格栅，机械格栅栅条间距为25mm，设 计过栅流速为0.9m/s，机械格栅的工作由时间继电器和根据格栅前、后水位差而设定的 程序进行自动控制，格栅前设进水闸板以便事故时检修。污水提升泵站内设3台潜污泵, 潜污泵的工作依据按泵站内集水池的水位而设定的程序进行自动控制。 细格栅池内安装2 台自动除渣的弧型机械格栅，弧型机械格栅栅条间距为10mm， 设计过栅流速为0.9m/s，弧型机械格栅的工作由时间继电器和根据格栅前、后水位差而 设定的程序进行自动控制。 沉砂池选用钟式沉砂池。对于污水厂的沉砂池，常用的有平流沉砂池、曝气沉砂 池、钟式沉沙池，考虑到平流式沉砂池沉砂中夹杂有15%的有机物,使后续处理增加难 度,影响环境。而曝气沉砂池由于向水中充氧而使污水的溶解氧增加，不利于对后续的 厌氧处理，钟式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机 物随水流带走的沉砂装置。调整转速，可达到最佳沉砂效果。故该设计采用钟式沉砂 池。 钟式沉砂池由流入口，流出口，沉砂区，砂斗及带变速箱的电动机，传动齿轮， 压缩空气输送管和砂提升管以及排砂管组成。污水由流入口切线方向流入沉砂区，利 用电动机传动装置带动转盘和斜坡式叶片，由于所受离心力的不同，把砂粒甩向池壁， 掉入砂斗，有机物被送回污水中。沉砂用压缩空气经砂提升管，排砂管清洗后排除， 清洗水回流至沉砂区，排砂达到清洁砂标准。根据流量选用两个1750型号沉砂池。 预处理阶段产生的栅渣用螺旋输送机送至栅渣打包机，经打包机压缩、脱水，体 积缩小后与砂粒等定期运至垃圾填埋场另行处理。 3.3.2 生化处理部分生化处理部分 自钟式沉砂池出来的污水先后进入厌氧池、缺氧池和卡鲁塞尔氧化沟,经生化处理 后的出水进入二沉池, 二沉池的上清液通过接触消毒池消毒后即可达标排放, 底流除一 10 部分回流至厌氧池外, 其余部分送至污泥脱水系统。 在厌氧池中, 污水首先与回流污泥(污泥回流比为50%)在厌氧状态下混合和搅拌, 细菌在厌氧状态下释放聚存的磷，这一过程中，保持无氧条件是很重要的，另外，回 流污泥的含硝酸盐氮的浓度需较低，否则，不利于细菌对磷的释放。在厌氧条件下被 释放的磷将和入流污水中所含的磷一起在有氧条件下重新被细菌的细胞吸收。厌氧池 设计停留时间为1.5h、有效水深为4.00m。厌氧池内设隔墙、池内安装潜水搅拌器以保 证污水与回流污泥的均匀混合, 并防止污泥沉降。 厌氧池出来的混合液流入缺氧池, 并与来自氧化沟的内回流混合液均匀混合, 由于 缺少溶解氧, 细菌从硝酸盐中夺取氧以用于生物降解有机物, 因此, 在硝化过程中产生 的硝酸盐在反硝化过程中转化为氮气释放,污水中的大部分氮因此而被去除。 缺氧池设计停留时间为1.83h、有效水深为4.00m。缺氧池内设导流墙、池内安装潜 水搅拌器以保证混合液的均匀混合, 并防止污泥沉降。缺氧池出来的混合液流入氧化沟, 在有氧条件下降解有机物, 另外有氧条件促使氨氮转化为硝酸盐, 在此阶段, 磷也被细 菌重新吸收。 氧化沟采用卡鲁塞尔氧化沟采用四沟式, 设计停留时间为10.96h、有效水深为 4.00m、污泥泥龄12d、污泥浓度3300mg/L，微孔曝气器的氧利用率为12%、曝气量为 4.56m3/个，鼓风机的供气量为42044m3/h，设计采用3台鼓风机(两用一备)，其中1台常 开风机采用变频调速, 根据氧化沟内溶解氧探测器探测到的溶解氧浓度自动调节风机的 转速。至缺氧池的内回流量可以通过调节内回流控制门的开启度来控制。为防止污泥 沉降、堵塞曝气器, 并保证混合液的均匀混合, 氧化沟内安装了液下推流搅拌器；为便 于曝气器万一堵塞后的检修, 设计中将曝气器分为若干组, 每组均能吊出水面进行检修； 为减少能耗, 氧化沟转弯处设有导流墙；为防止内回流至缺氧池的混合液中溶解氧浓度 过高(最好接近于零) , 以免影响缺氧区的工艺处理, 曝气器应远离内回流控制门布置。 3.3.3 二沉池二沉池 二沉池采用向心辐流式沉淀池。在污水厂的设计中，二沉池常用的有平流式沉淀 池、普通辐流式沉淀池、向心辐流式沉淀池。对于平流式沉淀池，占地面积比较大。 而普通辐流式沉淀池是中心进水，周边出水的辐流式沉淀池。由于该类池中心导流筒 内的流速较大，可达到100mm/s，当作为二次沉淀池用时，活性污泥在中心导流筒内难 11 以絮凝，并且这股水流向下流动时的动能较大，易冲击池底污泥，池的容积利用系数 也较小。而向心辐流式沉淀池是周边进水，周边出水，这一进出水的改进，在一定程 度上克服了上述普通辐流式沉淀池的缺点。故采用向心辐流式沉淀池，即周边进水周 边出水沉淀池。 二沉池主要是使混合液中的固体物在二沉池内沉淀后成为污泥，生物活性污泥由 吸管利用水压差的原理吸到污泥收集箱，然后用回流泵送至厌氧池作为回流污泥，重 质沉淀污泥则由刮泥板刮至二沉池中央，再用污泥提升泵送至污泥脱水系统。二沉池 采用4个，每个直径为40m，设计停留时间2.5h、有效水深4.75m，表面负荷为 1.3m3/(m2h)、固体负荷为154.44 kg/(m2d)、出水堰负荷为3.59L/(ms)。 3.3.4 消毒池消毒池 二沉池出水进入接触消毒池，接触消毒池保证消毒剂与水有充分的接触时间，使 消毒剂发挥作用，达到预期杀菌效果。设计合理的接触消毒池应使污水的每个分子都 有相同的停留时间，也就是说水流属于100的推流。氯与污水的混合接触时间采用 30min，该接触池池形采用隔板式。 3.3.5 污泥处理部分污泥处理部分 剩余污泥经过污泥提升泵后送至浓缩池进行污泥浓缩，本设计选用两个辐流式浓 缩池，该浓缩池直径为 21m，浓缩污泥的固体通量选用 30kg/(m2d)。经过污泥浓缩后， 污泥体积由 2088.5m3/d 变为 689.2m3/d，含水率由 99.01变为 97%。最后进水脱水机 房，所得污泥泥饼含水率为 80，脱水机选用 DY-2000 型带式压滤机 5 台，其中一台 备用。 12 4 污水处理厂总体布置污水处理厂总体布置 4.1 污水处理厂平面布置污水处理厂平面布置 1、处理单元构筑物的平面布置 处理构筑物是水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能 要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考 虑： (1)功能分区明确，管理区、污水处理区及污泥处理区相对独立。 (2)构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积，并便于管理。 (3)考虑近、远期结合，便于分期建设，并使近期工程相对集中。 (4)各处理构筑物顺流程布置，避免管线迂回。 2、管、渠的平面布置 厂区主要管道有污水管道、污泥管道、超越管道、排水管道、厂区给水管、厂区 污水管及电缆管线等，设计如下： (1)污水管道 污水管道为各污水处理构筑物连接管线及厂区污水管道，管道的布置原则是线路 短，埋深合理。 (2)污泥管道 污泥管道主要为回流污泥管，剩余污泥输送管。管道设计应选择适当的管径。 (3)超越管 在沉砂池集水竖井处设超越管，以便排放下雨时超出旱季处理量的那部分雨污废 水，此外也设了超越一些处理构筑物的超越管，如超越生化池、消毒池等。 (4)排水管道 为避免产生积水，影响生产，需收集厂区雨水，以及收集生活污水，收集各池检 修管放空水，浓缩池上清液及污泥脱水滤液，厂区的排水回流到粗格栅前进行污水处 理。 13 (5)厂区给水管 厂内给水由城市给水管直接接入，给水管道的布置主要考虑生活用水、消防用水 及构筑物清洗用水、厂区绿化用水。 (6)电缆管线 厂内电缆管线主要采用电缆沟形式敷设，局部辅以穿管埋地方式敷设。 3、厂区道路，围墙设计 为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为 8 米和 6 米，次要道 路为 34 米，道路转弯半径一般均在 6 米以上。道路布置成网格状的交通网络。每个 建、构筑物周边均设有道路。路面采用混凝土结构。 污水处理厂围墙：采用花池围墙，以增加美观，围墙高 2.1m。 4、辅助建筑物 污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、办公室、综合楼、水质分析化验室、变电 所、维修间、仓库、食堂等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。其建筑面积大 小应按具体情况与条件而定。建筑物尽可能布置为南北朝向。 变配电间布置在既靠近污水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处，以节省能耗。 辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。 在污水处理厂内应广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理 厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。 5、本设计污水处理厂的平面布置 根据污水处理厂平面布置的原则，本设计污水处理厂的平面布置采用分区的方法， 共分三区：厂前区、污水处理水区、污泥处理区。 (1)厂前区布置：设计力争创造一个舒适、安全、便利的条件，以利于工作人员的 活动。设有综合楼、车库、维修车间、食堂、浴室及传达室等。建筑物前留有适当空 地可作绿化用。厂前区布置在污水厂的南向。 (2)污水处理水区布置：设计基本上采用“一”型布置，其优点是流程顺畅、布置紧 凑。 14 (3)污泥处理区(泥区)布置：考虑到空气污染，将泥区布置在夏季主导风向的下风 向，同时，远离人员集中地区。根据本项目的风向，污泥区布置在厂区的西北角，脱 水机房接近厂区后门，便于污泥外运。 4.2 污水厂的高程布置污水厂的高程布置 处理单元构筑物的高程布置： (1)选择一距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。 (2)以污水接纳的水体的最高水位为起点逆污水处理流程向上计算。 (3)在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程积极配合。 污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标 高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高， 从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运 行。 为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以重力流考 虑为宜(污泥流动不在此例)。为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失 包括： (1)污水流经各处理构筑物的水头损失。在作初步设计时可以按经验估算。污水流 经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口和出口和需要的跌水(多在出口处)，而流经 构筑物本身的水头损失则很小。 (2)污水流经连接前后两处构筑物管渠(包括配水设备)的水头损失。包括沿程与局 部水头损失。 (3)污水流经量水设备的水头损失。 在对污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项： (1)选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地， 以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。 (2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量(或泵的最大出水量)作为构筑物和管 15 渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量， 并酌加扩建时的备用水头。 (3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作 为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出， 而泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时考虑到构筑物的挖土深度不宜过大， 以免土建投资过大和增加施工上的困难。 (4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少抽升的污泥量， 在决定污泥浓缩池，消化池等构筑物高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入 流干管或其它构筑物的可能。 根据设计资料，以百年一遇洪水位作为控制点标高，该标高为 3.35m，由此推算出 细格栅前水位标高为 7.48m。厂区为平坦地面，地面标高为 2.20m。 16 5 污水处理厂设计计算污水处理厂设计计算 5.1 水量水质的确定水量水质的确定 5.1.1 设计水量的确定 平均设计流量：Q = 120000 m3/d = 5000 m3/h = 1.39 m3/s 取总变化系数 Kz1.3 则最大设计流量：Qmax = 1200001.3 =156000m3/d =6500m3/h =1.806m3/s 该市的截留倍数为 n1。 则雨污合流时的流量： 333 Q = Q(1+n) =120000 (1+1) = 240000m /d =10000m /h = 2.78m /s 5.1.2 设计进水水质的确定 表表 5.1 污水处理厂进水水质污水处理厂进水水质 项 目进水水质单 位 BOD5150mg/L CODCr300mg/L SS200mg/L TN35mg/L NH4+-N25mg/L TP（以 P 计）4mg/L pH 值69 5.1.3 设计出水水质的确定 根据佛山市环保要求，受纳水体汾水水道水环境目标为 IV 类标准，以及根据 中华人民共和国国家标准城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)二级标 准、2001 年 8 月 20 日发布的广东省地方标准水污染物排放限值(DBb44/26-2001) 二级标准，现确定水质如下： 17 表表 5.2 污水处理厂出水水质污水处理厂出水水质 项 目出水水质单 位 BOD5 20 mg/L CODCr 60 mg/L SS 25 mg/L NH4+N10mg/L TP(以 P 计)1.0mg/L pH 值 69 粪大肠杆菌群数 104 个/升 5.2 污水处理部分构筑物设计计算污水处理部分构筑物设计计算 5.2.1 粗格栅设计计算 1、设计流量 采用雨污合流流量。 Q 设计粗格栅两组并行，故得单组设计流量为 2.78/21.39m3/s 2、栅槽宽度 (1)栅条的间隙数 (5.1) Qsin n = bh 式中 最大设计流量，m3/s； Q 格栅倾角，(),取60 栅条间隙，m，取 b0.025m；b 栅条间隙数，个；n 栅前水深，m，取1.2mhh 过栅流速，m/s，0.9 m/s 18 图 5.1 粗格栅设计计算示意图 格栅设两组，按两组同时工作设计。则： 个 2.78sin60 n =48 2 0.025 1.2 0.9 (2)栅槽宽度 B 栅槽宽度一般比格栅宽 0.20.3m，取 0.2m； 设栅条宽度 S=10mm(0.01m) 则栅槽宽度 BS(n-1)+bn+0.20.01(48-1) +0.02548+0.2=1.87m (3)栅槽总宽度 B 19 B = 2B+0.7 = 2 1.870.74.44m 3、通过格栅的水头损失 h1 (1)进水渠道渐宽部分的长度 L1。设进水渠宽 B12.8m，其渐宽部分展开角度 ，进水渠道内的流速为 0.83m/s。 o 1 = 20 (5.2) 1 1 o 1 B -B4.44-2.8 L = 2.20m 2tan2tan20 (2)通过格栅的水头损失 h1，m (5.3) 10 h = h k (5.4) 2 0 h =sin 2g 式中 设计水头损失，m； 1 h 计算水头损失，m 0 h 重力加速度，m/s2；g 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 3；k 阻力系数，与栅条断面形状有关，设栅条断面为锐边矩形 4 3 S = b 断面，2.42。 4 3 2 10 S h = h k=sink b2g 4 3 2 0.010.9 = 2.42sin6030.077m 0.0252 9.8 (3)栅槽后总高度 H，m 水面离地面高度为 2.1m，格栅高出地面 1.8m，所以高出水面 h23.9m 取 5.2m 12 H = h +h +h =1.2+0.077+3.9 = 5.177 (4)栅槽总长度 L，m 20 1 1 H5.1 L = L +1.0+0.5+= 2.20+1.0+0.5+= 6.64m tantan60 式中，H1为栅前渠道深，。 12 H = h +h ,m (5)每日栅渣量 W,m3/d (5.5) 1 z 86400Q W W= 1000K 式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，取 0.10.01，粗格栅用小值，细格栅用大值， 中格栅用中值； 33 86400 2.78 0.05 W=9.24m /d0.2m /d 1000 1.3 采用机械清渣。 5.2.2 污水泵房设计计算 1、设计流量和扬程的确定 (1)设计流量的确定 按雨污合流流量 3 Q =10000m /h = 2780L/s (2)初选水泵 选用潜污泵 采用 600QW3500-12-185 型号水泵，每台流量为 3500 m3/h，扬程为 12m，三用一 备，该水泵自配电机。 (3)集水池容积 采用相当于一台泵 5 分钟的容量：W3500605/3600291.7m3 有效水深采用 2m，则集水池面积 F145.85m2 2、设计机组的基础 (1)机组布置 该机组采用横向顺列布置。 (2)基础尺寸确定 根据WL型安装尺寸带（带底座）算出600QW3500-12-185型水泵基础长基础宽： 21 2.0m1.6m。 3、压水管的管径确定和管路布置 (1)管路布置 泵房选用半地下式，压水管接入室外渠道。每台泵直接从集水池吸水，各泵压水 管出泵房后，接入横向管渠，再以三条管渠接入细格栅栅槽。 (2)管径计算 压水管管径为 DN700 钢管，流速为 2.41m/s，i9.85。 4、泵房高度的计算 地下水泵房高度，查水泵尺寸得，H20.6+0.5+2.553.65m 地上泵房高度 H1a+c+d+e+h 式中 吊车梁高度，0.32m；a 行车梁底到起重勾中心的高度,0.816mc 最大一台泵的高度，2.55me 一般都不小于 0.2m。h H1a+c1+d+e+h0.32+0.816+2.55+0.44.086m，取 4.09m 5、泵房的平面布置 (1)泵房宽度 基础间距取 0.5m，基础与墙壁间距为 2.0m。 泵房总宽度30.5+22.0+42.013.5m (2)泵房长度 泵房总长度145.85/13.510.8m，取 11m 5.2.3 细格栅设计计算 污水由进水泵房提升至细格栅后进入沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小 的颗粒悬浮物、漂浮物。 1、设计流量 采用雨污合流流量。 Q 设计细格栅两组并行，故得单组设计流量为 2.78/21.39m3/s 22 2、栅槽宽度 (1)栅条的间隙数： (5.1) Qsin n = bh 式中 最大设计流量，m2/s； Q 格栅倾角，(),取60 栅条间隙，m，取 b0.01m；b 栅条间隙数，个；n 栅前水深，m，取1mhh 过栅流速，m/s，0.9 m/s 格栅设两组，按两组同时工作设计。则： 个 2.78sin60 n =144 2 0.01 1.0 0.9 (2)栅槽宽度 B 栅槽宽度一般比格栅宽 0.20.3m，取 0.2m； 设栅条宽度 S=10mm(0.01m) 则栅槽宽度 BS(n-1)+bn+0.20.01(144-1) +0.01144+0.2=3.06m (3)栅槽总宽度 B B = 2B+0.7 = 2 3.060.76.82m 3、通过格栅的水头损失 h1 (1)进水渠道渐宽部分的长度 L1。设进水渠宽 B14.5m，其渐宽部分展开角度 ，进水渠道内的流速为 0.62m/s。 o 1 = 20 (5.2) 1 1 o 1 B-B6.82-4.5 L = 3.19m 2tan2tan20 23 (2)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2，m 1 2 L3.19 L =1.5961.60m 22 (3)通过格栅的水头损失 h1，m (5.3) 10 h = h k (5.4) 2 0 h =sin 2g 式中 设计水头损失，m； 1 h 计算水头损失，m 0 h 重力加速度，m/s2；g 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 3；k 阻力系数，与栅条断面形状有关，设栅条断面为锐边矩形 4 3 S = b 断面，2.42。 4 3 2 10 S h = h k=sink b2g 4 3 2 0.010.9 = 2.42sin6030.087m 0.012 9.8 (4)栅槽后总高度 H，m 设栅前渠道超高 0.3m,格栅顶高出走道 1.8m，h22.1 12 H = h +h +h =1.0+0.087+2.1= 3.1873.2m (5)栅槽总长度 L，m 1 12 H3.1 L = L +L +1.2+0.8+= 3.19+1.6+1.2+0.8+= 8.58m tantan60 式中，H1为栅前渠道深，。 12 H = h +h ,m (6)每日栅渣量 W,m3/d 24 (5.5) 1 z 86400Q W W= 1000K 式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙为 1625mm 时，W10.100.05 m3/103m3污水；格栅间隙 2050mm 时，W10.030.10 m3/103m3污水。本工程格栅 间隙为 10mm，取 W10.05 m3/103m3污水。 33 86400 2.78 0.07 W=12.93m /d0.2m /d 1000 1.3 采用机械清渣。 5.2.4 沉砂池设计计算 该设计选用钟式沉砂池 1设计流量 采用雨污合流流量，则 Q 33 10000m /h = 2.78m /s 采用两个池，则每池流量为 2.78/21.39m3/s1390L/s，根据该流量，选用型号 1750。 图 5.2 钟式沉砂设计示意图 表表 5.3 钟式沉砂池钟式沉砂池 1750 型号的尺寸型号的尺寸(m) 25 型号 流量 (万) 3 m /d ABCDEFGHJKL 17502.75.801.51.202.400.402.501.300.750.700.801.95 5.2.5 A2/C 氧化沟设计计算 图 5.3 A2/C 设计示意图 1、氧化沟 (1) 计算出水溶解性 BOD5 假定每克(VSS)相当于 1.42g BOD5，出水 VSS/SS0.75，取 BOD 速度常数 k0.23；欲使出水所含 BOD5为 20mg/L，则出水所含溶解 BOD5应为： (5.6) -kt 5 VSS BOD = 20-SS 1.42 (1 e ) SS -0.23 2 = 20-0.75 20 1.42 (1-e) = 5.4mg/L (2) 计算硝化速度和污泥龄 当最低温度 T14.4，出水 NH4+-N=10mg/L，溶解氧 DO2mg/L,K01.3 时， 硝化菌的比增长速率： (5.7) 0.098(T-15) (0.051T-1.158) 0 NDO = 0.47e N10K +DO 26 0.098(14.4-15)-1 (0.051 14.4-1.158) 102 = 0.47e= 0.259d 10 101.3+2 污泥龄 1 11 =3.9d 0.259 由于本厂不进行污泥消化，要求污泥在氧化沟达到稳定，根据污泥稳定的要求， 取安全系数3； 则设计污泥龄：=3.9 312d (3) 计算用于氧化的总氮和用于合成的总氮 取异养微生物的产率系数 Y0.6 公斤 VSS/公斤 BOD5，内源衰减系数 Kd0.05/d，则日产泥量： (5.8) ae d YQ(S -S )0.6 120000 (150-5.4) X=6507kg/d 1+K 1000 (1+0.05 12) 设其中有 12.4%为氮，近似地等于 TKN 中用于合成部分， 则 TKN 中用于合成。 0.124 6507 1000 6.72mg/L 120000 故需氧化的 NH4+-N=25-6.72-10=8.28mg/L 需还原的 NO3-N=8.2885%=7.038 mg/L (4) 碱度平衡计算 氧化 NH4+-N 消耗的碱度理论值为 7.14mg/mgNH4+-N， 还原 NO3-N 产生的碱度理论值为 3.57mg/mgNO3-N， 假定去除 BOD5产生的碱度为 0.1mg/mgBOD5， 则剩余碱度250-7.148.28+3.577.04+0.1(150-5.4)230.47mg/L 可满足氧化沟内混合液 pH 值大于 7.2 的要求。 (5) 氧化沟好氧区容积计算 设计泥龄 12d，则实际硝化速度： -1 11 =0.083d 12 单位基质利用率： d (5.9) d +K0.0830.05 u=0.222BOD/MLVSS Y0.6 27 取 MLSS3300mg/L，f0.75，则 MLVSS0.7533002475mg/L； 硝化所需 MLVSS 总量 (5.10) ae (S -S )Q(1505.4) 120000 =78162kg u0.222 1000 好氧区容积 3 1 78162 V =100031580.7m 2475 水力停留时间 1 31581 t =246.32h 120000 (6) 氧化沟缺氧区容积计算 本工艺的缺氧反硝化分为两部分：在氧化沟内的缺氧区完成 80的反硝化，在厌 氧池后设置的前置缺氧池完成 20的反硝化。 故此处需还原 NO3-N 总量 7.038 80% =120000675.6kg/d 1000 脱硝温度改正系数取 1.1，则 14.4时的反硝化速率： d (14.4-20) 3 q=0.02 1.1=0.0117NO -N/MLVSS 所硝化所需 MLVSS 总量 675.6 57600kg 0.0117 缺氧区容积 3 2 57600 V =100023272.7m 2475 水力停留时间 2 23272.7 t =244.65h 120000 (7) 氧化沟尺寸计算 氧化沟总池容计算 VmV1+V2=31580.7+23272.754853.4 m3 总水力停留时间 tm6.31+4.6510.96h10h，符合要求。 设四座氧化沟，每池容积 V054853.4/413713.5 m3 取水深 h4m，采用四廊道，每廊道宽 10m； 氧化沟表面积 28 2 0 0 V13713.35 A =3428.34m h4 转弯处表面积 2 22 20 A= 10942.5m 2 每廊道直段长度 0 (3428.34-942.48) L =62.15m 4 10 氧化沟总长度 L62.5+10392.5m 隔墙宽为 0.25m，则氧化沟总宽度： B=104+0.25340.75m 取超高 0.5m，则氧化沟总高度： H4+0.54.5m 校核污泥负荷 (kgMLSSd) (5.11) a s QS120000 0.15 N =0.0994kgBOD/ XV3.3 54853.4 式中 污水流量，m3/d；Q 原污水中有机物(BOD)的浓度，mg/L； a S 曝气池容积，31580.7+23272.7=54853.4 m3；V 12 V=V +V 混合液悬浮固体(MLSS)浓度，mg/L。X (8) 需氧量计算 氧化 NH4+-N 的需氧量为 4.57mgO2/mgNH4+-N，还原 NO3-N 的产氧量为 2.60mgO2/mgNO3-N, 1)平均时需氧量的计算 (5.12) +- 2rv43 Oa QS +b VX4.57 (NH-N)-2.6 (NO -N) (150-20)2475 =0.5 1200000.11 54853.4 10001000 4.57 120000 8.28/1000-2.6 120000 7.