某城镇污水处理厂工艺毕业设计.doc

某城镇污水处理厂工艺设计 I 某城镇污水处理厂工艺毕业设计某城镇污水处理厂工艺毕业设计 目 录 1 1 绪绪 论论 1 1 2 2 工程概况工程概况 2 2 2 1 设计资料 2 2 2 设计依据 2 3 3 原水水量 水质及达标要求原水水量 水质及达标要求 3 3 3 1 水量确定 3 3 2 水质确定及达标要求 3 3 2 1 进水水质 3 3 2 2 出水水质 4 4 4 污水处理工艺方案比较和选定污水处理工艺方案比较和选定 5 5 4 1 污水处理厂设计原则 5 4 2 工艺流程选定依据 5 4 3 工艺方案比较 6 4 3 1 技术比较 6 4 3 2 主要构筑物的比较 9 4 3 3 经济比较 10 4 3 4 方案确定 11 4 3 5 工艺流程确定 11 5 5 污水处理厂主要构筑物工艺设计计算污水处理厂主要构筑物工艺设计计算 1212 5 1 泵前中格栅 12 5 2 泵房 13 5 3 细格栅 14 5 4 旋流沉砂池 15 5 5 厌氧池 16 5 6 氧化沟 17 5 7 二沉池 22 5 8 混凝反应池 24 5 9 平流式沉淀池 26 5 10 滤池 29 5 11 接触消毒池 29 5 12 污泥泵房 31 5 13 污泥浓缩池 32 某城镇污水处理厂工艺设计 II 5 14 贮泥池 33 5 15 脱水机房 34 6 6 污水处理厂总体布置与高程计算污水处理厂总体布置与高程计算 3636 6 1 污水处理厂的平面布置 36 6 2 高程计算 37 7 7 工程概预算和经济技术指标工程概预算和经济技术指标 3939 7 1 土建费用 39 7 2 设备费用 40 7 3 工程总费用概算 40 7 4 技术经济指标 41 7 4 1 各项污染物去除率 41 7 4 2 运行费用 42 结论与体会结论与体会 4343 参参 考考 文文 献献 4444 附录附录 A A 译文译文 4545 附录附录 B B 外文原文外文原文 5858 某城镇污水处理厂工艺设计 0 1 1 绪绪 论论 我国水资源缺乏 是世界 13 个缺水国家之一 全国 600 多个城市中目前大 约一半的城市缺水 且水污染严重 全国 75 的湖泊出现了不同程度的富营养化 90 的城市水域污染严重 南方城市总缺水量的 60 70 是由于水污染造成的 我国水体污染主要来源于超标排放的工业废水和大量未经处理直接进人水体 的城市生活污水 据 2003 年中国环境状况公报 公布 2003 年 全国废水排放 总量为 460 亿 t 其中城市生活污水排放量 247 6 亿 t 占污水排放总量的 53 8 城市生活污水正成为水污染的最大 公害 之一 因此 城市生活污水的处理对于 改善城市环境质量与居民生存环境 促进社会的可持续发展具有十分重要的意义 我国城市污水年排放量大约在 400 亿立方米左右 但城市污水处理率 二级 处理率 污水回用率都比较低 根据 十五 计划纲要的要求 到 2005 年 我国城 市污水集中处理率要达 45 根据 城市污水处理及污染防治技术政策 2010 年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低 50 设市城市的污水处理率不 低于 60 重点城市的污水处理率不低于 70 全国设市城市和建制镇均应规划 建设城市污水集中处理设施 达标排放的工业废水应纳人城市污水收集系统并与 生活污水合并处理 根据我国国情 在不影响经济建设的前提下 提高污水处理 率 解决污水处理问题的关键在于污水处理工艺的选择 某城镇的居民生活污水将排入河道 而该河流入流某具有重要使用功能和水 质要求的水源地 该废水中含有许多的有机物 氮 磷等营养物质 拟建的城镇 污水处理厂为防治该水源地的富营养化问题 要求对污水进行有效的脱氮除磷处 理 并使处理出水达到 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 中 一级 A 标准 因此该厂所需的废水处理工艺在较好去除有机物的同时 还必须达 到较为严格的脱氮除磷要求 某城镇污水处理厂工艺设计 1 2 2 工程概况工程概况 2 12 1 设计资料设计资料 某镇现有两个居民新村 居住人口为 90000 目前正在规划第三居民新村 设计人口 为 50000 居民区有较完善的服务商业系统 其中有旅馆三家 有医院一家 托儿所 幼 儿园两家 有饭店五家 合计排放污水 3500 m3 d 有食品加工厂一家 每天排放污水约为 8000 人口当量 排放污染物 CODcr BOD5及 SS 等 负荷约为 6000 当量 要求废水处 理后达到 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 表 1 一级 A 中的相应标准 2 22 2 设计依据设计依据 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 室外排水设计规范 GB50014 2006 给水排水设计手册 第二版 城市居民生活用水量标准 GB T50331 2002 给水排水制图标准 GB50106 2001 城市污水处理以及污染物防治技术政策 2002 某城镇污水处理厂工艺设计 2 3 3 原水水量 水质及达标要求原水水量 水质及达标要求 3 13 1 水量确定水量确定 在人类的生活和生产中 使用着大量的水 水在使用的过程中受到不同程 度的污染 改变了原有的化学成分和物理性质 这些水称为污水或废水 污水 也包括雨水及冰雪融化水 污水按来源的不同 分为生活污水 工业废水和降 水三类 假设设计需要采用分流制 不考虑雨污合建的情况 污水厂的设计规 模按污水量和工业废水量来确定 居民区内有设计人口 140000 人 商业系统合计排放污水 3500 m3 d 一 家食品加工厂每天排放污水约为 8000 人口当量 排放污染物 CODCr BOD5及 SS 等 负荷约为 6000 当量 根据给排水手册第 5 期 城镇排水中表 1 4 人均综 合用水定额 170 280 L 人 d a 生活污水量 Q1的确定 根据设计任务书查得设计地区城市人口数 N 140000 人 最高日综合生活 污水定额对给排水系统完善的地区按用水定额的 90 计即采用 250 L 人 d 生活污水量的确定以城市人口数 污水量标准或用水标准乘系数 一般取 k 1 0 左右 即生活污水量 Q1 k N q 1 140000 250 L d 35000m3 d b 商业系统合计排放污水 Q2 3500m3 d c 食品加工厂每天排放污水约为 8000 人口当量 则 Q3 1 8000 250 L d 2000000 L d 2000 m3 d d 设计最高日污水量 Qd的确定 设计地区城市最高日污水量 Qd为 Qd Q1 90 Q2 Q3 35000 3500 2000 40500m3 d 所以污水厂处理规模为 Q 45000m3 d 3 23 2 水质确定及达标要求水质确定及达标要求 3 2 1 进水水质进水水质 根据 室外排水设计规范 GB50014 2006 中关规定 城镇污水的设计水 质应根据调查资料确定 或参照邻近城镇 类似工业区和居住区的水质确定 某城镇污水处理厂工艺设计 3 表 3 1 设计进水水质 项目CODCrBOD5SSTNNH3 NTP 进水水质 mg L 45029025045304 0 3 2 2 出水水质出水水质 a 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 GB 18918 2002 中一级 A 标准 表 3 2 设计出水水质 项目CODCrBOD5SSTNNH3 NTPpH 出水水质 mg L 50 10 10 15 5 0 5 6 9 b 污水的处理程度 根据处理水的出路和污水的水质 确定污水中各种污染物的处理程度 污水的处理程度如下表 3 3 表 3 3 污水各种污染物的处理程度 项目项目 BOD5 mg L COD mg L SS mg L NH3 N mg L TP mg L TN mg L 进水290450250304 045 出水10501050 515 去除率96 6 88 9 96 83 3 87 5 66 7 某城镇污水处理厂工艺设计 4 4 4 污水处理工艺方案比较和选定污水处理工艺方案比较和选定 4 14 1 污水处理厂设计原则污水处理厂设计原则 a 从实际情况出发对污水处理厂进行总体规划 统筹安排 与当地的经济发展及 现有条件相适应 b 根据城市污水的实际水质 水量等情况以及地区的发展规划 选择最合适的污 水处理工艺 对水质变化适应能力强 运行管理简便 灵活 稳定 并考虑其低 能耗 低运行费用 低投资费用 运行管理简便和工艺成熟的污水处理工艺路线 c 妥善处置污水处理过程中产生的污泥和栅渣等固废 以及对重点产生噪音的 设备进行降噪 避免造成二次污染 污水处理排出的污泥应易于处理和处置 d 选用性能优良的设备 同时尽可能采用自动控制 提高污水厂管理水平 降 低劳动强度及运行费用 e 工艺方案应有利于以后的扩建 4 24 2 工艺流程选定依据工艺流程选定依据 污水处理厂的工艺流程系指保证处理水达到所要求的处理程度的前提下 采用的污水处理技术各单元的有机组合 在选定处理工艺流程的同时 还需要 考虑确定各技术单元构筑物的型式 两者互为制约 互为影响 污水处理工艺 流程选定 主要以下列各项因素作为依据 a 污水水质和水量的变化情况 除水质外 原污水的水量也是选定处理工艺需要考虑的因素 水质 水量 变化较大的污水 应考虑设调节池或事故贮水池 或选用承受冲击负荷能力较 强的处理工艺 工程施工的难易程度和运行管理需要的技术条件也是选定处理 工艺流程需要考虑的因素 地下水位高 地质条件较差的地方 不宜选用深度 大 施工难度高的处理构筑物 b 工程造价和运行费用 工程造价与运行费用也是工艺流程选定的重要因素 当然处理水应当达到 的水质标准是前提条件 这样 以原污水的水质 水量及其他自然状况为已知 条件 以处理水应达到的水质指标为制约条件 而以处理系统最低的总造价和 运行费用为目标函数 建立三者之间的相互关系 减少占地面积也是降低建设 某城镇污水处理厂工艺设计 5 费用的重要措施 从长远考虑 它对污水处理厂的经济效益和社会效益有着重 要的影响 c 当地的各项条件 当地的地形 气候等自然条件也对污水处理工艺流程的选定具有一定的影 响 当地的原材料与电力供应等具体问题 也是选定处理工艺应当考虑的因素 d 运行管理 对于运行管理水平有限的小型污水处理厂或工业废水处理站 宜采用操作 简单 运行可靠的处理工艺 对于运行管理水平较高的大型污水处理厂 应尽 量采用处理效率高 净化效果好的新工艺 对于地质条件较差的地区 不宜采 用池体较深 施工难度较大的处理构筑物 4 34 3 工艺方案比较工艺方案比较 在当前城市污水处理工程中 随着人口的不断膨胀和经济的飞速发展 废 水排放量急剧增长 全球性水污染问题已对人类生存和社会经济的发展构成严 重的威胁 因此各国对污水处理要求也越来越严格 传统活性污泥工艺在多功 能性 稳定性和经济性等方面已难以满足不断提高的要求 20 世纪 90 年代以 来废水生物处理新工艺 新技术的研究 开发 应用取得了长足的进步 许多 新工艺应运而生 这些新工艺的共同特点是高效 稳定 节能 并具有脱氮除 磷等多功能性 其中较典型的有 1 氧化沟工艺 2 A2 O 工艺 3 SBR 工艺 4 生物膜法等等 上述工艺中考虑到工艺成熟程度 处理规模 运行管理等因素 选用厌氧 池 氧化沟和 A2 O 进行比较 确定最终方案 4 3 1 技术比较技术比较 技术比较范围 污水处理厂的污水及污泥处理工程以及附属建筑等工程 1 A2 O 工艺工艺 A2 O 称为厌氧 缺氧 好氧法 生物脱氮除磷工艺的简称 A2 O 工艺是流程最简单 应用最广泛的脱氮除磷工艺 污水首先进入厌 氧池 兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs 回流污泥带入的 聚磷菌将体内的聚磷分解 此为释磷 所释放的能量一部分可供好氧的聚磷 某城镇污水处理厂工艺设计 6 菌在厌氧环境下维持生存 另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs 并在体内储 存 PHB 进入缺氧区 反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中 的有机物进行反硝化脱氮 接着进入好氧区 聚磷菌除了吸收利用污水中残 留的易降解 BOD 外 主要分解体内储存的 PHB 产生能量供自身生长繁殖 并主动吸收环境中的溶解磷 此为吸磷 以聚磷的形式在体内储存 污水经 厌氧 缺氧区 有机物分别被聚磷菌 和反硝化细菌利用后浓度已很低 有 利于自养的硝化菌的生长繁殖 最后 混合液进入沉淀池 进行泥水分离 上清液作为处理水排放 沉淀污泥的一部分回流厌氧池 另一部分作为剩余 污泥排放 该工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺 总的水力停留 时间少于其他同类工艺 而且在厌氧 缺氧 好养交替运行条件下 不易发 生污泥膨胀 该工艺处理效率一般能达到 BOD5和 SS 为 90 95 总氮为 70 以上 磷为 90 左右 一般适用于要求脱氮除磷的大中型 城市污水厂 但 A2 O 工艺的基建费和运行费 较高 运行管理要求高 所以对目前我国国情 来说 当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化 从而影响 给水水源时 才采用该工艺 该工艺具有如下特点 在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺 总的水力停留时间少 于其他同类工艺 在厌氧 缺氧 好氧交替运行条件下 丝状菌不能大量增殖 无污 泥膨胀之虞 SVI 值一般均小于 100 污泥中含磷浓度高 具有很高的肥效 也存在如下各项的待解决问题 除磷效果难于再行提高 污泥增长有一定的限度 不易提高 脱氮效果也难于进一步提高 内循环量一般以2Q 为限 不宜太高 进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧 减少停留时间 防止 产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现 但溶解氧浓度也不宜过高 以防循 环混合液对缺氧反应器的干扰 2 厌氧池 氧化沟 某城镇污水处理厂工艺设计 7 氧化沟又名连续循环曝气池 是活性污泥法的一种变形 氧化沟工艺在城 市生活污水及工业废水处理领域已经得到广泛应用 并成为当前占主导地位的 活性污泥污水处理技术 氧化沟一般呈环形沟渠状 污水在沟渠内作环形流动 利用独特的水力流 动特点 在沟渠转弯处设曝气装置 在曝气池上方为厌氧池 下方则为好氧段 从而产生富氧区和缺氧区 可以进行硝化和反硝化作用 取得脱氮的效应 同 时氧化沟法污泥龄较长 可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应 如 除磷脱氮 工作特点 在液态上 介于完全混合与推流之间 有利于活性污泥的适于生物凝聚 作用 对水量水温的变化有较强的适应性 处理水量较大 污泥龄较长 一般长达 15 30 天 到以存活时间较长的微生物 如果运 行得当 可进行除磷脱氮反应 污泥产量低 且多已达到稳定 自动化程度较高 使于管理 占地面积较大 运行费用低 脱氮效果还可以进一步提高 因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内 循环 要提高脱氮效果势必要增加内循环量 而氧化沟的内循环量从政论上说 可以不受限制 因而具有更大的脱氮能力 氧化沟法自问世以来 应用普遍 技术资料丰富 两者技术比较可简单总结为下表 某城镇污水处理厂工艺设计 8 4 3 2 经济比较经济比较 经济比较范围包括污水处理工程基建投资 设备 运行费用和其他费用等 表 4 1 工艺方案技术经济指标比较表 序号项目氧化沟工艺A2 O工艺 1处理能力 万 m3 d 4 504 50 BOD5290 0290 0 CODcr450 0450 0 SS250 0250 0 NH3 N30 030 0 TP4 04 0 2 进水水质 mg L TN45 045 0 BOD5 10 10 CODcr 50 50 SS 10 10 NH3 N 5 5 TP 0 5 0 5 3 出水水质 mg L TN 15 15 4要求管理水平较简单复杂 5土建费用 万元 2666 82931 96 6设备费用 万元 780 66823 6 氧化沟A2 O 法 主要优点 运行成本相对较低 构造简单 耐负荷冲击能力强 处理效果高 出水水质好 脱氮 除磷功能稳定 技术较先进 成熟 能处理不容易降解的有机物 污泥量少 污泥性质稳定 运行稳妥可靠 效果稳定 管理维护简单 运行费用低 较好的除磷脱氮功能 具有改善污泥沉降性能的作用的能 力 减少污泥排放量 主要缺点 占地面积较大 周期运行 对自动化控制能力 要求高 构筑物较多 基建费用大 用于中 小型污水厂费用偏高 污泥内回流量大 能耗较高 沼气回收利用经济效益差 污泥渗出液需化学除磷 某城镇污水处理厂工艺设计 9 7间接费用 万元 448 16488 22 8其他费用 万元 517 12563 33 9工程总投资 万元 4412 764807 11 4 3 3 方案确定方案确定 由以上内容知 两种工艺都能达到预期的处理效果 且都为成熟工艺 但 考虑到本设计规模较小 属于中小型城镇污水处理厂 在处理效果均理想的情 况下 相对而言 A2 O 的基建费用较高 而厌氧池 氧化沟工艺虽然占地面积 大 但其构造简单 运行成本相对较低 处理效果 出水水质好 管理维护相 对方便 在中小规模污水处理厂的运用中优势相对突出 综合以上对比分析 本工程以氧化沟法污水处理厂工艺方案作为最终封方 案 4 3 4 工艺流程确定工艺流程确定 工艺主要流程图 对出水水质要求达到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 GB 18918 2002 中一级 A 标准 故应设深度处理单元进一步去除 水中的 BOD5及 NH3 N 和 P 厌氧池加氧化沟及其四沟式循环的独特构造 使 它具有很强除磷脱氮功能 故选用此工艺流程 中格栅 和提升 泵房 进 水 细格栅 和旋流 沉砂池 厌氧池氧化沟 二沉池 混凝 反应 池 平流 沉淀 池 普通 快滤 池 接触 消毒 室 出 水 污泥 浓缩 池 贮泥池 脱水 机房 外运 某城镇污水处理厂工艺设计 10 5 5 污水处理厂主要构筑物工艺设计计算污水处理厂主要构筑物工艺设计计算 5 15 1 泵前中格栅泵前中格栅 中格栅 栅条间距为 10 40mm 设置中格栅的目的主要是截留污水中的大 块悬浮固体 对水泵起保护作用 1 设计参数 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 0 02m 栅前部分长度 0 5m 格栅倾角 60 单位栅渣量 1 0 06m3 栅渣 103m3 污水 渐扩部位展开角 1 20 设栅前水深 h 0 4m 格栅计算草图 2 设计计算 设有两台中格栅并联运行 进水由渠道经过中格栅 总变化系数 则设计流量 Q 521L s 0 11 2 7 1 27 z K Q 1 格栅的间隙数 n 33 734 个 bhv Q sin max 0 521 sin60 2 0 02 0 4 0 9 o 2 栅槽宽度 设计采用锐边矩形钢条为栅条 即栅条宽度 s 0 01m B S n 1 bn 0 01 34 1 0 02 34 1 01m 某城镇污水处理厂工艺设计 11 3 进水渠道渐宽部分的长度 1 l 设进水渠宽 0 65m 其渐宽部分展开角度 1 20 1 B 1 01 0 65 2tg 0 49m 111 2lBBtg 20o 4 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 2 l 21 2 0 49 20 245llm 5 通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面 4 32 1 sin 2 hs bkvg 2 42 0 01 0 02 sin60 3 0 103m 4 3 2 0 9 19 6 6 栅后槽总高度 设栅前渠道超高 h2 0 3m 为避免造成栅前涌水 故将栅后槽底下降 h1作为补 偿 H h h1 h2 0 4 0 103 0 3 0 803m 7 栅槽总长度 L 1 0 0 5 H1 tg 1 l 2 l 0 49 0 245 1 0 0 5 0 4 0 3 tg60 2 64m H1为栅前渠道深 h h2 8 每日栅渣量的计算 在格栅间隙 20mm 时 设栅渣量为 0 06 m3 103m3污水 有 W z k wQ 1000 86400 1max 86400 0 521 0 06 1000 1 5 1 8 0 2 宜采用机械清渣dm 3 dm 3 5 25 2 泵房泵房 通过高程计算 从吸水面到泵后细格栅栅栅前水深之间距离为 10 579m 水 泵自身水头损失 2 0 和安全水头损失为 2 0m 所以提升扬程在 15m 左右 参照选 泵的依据 选择潜水泵型号为 350QW1500 15 90 型潜污泵 电动机功率 90 0kw 990 r min 出口直径 50mm 泵重 60kg 两用一备 某城镇污水处理厂工艺设计 12 5 35 3 细格栅细格栅 1 设计参数 细格栅的栅条间距为 3 10mm 设置细格栅的目的主要是截留污水中的悬浮 固体 对后续生物池等处理设施起保护作用 栅前流速 v1 0 7m s 过栅流速 v2 0 8m s 栅条宽度 s 0 01m 格栅间隙 e 0 06m 栅前部分长度 0 5m 格栅倾角 75 单位栅渣量 1 0 02m3 栅渣 103m3 污水 渐扩部位展开角 1 20 设栅前水深 h 1 0m 某城镇污水处理厂工艺设计 13 细格栅计算草图 2 计算过程 设有两台细格栅并联运行 进水由两条渠道经过细格栅 1 格栅的间隙数 n 50 551 个 bhv Q sin max 0 521 sin60 2 0 006 1 0 0 8 o 2 格栅的宽度 设计采用锐边矩形钢条为栅条 即栅条宽度 s 10mm B S n 1 bn 0 01 51 1 0 006 51 0 806m 3 进水渠道渐宽部分的长度 1 l 设进水渠宽 0 45m 其渐宽部分展开角度 1 B 1 20o 0 806 0 45 2tg 0 49m 111 2lBBtg 20o 4 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 2 l 21 2 0 49 20 245llm 5 通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面 4 32 1 sin 2 hs bkvg 2 42 0 01 0 006 sin60 3 0 41m 4 3 2 0 8 19 6 6 栅后槽总高度 设栅前渠道超高 h2 0 3m 为避免造成栅前涌水 故将栅后槽底下降 h1作为补 偿 H h h1 h2 1 0 0 41 0 3 1 71m 7 格栅总长度 L 1 0 0 5 H1 tg 1 l 2 l 0 49 0 245 1 0 0 5 1 0 0 3 tg75o 2 25m H1为栅前渠道深 h h2 8 每日栅渣量的计算 某城镇污水处理厂工艺设计 14 在格栅间隙 6mm 时 设栅渣量为 0 02 m3 103m3污水 有 5 11000 02 0 521 0 86400 k1000 w86400 z 1max Q W 0 6 0 20 宜采用机械清渣dm 3 dm 3 5 45 4 旋流沉砂池旋流沉砂池 设计计算 1 旋流沉砂池选择 该污水厂设计流量 Q 45000 521 l s 设有 2 座旋流沉砂池并联运行 dm 3 根据设计水量 单座沉砂池的设计水量为 260 5L s 查 给水排水设计手册 第 05 册 城镇排水 第二版中 P291 表 5 10 和给水排水工程快速设计手册 P84 表 4 6 选择单座旋流沉砂池的各部分尺寸和规格如下 旋流沉砂池计算草图 旋流沉砂池型号及尺寸 mm 型号流量 L s ABCDEFGHJKL 30031030501000610120030015504503004508001350 某城镇污水处理厂工艺设计 15 计水量 104 m3 d 沉砂池直径 m 沉砂池深度 m 砂斗直径 m 2 25 3 05 1 35 1 00 砂斗深度 m 驱动机构 W 桨板转速 N min 1 55 0 75 14 2 排砂方法 旋流沉砂池排砂有三种方式 第一种是用砂泵直接从砂斗底部经吸水管排除 第二种是用空气提升器 即在桨板传动轴中插入一空气提升器 第三种是在传动 轴中插入砂泵 泵及电机设在沉砂池顶部 本工程采用空气提升器排砂 该提升装置由设备厂家与桨叶分离机成套供应 5 55 5 厌氧池厌氧池 1 设计参数 设计流量 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 设计水量按最大日平均时考虑 每座设计流量为 Q1 100 2L s 分 4 座 水力停留时间 T 2h 污泥浓度 X 3000mg L 污泥回流液浓度 Xr 10000mg L 2 设计计算 1 厌氧池容积 V Q1 T 100 2 10 3 2 3600 721 44m3 2 厌氧池尺寸 水深取为 h 4 0m 则厌氧池面积 A V h 721 44 4 180 36m2 设计厌氧池长约为宽的 2 倍 则可取 L 19 0m B 9 50 厌氧池的总容积 V 9 5 19 5 902 5m3 有效容积为 721 44m3 则体积有效系数 为 79 94 符合有机负荷要求 水力负荷率 V2 Q 24 721 44 0 6m3 m2 h 对于颗粒污泥 水力负荷 V2 0 1 0 9 m3 m2 h 符合要求 5 65 6 氧化沟氧化沟 某城镇污水处理厂工艺设计 16 1 设计参数 拟用卡鲁塞尔 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 氧化沟设计分 4 座 按 最大日平均时流量设计 每座氧化沟设计流量为 Q1 100 2L s 8657 28m3 d 总污泥龄 20d MLSS 3600mg L MLVSS MLSS 0 75 则 MLVSS 2700 a 0 48 b 0 05 曝气池 DO 2mg L 脱氮速率 qdn 0 0312kgNO3 N kgMLVSS d K1 0 23 l d Ko2 1 3mg L 剩余碱度 100mg L 保持 PH 7 2 所需碱度 7 1mg 碱度 mgNH3 N 氧化 产生碱度 3 0mg 碱度 mgNO 3 N 还原 硝化安全系数 2 5 硝化温度修正系数 1 08 2 设计计算 1 碱度平衡计算 1 设计的出水 BOD5为 10 mg L 则水中非溶解性 BOD5的值为 BOD5f 0 7 Se 1 42 1 e 0 23 5 6 8mg L 因此 处理水中的溶解性 BOD5 为 10 6 8 3 2mg L 2 采用污泥龄 30d 则日产泥量为 kg d 0 48 8657 28 2903 2 595 9 11000 1 0 05 20 r m aQS bt 一般情况下 其中有 12 4 为氮 近似等于 TKN 中用于合成部分 为 0 124 595 9 73 89kg d 即 TKN 中有mg L 用于合成 73 89 1000 8 54 8657 28 需用于氧化的 NH3 N 30 8 54 2 19 46 mg L 需用于还原的 NO3 N 19 46 10 9 46 mg L 3 碱度平衡计算 某城镇污水处理厂工艺设计 17 已知产生 0 1mg L 碱度 除去 1mg BOD5 且设进水中碱度为 25 0mg L 剩余碱度 250 7 1 19 46 3 0 9 46 0 1 290 3 2 168 89 mg L 计算所得剩余碱度以 CaCO3计 此值可使 PH 7 2 mg L 2 硝化区容积计算 硝化速率为 2 2 158 1 05 0 15098 0 2 10 47 0 OK O N N e O T T n 23 1 2 102 2 47 0 158 1 1505 0 1515098 0 e 0 204 l d T 12 故泥龄 d9 4 204 0 11 n w t 采用安全系数为 2 5 故设计污泥龄为 2 5 4 9 12 5d 原假定污泥龄为 20d 则硝化速率为 l d 1 0 05 20 n 单位基质利用率 kg kgMLVSS d 0 050 05 0 208 0 48 n b u a 5 BOD MLVSS f MLSS 0 75 3600 2700 mg L 所需的 MLVSS 总量 2903 2 8657 28 11937 06 0 208 1000 kg 硝化容积 m3 11937 06 10004421 13 2700 n V 水力停留时间 h 4421 13 2412 26 8657 28 n t 3 反硝化区容积 12 时 反硝化速率为 某城镇污水处理厂工艺设计 18 20 029 0 03 0 T dn M F q 12 20 290 0 03 0 0291 08 16 3600 24 0 018kgNO 3 N kgMLVSS d 还原 NO 3 N 的总量 kg d 9 46 8657 2881 9 1000 脱氮所需 MLVSS kg 81 9 4549 88 0 018 脱氮所需池容 m3 4549 88 10001685 14 2700 dn V 水力停留时间 h 1685 14 244 67 8657 28 dn t 4 氧化沟的总容积 总水力停留时间 h12 264 6716 93 ndn ttt 总容积 m34421 13 1685 146106 27 ndn VVV 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 6106 27 249 24 3 5 7 m 4421 13 180 46 3 5 7 m 缺氧段长度为 1685 14 68 78 3 5 7 m 弯道处长度 m6621 2 21 2 7 3 则单个直道长 取 46m 249 2466 45 81 4 m 故氧化沟总池长 46 7 14 67m 总池宽 7 4 28m 未计池壁厚 某城镇污水处理厂工艺设计 19 校核实际污泥负荷 8657 28 290 0 11 3600 6106 27 a s QS NkgBOD kgMLSS d XV 6 需氧量计算 采用如下经验公式计算 32 6 26 4 NONMLSSBSAdkgO rr 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 19 46 8657 28 10 3 168 47kg d R 0 5 8657 28 0 29 0 0032 0 1 4421 13 2 7 4 6 168 47 2 6 81 9 2997 18kg d 124 88kg h 采用表面机械曝气时 20 时脱氧清水的充氧量为 取 T 30 查表得 0 8 0 9 氧的饱和度 7 63 mg L 30 s C 20 s C 9 17 mg L 20 20 0 024 1 T Ts s CC RC R 30 20 124 88 9 17 0 800 9 1 7 6321 024 231 8 kg h 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 0 231 8 1 85 125125 R n 7 回流污泥量 可由公式求得 XX X R r 式中 X MLSS 3 6g L 回流污泥浓度取 10g L 则 r X 50 100 实际取 60 56 0 6 310 6 3 R 某城镇污水处理厂工艺设计 20 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 595 9240 0 25 8657 281313 97 0 751000 w Qkg d 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 3 1313 97 131 4 10 md 9 氧化沟计算草草图如下 出水管至 二沉池 走道板 走道板 钢梯 氧化沟计算草图 进水管DN400 来自配水井 5 75 7 二沉池二沉池 采用两座中心进水 周边出水的幅流式沉淀池 1 设计参数 设计进水量 每座沉淀池流量 Q 937 5m3 h 表面负荷 qb范围为 1 0 1 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 3 h 堰负荷 取值范围为 1 5 2 9L s m 取 2 0 L s m 2 设计计算 某城镇污水处理厂工艺设计 21 二沉池计算草图 1 单池沉淀部分水面面积 A 根据生物处理段的特性 选取二沉池表面负荷 q 1 0m3 m2 h 沉淀时间为 T 3h A 937 5m2 q Q937 5 1 0 2 池体直径 D 34 56m 取 D 35m F4 3 沉淀部分的有效水深 h2 q T 3m 4 污泥区的容积 为了防止磷在池中发生厌氧释放 故贮泥时间采用 Tw 2h V 1588 24m3 r 2 1 X 24XX T RQ 2 2 6937 5 3600 3600 10000 1 0 5 污泥区的高度 h4 污泥斗高度 设池底的径向坡度为 i 0 05 污泥斗底部直径 D2 2 0m 泥斗 上部直径 D1 4 0m 污泥斗倾角 60 泥斗区高度 1 73m 4 h 12 2 2 tanDD 0 4 22 2 tan60 泥斗的容积 V1 12 69m3 22 41122 3242 hDD DD 锥体区高度 i 0 775m 4 h 22 1 DD 17 52 0 05 锥体体积 V2 209 25m3 2 4 2 3 21214 DDDDh 竖直部分的高度 1 46m 4 h F VVV 21 1588 24209 25 12 69 937 5 某城镇污水处理厂工艺设计 22 泥区的总高度 h4 1 73 0 775 1 46 3 965m 4 h 4 h 4 h 6 沉淀池的总高度 H 设沉淀池的超高 h1 0 3m 缓冲层的高度 h3 0 5 H h1 h2 h3 h4 0 3 3 0 5 3 965 7 765m 7 确定出水堰的尺寸构造 校核堰上水力负荷 二沉池采用双侧环形集水槽 槽宽度取 b 0 6m 堰上水头 出水堰长度 L 209 8m 1 h 2 22 21 sDsbDLL 堰上水力负荷 q 1 24L s m 1 7 L s m 符合要求 L Q 出水堰的形式和尺寸 采用 90 度三角堰出水 每米堰板设 5 个堰口 每个 堰口出流量 q 0 248 L s 0 000248 5 q1 24 5 3 ms 三角个数 n 1050 07 取 n 1051 个 Q Q 0 26 0 000248 假设堰上水头 0 021 0 200 时 每个三角堰出流量由公式 1 h q 1 40 式中 q 为过堰流量 52 h 3 ms 0 032 m 算出堰上水头在 0 021 0 200 之间 1 h 2 5 1 4 q 2 5 0 000248 1 4 符合要求 集水槽临界水深 0 32 m k h 2 3 2 Q gB 2 3 2 1 3 0 26 9 8 0 60 集水槽启端水深 1 73 1 73 0 32 0 55 m 0 h k h 设出水槽自由跌落高度 0 2m 2 h 则集水槽总深度 h 0 032 0 2 0 55 0 782 m 1 h 2 h 0 h 设计取环形槽内水深为 0 80m 5 85 8 混凝反应池混凝反应池 常规的好氧生物处理工艺主要功能是出去废水中的有机碳化物 废水中的含 某城镇污水处理厂工艺设计 23 磷化合物除少部分用于微生物自身生长繁殖的需要外 在常规的生物处理工艺 中大部分难以去除而以磷酸盐的形式随二级处理出水排入受纳水体 废水的二 级生物出水中的磷含量常常超过 0 5 1 0mg l 故在二级处理后加一混凝反应 池 采用投加石灰的化学除磷法去除污水中的剩余磷 出水磷能达标排放 本设计采用机械混凝反应池 机械混凝池是利用电机经减速装置带动搅拌 器对水流进行搅拌 使水中的颗粒相互碰撞 完成混凝 机械混凝采用旋转的 方式 搅拌器采用桨板式 搅拌轴为垂直式 机械搅拌混凝池采用多格串联 适应 G 值的变化 提高混凝效果 机械混凝池的混凝效果好 可以根据水质水 量的变化随时改变桨板的转速 水头损失 缺点是增加机械维修工作 机械混 凝池适用于各种水质 水量及变化较大的原水 与平流式沉淀池合建 1 设计要点 1 混凝池不少于两组 每组混凝池内一般放 3 6 挡搅拌机 各搅拌机之 间用隔墙分开 隔墙上 下交错开孔 2 混凝时间为 15 20min 3 机械混凝池的深度一般为 3 4m 4 叶轮桨板中心处的线速度一般由第一挡 0 4 0 5m s 逐渐减少 最后一 挡为 0 1 0 2m s 各挡搅拌速度梯度值 G 一般取 20 30s 1 5 每一搅拌轴上的桨板总面积为混凝池水流断面的 10 20 每块桨板 的长度不大于叶轮直径的 75 宽度一般为 100 300mm 6 垂直搅拌轴设于混凝池的中间 上桨板顶端设在水面下 0 3m 处 下桨 板底端设于池底 0 3 0 5m 处 桨板外缘距离池壁小于 0 25m 为避免产 生短路 设置固定挡板 7 水平搅拌轴设于池身一半处 搅拌机上的桨板直径小于池水深 0 3m 桨扳的末端距池壁不大于 0 2m 2 设计计算 1 每个池的容积 V QT 60n 取混凝时间为 15min 容积为 V 1875 15 60 2 234 375m3 取两格 每格尺寸为 5 0m 5 0m 某城镇污水处理厂工艺设计 24 2 水深 H V F 234 375 2 5 5 4 7m 取超高为 0 3m 则混凝池总高度为 5 0m 3 搅拌设备 混凝池种每一格设置一台搅拌设备 分格墙上过水孔道上下交错布置 叶轮直径取池宽的 80 采用 4 0m 叶轮桨板中心点线速度采用 v1 0 5m s v2 0 35m s 桨板长度取 l 1 4m 桨板宽度取 b 0 12m 每根轴上板数 16 块 内外各 8 块 旋转桨板面积与混凝池过水断面之 比 16 0 12 1 4 5 4 7 11 44 池子周围设 8 块固定挡板 固定挡板宽为 0 2m 高为 1 2m 8 块挡板 的 面积与混凝池过水断面之比为 8 0 2 1 2 5 4 7 8 17 桨板总面积占过水断面之比为 11 44 8 17 19 61 4 符合要求 长深比 L h2 36 4 9 8 符合要求 表面负荷 q Qmax A 1875 36 26 2 0 m3 m2 h 符合要求 6 污泥部分的容积 V 污泥区的容积按不小于 2h 的贮泥量计算 则 V 4 1 R QX X Xr 24 式中 Q 日均污水流量 m3 d X 混合污泥浓度 mg l Xr 回流污泥浓度 mg l R 回流比 V 4 1 50 8058 3500 3500 10000 24 373 m3 每格沉淀池所需污泥部分的容积 V 373 2 186 5 m3 7 污泥斗的容积 采用污泥斗的尺寸如图所示 每格沉淀池设一个泥斗 则每斗容积 V0 V0 1 3 h4 f1 f2 21ff 某城镇污水处理厂工艺设计 26 式中 f1 污泥斗上口面积 m3 f2 污泥斗下口面积 m3 h4 污泥斗高度 m 污泥斗为方斗 50 则 h4 6 5 0 5 2 tan50 3 21m f1 6 5 6 5 42 25m2 f1 0 5 0 5 0 25m2 V0 1 3 h4 f1 f2 12 ff 52 2 m3 8 污泥斗以上梯形部分的容积 V2 V2 L l 2 h4 b 式中 L 梯形上部的长度 即沉淀池长 m l 梯形下部的长度 m h4 梯形部分的高度 m 由上可知 L 36m l 6 5m h4 36 6 5 0 5 0 01 0 29m V2 36 6 5 2 0 29 6 5 40 06m3 9 污泥区的总高度 h4 h4 h4 h4 h4 污泥层厚度 h4 V V1 V2 A 式中 A 为单池面积 即 A A 2 365 2 h4 V V1 V2 A 0 65m 所以 h4 h4 h4 h4 3 21 0 29 0 65 4 15 m 10 沉淀池总高度 H 设缓冲层高度 h3 0 3m 超高 h1 0 3m H h1 h2 h3 h4 0 3 4 0 3 4 15 8 75m 2 进水花墙 采用砖砌进水花墙 孔眼形式为半砖孔洞 尺寸为 0 125m 0 063m 单孔面积 A1 0 125 0 063 0 00788 m2 孔眼流速一般为 0 2 0 3m s 取 v1 0 2m s 孔眼总面积 A0 Q0 v1 583 2 3600 0 2 0 405m3 s 某城镇污水处理厂工艺设计 27 孔眼数 n0 A0 A1 0 405 0 00788 51 4 取 n0 52 个 则孔眼实际流速 v Q0 n0 A1 0 081 52 0 00788 0 198 m s 3 出水堰 1 堰长 L 设计出水堰负荷 q 1 6L s m 则 L Q0 q 0 084 1000 1 6 50 6 m 2 出水堰的形式和尺寸 采用 90 三角堰出水 每米堰板设 5 个堰口 详细尺寸见图 q q 5 1 6 5 0 32 L s 0 00032 m3 s 3 堰上水头 h1 每个三角堰出水流量 q 1 4h15 2 h1 2 0 035 m 5 4 1 q 4 集水槽宽度 B B 0 9 Q0 4 为了保证安全 集水槽设计流量 Q 1 2 1 5 Q0 B 0 9 Q0 4 0 9 1 3 0 081 0 4 0 35 m 5 槽深度 集水槽临界水深 hk 0 28 m 3 22 Q g B 集水槽起端水深 h0 1 73 hk 1 73 0 28 0 48 m 设出水槽自由跌落高度 h2 0 1m 则集水槽总深度 h h1 h2 h0 0 035 0 1 0 48 0 615 m 5 105 10 滤滤池池 1 设计参数 设计流量 Q 45000m3 d 计算水量 Q 1 05 45000 47250 m3 d 冲洗时间 t0 6min 0 1h 冲洗周期 T 12h 滤速 v 5m h 冲洗强度 q 14L s m2 2 设计计算 1 滤池工作时间 T 滤池 24 小时运转 其有效工作时间为 某城镇污水处理厂工艺设计 28 T T t0 24 0 1 24 12 23 8h 式中未考虑排放初滤水 2 滤池总面积 F F Q v T 47250 5 23 8 397 06m2 滤池个数采用 N 6 用双行排列 则每个滤池面积为 f F N 397 06 6 66 18 m2 3 单池平面尺寸 滤池长宽比采用 L B 1 5 则滤池平面尺寸为 L 1 4B 9 63m B 6 88m 4 校核强制滤速 v Nv N 1 6 5 6 1 6m h 5 滤池高度 H 采用承托层厚度 H1 0 45m 滤料层厚度 H2 0 70m 沙面上水深 H3 1 70m 滤池超高 H4 0 30m 则滤池总高度为 H H1 H2 H3 H4 3 15m 5 115 11 接触消毒池接触消毒