水污染控制工程课程设计报告.doc

课程设计报告课程设计报告 课程名称 课程名称 水污染控制工程课程设计水污染控制工程课程设计 实验类别 实验类别 综合性综合性 设计性设计性 其他其他 实验项目 实验项目 水污染控制工程课程设计水污染控制工程课程设计 专业班级 专业班级 环境工程环境工程 10011001 姓姓 名 名 吴岩吴岩 学学 号 号 100704106100704106 实验室号 实验室号 实验组号 实验组号 4 4 实验时间 实验时间 批阅时间 批阅时间 指导教师 指导教师 崔丽崔丽 成成 绩 绩 1 目录目录 第第 1 章章 污水处理厂设计计算污水处理厂设计计算 1 1 1 污水处理厂位置的选择 2 1 2 工程规模与水质 2 1 3 污水处理程度的确定 2 1 4 污水与污泥处理工艺的选择 5 1 4 1处理工艺流程方案的提出 5 1 4 2两种工艺的技术比较 5 1 4 3两种工艺的经济比较 7 1 5 各处理构筑物的设计计算 7 1 5 1格栅 bar screen 7 1 5 2沉砂池 grit chamber 10 1 5 3初沉池 primary sedimentation tank 12 1 5 4曝气池 aeration tank 17 1 5 5二沉池 23 1 5 6消毒接触池 contact disinfection chamber 25 1 5 7计量堰 weir 26 1 5 8污泥处理构筑物的设计计算 28 1 5 9污水处理厂平面及高程布置 35 第第 2 章章 污水处理工程概算及成本估算实例污水处理工程概算及成本估算实例 37 2 1 计算原则 37 2 2 污水厂建设直接费 37 2 3 污水处理成本 44 第 1 章 污水处理厂设计计算 1 1 污水处理厂位置的选择 在城市污水排水系统设计中 污水厂的场址选择是十分重要的环节 厂址 对周围环境卫生 处理厂基本建设投资及运行费用都有很大的影响 它与城市 的总体规划 城市排水系统的走向 布置和处理后污水的出路都密切相关 当 污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时 应从管道系统 泵站 污水处理厂 各处理单元为出发点 进行综合的技术经济比较与最优化分析 并通过有关专 家的反复论证再进行确定 污水处理厂厂址选择应遵循下列原则 1 无论采用什么处理工艺 应与选定的污水处理工艺相适应 尽量少占农 田和不占良田 2 厂址必须位于集中给水水源下游 并设在城镇 工厂厂区及生活区的下 游和夏季主导风向的下风向 为保证卫生要求 厂址应距街区净距大于 300 米 2 3 当处理后的污水或污泥用于农业 工业或市政时 应考虑与用户靠近便 于运输 当处理水排放时 应与受纳水体靠近 但不低于最高洪水位 4 要充分利用地形以满足处理构筑物高程布置的要求 减少土方工程量 若有可能 采用重力自流以节省动力费用 降低处理成本 5 根据城市总体发展规划 处理厂的选择应考虑远期发展的可能性 留有 适当的发展余地 并选择土质好的地方 便于施工 对于胶南市 在该城市的城区西部和南部分别有一条河流 河流流向分别 为自北向南和自东向西 另外该城市的常年主导风向为东北风 考虑到污水厂 应选在在城镇水体的下游 在城镇夏季最小频率风向的上风侧 即环境影响因 素 另外还考虑到厂区面积及交通运输水电条件等 我们将污水厂设在城市的 西南部 即南部河流的下游 处理后的污水直接排入该河流 1 2 工程规模与水质 污水处理厂规模以处理水量的平均日平均时流量计 根据胶南市各区域的 面积 人口密度 污水量标准 工业企业与公共建筑的排水量等资料 我们计 算得出该污水处理厂的 规模为日处理量为 400000m3 设计最大流量为 6250L s 占地 22 万 m2 该厂进水为典型的城市污水 出水要求达到国家二级 B 以上排放标准 应当满 足 SS 20mg L COD 60mg L BOD 20mg L 1 3 污水处理程度的确定 根据城市各区人口密度及污水资料表 工业企业与公用建筑的排水量水质 资料表 接纳处理后排放污水的自然水体的原始资料表和出水应达到的排放标 准 进行污水处理程度的计算 1 根据 2 求 SS 的处理程度 每人每日排水升数 克数每人每日的某项污染物 S s Q a s s S Q C 1000 3 1 污水总出口 SS 的允许浓度 2 按水中 SS 允许增加量计算 62 64 38 302 106 9938 302 i ei C CC E 3 按排放标准的允许浓度计算 3 求 BOD5的处理程度 1 按河水中 Do的允许最低浓度 计算对污水中 BOD5的处理程度 1 求排放口处 Do的混合浓度及混合温度 LmgC LmgC dpga dpga LmgC LmgC dpga dpga SS BOD ss BOD SS BOD ss BOD 250 160 401000 25 156 160 251000 40 25 22 222 180 401000 89 138 180 251000 40 25 二区 一区 Lmg C Lmg C SS BOD 66 303 88 3541 3271 5658 179 7 304 67088 3546041 3259071 5658 179250 7 30422 222 37 544 88 3541 3271 5658 179 7 304 96088 35280041 32240071 5658 17925 156 7 30489 138 Lmgb q Q pCe 99 10630 1 096 1 20 4 1 39 93 38 302 0 2038 302 i ei C CC E Lmg qQ CqCQ D SWR 79 5 096 120 0 2096 1 0 620 0 4 取污水水温为 20 受纳水体水温已知为 20 则 t m 20 2 求水温为 20 时的常数 1 2 3 0 dK 3 求起始点的亏氧量 DO和临界点的亏氧量 Dc 查给排水设计手册一 常用资料 得 20 饱和溶解氧 Dos 9 2mg L 可得 20 饱和溶解氧 Do 9 2 5 79 3 41 mg L DC 9 2 5 4 2mg L 4 用试算法求起始点 L0和临界时间 t0第一次试算 设临界时间 t c 1 0d 将此值及其他已知数代入式 第二次试算 设临界时间 t c 0 90d 将此值及其他已知数代入式得 l0 8 824mg L 将 L0 8 824mg L 代入得 tc 0 872 第三次试算 t c 0 850d 代入 L0 8 593mg L 将 L0 8 593mg L 代入得 tc 0 850d t c 符合要求 5 求起点容许的混合 20 的 BOD5 Lmgll tk m 985 7 101 593 8 101 523 0 05 1 6 求污水处理厂允许排放的 20 的 BOD5 7 处理程度 2 按河流中 BOD5的最高允许浓度 计算 BOD5的处理程度 09 34 10 4 4 10 4 096 1 20 623 0 23 0 623 0 23 0 5 e l mg L 62 64 38 302 99 10638 302 i ei C CC E 1 1 1 23 0 434 0 1 0 434 0 d K K dt lK KKD K K KK tLmgl Lmgl l l K K D c c tK c c 0 1915 0 1 lg 1 303 9 303 9 10 3 0 23 0 2 4 10 01 120 1 2 12 0 0 123 0 0 0 2 1 1 代入式将 Lmgl q Q q Q ll Rme 70 800 4 096 1 20 1 096 1 20 985 7 1 555 9 84 77 538 70 8077 538 E d V x t623 0 65 0 86400 351000 86400 1000 5 污水 BOD5的处理程度 E 7 93 77 538 09 3477 538 3 按排放标准的允许浓度计算 BOD5处理程度 E 3 96 77 538 2077 538 4 根据以上计算 可确定污水的处理程度 悬浮物 SS 的处理程度为 93 39 BOD5处理程度为 96 3 1 4 污水与污泥处理工艺的选择 1 4 1 处理工艺流程方案的提出处理工艺流程方案的提出 本设计的处理对象为有生活污水 Domestic Sewage 和工业废水 Industrial Wastewater 组成的城市污水 其中主要污染物质为悬浮物和呈胶 体及溶解状态的有机物 即 BOD5 COD 及 SS 由上述计算 该处理工艺的设计应 达到以上处理效果 即要求处理工艺可以有效的去除 BOD5 COD SS 等 所以 该设计采用传统活性污泥法和氧化沟工艺都可满足技术上的要求 1 4 2 两种工艺的技术比较两种工艺的技术比较 1 传统活性污泥法 该工艺的一级处理 primary treatment 是由格栅 沉砂池和初沉池所组成 其作用是去除污水中呈悬浮状的固体污染物 经过一级处理的污水 BOD 一般 只去除 20 30 达不到排放标准 它属于二级处理的预处理而已 二级处理 secondary treatment 系统是城市污水处理厂的核心部分 它的 主要作用是去除呈胶体和溶解状的有机污染物 以 BOD5或 COD 示 通过二级 处理 它的去除率可达 90 以上 污水中的 BOD5可降至 20 30mg L 使有机污 染物达到排放水体标准和灌溉要求 污泥 sludge 是污水处理过程的副产品 也是必然产品 它含有大量有机 物 富有肥分 可作为农肥使用 但又因其含有细菌 寄生虫卵以及从污水中 带来的重金属离子等 需要作稳定化与无害化处理 否则会造成二次污染 对 污泥处理系统多采用厌氧消化 脱水 干化等技术组成的系统 本设计采用厌 氧两级中温消化 产生的沼气可直接用于消化池的搅拌及附近供暖 消化后的 污泥经干化脱水后外运利用 可获得一定的经济效益 6 工艺流程如下 图 1 1 传统活性污泥法工艺流程图 2 氧化沟工艺 氧化沟 oxidation ditch 又名连续循环曝气池 Continuous loop reactor 是活性污泥法的一种变形 氧化沟污水处理工艺是在 20 世纪 50 年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的 自从 1954 年在荷兰的首次投入 使用以来 由于其出水水质好 运行稳定 管理方便等技术特点 已经在国 内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理 其工艺流程如下 图 1 2 氧化沟工艺流程图 3 两种方案各自优缺点 1 传统活性污泥法 优点 处理程度高 负荷高 占地面积少 设备简单 缺点 能耗高 运行管理要求高 可能发生污泥膨胀 生物脱氮功能 只能在低负荷下实现 2 氧化沟工艺 优点 对水温水质水量的变动有较强的适应性 污泥龄一般可达 15 曝气沉砂池格栅 原污水 污泥处理 胶南二级污水处理厂典型工艺流程图 污泥浓缩池 脱水机房 污泥消化池 污泥 利用 二沉池 物理处理 初沉池 生物处理 二级处理 消毒 投氯 排放 一级处理 曝气池 沉砂池格栅 原污 水 氧化沟厂典型工艺流程图 二沉池 物理处理生物处理 二级处理 消毒 投氯 排放 一级处理 氧化沟 脱水机房 污泥外运 7 30 天 如果运行得当 可达到脱氮的效应 污泥产率底 且多已达到稳定 的程度 不需要再进行消化处理 能耗低 便于自动运行 缺点 占地面积很大 如果运行不好 容易产生污泥膨胀 泡沫 污 泥上浮问题 1 4 3 两种工艺的经济比较两种工艺的经济比较 1 传统活性污泥法工程造价估算 表 1 1 传统活性污泥法工程造价预算 构筑物提升泵站沉沙池初沉池曝气池二沉池 造价 元 9030000114000054300001617000013090000 构筑物接触池浓缩池消化池脱水机房 污泥回流 泵房 造价 元 13900001340000357000059700001500000 总造价 元 60 28 106 2 氧化沟工艺工程造价估算 表 1 2 氧化沟工艺工程造价估算 构筑物污水提升泵站沉沙池氧化沟二沉池 造价 元 903000011400007418000013090000 构筑物接触池脱水机房污泥回流泵房 造价 元 139000059700001500000 总造价 元 106 3 106 总结 经过技术经济比较 在两方案的处理效果都能达到要求的情况下 方案一 经济上其造价及运行费用较低 所以选方案一为污水处理工艺 1 5 各处理构筑物的设计计算 1 5 1 格栅格栅 bar screen 格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截 以免其对后续处理单元的机泵 和工艺管线造成损坏 它是由一组平行的金属栅条或筛网制成 被安装在污水 渠道 泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部 用以截留较大悬浮物 以便 减轻后续处理构筑物的处理负荷 并使之正常运行 8 格栅的基本要求 在污水处理系统或水泵前 必须设置格栅 格栅栅条间 空隙宽度 应符合下列要求 在污水处理系统前 采用机械清除时为 16 25mm 采用人工清除时为 25 40mm 在水泵前 应根据水泵要求确定 注 如水泵前格栅栅条间空隙宽度不大于 20mm 时 污水处理系统前可不再设置 格栅 污水过栅流速宜采用 0 6 1 0m s 格栅倾角宜采用 45 75 格栅 上部必须设置工作台 其高度应高出格栅前景高设计水位 0 5m 工作台上应有 安全和冲洗设施 格栅工作台两侧过道宽度不应小于 0 7m 工作台正面过道宽 度 采用机械清除时不应小于 1 5m 采用人工清除时不应小于 1 2m 格栅间应 设置通风设施 图 1 3 格栅示意图 1 中格栅 与污水泵房合建 设计参数 设计流速 建 2 组 每组设计流量为 3125L s 栅前流速 v1 0 7m s 过栅流速 v2 0 8m s 栅条宽度 s 0 01m 栅条间隙 b 0 025m s 栅前部分长度 0 5m 格栅倾角 a 70 单位栅渣量 w 0 05 栅渣 103m3污水 V 740m3 确定格栅前水深 根据最优水力端面公式 得 B 2 90m m5 41 2 h B 栅前槽宽为 2 90m 栅前水深为 1 45m 栅条间隙数 设计 2 组并列的格栅 则每组格栅间隙数 n 53 栅槽宽度 m45 8153025 0 15301 0 nb1ns 1 B H tga B L B L 图4 3 格栅示意图 2 2V B Q 取106n 104 4 8 05 41025 0 70sin125 3 sin max vhb aQ n 9 所以每个槽宽为 1 845 总槽宽为 m9 6345 8122 1 BB 栅条高度 超高采用 h1 0 5m 则栅条高度为 H1 0 625 0 5 1 125m 由于格栅在污水提升泵前 栅渣清除需要用吊车 为了便于操作将栅条增 高 0 8m 进水出水渐宽部分长度 栅总长度 m8 04 70tan 125 1 0 15 025 705 41 70tan 0 15 0lll 1 21 H 每日栅渣量 dmdmwQw 2 0 53 1 10 1064 8 25 1305 0 33 3 4 1 所以 采用机械清渣 根据格栅设计参数 本设计选用钢丝绳牵引式格栅 除污机 电动机功率 1 1kW 提升速度 1 9m min 钢丝绳采用不锈钢丝 直径 mm 控制方式采用手动和定时控制 污物由人工小车运送 设备总重 7 7 2830kg 2 泵后细格栅 设计参数 设计流速 建 3 组 每组设计流量为 365 33L s 栅前流速 v1 0 8m s 过栅流速 v2 0 9m s 栅条宽度 s 0 01m 栅条间隙 b 0 005m s 栅前部分长度 0 5m 格栅倾角 a 70 单位栅渣量 w1 0 1 栅渣 103m3污水 格栅前水深 根据最优水力端面公式 得 B1 0 96m m48 0 2 h B 栅条间隙数 设计两组并列的格栅 每组间隙数为 n 79 栅槽宽度 m17 1 79005 017901 0 nb1ns 1 B 每个槽宽为 1 17m 总槽宽 没考虑隔墙厚 m34 2 17 1 22 1 BB m725 0 2 l l m5 41 20tan2 l 1 2 1 1 BB 2 2V B Q 取165n 8 163 9 048 0005 0 70sin365 0sin max vhb aQ n 10 进水渐宽部分长度为 出水渐宽部分长度为 栅前槽总高 H1 h h2 0 48 0 5 0 98m 栅后槽总高 H1 h h2 h1 0 48 0 5 0 69 1 67m 格栅总长度 m H lll03 5 70tan 5 15 0 1 21 每日栅渣 dmdmw 2 0 15 3 10 1 01015 3 33 3 4 宜采用机械格栅清渣 选 GH 型链条式回转格栅除污机 电动机功率 2 1KW 整机重量 3500kg 1 5 2 沉砂池沉砂池 grit chamber 在污水处理中 沉砂池的主要作用是利用物理原理去除污水中比重较大的 无机颗粒 主要包括无机性的砂粒 砾石和较重的有机物质 其比重约为 2 65 一般设于初次沉淀池之前 以减轻沉淀池的负荷及改善污泥处理构筑物的 条件 目前 应用较多的沉砂池有平流沉砂池 竖流式沉砂池 辐流式沉砂池 曝气沉砂池 涡流沉砂池以及斜板式沉砂池 本设计中采用曝气 aeration 沉 砂池 其优点是 通过调节曝气量可控制污水旋转流速 使之作旋流运动 产 生离心力 去除泥砂 排除的泥砂较为清洁 处理起来比较方便 且它受流量 变化影响小 除砂率稳定 同时 对污水也起到预曝气作用 设两座沉沙池 每座设计流量 Q 3 125m s 3 1 有效容积 设 t 2min 3 375225 136060mQtV 2 流断面积 设 v 0 08m s 沉沙池分两格 2 519 0395 0 2 1 mAA 3 有效水深为 4m 宽深比为 1 超高取 1m 则宽为 4m 砂槽宽为 3m 高 1m 校核 2 5191 2 34 44mA 1 61m 20tan2 17 1 34 2 20tan2 l 1 1 BB m81 0 2 61 1 2 l l 1 2 满足要求 5 84 4 219 B L 11 4 池长 5 池总高 H 4 1 1 1 7 0m 6 每格砂槽容积 3 219 2190 1 01mV 1 压缩空气管 2 空气扩散板 3 集砂槽 图 1 4 曝气沉砂池剖面图 7 每格沉沙池 实际沉沙量 设含砂量为 20m3 106m3污水 每两天排放一 次 8 每小时曝气量 设曝气管浸水深度为 2m 查表可得单位池长所需空气量为 29m3 m h 3 4 8002 151 29mq 9 排砂设备采用两台排砂斗 就近布置 洗砂后外运 沉砂池底部的沉砂 通过吸砂泵送至砂水分离器 脱水后的清洁砂外运 分离出来的水回流至泵房 吸水井 压缩空气管 2 空气扩散板 3 集砂槽 曝气沉砂池剖面图 m A V L 219 519 375 33 6 0 32 4 9 0286400 10 27 0 20 mmV 12 1 5 3 初沉池初沉池 primary sedimentation tank 初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主的比重大的固体悬浮物进行 沉淀分离 由于设计流量较大 采用辐流式沉淀池 radiate flow sadimetation tank 其特点是 采用中间进水 周边出水 a 多为机械排泥 运行较好 管理简单 b 排泥方法完善 设备已趋于定型 c 池内水流速度不稳定 沉降效果较差 d 机械排泥设备复杂 对施工 要求高 e 适用于地下水位较高的地区 f 适用于大 中型污水处理厂 1 初沉池主体设计 初沉池计算示意图如图 1 6 所示 1 沉淀部分水面面积 设表面负荷 q 2m3 m2 h 池数 n 3 个 2 池子直径 取 D 29mm F D68 28 14 3 8 64544 池径大于 20m 时 一般采用周边传动的刮泥机 其驱动装置设在桁架的外 缘 3 沉淀部分有效水深 设沉淀时间 t 1 5h mtqh35 12 2 沉淀部分有效容积 4 污泥部分所需容积 设 T 4h N 246618 人 人 d 5 0 LS 5 污泥斗容积 设 r 1m r 2m a 60 则 12 h5 r2 r1 tan2a 2 1 tan60 1 73m 6 泥斗以上圆锥体部分污泥容积 设池底径向坡度为 0 05 则 图 1 6 初沉池计算示意图 3 m85 6 2431000 42466185 0 n1000 SNT V 3 25 19375 1 3 5 3874 mt n Q V 322 2 2 21 1 2 5 1 7 12 1212 3 73 1 3 mrrrr h V 2 8 645 23 5 3874 m qn Q F 13 泥总容积 V1 V2 12 7 160 39 173 09 6 85m3 7 沉淀池总高度 设超高 h1 0 3m 缓冲层 h3 0 5m H h1 h2 h3 h4 h5 0 3 3 0 5 0 63 1 73 6 16m 8 淀池池边高度 H h1 h2 h3 0 3 3 0 5 3 8m 9 径深比 符合要求 7 9 3 29 2 h D 10 排泥设计 由于池径较大 故采用 ZBG 29 周边传动的刮泥机 其传动装置设在衍架外 缘 外周刮泥机线速度为 3m min 则刮泥机转速为 r minr h01745 0 3514 3 3 D v n 05 1 池底接 DN200 排泥管 连续排泥 11 浮渣收集 浮渣用浮渣刮板收集 设一浮渣箱定期清渣 刮渣板装在刮泥衍架的一侧 高出水面 0 15m 在出水堰前设置浮渣挡板 排渣管 DN200 渣井设有格栅截流 一周刮两次 出渣箱尺寸 mm2 500300 2 进水部分设计 辐流沉淀池中心处设中心管 污水从池底的进水管中进入中心管 通过中 心管壁的开孔流入池中央 中心管处用穿孔障整流板围成流入区 使污水均匀 流动 污水自沉砂池出水 并接 DN1000 的铸铁管进入配水井 从配水井接 DN800 的铸铁管 在初沉池前接闸门 后接 DN800 的初沉池入流管 80 1 1000 i 管内流速 介于 1 0 1 4 之间 满足要求 闸门及弯头水头损失 m g v h 2 2 064 0 8 92 076 1 01 1 06 0 渐缩部分 下端mm 800 1 DD 上端mm 1000 2 D 3222 11 2 4 2 39 160 22 5 14 5 14 3 63 0 3 mrrRR h V mrRh63 0 05 0 2 2 29 05 0 1 07 1 8 0 4 14 3 2 076 1 4 22 max Dn Q v 14 高度m 8 0 H 水头损失 m013 0 8 92 076 1 23 0 2 h 进水采用潜孔入流 潜孔高度 m533 0 2 3 6 1 3 1 2 1 2 hh 淹没水深 0 3m 潜孔壁厚 0 3m 内径m 外径1 21 Dd 6 123 01 2 dm 平均直径 m3 1 2 21 dd d 设 8 个潜孔 则潜孔面积 m284 3 6 13 08 f 潜孔速度 m s14 0 84 3 2 076 1 max nf Q v 潜孔水头损失 m001 0 8 92 14 0 0 1 h 中心导流筒按流速规定 取m s 则导流筒有效面积 1 0 v m238 5 1 02 076 1 max nv Q F 导流筒内径 取 3 1 为布水均匀 中心导流筒外设穿孔挡板 规定穿孔率 10 20 取 0 14 设穿孔挡板高m 直径 5m 穿孔尺寸cm m2 2 3 2 hh3020 ab06 0 f 则孔数 故设计为每排 20 个孔 均匀交错排列 孔口流速 09 3 14 3 6 1 4 48 5 4 4 4 2 2 2 dF D 个117 06 0 2 3514 3 14 0 14 f DH m 15 孔口水头损失 中心管进水沿程水头损失计算 中心管高度 m0 42 06 13 03 040 6 h 水头损失 0 0072m8 10 4 1 h 故初沉池进口总水头损失 m0945 00072 000029 0 001 0 014 0072 0 1 h 3 出水部分设计 堰上负荷初沉池出水堰最大负荷不宜大于 2 9L ms 则每池所需堰长 L D 故采用双侧集水 采用三角堰出水 用明渠方法计算出水槽 出水槽外壁距离池壁 0 4m 如果距离过大 会加大出水流速 影响处理 效果 过小会增加流速 带走污泥 每池都是双侧集水 流量 m3 s269 0 2 1 2 076 1 2 1 2 max Q Q 设过水断面积 m248 0 6 08 0 hBA 湿周 m0 26 028 02 hBf 水力半径 sm nmf Q v 075 0 06 01202 076 1 max m00029 0 8 92 075 0 0 1 2 h m52 185 9 22 1076 L m 1 59 14 3 52 185 L D 16 m24 0 2 48 0 f A R 流速 m s 0 4m s56 0 48 0 209 0 A Q v 水力坡度 4 0 2 3 2 vnri 出水堰长 28 024 024 0 DDL m 75 2094 2358 035 三角堰尺寸 采用倒等腰直角三角形薄壁堰 堰高为 0 08m 堰宽为 0 16m 取堰上水头为 0 04m 堰上水宽为 0 08m 实际堰数 个 取 2622 个 9 2621 08 0 75 209 n 单个堰流量 m3 s 4max 0 101 2 26222 076 1 mn Q Q 根据 给排水设计手册 第一册 第 575 页 三角堰过堰流量 5 2 2 5 4 1 4 1 Q hhQ 代入m3 s 可求得过堰水深m 考虑跌水水头损失 4 0 100 2 Q030 0 h 0 16m 则初沉池出水水头损失为 m281 0 75 209 4 016 0 030 0 2 h 综合得出初沉池进水总损失为 m376 0 281 0 093 0 21 hhh 水由槽流到一个出水渠 渠底接 DN800 的管回流至集配水井外圈 渠道 尺寸为m2 4 14 1 17 1 进水管 2 中心管 3 穿孔挡板 4 刮泥机 5 出水槽 6 出水管 7 进泥管 图 1 7 中心进水辐流式沉淀池 1 5 4 曝气池曝气池 aeration tank 1 污水处理程度的计算及运行方式的选择 1 污水处理程度的计算 活性污泥处理系统处理水中的 BOD 值 Se 是由残存的溶解性 BOD 核 非溶解性 BOD 两者组成的 而后者主要以生物污泥的残屑为主体 对处理水 要求达到的 BOD 值 应当是总 BOD 即溶解性 BOD 与非溶解性 BOD 之和 活 性污泥系统的净化功能 是去除溶解性 BOD 的 因此从活性污泥的净化功能 考虑 应当非溶解性 BOD 从处理水的总 BOD 值中减去 原污水 BOD 值 So 为 538 77mg L 经初次沉淀池处理后 BOD 按降低 30 考虑 则进入曝气池的污水 其 BOD Sa 为 LmgSa 14 377 301 77 538 处理水中非溶解性的 BOD 值 BOD5 7 1bXaCe b 微生物自身氧化率 d 1 取 b 0 09 Xa 在处理水的悬浮固体中 有活性的微生物所占的比例 取 Xa 0 4 Ce 活性污泥处理系统的处理水中的悬浮固体浓度 取 Ce 20mg L 则 LmgBOD 11 5 204 009 0 1 7 处理水中溶解性的 BOD5 值为 20 5 11 14 89mg L 则 去除率 96 14 377 89 1414 377 2 曝气池运行方式的选择 在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性和多样化 即以传统活性污泥 法系统作为基础 又可按阶段曝气系统和再生曝气系统运行 2 曝气池的计算与各部分尺寸的确定 曝气池按 BOD 污泥负荷法计算 中心进水辐流式沉淀池 进水管 2 中心管 3 穿孔挡板 4 刮泥机 5 出水槽 6 出水管 7 排泥管 18 1 BOD 污泥负荷率的确定 采用 BOD 污泥符合率为 0 2kgBOD5 kgMLSS d 但为稳妥计 需加以校 核 校核公式为 fSK N e S 取 K2 0 019 Se 14 87mg L 代入各值 75 0 96 0 MLSS MLVSS f 计算结果可证 NS取 0 2 是适宜的 2 确定混合液污泥浓度 X 根据已确定的 NS值 得相应得 SVI 值 取 110 回流污泥浓度 mg L101 1 110 2 110 SVI 10 4 66 r X 则 375 0 3000101 1 3000 4 XX X R r 3 确定曝气池容积 注 按平均流量作为设计流量 4 确定曝气池的各部分的尺寸 设 3 组曝气池 每组 2 座 每座容积为 池深取 4 5m 则每座池面积为 池宽取 5m 介于 1 2 之间 符合要求 1 1 H B 池长 注意池长指的是水流流过的长度 并不是单池的长度 设 5 廊道式曝气池 廊道长 取超高为 0 5m 则池总高为 4 5 0 5 5m 5 水力停留时间 名义水力停留时间 2 0 BOD22 0 96 0 75 0 89 14019 0 5 dkgMLSSkgBODdkgMLSSkgN 3 71606 30002 0 14 377113920 m XN SQ V S a 3 11934 23 71606 m 3 1 2652 5 4 11934 mF m B F L 4 530 5 1 2652 m L L 1 106 5 4 530 5 1 hd Q V tm15632 0 18878 11934 19 实际水力停留时间 6 泥龄 污泥产泥系数取 Y 0 6 衰减系数取 Kd 0 05 则 d KYN dS c 28 14 05 0 2 06 0 11 7 污泥产量 取 f 0 75 则混合液挥发性悬浮固体浓度 3 25 2 225075 0 3000mkgLmgfXXV 则系统每日排出的剩余污泥量 dkg VXKYQS Vdr 1 3835 6 1342 7 5177 25 2 1193405 0 015 0 318 0 4 113920 6 0 去除每 kgBOD5的泥量为 每 kg 活性污泥日产泥量 kgKYNy dS 07 0 05 0 2 06 0 由二沉池底排剩余污泥 则排泥量为 在曝气池对初沉池和二沉池的一侧 各设横向配水渠道 并在池中部设纵 向中间配水渠道与横向配水渠道相连接 在两侧横向配水渠道上设进水口 每 组曝气池共有 5 个进水口 在面初沉池的一侧 前侧 每组曝气池的一端 廊道 1 进水口处设污泥回流泥井 井内设污泥空气提升器 回流污泥由污泥泵 站送入井内 由此通过空气提升器回流曝气池 按图所示平面布置 设曝气池 有多种运行方式 1 按传统活性污泥法系统运行 污水及回流污泥同步从廊道 1 的前侧进水 口进入 2 按阶段曝气系统运行 回流污泥从廊道 1 的前侧进入 而污水则分别从 两侧的配水渠道的 5 个进水口均量的进入 5 15 0 2 0 05 06 0 kgBODkg n YK X s d dm R VR q C 92 227 28 14 375 0 1 375 0 11934 1 3 hd QR V ts11460 0 18878 375 01 11934 1 20 3 按再生曝气系统运行 回流污泥从 2 进入 工作为再生池 在这种情况 下 污水则从廊道 2 的后侧进水 图 1 8 曝气池平面图 3 嚗气系统的计算与设计 本设计采用鼓风嚗气系统 1 平均时需氧量的计算 取 a 0 5 b 0 15 2 最大时需氧量 3 最大时需氧量与平均时需氧量之比 4 每日去除的 BOD5值 5 kgBOD5的需氧量 4 供气量的计算 采用网状模型中微孔空气扩散器 敷设于距池底 4 3m 计算温度定为 30 查资料得 水中溶解氧饱和度 CS 20 9 17mg L CS 30 7 63mg L 1 空气扩散器出口处的绝对压力 Pb 按下式计算 即 a108 910013 1 35 b HPP hkgd VXQSO V 7 287 kg 2 6904 7 4027 5 2876 25 2 1193415 0 015 0 318 0 6 113920 5 0ba r2 hkgd O 9 327 kg 9 7869 7 4027 2 3842 25 21193415 0 015 0 318 0 6 10 6 152164 5 0 4 max 2 14 1 7 287 9 327 2 max 2 O O dBOD kg 4 40685 1000 2014 377113920 r BODOOkg kg17 0 1697 0 4 40685 2 6904 22 中间配水渠 回流污泥井 空气干管 前配水渠 21 代入各值 得a10434 1 3 4108 910013 1 5 35 b PP 2 空气离开嚗气池面时 氧的百分比按下式计算 EA 空气扩散器的氧转移效率 对网状模型中微孔空气扩散器 取值 12 代入 EA值得 3 嚗气池混合液中平均氧饱和度 按最不利的温度条件考虑 最不利条件按 30 考虑 代入各值 得 4 换算为在 20 条件下 脱氧清水的充氧量 取值 0 1 0 295 0 82 0 C 代入各值 相应的最大值需氧量为 5 嚗气池平均时供气量 代入各值得 6 嚗气池最大时供气量 7 去除每 kgBOD5的供气量 8 每 m3污水的供气量 100 1 2179 121 t A A E E O 43 18 12 0 12179 12 0 121 t O 42102 026 t 5 b OP CC STS LCS mg75 8 42 43 18 102 026 10434 1 63 7 5 5 30 20 20 0 24 0 T TS S CCC CR R hR kg248 024 1 0 275 8 0 195 0 82 0 17 9 177 2030 0 hR kg298 024 1 0 275 8 0 195 0 82 0 17 9 202 2030 0 100 3 0 0 A S E R G h m6888100 123 0 248 3 S G hGS m8277100 123 0 298 3 max BODkg m06 4 24 4 40685 6888 3空气 22 污水空气 33 m m45 1 24 113920 6888 9 本系统的空气总用量 除采用鼓风嚗气外 本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥 空气量按 回流污泥量的 8 倍考虑 回流污泥比取值 37 5 这样提升回流污泥所需空气 量为 h m14240 24 113920375 0 8 3 总需空气量为 8277 14240 22517m3 h 5 空气管系统计算 按嚗气池的平面图 布置空气管道 在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干 管 共 5 根干管 在每根干管上设 10 对配气竖管 共 20 条配气竖管 全嚗气 池共设 1 条配气竖管 每根竖管的供气量为 hm 77 82 100 8277 3 嚗气池平均面积为 50 60 5 3275 每个空气扩散器的服务面积按 0 5 计 则所需空气扩散器的总数为 为安全计 本设计采用 6600 个空气扩散器 每个竖管上安设的空气扩散器 的数目为 每个空气扩散器的配器量为 将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图 用以进 行计算 选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路进行计算 在空气流量变化处 设计算节点 统一编号后 列表进行空气管道计算 空气干管和支管一级配气 竖管的管井 根据通过的空气量和相应的流速来确定 计算结果列入表中第六 项 空气管道流速 干管 支管为 10 15m s 竖管 小支管为 4 5m s 空气管路的局部阻力损失 根据配件的类型折算成当量长度 则 0 l 2 1 5 55 0 KDl 并计算出管道的计算长度 m 为管段长度 列入表中的 8 9 两项 0 ll l 计算温度和曝气池水深查附录 3 求得 结果列入表中第 10 项 空气压力按 估算 第 9 与第 10 项相乘 得到压力损失 结果列入 8 95 1 HP 21 hh 表种第 11 项 表中 11 项各值累加 得空气管道系统的总压力损失为 KPahh948 4 8 992 504 21 个6550 5 0 3275 个70 100 6600 hm 25 1 6600 8277 3 23 网状模空气扩散器的压力损失为 5 88KPa 则总压力损失为 5 88 4 948 10 828Kpa 为安全计 设计取值 11Kpa 6 空压机的选定 空气扩散装置安装在距嚗气池底 0 2m 处 因此空压机所需压力为 P 4 5 0 2 1 0 9 8 51 94Kpa 空压机供气量 最大时 8277 14240 22517m3 h 375 28m3 min 平均时 6888 14240 21128m3 h 352 13m3 min 根据所需压力及空气量 决定采用 6 台 L93WD 罗茨鼓风机 正常情况下 4 用 2 备 高负荷时 5 用 1 备 7 污泥回流系统的设计 回流污泥自流进污泥提升井 气力提升进入曝气池 回流污泥量 m3 s096 1 100096 1 QRQr 8 污泥提升设备的选择设计 污泥回流采用螺旋泵 其优点是 电耗小 不宜堵塞 近年来使用较多 按污泥回流最大设计回流流程 污泥回流比为 故选用 DN1100 转 100 R 数r min 48 n m3 h 提升高度m 的螺旋泵 6 台 4 台工作 2 台备用 875 Q5 4 h 9 其它附属设施的设计 本设计考虑到城市工业发展迅速 大量的工业废水排入污水处理厂中 测曝气池中将 会产生大量的泡沫 影响到污水处理的效果及卫生条件 因此 本设计中采用消泡管 消 泡用水来源为处理厂的处理回用水 另外 考虑到检修问题 本设计中在曝气池的底部设置排气管 将水排入 厂区下水道 1 5 5 二沉池二沉池 1 概述 二次沉淀池是设置在曝气池之后的沉淀池 是以沉淀 去除生物处理过程 中产生的污泥 获得澄清的处理水为主要目的的 二沉池有别于其它沉淀池 其作用一是泥水分离 二是污泥浓缩 并因水 量 水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥 活性污泥处理系统的重要组成部分 其作同时泥水分离 使混合液澄清 浓缩和回流活性污泥 其运行处理效果将直接影响活性污泥系统的出水水质和 回流污泥浓度 本设计采用机械吸泥的向心式辐流沉淀池 进水采用中心进水 周边出水 24 2 二沉池的设计计算 1 沉淀部分水面面积 设表面负荷 q 1 3m3 m2h 池数 n 3 个 2 池子直径 取 D 36m 池径大于 20m 时 一般采用周边传动的刮泥机 其驱动装置设在桁架的 外缘 3 沉淀部分有效水深 设沉淀时间 t 2 5h m3 3h25 3 5 23 1 2 2 取mtqh 4 沉淀部分有效容积 污泥部分所需容积 设 T 4h N 246618 人 人 d 8 0 LS 污泥斗容积 设 r1 2m r2 1m a 60 则 h5 r2 r1 tan2a 2 1 tan60 1 73m 5 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 设池底径向坡度为 0 05 则 6 污泥总容积 V1 V2 12 7 304 79 317 49m3 10 96m3 7 沉淀池总高度 设超高 h1 0 3m 缓冲层 h3 0 5m H h1 h2 h3 h4 h5 0 3 3 3 0 5 0 673 1 73 6 5m 8 沉淀池池边高度 H h1 h2 h3 0 3 3 3 0 5 4 1m 9 径深比 m F D57 35 14 3 46 99344 2 46 993 3 13 5 3874 m qn Q F 3 25832 3 5 3874 mt n Q V 3 m96 10 2431000 42466188 0 n1000 SNT V mrRh8 005 0 2 2 36 05 0 1 3222 11 2 4 2 79 304 221818 3 8 0 3 mrrRR h V 322 2 2 21 1 2 5 1 7 12 1212 3 73 1 3 mrrrr h V 符合要求 7 9 3 29 2 h D 25 出水堰的计算 二沉池是污水处理系统中的主要构筑物 污水在二沉池中得到净化后 出 水的水质指标大多已定 故二沉池的设计相当重要 本设计考虑到薄壁堰不能 满足堰上负荷 故采用三角堰出水 为了便于安装及维修 采用与初沉池相同 几何尺寸的三角堰 如图 4 13 所示 设堰底宽 0 16m 三角堰高 0 08m 则实际总堰长 m 2166 18 08 0 DDL 实际堰负荷 m3 m2h 介于 4 8 之间 符合要求 锯齿形堰总数为 单个三角堰流量 m3 s 4max 1099 1 1350 076 1 4 1 4 1 m Q Q 三角堰过堰流量为 Q 2 5 4 1hQ 计算可得m 考虑自由跌水水头损失 0 15m 则出水堰总水头损031 0 h 失为m 181 0 15 0 031 0 出水槽的接管与二沉池集水井相连 1 5 6 消毒接触池消毒接触池 contact disinfection chamber 1 概述 城市污水经一级 二级处理后 水质有所改善 细菌含量大幅减少 但细 菌的绝对值仍然很可观 并存有病原菌的可能 因此 在排放水体或农田灌溉 之前 应进行消毒处理 本设计采用液氯作为消毒剂 其原理是污水与液氯混 合后 其产生的 OCl 是很强的消毒剂 可以杀灭细菌与病原体 其特点是 效果可靠 投配设备简单 投量准确 价格便宜 适用于大 中型规模的污水 处理厂 2 消毒接触池设计参数 本设计采用效果可靠 投配设备简单 投量准确 价格便宜的液氯进行消 毒 1 加氯量 5 10mg L 取 10mg L 则加氯量为 6 4 216244 86400096 1 24 0 L Q q 个1350 16 0 216 m 26 Kg d 94 946101086400096 1 3 G 2 接触时间 min 30 t 3 沉降速度 1 0 1 3mm s 4 保证余氯不小于 0 5mg L 接触池主体设计计算 采用隔板式接触反应池 1 接触池容积 取水力停留时间 t 30min V Qt 1096 10 30 60 1972 8m3 3 2 水流速度 平均水深 h 3m 隔板间距为 1 5m sm hb Q V 24 0 5 13 101076 3 3 表面积 4 廊道总宽 隔板采用 15 个 则廊道总宽为 B 16b 16 1 5 24m 5 接触池长度 6 水头损失 取 0 3m 7 超高 h1 0 3m 8 池总高 h 3 0 3 3 3m 1 5 7 计量堰计量堰 weir 为提高污水厂的工作效率和运转管理水平 并积累技术资料 以总结运转 经验 为今后处理厂的设计提供可