SBR系统设计毕业论文.doc

1 SBR 系统设计毕业论文系统设计毕业论文 目录 摘要 1 关键词 1 Abstract 1 Keywords 1 引言 2 1 设计任务及设计资料 2 1 1 设计任务与内容 2 1 2 设计原始资料 3 1 2 1 城市气象资料 3 1 2 2 地质资料 3 1 2 3 工程资料 3 1 2 4 水文资料 3 1 2 5 进出水水质 4 2 设计说明书 4 2 1 去除率计算 4 2 1 1 BOD5的去除率 4 2 1 2 CODCr的去除率 5 2 1 3 SS 的去除率 5 2 1 4 氨氮的去除率 5 2 2 城市污水处理工艺选择 5 2 3 污水厂总平面图的布置 8 2 4 处理构筑物设计流量 二级 8 2 5 污水处理构筑物设计 9 2 5 1 中格栅和提升泵房 两者合建在一起 9 2 5 2 细格栅 10 2 5 3 沉沙池 10 2 5 4 SBR 池 12 2 2 5 5 滗水器 13 2 6 污泥浓缩池 14 2 7 污水厂平面 高程布置 15 2 7 1 平面布置 15 2 7 2 管线布置 15 2 7 3 高程布置 16 3 污水厂设计计算书 16 3 1 污水处理构筑物设计计算 16 3 1 1 中格栅 16 3 1 2 污水提升泵房 18 3 1 3 泵后细格栅 20 3 1 4 沉砂池 23 3 1 5 SBR 池 26 3 1 6 滗水器 32 3 2 污泥处理部分构筑物计算 32 3 2 1 污泥浓缩池设计计算 32 3 2 2 储泥灌与污泥脱水机房设计计算 35 3 3 污水处理站的平面布置与高程布置 36 3 3 1 污水处理站的平面布置 36 3 3 2 污水处理站的高程布置 37 参考文献 41 致谢词 43 1 CONTENTS Abstract 1 Keyword 1 Abstract 1 Keywords 2 Introduction 2 1 The task and the materials of design 3 1 1 The task and content of design 3 1 2 The firsthand information of design 3 1 2 1 Meteorological data of the city 3 1 2 2 Geological data 3 1 2 3 Engineering data 3 1 2 4 Hydrology data 4 1 2 5 Quality of influent and effluent 4 2 Design illumination 5 2 1 Calculation of the getting rid of rate 5 2 1 1 Getting rid of rate of dissolving BOD5 5 2 1 2 Getting rid of rate of CODcr 5 2 1 3 Getting rid of rate of SS 5 2 1 4 Getting rid of rate of Total nitroge 5 2 2 Sewage disposal craft choice of the city 6 2 3Layout drawing of the wastewater treatment plant 8 2 4 Design dischargeof structures Second 8 2 5 Design of disposal structures 9 2 5 1 Mid Grid and pump house 9 2 5 2 Thin Grid 10 2 5 3 Grit chamber 10 2 5 4 SBR 12 2 5 5 Decanter 13 2 6 Sludge concentration tank 14 2 7General layout and elevation distribution of the wastewater treatment plant 15 2 7 1 General layout 15 2 7 2 Layout of pipeline 15 2 7 3 Elevation distribution 16 3 The book of Design and calculate 16 2 3 1 The calculation of the build 16 3 1 1 Mid Grid 16 3 1 2 Pump house 18 3 1 3 Thin Grid 23 3 1 4 Grit chamber 23 3 1 5 SBR 26 3 1 6 Decanter 32 3 2 The design of the sludge treatment building 33 3 2 1 The design of sludge concentration tank 33 3 2 2 The design of sludge dewatering house 36 3 3General layout and elevation distribution of the wastewater treatment plant 37 3 3 1 General layout of the wastewater treatment plant 37 3 3 2 Elevation distribution of the wastewater treatment plant 37 List of references 42 Thanks 44 1 某城市污水处理厂某城市污水处理厂 SBRSBR 工艺初步设计工艺初步设计 摘要 本设计采用活性污泥法中较为经济合理的 SBR 工艺 对进入污水厂的污水进行 处理 该污水处理厂的日处理能力为 4 万吨 能够有效去除水中 BOD SS 以及 N P 等 出水水质可达到国家污水综合排放标准 本设计对整个工艺做了详细的论证和说 明 对各个构筑物和设备做了计算和选型 并对整个厂房进行了平面布置及高程布置 关键词 SBR 水污染处理 城市污水 The design of SBR of sewage treatment plant Abstract SBR which is an economic and efficient craft in activated sludge process was adopted in this design for the treatment of disposed wastewater The daily wastewater treatment capacity of sewage treatment plant was 40000t It can effectively remove BOD SS and Nitrogen Phosphorus and its effluent quality can conform comprehensive wastewater discharge standard In this design the whole craft was proved and explained detailed all structures and conductions were calculated and selected exactly the design also contained the plane and elevation layout of the entire plant Keywords SBR wastewater treatment municipal wastewater 引言 长期以来 世界资源短缺一直困扰着人们 尤其是水资源 因此水处 理一直是人们关注的重点 城市污水处理也是污水处理的一项 城市污水 的工艺 1 有物理法 化学法 生物法 其中生物法日益受到人们的关注 2 随着大量的化肥 农药 洗涤剂等高浓度 N P 工业废水的排出 导致城市 污水中 N P 浓度急剧增加 从而引起水体中溶解氧降低及水体富营养化 同时影响了处理后污水的复用 所以 要求在城市污水处理过程中不仅要 有效地去除 BOD5和 SS 而且要有效地脱氮除磷 SBR 作为活性污泥法的 一种演变 该法对有机质 氮 磷的去除效果明显 而且其脱氮除磷的厌 氧 缺氧和好氧不是由空间划分 而是用时间控制的 因其特有的技术经 济优势和环境效益 越来越受到人们的高度重视 本设计中采用 SBR 对某城市生活污水进行处理 日处理能力 4 万吨 出水达到 污水综合排放标准 GB8978 1996 4 中的一级 B 标准水质 要求 1 设计任务及设计资料 1 1 设计任务与内容设计任务与内容 针对某城市废水水质 结合该城市所处地理 地势 气候环境以及经济 等因素 确定该城市污水处理厂工艺流程及处理构筑物或设备的类型与数 量 进行处理构筑物及设备的工艺设计计算 以及污水处理厂各构筑物和 各种管渠等的总体布置 通过对各种工艺的对比建议使用 SBR 的工艺流程 下面为 SBR 工艺的设计内容 1 2 设计原始资料设计原始资料 1 2 1 城市气象资料城市气象资料 该地区常年主导风向为东南风 年平均气温为 20 最高气温为 25 3 年最低气温为 5 年平均降水量为 1200mm 年平均冰冻期为 30 日 1 2 2 地质资料地质资料 地质勘查结果表明 土壤承载力为 15 吨 平方米 厂区地面高程为 15 8m 设计地震烈度为 7 度 1 2 3 工程资料工程资料 污水处理厂地形平坦 地面绝对标高为 15 8m 污水处理站进水水管绝 对标高为 12 0m 该管直径 D 800mm 充满度为 0 75 该市地势为东南方 向较高 西北方向较低 城市的排水出路在西北方向 污水厂址位于城市 西北 河流南岸 厂区地势平坦 在城市北侧有一河流为受纳水体 1 2 4 水文资料水文资料 该地区排水的常年水位为 15 5m 最低水位为 14 0m 最高水位为 16 4m 重现期为 10 年 河流宽度为 20m 河底高程 12 0m 地下水深度 为 1 0m 土壤冰冻深度为 0 2m 1 2 5 进出水水质进出水水质 该水经处理以后 水质应符合国家 污水综合排放标准 GB8978 1996 中的一级 B 标准 进出水水质见表 1 表表 1 污水厂进出水水质污水厂进出水水质 Tab 1 Influent and effluent quality from sewage treatment plant 单位 mg LCODcrBOD5SSNH3 NTPTN 4 进水40020020030540 出水60202015 城市污水总干管进入污水厂入口处的管径为 0 8m 该城市地势为东南 方向较高 西北方向较低 城市的排水出路在西北方向 在城市北侧有一 河流为受纳水体 污水厂址位于城市西北 河流南岸 厂区地势平坦 地 面标高为 15 8m 受纳水体洪水位为 16 4m 2 设计说明书 2 1 去除率计算去除率计算 2 1 1 BOD5的去除率的去除率 原污水 BOD5值 S0 为 200mg L 出水 BOD5为 20mg l 则 BOD5的 去除率为 90 100 200 20200 2 1 2 CODCr的去除率的去除率 原污水 CODCr为 400mg L 出水 CODCr为 60 mg L 则 CODCr的去除 率为 85 100 004 06400 5 2 1 3 SS 的去除率的去除率 原污水 SS 为 200mg L 出水 SS 为 20mg L 则 SS 的去除率为 09 100 200 20200 2 1 4 氨氮的去除率氨氮的去除率 原污水水 NH3 N 为 30 mg L 出水 NH3 N 为 15mg L 则 NH3 N 的 去除率为 50 100 30 1530 2 2 城市污水处理工艺选择城市污水处理工艺选择 城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉 城市景观 和工业生产等 以保护环境不受污染 节约水资源 污水处理工艺流程的 选择应遵循以下原则 2 1 污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据 2 污水处理工艺的投资和运行费用合理 工程投资和运行费用也是工艺 流程选择的重要因素之一 根据处理的水质 水量 选择可行的几种工艺 流程进行全面的技术经济比较 确定工艺先进合理 工程投资和运行费用 较低的处理工艺 3 根据当地自然 地形条件及土地与资源利用情况 因地制宜 综合考 虑选择适合当地情况的处理工艺 尽量少占农田或不占农田 充分利用河 滩沼泽地 洼地或旧河道 6 4 考虑分期处理与排放利用情况 例如根据当地城市规划 先建一期工 程 再建二期工程 5 施工与运行管理 如地下水位较高 地质条件较差的地区 就不宜选 用深度大 施工难度高的处理构筑物 也应考虑所确定处理工艺运行简单 操作方便 便于实现自动控制等 该城市污水处理厂的方案 既要考虑污水达到出水水质 又要考虑经济 合理 占地面积小等因素 故本设计采用 SBR 法 处理工艺流程如图 1 所 示 SBR 技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式 非稳定 生化反应替代稳态生化反应 静置理想沉淀替代传统的动态沉淀 它的主 要特征是在运行上的有序和间歇操作 SBR 技术的核心是 SBR 反应池 该 池集均化 初沉 生物降解 二沉等功能于一池 无污泥回流系统 中 格 栅 提 升 泵 房 细 格 栅 沉 砂 池 S B R 池 滗 水 器 浓缩池污泥脱水 进水出水 泥饼外运 图图 1 污水处理厂设计工艺流程图污水处理厂设计工艺流程图 Fig 1 The design process chart of wastewater treatment plant 优点 7 1 理想推流过程使生化反应推动力增大 效率提高 池内厌氧 好 氧处于交替状态 净化效果好 2 运行效果稳定 污水在理想的静止状态下沉淀 需要时间短 效 率高 出水水质好 3 耐冲击负荷 池内有滞留的处理水 对污水有稀释缓冲作用 有 效抵抗水量和有机污物的冲击 4 工艺过程中的各工序可根据水质 水量进行调整 运行灵活 5 处理设备少 构造简单 便于操作和维护管理 6 反应池内存在 DO BOD5浓度梯度 有效控制活性污泥膨胀 7 脱氮除磷 通过适当控制运行方式 实现好氧 缺氧 厌氧状态 交替 具有良好的脱氮除磷效果 8 工艺流程简单 造价低 主体设备只有一个序批式间歇反应器 无二沉池 污泥回流系统 调节池 初沉池也可省略 布置紧凑 占地面 积省 缺点 1 容积及设备利用率较低 一般低于 50 2 操作 管理 维护较复杂 3 自动化程度高 对工人素质要求较高 4 国内工程实例少 5 脱氮 除磷功能一般 2 3 污水厂总平面图的布置污水厂总平面图的布置 本污水处理厂平面布置在满足工艺流程的前提下进行布置 大致分为生 活区 污水处理区 污泥处理区三区 布置紧凑 进出水流畅 其中 综 8 合办公楼 宿舍楼 食堂 浴室等在入厂正门一侧附近 方便本厂职工办 公和起居生活 同时也方便外来人员 格栅间气味大 锅炉房多烟尘 污 泥区设在夏季主导风向的下风向 在脱水机房附近设有后门 以减少煤 灰 泥饼 栅渣外运时对环境的污染 2 4 处理构筑物设计流量处理构筑物设计流量 二级二级 最高日最高时 4 万吨 平均日平均时 3 2 万吨 2 5 污水处理构筑物设计污水处理构筑物设计 2 5 1 中格栅和提升泵房 两者合建在一起 中格栅和提升泵房 两者合建在一起 中格栅是用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物 以减轻后续处理构筑物 的负荷 并保证后续处理设施能正常运行的装置 提升泵房用以提高污水的水位 保证污水能在整个污水处理流程过程中 流过 从而达到污水的净化 设计参数 5 格栅与水泵房合建在一起 1 水泵处理系统前格栅栅条间隙 应符合下列要求 人工清除 25 40mm 机械清除 16 25mm 最大间隙 40mm 2 在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅 每日栅渣量大于 0 2m3 一 般应采用机械清渣 9 3 格栅倾角一般用 45 75 机械格栅倾角一般为 60 70 4 通过格栅的水头损失一般采用 0 08 0 15m 5 过栅流速一般采用 0 6 1 0m s 运行参数 设计流量 Q 40000m3 d 463L 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 20mm 栅前部分长度 0 22m 格栅倾角 60 过栅水头损失 0 103m 设计中的各参数均按照规范规定的数值来取 提升泵房说明 6 1 泵房进水角度不大于 45 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 8m 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 泵站为半地下式 污水泵房设计占地面积 79m2 高 12m 地下埋 深 7 米 4 水泵为自灌式 2 5 2 细格栅细格栅 细格栅用以截留污水中相对较小的悬浮物或漂浮物 运行参数 设计流量 Q 40000m3 d 463L s 10 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 过栅水头损失 0 26m 2 5 3 沉沙池沉沙池 沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除 其工作原理是以重力 分离为基础 故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下 沉 而有机悬浮颗粒则随水流带起 沉砂池设计中 必需按照下列原则 7 1 城市污水厂一般均应设置沉砂池 座数或分格数应不少于 2 座 格 并按并联运行原则考虑 2 设计流量应按分期建设考虑 当污水自流进入时 应按每期的最大设计流量计算 当污水为用提升泵送入时 则应按每期工作水泵的最大组合流量计 算 合流制处理系统中 应按降雨时的设计流量计算 3 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为 2 65 粒径为 0 2 以上的颗粒 为主 4 城市污水的沉砂量可按每 106m3污水沉砂量为 30m3计算 其含水 率为 60 容量为 1500kg m3 5 贮砂斗槔容积应按 2 日沉砂量计算 贮砂斗池壁与水平面的倾角 不应小于 55 排砂管直径应不小于 0 3m 6 沉砂池的超高不宜不于 0 3m 11 7 除砂一般宜采用机械方法 当采用重力排砂时 沉砂池和晒砂厂 应尽量靠近 以缩短排砂管的长度 说明 采用平流式沉砂池 具有处理效果好 结构简单的优点 分两格 运行参数 沉砂池长度 7 5m 池总宽 3 2m 有效水深 0 59m 贮泥区容积 0 24m3 每个沉砂斗 沉砂斗底宽 0 5m 斗壁与水平面倾角为 600 斗高为 0 5m 斗部上口宽 1 1m 2 5 4 SBR 池池 SBR 法是在单一的反应池内进行活性污泥处理工艺 并使污水处理的 单元操作以时间的形式连续地进行处理的方法 工序组成有 进水 曝气 沉淀 排水 SBR 工艺脱氮除磷大致可分为五个阶段 阶段 A 为进水搅拌 在该阶 段聚磷菌进行厌氧放磷 阶段 B 为曝气阶段 在该阶段除完成 BOD5分解 外 还进行着硝化和聚磷菌的好氧吸磷 阶段 C 为停止曝气 混合搅拌阶 段 在该阶段内进行反硝化脱氮 阶段 D 为沉淀排泥阶段 在该阶段内既 进行泥水分离 又排放剩余污泥 阶段 E 为排水阶段 在阶段 E 后 有的 根据水质要求还设有闲置阶段 序批式活性污泥法反应池的容量 与设施运行方法密切相关 运行方 法与反应池的设计应一起考虑 关于构造尺寸的决定 必须注意处理厂的配置计划 水位的设定必须 12 注意处理厂整体的高程及水位的设计 设计依据 1 在序批池的一个工作周期内 运行程序依次为进水 反应 曝气 等 静置 排水 2 完全混合型 水深约为 4 6m 池宽与池长之比约为 1 1 1 2 3 进水装置与排水装置应做到不产生短流 必要时应设置防止短流 的导流板 3 周期依负荷及出水要求而异 一般 4 12h 其中反应占 40 其 余程序各占约 20 4 序批池有效容积为周期内进水与所需污泥体积之和 运行参数 设计流量 每座 10000m3 d 采用 4 座 进水时间 2h 曝气时间 3 5h 沉淀时间 2 5h 排泥时间 2h 池长 42m 池宽 22m 池深 5m 2 5 5 滗水器滗水器 排水系统是 SBR 处理工艺设计的重要内容 也是其设计中最具特色和 关系到该系统运行成败的关键部分 由于 SBR 工艺的最根本特点是其单个 池子排水形式均采用静止沉淀 集中排水的方式 因而在排水期间 SBR 池中的水位是逐步下降的 为了保障澄清的排水 要求使用随水位同步变 化的可调节式出水堰装置 理想的排水装置应满足以下几个条件 13 1 单位时间内出水量大 流速小 不会使沉淀污泥重新翻起 2 集水口随水位下降 排水期间始终保持反应器的静止沉淀状态 并在整个断面上均匀集水 3 排水设备坚固耐用且排水量可无极调控 自动化程度高 随着 SBR 工艺而开发的滗水器可理想的满足上述要求 滗水器一般由 收水装置 链接装置和传动装置构成 其中收水装置设有挡板 集水槽和 浮子等 其作用是将 SBR 中经沉淀后的上清液均匀收集至滗水器中 并通 过导管排出 SBR 反应器 由于排水时间较短 其瞬间收集流量较大 因而 要是其做到即在规定的时间内均匀 顺畅的集水 同时又要随 SBR 池中水 位的下降而匀速下降 不干扰反应器中的污泥 保证澄清的出水 必须十 分重视和把握滗水器的设计 造型和运行操作 同时需与自动控制系统实 现有机结合 通过自动控制程序控制其操作 型号 BFR200 型连杆式旋摆滗水器 4 台 管径 200mm 滗水高度 2 5m 排水管流速 2m s 排水时间 0 7h 2 6 污泥浓缩池污泥浓缩池 采用间歇式重力浓缩池 设计规定及参数 8 1 进泥含水率 当为初次污泥时 其含水率一般为 95 97 当为 剩余活性污泥时 其含水率一般为 99 2 99 6 2 污泥固体负荷 负荷当为初次污泥时 污泥固体负荷宜采用 80 120kg m2 d 当为剩余污泥时 污泥固体负荷宜采用 30 60kg m2 d 14 3 浓缩时间不宜小于 10h 但也不要超过 24h 运行参数 设计流量 每座 400kg d 采用 2 座 进泥浓度 8g L 污泥浓缩时间 10h 进泥含水率 99 2 出泥含水率 97 泥斗倾角 60 高度 3 5m 贮泥时间 24h 上部直径 8m 浓缩池总高 5 80m 泥斗容积 61 86m3 计算完成后进行平面 高程布置 布置原则美观 紧凑 投资低 2 7 污水厂平面 高程布置 污水厂平面 高程布置 2 7 1 平面布置平面布置 各处理单元构筑物的平面布置 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 9 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 5 10m 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 15 2 7 2 管线布置管线布置 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 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 变电所 存储间 等 其建筑面积按具体情况而定 辅助建筑物之间往返距离应短而方便 安全 变电所应设于耗电量大的构筑物附近 在污水厂内主干道应尽量成 环 方便运输 主干宽 6 10m 次干道宽 3 4m 人行道宽 1 5m 2 0m 曲 率半径 9m 有 30 以上的绿化 2 7 3 高程布置高程布置 为了降低运行费用和使维护管理 污水在处理构筑物之间的流动以按重 力流考虑为宜 厂内高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高 然后根据水头损失 通过水力计算 递推出前后构筑物的各项控制标高 根据设计水面标高 推求各污水处理构筑物的水面标高 根据各处理构 筑物结构稳定性 确定处理构筑物的设计地面标高 3 污水厂设计计算书 3 1 污水处理构筑物设计计算污水处理构筑物设计计算 3 1 1 中格栅中格栅 3 1 1 1 设计参数 设计参数 16 设计流量 Q 40000m3 d 463L 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 20mm 栅前部分长度 0 5m 格栅倾角 60 单位栅渣量 1 0 05m3栅渣 103m3污水 3 1 1 2 设计计算设计计算 1 确定格栅前水深 根据最优水力断面公式计算得 2 1 2 1 1 vB Q 栅前槽宽 m v Q B15 1 7 0 463 0 22 1 1 1 则栅前水深 m B h575 0 2 15 1 2 1 2 栅条间隙数 取 n 44 63 41 9 0575 0 02 0 60sin463 0 sin 2 1 ehv Q n 3 栅槽有效宽度 B s n 1 en 0 01 44 1 0 02 44 1 31m 4 进水渠道渐宽部分长度m BB L22 0 20tan2 15 1 31 1 tan2 1 1 1 其中 1为进水渠展开角 5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m L L11 0 2 1 2 6 过栅水头损失 h1 因栅条边为矩形截面 取 k 3 则 m g v kkhh103 0 60sin 81 9 2 9 0 02 0 01 0 42 2 3sin 2 2 3 4 2 01 其中 s e 4 3 h0 计算水头损失 17 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 mh3 0 2 则栅前槽总高度mhhH875 0 3 0575 0 21 栅后槽总高度mhhhH98 0 3 0103 0 575 0 21 8 格栅总长度 m LLL 28 2 60tan 77 0 0 15 011 0 22 0 tan 77 0 0 15 0 0 21 9 每日栅渣量 dmd 2 0 6m15 0010 5 21 104 Q 333 4 1 平均日 所以宜采用机械格栅清渣 10 计算草图 格栅计算草图如图 2 18 图图 2 中格栅设计简图中格栅设计简图 Fig 2 The design sketch chart of mid grid 3 1 2 污水提升泵房污水提升泵房 本设计采用干式矩形半地下式合建式泵房 它具有布置紧凑 占地少 结构较省的特点 集水池和机器间由隔水墙分开 只有吸水管和叶轮浸没 在水中 机器间经常保持干燥 以利于对泵房的检修和保养 也可避免对 轴承 管件 仪表的腐蚀 在自动化程度较高的泵站 较重要地区的雨水泵站 开启频繁的污水泵 站中 应尽量采用自灌式泵房 自灌式泵房的优点是启动及时可靠 不需 引水的辅助设备 操作简便 缺点是泵房较深 增加工程造价 采用自灌 式泵房时水泵叶轮 或泵轴 低于集水池的最低水位 在高 中 低三种 水位情况下都能直接启动 泵房剖面图如图 3 所示 19 吸水池最 底水位 中格栅 进水总管 图图 3 污水提升泵房简图污水提升泵房简图 Fig 3 The sketch chart of sewage pump house 3 1 2 1 设计概述设计概述 选择水池与机器间合建式的方形泵站 用 2 台泵 1 台备用 每台水 泵设计流量 Q 463L s 泵房工程结构按最大流量设计 采用 SBR 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 SBR 池最后由出水管道排入受纳水体 各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算 3 1 2 2 集水间计算集水间计算 选择水池与机器间合建的半地下式方形泵站 用 4 台泵 1 台备用 每 台泵流量为 Q0 463L s 集水间容积 相当与 1 台泵 5 分钟容量 W 150m36055 0 有效水深采用 h 2m 则集水池面积为 F 150 2 75m2 20 3 1 2 3 水泵总扬程估算水泵总扬程估算 污水提升前水位 11 897m 即泵站吸水池最低水位 提升后水位 17 754m 即细格栅前水面标高 所以 提升净扬程 Z 17 754 11 897 5 857m 水泵水头损失取 2m 从而需水泵扬程 H Z h 7 857m 再根据设计流量 463L s 1666 7m3 h 采用 4 台 MF 系列污水泵 单台 提升流量 555 6m3 h 采用 ME 系列污水泵 10MF 16A 4 台 3 用一备 该泵提升流量 820m3 h 扬程 13 7m 转速 970r min 功率 45KW 占地面积为 S 52 78 54m2 即为圆形泵房 D 10m 高 12m 泵房为 半地下式 地下埋深 7m 水泵为自灌式 3 1 3 泵后细格栅泵后细格栅 3 1 3 1 设计参数设计参数 设计流量 Q 4 104m3 d 463L 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 3 1 3 2 设计计算设计计算 1 确定格栅前水深 根据最优水力断面公式计算得栅前 2 1 2 1 1 vB Q 槽宽 则栅前水深m v Q B15 1 7 0 63 0 22 1 1 1 m B h575 0 2 15 1 2 1 21 2 栅条间隙数 取 n 86 3 83 9 0575 0 01 0 60sin463 0sin 2 1 ehv Q n 设计两组格栅 每组格栅间隙数 n 43 条 3 栅槽有效宽度 B2 s n 1 en 0 01 43 1 0 01 43 0 85m 所以总槽宽为 0 85 2 0 2 1 9m 考虑中间隔墙厚 0 2m 4 进水渠道渐宽部分长度m BB L0 1 20tan2 15 1 9 1 tan2 1 1 1 其中 1为进水渠展开角 5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m L L5 0 2 1 2 6 过栅水头损失 h1 因栅条边为矩形截面 取 k 3 则 m g v kkhh26 0 60sin 81 92 9 0 01 0 01 0 42 23sin 2 2 3 4 2 01 其中 s e 4 3 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 0 575 0 3 0 875m 栅后槽总高度 H h h1 h2 0 575 0 26 0 3 1 135 8 格栅总长度 L L1 L2 0 5 1 0 0 77 tan 1 0 0 5 0 5 1 0 0 77 tan60 3 45m 9 每日栅渣量 Q平均日 1 dmdm 2 0 2 31 0 1025 1 40000 33 3 22 所以宜采用机械格栅清渣 10 计算草图 计算草图如图 4 h H B B LHtanL 图 格栅水力计算示意图 图图 4 细格栅设计草图细格栅设计草图 Fig 4 sketch chart of fine grid 3 1 4 沉砂池沉砂池 沉砂池可分为平流式沉砂池 竖流式沉砂池 曝气沉砂池三种基本形 式 本设计拟采用平流式沉砂池 平流式沉淀池平面呈矩形 一般有进水 装置 出水装置 沉淀区 缓冲区 污泥区及排泥装置等构成 排泥方式 有机械排泥和多斗排泥两种 机械排泥多采用链带式刮泥机和桥式刮泥机 一般设于泵站 倒虹管前以减轻机械 管道的磨损 也可设于初次沉淀池 之前 以减轻沉淀池的负荷 23 3 1 4 1 设计依据设计依据 1 城市污水厂一般均应设置沉砂池 座数或分格数应不少于 2 座 格 并按并联运行原则考虑 2 设计流量应按分期建设考虑 当污水自流进入时 应按每期的最大设计流量计算 当污水为用提升泵送入时 则应按每期工作水泵的最大组合流量计算 3 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为 2 65 粒径为 0 2 以上的颗粒 为主 4 城市污水的沉砂量可按每 106m3污水沉砂量为 30m3计算 其含水 率为 60 容量为 1500kg m3 5 贮砂斗槔容积应按 2 日沉砂量计算 贮砂斗池壁与水平面的倾角 不小于 55 排砂管直径应不小于 0 3m 6 沉砂池的超高不宜不低于 0 3m 7 除砂一般宜采用机械方法 当采用重力排砂时 沉砂池和晒砂厂 应尽量靠近 以缩短排砂管的长度 3 1 4 2 设计参数设计参数 设计流量 Q 463L s 设计 2 组 分为 4 格 设计流速 v 0 25m s 水力停留时间 t 30s 3 1 4 3 设计计算设计计算 1 沉砂池长度 mvtL5 73025 0 2 水流断面积 2 86 1 25 0 463 0 m v Q A 24 3 池总宽度 设计 n 4 格 每格宽取 b 0 8m 0 6m 池总宽 B 4b 3 2m 4 有效水深 h2 A B 1 86 3 2 0 59m 介于 0 25 1m 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 5 4 5 11 1 24 0 1025 1 3210 8 4 10 m K TXQ V Q1 每个沉沙斗的进水量 每格沉砂池设两个沉砂斗 两格共有四个 沉砂斗 其中 X1 城市污水沉砂量 3m3 105m3 K 污水流量总变化系数 1 25 6 沉砂斗各部分尺寸及容积 设计斗底宽 a1 0 5m 斗壁与水平面的倾角为 60 斗高 hd 0 5m 则沉砂斗上口宽 ma h a d 1 15 0 60tan 5 02 60tan 2 1 沉砂斗容积 322 2 11 2 34 0 5 025 01 121 12 6 5 0 222 6 maaaa h V d 大于 V1 0 24m3 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 长度为m aL L65 2 2 1 125 7 2 2 2 则沉泥区高度为mLhh d 66 0 65 2 06 0 5 006 0 23 池总高度 H 设超高 h1 0 3m mhhhH35 1 66 0 9 03 0 321 25 8 进水渐宽部分长度 m BB L5 2 20tan 15 1 22 3 20tan 2 1 1 B1 栅前槽宽 9 出水渐窄部分长度 L3 L1 2 5m 10 校核最小流量时的流速 最小流量即平均日流量 Q平均日 Q K 463 1 25 370 4L s 则 Vmin Q平均日 A 0 370 1 86 0 20 0 15m s 符合要求 11 计算草图 计算草图见图 5 进水 图4 平流式沉砂池计算草图 出水 图图 5 平流式沉沙池设计草图平流式沉沙池设计草图 Fig 5 The sketch chart of horizontal flow grit chamber 26 3 1 5 SBR 池池 3 1 5 1 设计依据 设计依据 1 BOD 污泥负荷率的取值范围是 0 1 0 4 kgBOD5 kgMLSS d Ns 2 MLSS 浓度 X mg L 的取值范围是 1500 5000 本设计取值为 4000 3 夏季平均污水温度 20 冬季平均污水温度 5 4 r 个周期的最大进水量变化系数 一般采用 1 2 1 8 本设计取 r 1 25 3 1 5 2 设计计算 设计计算 1 取 BOD 污泥负荷率 Ns 0 15kgBOD5 kgMLSS d 混合液污泥 浓度 X 4000mgMLSS L 排出比 1 m 1 2 5 曝气池水深为 H 5m 反 应池数为 N 4 个 缓冲层高度为 0 5m 曝气池按 BOD 污泥负荷率确定 2 反应池运行周期个工序时间计算 曝气时间 hh mXN L t s A 2 3 40005 215 0 2002424 0 沉降时间 当污泥界面沉降速度为 MLSS 在 28 1 4 max 106 4 Xu 3000mg l 以上 hmu 13 1 4000106 4 1284 max 因此必要沉淀时间为 hh u m H ts2 2 13 1 5 0 5 2 1 5 max 27 排出时间 当沉淀时间在 2 2h 排出时间 2h 左右 与沉淀时间合计为 4 5h 则一个周期所需要的时间为 tC tA tS tD 3 2 2 2 2 h 7 4h 所以每天的周期数为 n 24 tC 24 8 3 进水时间为 hNtt CF 24 8 2 反应池容积计算 每个反应池容积 3 4167 43 4000025 1 m nN rQ V 超过反应池容量污水进水量 3 7 4164167 5 2 125 1 1 mV m r q 反应池容积的必需安全量 安全量留在高度方向 V q q 3 375 7 4161 0 7 416mV 式中 V 反应池的必须安全量 m3 q 在沉淀和排水期允许接纳的容量 m3 一般为反应池容积的 10 反应池的修正容量 V V V 3 45423754167mVVV 反应池所需的必须平面面积 2 4 908 5 4542 m h V S 选定每池尺寸为 宽 22m 长 42m 深 5m 28 符合条件 3 4 9089244222mBLS 采用超高 0 5m 故池全深为 5 5m 反映池的设计运行设计水位如图 6 水池池顶 H H W L 报警 溢流水位 h4 H W L 峰值水位 h3 M W L 标准水位 h2 L W L 排水结束时水位 h1 污泥界面 hs 图图 6 反应池的设计运行水位反应池的设计运行水位 Fig 6 The design water level variation of reactor L W L 通过排水装置将处理水排结束时的水位 M W L 1 个周期的平均污水进水量 最大日污水量的日平均进水 量 进水结束后的水位 H W L 1 个周期的最大污水进水量进水结束后的水位 H H W L 对应于超过 1 个周期设计最大污水进水量时的进水水位 当 达到这个水位时就会报警 发生溢流现象 排水结束时水位为mh4 2 5 2 15 2 25 1 1 5 1 29 基准水位为 mmh4 25 1 1 5 2 高峰水位 h3 5m 警报 溢流水位 mh5 55 05 4 污泥界面 mhhs9 15 04 25 0 1 3 1 5 3 曝气系统的计算与设计曝气系统的计算与设计 1 需氧量的计算需氧量的计算 需氧量以 1kgBOD5需要 1kgO2计 则 dkgOdkgObVXaQLO vrD 8000 0 11020040000 22 3 每池每周期所需氧量 周期周期 kgO 7 666 34 8000 22 kgOOD 若以曝气时间 3 5h 计 每小时所需的氧量为 hkgOdkgO 5 190 5 3 7 666O 22D 2 供气量的计算 供气量的计算 本设计采用网状膜型中微孔空气扩散器 敷设于距池底 0 3 米处 淹没 水深 4 7 米 计算温度定为 20 选用 Wm 180 型网状膜空气扩散装置 14 其特点不易堵塞 布气均匀 构造简单 便于维护和管理 氧的利用率 较高 每扩散器服务面积 0 5m2 动力效率 2 7 3 7kgO2 KWh 氧利用率 12 15 水中溶解氧饱和度 Cs 20 9 17mg L Cs 30 7 63mg L 空气扩散器出口的绝对压力 Pb Pb P 9 8 103H 其中 P 大气压力 1 013 105Pa 30 H 空气扩散装置的安装深度 m Pb 1 013 105Pa 9 8 103 4 7 1 20 105Pa 空气离开曝气池面时 氧的百分比 1 2179 1 21 A A t E E O 其中 EA 空气扩散装置的氧转移效率 一般 6 12 对于网状膜中微孔空气扩散器 EA取 12 代入得 43 18 12 0 1 2179 12 0 1 21 O 0 0 t 曝气池混合液中平均氧饱和度 按最不利温度条件 30 即 42 O 10026 2 Pb CC t 5 S T sb 其中 CS 大气压力下 氧的饱和度 mg L 得 mg L7 87 4388 0 5923 0 63 7 42 18 43 10026 2 101 20 7 63C 5 5 30 sb 换算为在 20 的条件下 脱氧清水的充氧量 即 20 T SB T S 20 0 C 1 024 C RC R 取值 0 85 0 95 C 1 875 1 0 代入各值 得 hkgO hkgO CC CO R T As cwD o 282 024 1 5 198 10195 0 83 0 98 10 5 190 024 1 2 2 2020 20 取 290kg h 31 曝气池的平均时供氧量 h m100 81100 120 3 290 100 3E 0 R G 34 A 0 S 每 m3污水供气量 m3空气 m3污水4 8624 40000 100 81 4 3 空气管系统计算 空气管系统计算 曝气池总平面面积为 3922m3 每个空气扩散装置的服务面积按 0 5m3计 则所需空气扩散装置的总数 为 个7844 5 0 3922 为安全计 本设计采用 8000 个空气扩散装置 每个空气扩散装置的配气量为 h 1 02m 8000 8100 3 根据经验值取管道的总压力损失为 603 7Pa 网状膜空气扩散器的压力 损失为 5 88kPa 则总压力损失为 5880 603 7 6483 7Pa 为安全考虑 设计取值 9 8kPa 空气扩散装置安装在距曝气池底 0 3 米处 因此 鼓风机所需压力为 96kPa 508 9 0 13 05 4 P 鼓风机供气量 供气量 0 81 104 m3 h 根据所需压力和供气量 决定采用 RF 350 型鼓风机 2 台 1 用 1 备 根据以上数据设计鼓风机房 32 3 1 6 滗水器滗水器 污水进水量 Qs 40000m3 d 池数 N 4 周期数 n 3 则每池的排出负荷 量为 dm Q Q 4 3333 34 3max 选 4 台 BFR200 型连杆式旋摆滗水器 出水管直径 200mm 滗水高度 2 5m 设排水管的水平流速为 2m s 则排水量为 200m3 h 排水时间为 0 7h 3 2 污泥处理部分构筑物计算污泥处理部分构筑物计算 3 2 1 污泥浓缩池设计计算污泥浓缩池设计计算 污泥含水率高 体积大 从而对污泥的处理 利用及输送