污水处理厂课程设计.doc

排水工程课程设计班级：环境工程80802班姓名：许宝萍学号：080009235 指导老师：季荣平扬州大学广陵学院2011年6目录第一篇 设计任务及原始资料 第一章 设计任务 3 第二章 设计院原始资料 4 第三章 设计基础资料 4第二篇 设计说明 第一章 城市污水处理厂设计5 第一节 污水厂选址5 第二节 工艺选择5 第二章 处理构筑物工艺设计9 第一节 设计流量的确定9 第二节 泵前中格栅设计计算9 第三节 污水提升泵房设计计算11 第四节 泵后细格栅设计计算12 第五节 沉沙池设计计算13 第六节 辐流式初沉池设计计算15 第七节 曝气池(A/O) 17 第八节 竖流式二沉池20 第九节 接触池23 第十节 污泥浓缩池24 第十一节 贮泥池26 第三章 污水处理厂的平面布置 26 第四章 污水厂的高程布置 27 第一节 各处理构筑物及连接渠管的水头损失计算 27 第二节 污水系统高程计算 28 第三节 污泥系统高程计算 28 设计体会 30 参考文献 31 第一篇 设计任务及原始资料 第一章 设计任务一.设计题目： 污水处理工艺设计二.设计任务与内容： 1. 污水处理工艺选择及各工艺单元的设计，包括工艺流程的确定,各单体构筑物的工艺设计。 2.污泥处理方法选择及污泥处理构筑物的工艺设计计算。包括工艺流程的确定，单体构筑物的工艺设计；3污水泵站的工艺设计。可以是终点泵站，也可以是中途提升泵站。包括选泵、泵站工艺设计计算和泵站工艺图的绘制；4. 污水处理厂的平面布置。包括污水处理厂处理构筑物和辅助建筑物的平面布置图及工艺平面图绘制；5污水处理厂竖向布置及高程计算。三.基本要求1.污水处理厂设计要求（1）根据水体自净能力以及要求的处理水质并结合当地的具体条件，如水资源情况、水体污染情况等来确定污水处理程度与处理工艺流程。无特殊要求时，污水级处理后其水质应达到国家污水综合排放一级标准，即SS20mg/l，OD520mg/l。（2）污水泵站工艺要求要确定水泵机组的台数、水泵型号、泵站的结构形式以及集水池的容积，并应进行泵站水泵机组管道水力计算和电器设备等布置的设计，泵站的建筑与结构设计可参照标准图大致来确定。（3）根据原始资料、当地具体情况以及污水性质与成分，选择适合的污泥处理工艺方法，进行各单位构筑物的设计计算。（4）污水处理厂平面布置要紧凑合理，节省占地面积，同时应保证运行管理方便。（5）在确定污水处理工艺流程时，同时选择适宜的各处理单体构筑物的类型。对所有构筑物都进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸与所需的材料与规格等。（6）对需要绘制工艺施工图的构筑物还要进行更详细的施工图所必须的设计与计算，包括各部位构件的形式、构成与具体尺寸等。（7）对污水与污泥处理系统要作出较准确的水力计算与高程计算。2.图纸的具体要求（1）污水处理厂总平面布置图，2号1张。（2）污水处理厂高程布置图，2号1张。3.设计计算说明书的具体要求 毕业设计计算说明书要结构严谨、层次分明、语言流畅、书写工整、简图合理、计算正确，符合学科、专业的有关要求。 第二章 设计原始资料1.设计规模：该城市污水处理厂设计规模为3.1万/d。2.进水水质：BOD5=150 mg/L COD=300 mg/L SS=200 mg/LTN=50 mg/L NH3-N=35 mg/L TP= 5 mg/L3.出水水质：出水水质达到城市污水厂污水排放标准（GB18918-2002）中的一级A标准，即：BOD510 mg/L COD50 mg/L SS10 mg/LTN 15 mg/L NH3-N 5 mg/L TP0.2m3/d 所以宜采用机械格栅清渣。第五节 沉砂池设计计算1. 沉砂池的选型：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。2 设计资料1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间40s；2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5 米，以创造平稳的进水条件；3）进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270 度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。计算草图如下页图4所示：2.1 设计参数确定设计流量：=526L/s（设计2组池子，每组分为2格，每组设计流量为Q=263/s=0.263m3/L） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=40s2.2 池体设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2540=10m（2）水流断面面积：0.263/0.3=0.88(取1)（3）沉砂池总宽度：设计n=4格，每格宽取b=2m0.6m，每组池总宽B=2b=4.0m（4）有效水深：h2=A/B=1/4=0.25m （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3.51000023/8100000=0.26（每格沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=3m3/105m3.（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： = 1.27m3 （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+0.63+1.20=2.13m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=2.38m（10）校核最小流量时的流速：最小流量一般采用即为0.75Qa，则0.750.35/0.51.88=0.27，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: 0.263/0.80.43=0.76m/s式中： B1进水渠道宽度（m），本设计取0.8m； H1进水渠道水深（m），本设计取0.43m。(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。 第六节 辐流式初沉池设计计算辐流式初沉池拟采用中心进水，沿中心管四周花墙出水，污水由池中心向池四周辐射流动，流速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水从池周溢流入出水渠。辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成。本设计选择两组辐流式沉淀池，每组设计流量为0.14m3/s，从沉砂池流出来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。计算草图如图5：1. 沉淀部分水面面积 表面负荷一般采用1.5-3.0，本设计取=2.0，沉淀池座数n=2。0.5263600/22=473.42. 池子直径 D = =24.56m（D取25m）3. 沉淀部分有效水深 设沉淀时间t = 2h ,有效水深： h2 =qt =22=4m4. 沉淀部分有效容积 Q = t =1890/1=18905. 污泥部分所需的容积 设进水悬浮物浓度C0为0.24kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积： V= =30.24则每个沉淀池污泥所需的容积为15.12m3 6. 污泥斗容积 设污泥斗上部半径r12m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取=60，则污泥斗高度： h5 = （r2- r1）tg=（2-1）tg60=1.73m 污泥斗容积： V1 = （r12+r2r1+r22）= （22+21 +12）=12.68m3 7. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为：h4 = （R- r1）i=（13-2）0.05 = 0.55m 圆锥体部分污泥容积：V2 = （R2+Rr1+r12）=污泥总体积：V= V1+ V2 =12.68+114.56 =127.24 m316.2m3 ，满足要求。8. 沉淀池总高度 设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3 =0.5m，沉淀池总高度： H = h1+h2 +h3+h4 +h50.3+4+0.5+0.55+1.737.08 m 9. 沉淀池池边高度 H= h1+h2 + h3 = 0.3+4+0.5 = 4.8 m10. 径深比 D/ h2 = 26/4 = 6.5 (符合要求)11. 进水集配水井 辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。 配水井中心管径： 式中： v2 配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v20.6m/s；取0.7m/s配水井直径： 式中：v3 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s.12. 进水管及配水花墙沉淀池分为四组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙，过孔流速： 式中： 孔洞的宽度（m）； 孔洞的高度（m）； 孔洞个数(个)。v4 穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s；13. 集水槽堰负荷校核设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：q0 = = m3/(ms) = 2.8L/(mS) 2.9 L/(mS) 符合要求14出水渠道 出水槽设在沉淀池四周，双侧收集三角堰出水，距离沉淀池内壁0.4m，出水槽宽0.5m，深0.6m，有效水深0.5m，水平速度0.8m/s，出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN600mm14. 排泥管沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN200，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.0m，连续将污泥排出池外贮泥池内。第七节 曝气池（A/O）7.1 设计参数 (1)污泥负荷：(2)污泥指数：(3)回流污泥浓度： 回流污泥泥浓度与停留时间、池身、污泥浓度有关的系数，取 (4)污泥回流比：(5)曝气池内混合液污泥浓度：7.2A/O池主要尺寸计算超高，经初沉池处理后，按降低25%考虑。初沉池去除为20%,则进入生物池的约在(1)有效容积： 污水设计流量进入生物池污水中浓度污泥负荷污泥浓度(2)有效水深： (3)曝气池总面积： (4)分两组，每组面积：(5)设3廊道式曝气池，廊道宽b=5m，则每组曝气池长度： (6)污水停留时间： 核算 ，符合设计要求(7)采用，则段停留时间为，段停留时间为。7.3 剩余污泥量 剩余污泥量污泥产率系数 污泥自身氧化速率，一般为生物反应池去除浓度平均时污水流量挥发性悬浮固体浓度反应器去除的SS浓度不可降解和惰性悬浮物量占总悬浮物量的百分数系数，取0.7剩余活性污泥量湿污泥体积：污泥含水率，则 污泥龄： A/O池进水A/O池采用配水渠，来水由初沉池直接进入A/O池配水渠，配水渠尺寸为：，其中槽宽取。，与池体同宽取。为避免异重流影响，采用潜孔入水，过孔流速控制在之间，本设计取。则单个池子配水孔面积为：设计孔口尺寸为：，查给排水手册1第671页表得，水流径口的局部阻力系数，则水头损失：A/O池出水出水采用出水井，尺寸。出水口面积：设计孔口尺寸为：，查给排水手册1第671页表得，水流径口的局部阻力系数，则水头损失：第八节 竖流式二沉池构造选用竖流式较合适，其排泥简单，管理方便，占地面积小。竖流式沉淀池，按池体功能的不同把沉淀池分为进水区、沉淀区、出水区、缓冲区和污泥区等五部分。废水由中心管上部进入，从管下部溢出，经反射板的阻拦向四周分布，然后在由下而上在池内垂直上升，上升流速不变。澄清水油池周边集水堰溢出。污泥贮存在池底泥斗内，由排泥管排出。示意图如下： 1进水管 4污泥管 5挡板 6集水槽 7出水管图3-3 竖流式二沉池俯视图 1）中心管面积f每座沉淀池承受的最大水量qmax=Qmax/n=0.26/4=0.065 f=qmax/v0=0.05 m3/s/0.030=1.6其中Qmax最大设计流量， 中心管内流速，不大于30mm/s,取30mm/s n沉淀池个数，采用4座2）中心管直径=（4f/）1/2=(41.6/3.14)1/2=1.43m,取为1.5m校核中心管流速 f=2/4=3.141.52/4=1.77 = qmax/f0.05/1.770.03m/s=30mm/s,满足要求。3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度 /v1d1=0.05/(0.0153.141.35)=0.28m 在0.250.5m之间 其中污水由中心管喇叭口语反射板之间的缝隙流出的速度，设你=0.015m/s /喇叭口直径，取1.35m4）沉淀部分有效断面积F 表面负荷设q为F=/kzv=0.05/（1.60.06）=52v污水在沉淀池中的流速，v=q1000/3600=0.6mm/s5)沉淀池直径D D=4(F+f)/1/2=4(52+1.6)/3.141/2=8.26m,取D=9m沉淀部分有效水深h停留时间t为1.5h，则 =vt=0.00061.53600=3.24m，采用4m D/h=9/4=2.53，满足要求。6）校核集水槽出水堰负荷：集水槽每米出水负荷为qmax/D=50/3.148=1.99L/(sm)10.6 其中 R圆截锥上部半径 r圆截锥下部半径 圆截锥部分的高度9）沉淀池总高度H 设超高和缓冲层各为0.3m，则 =0.3+3+0.28+0.3+4.0=7.88m进出口形式沉淀池的进口布置应做到在进水断面上水流均匀分布，为避免已形成絮体的破碎，本设计采取穿孔墙布置。沉淀池出口布置要求在池宽方向均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，采用指形槽出水。排泥方式选择多斗重力排泥，其排泥浓度高、排泥均匀无干扰且排泥管不易堵塞。由于从二沉池中排出的污泥含水率达99.6，性质与水相近，故排泥管采用300mm.第九节 接触池采用平流消毒接触池，消毒接触池设1座，3廊道名称公式符号说明消毒接触池容积-单池污水设计流量，-消毒接触时间，一般采用30消毒接触池表面积-消毒池有效水深，消毒接触池池长B-消毒池宽度，消毒接触池池高-消毒池超高，消毒接触池容积消毒接触池表面积设消毒池有效水深消毒接触池池长设每格池宽则每个廊道长校核长宽比 符合要求消毒接触池池高取消毒池超高加氯量的确定完全人工二级处理后的污水，加氯量为，取为，即投氯量为 第十节 污泥浓缩池采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池 当为初次沉淀污泥时，其含水率一般为95%97%，污泥固体负荷宜采用80120kg/(m2d),浓缩后的污泥含水率可达到90%92%；当为活性污泥时，其含水率一般为99.2%99.6%,当为活性污泥时，污泥固体负荷宜采用2030 kg/m2d，浓缩后的污泥含水率可以达到97%；当为初次沉淀污泥及新鲜活性污泥时，其进泥的含水率，污泥固体负荷及浓缩后的污泥含水率，可按两种污泥的比例进行计算；浓缩时间不宜小于12h，但不要超过24h；浓缩池的有效水深一般宜为4米，最低不小于3m；当采用定期排泥时，两次排泥间隔一般可采用8小时；污泥浓缩池一般均散发臭气，必要时应考虑防臭或脱臭措施；设计参数入流污泥浓度为8，含水率99.2%，浓缩污泥固体负荷设计浓缩后含水率污泥浓缩时间12h设计计算每座浓缩池的面积入流污泥浓度为8，含水率99.2%，浓缩污泥固体负荷浓缩池直径 取19m水力负荷有效水深排泥量浓缩后排除含水率的污泥设计污泥层（存泥区）厚度为1.25m，池底坡度为，污泥斗上底直径，下底直径池底坡降污泥斗深度浓缩池深度缓冲层高度，存泥区高度，池体超高第十一节 贮泥池剩余污泥量，含水率97%初沉污泥量，含水率95%污泥总量容积：设计贮泥周期1d，则贮泥池容积尺寸：取池深，则贮泥池面积设计圆形贮泥池1座，直径12m 第三章 污水处理厂的平面布置 总平面布置原则该污水处理厂为四川绵阳市污水处理厂新建工程，主要处理构筑物有：机械除渣格栅井、污水提升泵房、平流沉砂池、辐流初次沉淀池、鼓风曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、消化池、计量设施等及若干辅助建筑物。总图平面布置时应遵从以下几条原则。 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。 工艺构筑物（或设施）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、周围的重要或敏感建筑物等）。 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。 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。 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，保证安全畅道，美化厂区环境。（2）总平面布置结果污水由南边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管排入河流。污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东北部，占地较大的污水处理构筑物在厂区西部，沿流程自南向北排开，污泥处理系统在污水处理构筑物的西部。厂区主干道宽7米，两侧构（建）筑物间距不小于15米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于10米该厂平面布置特点为：流线清楚，布置紧凑。鼓风机房和回流污泥泵房位于曝气池和二次沉淀池一侧，节约了管道与动力费用，便于操作管理。污泥消化系统构筑物靠近四氯化碳制造厂（即在处理厂西侧），使消化气、蒸气输送管较短。节约了基建投资。办公室。生活住房与处理构筑物、鼓风机房、泵房、消化池等保持一定距离，位于常年主风向的上风向，卫生条件与工作条件均较好。在管线布置上，尽量一管多用，如超越管、处理水出厂管都借道雨水管泄入附近水体，而剩余污泥、污泥水、各构筑物放空管等，又都与厂内污水管合并流人泵房集水井。第二期工程预留地设在一期工程右侧。 第四章 污水厂的高程布置污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按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。第一节 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低）。水头损失包括： （1）水流流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；在作初步设计时可按下表估算。 (2)水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局部水头损失。 (3)水流流过量水设备的水头损失。表1 构筑物水头损失表 表2 污水管渠水力计算表名称设计流量（L/s)管段设计参数水头损失管径(mm)I()V(m/s)管长（m）沿程局部合计出水口至计量堰1875 12001.00 0.830003.00 0.1763.18 计量堰至二沉池938 9001.50 0.8400.06 0.2670.33 二沉池至集配水井469 6001.80 0.9200.04 0.1680.20 配水井至曝气池469 6002.70 1.2750.20 0.3060.51 曝气池至初沉池469 6001.80 0.9250.05 0.0770.12 初沉池至配水井469 6001.80 0.9450.08 0.1680.25 配水井至沉砂池938 9001.60 0.8750.12 0.3080.43 第二节 污水系统高程计算污水处理厂设置了终点泵站，水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。由于河流最高水位较低，污水厂出水能够在洪水时自流排出。因此，在污水高程布置上主要考虑土方平衡，设计中以曝气池为基准，确定曝气池水面标高70.00m，由此向两边推算其他构筑物高程。计算结果见下表2 第三节 污泥系统高程计算1.初沉池排泥系统的管道长度为L=250m,管径选用D=200mm,污泥在管