课程设计（论文）-河北某市污水处理厂工程设计.doc

设计任务书（一）河北某市污水处理厂工程设计一工程概况某污水处理厂服务约50万人，汇水面积为40km2，设计规模一期为160000m3/d，远期为320000m3/d，利用国外贷款建设。城市排放的污水中，生活污水占35%，工业污水占65%，通过管道排放到市郊，再经37km的明渠排入周围河流。二设计水质水量及排放质量1.设计处理水质水量设计处理能力160000m3/d（最大可处理208000m3/d）。由于受城市排水体系和实际进水量变化的影响，几年来其污水处理量基本保持在130000m3/d左右。进水水质中生活污水水质比较稳定，而工业废水水质波动较大，污水厂实际进、出水质见下表。项 目BOD5（mg/L）COD(mg/L)SS(mg/L)pH值有毒物质重金属进水100-200150-35080-2007-9-微量出水30120306-9-微量设计进水水质为（未考虑有毒物质及重金属）BOD5 200mg/L COD 400mg/L SS 250mg/L pH值 7-92.排放标准出水水质达到国家二级排放标准，设计出水水质为BOD5 20mg/L COD 120mg/L SS 25mg/L pH值 6-9三、处理工艺方案的选择及流程1处理工艺确定原则 为了同时达到污水处理厂高效稳定运行和基建投资省、运行费用低的目的，依据下列原则进行了污水处理工艺方案选择： 技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到排放标准； 投资低，运行费用省，低投入高效益； 选定工艺的技术设备先进、可靠，国产化程度高，性能好。2处理工艺的确定采用普通活性污泥法。污水进厂后经自动粗格栅进入集水池，在集水池内设潜水泵，污水提升后经细格栅进入曝气沉沙池去除沙粒，再经初沉池去除大部分悬浮固体，初沉出水经厂内高架渠道进入曝气池。曝气池采用循环推流反应形式，其出水经平流式二沉池分离后排入周围河流。初沉污泥与二沉剩余污泥首先进入前浓缩池，经浓缩后进入蛋形消化池中温消化，使污泥稳定。消化后的污泥经后浓缩池进一步浓缩，减少体积，用带式压滤机进行脱水，泥饼外运处置。3处理工艺简介 活性污泥法是一种好氧处理过程。污水在曝气池中通气充氧，使各种活性污泥微生物大量生长繁殖，能形成菌胶团的细菌形成絮状体，原生动物附着其上，丝状细菌与真菌也交织穿插期间，形成一颗颗悬浮于混合液中的絮体颗粒，每一颗粒就是一个微生物群体。这样的活性污泥颗粒与进入曝气池的污水相接触，即发生对污水中污染物的吸附、分解、吸收等作用，经过一段时间的通气后，污水中的有机物质大部分被同化为微生物有机体，然后进入沉淀池。絮状化的活性污泥颗粒能很好地沉降至池底部，上清液即为处理过的水，可排出系统外。沉淀的污泥一部分补充、回流到曝气池，与未处理污水混合重复上述作用；另一部分污泥则作为剩余污泥排出。三设计工艺要求 工艺采用普通活性污泥法（或多点进水）。污水进厂前设有总闸门一道，在总闸门前另有直接排放的溢流管道。污水进厂后经自动粗格栅进入集水池，在集水池内设潜水泵，污水提升后经细格栅进入旋流沉沙池去除沙粒，再经初沉池去除大部分悬浮固体，初沉出水经厂内高架渠道进入曝气池。曝气池采用循环推流反应形式，其出水经平流式二沉池分离后排入周围河流。初沉污泥与二沉剩余污泥首先进入前浓缩池，经浓缩后进入蛋形消化池中温消化，使污泥稳定。消化后的污泥经后浓缩池进一步浓缩，减少体积，用带式压滤机进行脱水，泥饼外运处置。 四、工程设计1总平面设计（1）平面布置原则总平面布置包括：污水与污泥处理、工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置，总图平面布置时应遵从以下几条原则。1.处理构筑物与设施的布置应顺应流程，集中紧凑以便节约用地和运行管理。2.工艺构筑物不用改设施与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异分别相对独立布置并协调好与环境条件的关系（如地形走势，污水出口方向、风向）。3.构建之间的间距应满足交通，管道（渠）敷设，施工和运行管理等方面的要求。4.管道（线）与渠道的平面布置应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。5.协调好辅建筑物、道路、绿化与处理构建筑物的关系，做到方便生产运行保证安全畅通美化厂区环境。（2）平面布置特点1.布置紧凑，流线清楚。2.生活活动区，污水区、污泥区，界线分明从大门进去为综合楼，形成入口的生活区，该区位于主导风向的上风向，距离格栅、污泥区很远，加强绿化，环境较好。3.污泥区位于下风向且在厂区的最下角，消化池距离构建筑物较远，不影响其它设施。4.生产辅助区距需检修用电等较多的构筑较近，方便了工作人员。5.厂区内道路设计考虑工作人员可以顺利到达任何地点。6.设有后门，生产过程中产生的栅渣，沉砂、泥饼等由后门运走，而不走前门，避免了影响大门处生活区的环境清洁。废水处理的工艺流程，是由若干不同功能的单元处理构筑物（设备）和输配水管渠所组成。随着废水处理技术的发展，一方面同一功能处理设施的类型在不断增多，另一方面，同一设施的处理功能有的也在扩展。在污水处理厂的工艺流程及构筑物类型确定后，废水处理的工艺计算任务主要是确定构筑物（设备）及管渠的几何尺寸和数量，以及辅属装置、材料及药品等的规格及用量。从而为处理厂的布置等提供依据。青岛市李村河污水处理厂设计规模1710m3/d，格栅底距地面8.0m。粗格栅间采用半地下形式，内设机械粗格栅3台，栅条间隙25mm，格栅宽度1.36m，经格栅截留的栅渣由皮带运输机收集、螺旋输送机提升后进入地面的栅渣箱，而且在格栅近水面设置宽度1.0 m的检修平台。4台通风机设在半地下式房间内，取风口设在渠道和房间内，通风机风量8000 m3/h。流经粗格栅的污水由提升泵房提升后进入细格栅间，细格栅间设计3台阶梯式机械格栅，栅条间隙6 mm，格栅宽度1.28 m，细小的栅渣经螺旋压实机脱水后外运。呼和浩特市辛辛板污水处理厂设计规模1010m3/d，格栅底距地面5.4m。粗格栅间采用地面式，设置机械格栅2台，栅条间隙25mm，格栅宽度2.0m，高度8.4m，设计时在屋顶设2.5m1.5m的天窗，使格栅间高度由11.5m降低至6.2m。排风机的取风口设在过水渠道内维修人员经常出现的地方，共设2台排风机，通风量8 250m3/h。工艺流程：三、主要构筑物序号名称规格（m）数量(座)设计参数主要设备1格栅LB=3.161.652计流量Q=165600m3/d栅条间隙b=15mm过栅流速v=1.0m/s机械除渣机两套2提升泵房LBH=10851计流量Q=165600m3/d单泵流量Q=2400m3/h潜污泵4台手动起闭机3沉砂池LB=183.222计流量Q=165600m3/d水平流速v=0.3m/s有效水深h=1.0m砂水分离器4初沉池LB=2762计流量Q=165600m3/dq=2.0m3/(m2h)停留时间t=1.5h刮泥机 贮渣斗5曝气池LBH=71.57.552计流量Q=120000m3/d BOD=200,去处效率90%鼓风机 微孔曝气器6二沉池DH=46.16.152计流量Q=120000m3/dq=1.5m3/(m2h)停留时间t=2.5h刮泥机 出水堰板（1）粗格栅（两组，一用一备） 功能：去除污水中的较大漂浮杂物以保证污水提升泵的正常运行，采用机械格栅，正常情况下两条渠道同时运行，事故时一条运行。主要参数：设计最大流量Qmax =208000 m3/d =2.4 m3/s 栅条间隙宽度b=25.0mm 栅前水深h=1.0m 过栅流速v=0.8m/s 格栅倾角=60 栅条宽度S=0.01m（栅条断面为锐边矩形） 栅条间隙数： n=112 栅槽宽度： B=S（n-1）+bn=3.91m 进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠宽B1=2.3m，渐宽部分展开角1=20 L1=(BB1)/2tg1=2.21m 渐窄部分长：L2= L1/2=1.10m 过栅水头损失: h1=4/3 ()k=0.061m 栅后总高度：设栅前渠道保护高度h2 =0.3m H=h+ h1+ h2=1.36m1.4m 栅槽总长度： L= L1+ L2+0.5+1.0+H1/tg=5.56m 每日栅渣量：在格栅间隙为25mm的情况下，设栅渣量为0.03m3/103m3污水，Kz设为1.2。W=86400Qmaxw1/1000Kz=5.2 m3/d0.2m3/d因此需要采用机械清渣。 （2）集水池和提升泵房 使用矩形合建自灌干式泵房，集水池与机器间由隔墙分开，只有吸水管和叶轮淹没在水中，机器间可经常保持干燥，以利于对水泵的检修和保养，又可避免污水对轴承、管件、仪表的腐蚀。 设计流量Qmax =208000 m3/d =2.4 m3/s 采用流量为0.6 m3/s的潜水泵，4用一备。 集水池分成2格，总有效容积为一台水泵8分钟的出水量： V=qt=288 m3 设集水池有效水深为2.0m 集水池面积F=144m2，宽度采用10m,长度为14.4米，取15米 水泵所需扬程：H=3.3+0.1+0.2+0.6+0.2+0.6+0.5+0.4+1.5=7.4m（3）细格栅 功能：去除污水中较为细小的漂浮杂物，以保证后续处理流程的正常运行。 建两组，设计流量为Q=Qmax/3= 0.8m3/s 栅条间隙e=6mm 栅前水深h=0.8m过栅流速v=1.0m/s 格栅倾角=60同粗格栅计算得： 栅条间隙数n=155 栅槽宽度B=2.47m 进水渠道渐宽部分的长度L1=1.33m渐窄部分长L2=0.66m水头损失h1=0.633m 栅后总高度H=1.73m 栅槽总长L=4.12m 每日栅渣量W=5.2 m3/d0.2m3/d所以需要机械清渣（4）旋流沉砂池功能：污水从沉砂池的切向进入，具有一定的流速，砂粒产生离心力，密度较大的砂粒沿池壁及沉砂池独特的结构沉降到池底集砂斗。冲洗系统将避免集砂斗中沉砂板结，而且将附着在砂粒上的有机物颗粒与砂粒分离，使有机物颗粒从集砂斗中返还到污水中。桨叶的旋转使水流呈复杂的涡旋状态，生成轻微的上升流速，从而带动有机物颗粒随水流流入下一道工序进行处理。通过改变桨叶的转速与集砂斗的间隙使沉砂池的沉砂效果、有机物颗粒的分离效果达到最佳。集砂斗内的沉砂通过先进的空气提升系统(或砂浆泵)提升到无轴螺旋砂水分离器，实现砂粒与污水的彻底分离。旋流沉砂池系统在运行中，进出口水流速度较高，处理量较大，除砂效果好，占地面积小，设备结构简单，节约能源，运行可靠，整个系统PLC控制，实现中控、连续自动运行，操作及维护方便，适合大、中、小型污水处理厂使用，对于国内的污水处理中平流式沉砂池是一种很好的替代产品 主要参数：设计流量Qmax =20.8万m3/d =2.4 m3/s 设计停留时间 t=60s 进水管流速 v1 =0.3m/s 池内水流上升速度 v2 =0.06m/s沉砂池锥底部分高度 h4 = 1.5m超高 h1 = 0.5m中心管底至沉沙面得距离 h3 = 0.3m宜分作三池进水沉沙n=3。 进水管直径：d= =1.84m 沉砂池直径： D=4.52m 水流部分高度： h2= v2t = 0.0660 = 3.6m 沉沙部分所需容积： V=10.37 m3 圆截锥部分实际容积: V1= 池总高度： H = h1+h2+h3+h4 = 0.5+3.6+0.3+1.5 = 5.9m (5)初沉池（辐流式）辐流沉淀池的池型呈圆形，采用中心进水周边出水形式。水流在池中呈水平方向向四周辐流，泥斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥通常用刮泥（或吸泥）机械排除。辐流沉淀池采用机械排泥，运行较好，设备较简单，排泥设备已有定型产品的优点。主要参数：设计流量Qmax =20.8万m3/d =2.4 m3/s 表面负荷q=2.0m3/(m2h) 池数n=3 沉淀时间t=2h 沉淀部分水面积： F=Qmax/nq=1440m2 池子直径： D=42.8m 沉淀部分有效水深： h2=qt=4m 沉淀部分有效容积： V=6480m3 污泥部分所需容积: V=SNT/1000n=20.83m3 污泥斗容积:设污泥斗上部分半径r1=2m,污泥斗下部半径r2=1m, 倾角=,h5=(r1-r2)tg=1.73m污泥斗容积 :V1=h5(r12+r1r2+r22)=12.7m3 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积: 设池底径向坡度0.05,则圆锥体高度 h4=(R-1)0.05=0.97m 圆锥体部分污泥容积: V2=h4(R2+Rr1+r12)=504.8m3 污泥斗总容积: V=V1+V2=517.5m320.83m3 沉淀池总高度: 设h1=0.3m， h3=0.5m H=h1+h2+h3+h4+h5=7.5m 沉淀池池边高度: H=h1+h2+h3=4.8m 径深比： =10.7 符合要求（6）曝气池曝气池采用氧化沟池形，分2组，每组布置成4个廊道，每个廊道长8288m，宽9.5m，水深7m，每组容积22284m3，总容积44568m3。平均水力停留时间5.1h。在曝气池中，污水被强制形成循环流，其流态具有推流型和完全混合型的双重特点。因此，不但具有较强的抗冲击能力，而且也不易发生短流。曝气充氧系统采用鼓风射流曝气器，射流器共638个，分成8组，在每个廊道的池底内布设1组。每组由1台水泵提供工作介质，其中6台工作介质采用回流污泥，2台使用曝气池内混合液。该曝气系统属中微孔曝气，鼓风机送入空气在射流器内与活性污泥充分混合后扩散至池面，因而具有较高的氧利用率，在标准工况下，曝气系统的动力效率可达2.2kgO2/(kWh)。射流器的工作介质推动池内水流循环，并使全池污泥保持悬浮状态。主要参数：设计流量Qmax =20.8104 m3/d =2.4 m3/s 进水水质：BOD5 200mg/L COD 400mg/L SS 250mg/L 出水水质：BOD5 20mg/L COD 120mg/L SS 25mg/L 污泥回流比：R=0.5 处理效率： E=La-Lt/La*100%=90% 曝气池容积：设混合液悬浮物浓度为3g/L，系数f=0.7,则Nw=0.73=2.1kg/m3,取污泥负荷Fw=0.4曝气池容积V=QLr/NwFw=44568m3 名义停留时间：Tm=V/Q=0.214d=5.1hTs=V/(1+R)Q=3.4h 污泥产量：设污泥增殖系数a=0.6,污泥自身氧化率b=0.08 Y=aFw-bVNw=14977kg/d 泥龄： Tw=1/(aFw-b)=6.25d 曝气池需氧量： 设氧化每千克BOD需氧a1=0.5kg，污泥自身氧化需氧率b1=0.16kg/kgMLSS*d O=a1QLr+b1VNw=33695kg/d（7）二沉池 采用平流式沉淀池，沉淀效果好，施工简易，造价较低。 主要参数：设计水量：Qmax =20.8104 m3/d =2.4 m3/s 表面负荷：q=1.5（m3/m2h） 水力停留时间：t=2h 污泥浓度：x=3500mg/L 污泥回流液浓度：x1=10000mg/L 池数n=4 沉淀部分有效面积： A=Qmax/nq=1445m2 沉淀部分有效水深： h2=qt=3m 沉淀部分有效容积： V=4333m3 池长： 设水平流速0.004m/s L=vt*3.6=28.8米 池宽： B=A/L=50.2m 污泥部分所需总容积： 设T=2日，每人每日污泥量取S=0.5升/人*日 V=SNT/1000=500m3 污泥斗容积：设污泥斗上部分半径r1=2m,污泥斗下部半径r2=1m, 倾角=,hs=(r1-r2)tg=1.73m污泥斗容积 :V1= hs(r12+r1r2+r22)=43.5m3 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积: 设池底径向坡度0.05,则圆锥体高度 h4=(R-1)0.05=0.97m 圆锥体部分污泥容积: V2=h4(R2+Rr1+r12)=527.6m3 污泥斗总容积: V=V1+V2=571.1 m3500 m3 沉淀池总高度：设缓冲层高度h3=0.5米H=h1+h2+h3+h4+h5=6.5m沉淀池边高度H=h1+h2+h3=3.8m(8)污泥浓缩池 采用连续流重力浓缩池，池型为圆形，竖流式。主要参数： 产泥总量14977kg/d 含水率=99.2% ，浓度=40Kg/m3 缩后：污泥浓度40g/L，含水率=96% 浓缩池有效水深h=4m 浓缩时间10h 污泥混合后的浓度： C=（127368.5+224140）/14977=13.2Kg/m3 浓缩池面积:设固体通量为 M = 55Kg/m2dA=847m2 浓缩池直径: D=19.5m 浓缩池工作部分高度: h1=3.7m 浓缩池总高度:设浓缩池超高h2=0.3m，缓冲高度h3=0.3m，浓缩池高度H=h1+h2+h3=3.7+0.3+0.3=4.3 m(9)消化池污泥消化池采用定容式蛋型，共3座，每座尺寸