30000m3d处理规模城市污水处理厂(课程)设计.doc

课 程 设 计题目：30000m3/d处理规模城市污水处理厂（课程）设计 学生学院 环境科学与工程学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2013 年 6 月目录一 污水处理厂设计任务书31.1设计题目31.2 设计目的31.3设计进出水水质31.4设计依据3二 污水处理工艺选择及说明42.1工艺选择42.2工艺方案分析5三 工艺流程设计计算53.1设计流量的确定53.2格栅53.2.1设计说明53.2.2中格栅计算63.2.3栅渣量计算73.3污水提升泵站73.3.1设计说明73.3.2泵的选型83.4泵后细格栅设计计算83.4.1细格栅设计说明83.4.2栅渣量计算93.5平流式沉砂池93.5.1设计说明93.5.2池体设计计算103.6厌氧池113.6.1设计参数113.6.2设计计算113.7氧化沟的设计计算123.7.1设计参数123.7.2设计计算133.8二沉池173.8.1设计参数173.8.2池体设计计算173.9接触消毒池与加氯时间的设计计算183.9.1设计参数183.9.2设计计算193.10回流污泥泵房203.10.1设计说明203.10.2回流泵设计选型203.11剩余污泥泵房213.11.1设计说明213.11.2设计选型213.12污泥浓缩池213.12.1设计参数223.12.2设计计算223.13贮泥池及污泥泵243.13.1设计参数243.13.2设计计算24四 污水处理厂总体布置254.1平面布置254.2管路布线254.3高程布置25五 设计心得26六 参考文献2627一 污水处理厂设计任务书1.1设计题目 30000m/d处理规模城市污水处理厂生物处理工艺设计1.2 设计目的建设污水处理厂是控制水污染的有效手段，也是城市基础建设的一个重要环节，这一目标的实现与否，不仅直接影响该市各项功能的发挥，也标志着城市基础建设的完善程度，成为衡量城市现代化的标准之一，污水处理厂的建设，不仅反映城市的经济实力、人口素质和社会文明水平，也可以通过污水的集中处理，降低企业和社区污水处理的费用，减少企业的生产成本，从而增加对内资和外资的吸引力。良好的城市环境也会加快该地区旅游业的发展，增加该地区的市民收入和财政收入。1.3设计进出水水质 本项目设计出水水质执行广东省地方标准水污染物排放限值（DB44/26-2001）第二时段第二类污染物最高允许排放浓度一级标准，列出如表1-1表1-1 设计进出水水质SSCODcrBOD5氨氮总磷进水水质100250100305排放标准204020100.5 去除率（%）80.084.080.066.790.01.4设计依据1) 中华人民共和国环境保护法2) 中华人民共和国污水综合排放标准GB897819963) 室外排水设计规范GBJ14874) 广东省地方标准水污染物排放限值（DB44/26-2001）5) 供、配电系统设计规范GB5005292二 污水处理工艺选择及说明2.1工艺选择 现根据已知的污水水质及要求的处理效果进行方案比选，以选择最适合此次设计的工艺方案，目前我国在脱氮除磷方面应用最广泛的，也最行之有效的两个方案是A/O工艺以及生物接触氧化法。下面就对这两种工艺进行比较。1、A/O工艺又称AAO法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（厌氧-缺氧-好氧法），是一种常用的二级污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果，该法是20世纪70年代，由美国的一些专家在AO法脱氮工艺基础上开发的。该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺； 在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之余，SVI值一般均小于100； 污泥中含磷浓度高，一般为2.5%以上，具有很高的肥效； 运行中不需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费低。A/O工艺流程图：2、 氧化沟污水处理技术，是20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来，这项技术在欧洲北美等国已被广泛采用，工艺及构造有了很大的发展和进步。随着对该技术缺点的克服和对其优点的逐步深入认识，目前已成为普遍采用的一项污水处理技术。氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可以实现硝化和脱硝，成为A/O工艺；氧化沟前增加厌氧池可成为A2/O工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。选择采用卡塞罗氧化沟工艺。其BOD去除率高达95%99%，脱氮率可达90%以上，除磷率在50%左右，配以投加混凝剂除磷效果可达95%。工艺流程：污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池处理水排放2.2工艺方案分析根据进水水质及处理程度，该污水厂必须进行生物脱氮除磷三级处理。一级处理是由格栅沉砂池组成，其作用是去除污水中的固体污染物。能过一级处理BOD5可去除20%30%。二级处理采用生物处理方法，去除污水中呈胶体和溶解状态的有污染物。三级处理，进一步处理难降解的有机氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性有机物，主要采用生物脱氮除磷法，本设计采用前置厌氧池氧化沟的方法，以达到脱氮除磷目的。三 工艺流程设计计算3.1设计流量的确定1、最大日流量Qd 最大日流量2、最大日最大时流量（设计最大流量） 时变化系数取 ，而，则有：最大日最大时流量Qh3.2格栅3.2.1设计说明 格栅的截污主要对水泵起保护作用，拟用中格栅，为减少栅渣量，格栅栅条间隙拟定为20.0mm。设计流量：平均流量Qd=36000m3/d，最大设计流量Q1=0.42m3/s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前流速：v1=0.7m/s， 过栅流速：v2=0.9m/s；渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.02m；栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：=60；单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/103m3污水。格栅组图见图3-1图3-1格栅组图3.2.2中格栅计算（1）确定栅前水深 根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽则栅前水深（2）栅条间隙数为 （3） 栅槽有效宽度B（4） 考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.4=2.78m（4）进水渠道渐宽部分长度：进水渠宽： （其中1为进水渠展开角，取1=）（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）设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失： 其中： h0：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）本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.692+0.3=0.992mH=h+h1+h2=0.548+0.103+0.3=0.951m（8）栅槽总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.64+0.30）/tan=2.31 +1.155+0.5+1.0+(0.64+0.30)/tan60=5.51m3.2.3栅渣量计算 对于栅条间隙e=20.0mm的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水拦截污物为W1=0.05m/10m。每日栅渣量为所以宜采用机械清渣。3.3污水提升泵站3.3.1设计说明 采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入神仙沟。设计流量：Q=1250m3/h347.2L/s1）泵房进水角度不大于45度。2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，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15 m12m，高12m，地下埋深7m。4）水泵为自灌式。 3.3.2泵的选型污水提升前水位43（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位53.96m（即调节池水面标高）。所以，提升净扬程Z=53.96-43=10.96m水泵水头损失取2m，安全水头取2 m从而需水泵扬程H=15m再根据设计流量0.42m3/s，选用2台350QW1200-18-90型潜污泵（流量1200m3/h，扬程18m，转速990r/min，功率90kw），一用一备，流量： 集水池容积： 考虑不小于一台泵5min的流量： 取有效水深h=1.3m，则集水池面积为: 泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构,尺寸为15 m12m,泵房为半地下式地下埋深7m，水泵为自灌式。3.4泵后细格栅设计计算3.4.1细格栅设计说明 污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮物、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。已知参数：Q=30000m3/d，Kp=1.3，Qmax=36000m3/h=0.42 m3/s。栅条净间隙为3-10mm，取e=10mm，格栅安装倾角600 过栅流速一般为0.6-1.0m/s ,取V=0.9m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m，其渐宽部分展开角度为200设计流量Q=0.42m3/s=420L/s栅前流速v1=0.7m/s， 过栅流速v2=0.9m/s；栅条宽度s=0.01m， 格栅间隙e=10mm；栅前部分长度0.5m， 格栅倾角=60；单位栅渣量1=0.10m3栅渣/103m3污水。计算草图如图2设计计算： 确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽 ，则栅前水深 （2）栅条间隙数 (取n=80）（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（80-1）+0.0180=1.59m（4）进水渠道渐宽部分长度 （其中1为进水渠展开角，取1=）（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： 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=0.5475+0.3=0.8475m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.5475+0.26+0.3=1.1075m（8）格栅总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan=0.68+0.34+0.5+1.0+（0.8475）/tan60=3.001m3.4.2栅渣量计算 每日栅渣量为所以宜采用机械格栅清渣。3.5平流式沉砂池3.5.1设计说明 污水经泵提升后进入平流式沉砂池，沉砂池分成2格。设计流量：=420L/s（设计2组池子，每组分为2格，每组设计流量为Q=210L/s） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=40s3.5.2池体设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2540=10m（2）水流断面面积： （3）沉砂池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=2m0.6m，每组池总宽B=2b=4.0m（4）有效水深： （介于0.251m之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积 （每格沉砂池设2个沉砂斗，2格共有4个沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=0.03L/m（污水）。（6）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积： （大于V1=0.56m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度： 则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =1.0+0.063.35=1.20m 池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.42+1.20=1.92m（8）进水渐宽部分长度: （9）出水渐窄部分长度:L3=L1=3.434m（10）校核最小流量时的流速： 最小流量一般采用即为0.75Qa，则，符合要求.(11) 进水渠道格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为: 式中： B1进水渠道宽度（m），本设计取1.5m； H1进水渠道水深（m），本设计取0.5m。(12) 出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为： 式中： m流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4；（13） 排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。3.6厌氧池3.6.1设计参数设计流量：Q=420L/s，每座设计流量为Q=210L/s，分2座水力停留时间：T=2.5h污泥浓度：X=3000mg/L污泥回流液浓度：Xr=10000mg/L考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，所以设 计水量按最大日平均时考虑。 3.6.2设计计算（1）厌氧池容积：V= QT=21010-32.53600=1890m3 （2）厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m。 则厌氧池面积：A=V/h=1890/4=472.5m2 厌氧池直径：m （取D=25m） 考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m。 （3）污泥回流量计算： 1）回流比计算 R =X/（Xr-X）=3/（10-3）=0.43 2）污泥回流量QR =RQ=0.43210=90.3L/s=7802m3/d3.7氧化沟的设计计算3.7.1设计参数 拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟分2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为Q1=11539m3/d=133.6L/s。总污泥龄：20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700曝气池：DO2mg/LNOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3N还原0.9 0.98其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSSdK1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L(保持PH7.2):所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原硝化安全系数：2.5脱硝温度修正系数：1.083.7.2设计计算（1）碱度平衡计算：1）设计的出水为20 mg/L，则出水中溶解性20-0.7201.42（1e-0.235）=6.4 mg/L2）采用污泥龄20d，则日产泥量为： kg/d 设其中有12.4为氮，近似等于TKN中用于合成部分为： 0.124635.6=78.8 kg/d 即：TKN中有mg/L用于合成。 需用于氧化的NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L 需用于还原的NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L 3）碱度平衡计算 已知产生0.1mg/L碱度 /除去1mg BOD5，且设进水中碱度为250mg/L， 剩余碱度=250-7.125.17+3.014.17+0.1（1906.4）=132.16 mg/L 计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH7.2 mg/L（2）硝化区容积计算： 硝化速率为 =0.204 d-1故泥龄：d 采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d 原假定污泥龄为20d，则硝化速率为： d-1 单位基质利用率： kg/kgMLVSS.d MLVSS=fMLSS=0.753600=2700 mg/L 所需的MLVSS总量= 硝化容积：m3 水力停留时间：h（3）反硝化区容积： 12时，反硝化速率为： =0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d还原NO3-N的总量=kg/d 脱氮所需MLVSS=kg 脱氮所需池容： m3 水力停留时间：h （4）氧化沟的总容积： 总水力停留时间：h 总容积：m3 （5）氧化沟的尺寸： 氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m，宽7m，则氧化沟总长:。其中好氧段长度为，缺氧段长度为。弯道处长度:则单个直道长: 故氧化沟总池长=63+7+14=84m，总池宽=74=28m（未计池壁厚）。 校核实际污泥负荷 （6）需氧量计算： 采用如下经验公式计算: 其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第 三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。 经验系数：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量：Nr=25.171159310-3=291.8kg/dR=0.511593(0.19-0.0064)+0.14698.52.7+4.6251.7-2.6141.7=3122.2kg/d=130.1kg/h取T=30，查表得=0.8,=0.9,氧的饱和度=7.63 mg/L，=9.17 mg/L 采用表面机械曝气时，20时脱氧清水的充氧量为： 查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则 取n=2台（7）回流污泥量： 可由公式求得。式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度取10g/L。则： （50100，实际取60） 考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。 （8）剩余污泥量： 如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为： （9）氧化沟草图如下：3.8二沉池3.8.1设计参数 设计进水量：Q=30000 m3/d （分2组） 表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h 固体负荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h 堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)3.8.2池体设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m2（2）沉淀池直径： 有效水深为 h=qbT=1.02.5=2.5m2Qw/25.56m3/h。选用1PN污泥泵Q 7.216m3/h, H 14-12m, N 3kW（3）剩余污泥泵房: 占地面积LB=4m3m，集泥井占地面积3.12污泥浓缩池 采用两座幅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。3.12.1设计参数 进泥浓度：10g/L 污泥含水率P199.0，每座污泥总流量:Q1334.4kg/d=133.44m3/d=5.56m3/h 设计浓缩后含水率P2=96.0 污泥固体负荷：qs=45kgSS/(m2.d) 污泥浓缩时间：T=13h 贮泥时间：t=4h3.12.2设计计算（1）浓缩池池体计算：每座浓缩池所需表面积 m2 浓缩池直径 取D=6.2m 水力负荷 有效水深h1=uT=0.18413=2.39m 取h1=2.4m浓缩池有效容积V1=Ah1=29.652.4=71.16m3（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 w41.395.56m3 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 =2.4+0.30+0.30+1.2+0.16=4.36m （4）浓缩池排水量：Q=Qw-Q w=5.56-1.39=4.17m3/h（5）浓缩池草图：3.13贮泥池及污泥泵 3.13.1设计参数 进泥量：经浓缩排出含水率P296%的污泥2Q w=233.36=66.72m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T0.5d=12h 3.13.2设计计算 池容为 V=2QwT=66.720.5=33.36m3 贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方形） LBH=3.63.63.6m 有效容积V=46.66m3 浓缩污泥输送至泵房 剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作肥料之用 污泥提升泵 泥量Q=66.72m3/d=2.78m3/h 扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m 选用1PN污泥泵两台，一用一备，单台流量Q7.216m3/h,扬程H1412mH2O,功率N3kW 泵房平面尺寸LB=4m3m四 污水处理厂总体布置4.1平面布置处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑：（1）贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。（2）土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段（3）在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求510m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。（4）各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。4.2管路布线（1）应设超越管线，当出现故障时，可直接排入水体。（2）厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。辅助建筑物：污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室，集中控制室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往