污水管网和污水处理厂的设计给排水毕业设计说明书.doc

本科毕业设计说明书 题 目 聊城市冠县污水管网和 污水处理厂的设计 院 部 市政与环境工程学院 专 业 给水排水工程 班 级 水工 姓 名 学 号 指导教师 完成日期 2012 6 山东建筑大学毕业设计说明书 I 摘摘 要要 本次设计为聊城市冠县污水管网和污水处理厂的设计 设计人口密度为 360cap ha 污水量标准为 140L cap d 污水管网遍布整个城区 污水管网全长 46 69 公里 污水管网服务面积 977 27 公顷 根据城区地形等因素 确定确定污水主干管和干管 经过水力计算 最大埋设深度 为 7 88m 最大管径为 DN1300 管材采用钢筋混凝土 污水处理厂位于聊城市冠县东南部 污水处理量 75000m3 d 占地 75364 m2 根 据进 出水水质及脱氮除磷的要求 采用 A A 0 曝气池工艺 其处理流程为 进水 粗格栅 泵站 细格栅 沉砂池 初沉池 A A 0 曝气池 二沉池 混合 过滤 消毒 出水 出水水质基本 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 中的一 级 A 标准 管网总投 0 59 亿元 污水处理厂总投资为 1 2 亿元 处理水成本为 0 747 元 关键词 污水管网 污水处理 A A O 脱氮除磷 山东建筑大学毕业设计说明书 ABSTRACT This is a design of wastewater treatment plant Wastewater treatment A A O nitrogen and phosphrous removal 山东建筑大学毕业设计说明书 摘摘 要要 I ABSTRACT I 第一章第一章 毕业设计任务及要求毕业设计任务及要求 1 1 1 毕业设计任务 1 1 2 毕业设计原始资料 1 第二章第二章 聊城市冠县城区排水管网设计聊城市冠县城区排水管网设计 3 2 1 排水管网的规划和布置 3 2 1 1 排水管网的规划 3 2 1 2 排水管网的布置 3 2 1 3 管网定线和敷设 3 2 2 排水管网的设计流量计算 5 2 2 1 污水总设计流量的确定 5 2 2 2 设计管段及各管段的设计流量的确定 5 2 3 污水管网的水力计算 7 2 3 1污水管道设计参数 7 2 3 2 管道的水力计算 9 2 3 3 污水管道的衔接 10 第三章第三章 污水厂设计规模及工艺流程污水厂设计规模及工艺流程 12 3 1 污水厂厂址的选择以及工艺流程的选择 12 3 1 1 污水厂厂址的选择 12 3 1 2 污水处理流程选择 12 3 1 3 方案论证 13 3 1 3 1 生物接触氧化方案 13 3 1 3 2 A2 O 方案 14 3 1 3 3 SBR 方案 15 3 1 3 4 污水处理方案的技术经济比较 15 3 2 污水厂设计污水水量计算 16 3 2 1 污水厂设计水量计算 16 3 2 2 污水处理程度计算 16 3 3 一级处理构筑物的设计及计算 17 3 3 1格栅及污水提升泵房 17 3 3 1 1 中格栅的设计与计算 19 3 3 1 2 污水提升泵房设计与计算 20 3 3 1 3 细格栅的设计与计算 21 3 3 2 沉砂池 采用平流沉砂池 23 3 3 3 初沉池的设计计算 26 3 4 二级处理构筑物设计及计算 30 3 4 1A2 O生物反应池 30 3 4 1 1 设计参数 30 山东建筑大学毕业设计说明书 3 4 1 2 平面尺寸计算 32 3 4 1 3 进出水系统 33 3 4 1 4 其他管道设计 35 3 4 1 5 剩余污泥量 35 3 4 2曝气系统 37 3 4 3 二沉池的设计及计算 42 3 5 三级处理 深度处理 46 3 5 1混合 46 3 5 2普通快滤池的设计 47 3 5 2 1 平面尺寸计算 47 3 5 2 2 滤池高度 48 3 5 2 3 配水系统 49 3 5 2 4 洗砂排水槽 54 3 5 2 5 滤池反冲洗 56 3 5 2 6 进出水系统 57 3 5 2 7 集配水井及进水出水管路的设计计算 58 3 5 3 消毒接触池的设计及计算 59 3 5 3 1 消毒剂的选择 59 3 5 3 2 消毒剂的投加 59 3 5 3 3 平流式消毒接触池 59 3 5 4 计量设备 61 3 5 4 1 计量设备选择 61 3 5 4 2 巴氏计量槽设计 62 第四章第四章 污泥处理构筑物设计计算污泥处理构筑物设计计算 66 4 1 污泥量计算 66 4 1 1初沉池污泥量计算 66 4 1 2剩余污泥量计算 67 4 2 污泥浓缩池 68 4 3 污泥消化池 72 4 3 1 容积计算 72 4 3 2 平面尺寸计算 75 4 4 污泥脱水 75 4 4 1 脱水机的选择 75 第五章第五章 污水厂总体布置污水厂总体布置 76 5 1 污水厂的平面布置 76 5 1 1 各处理单元构筑物的平面布置 76 5 1 2 管 渠的平面布置 77 5 1 3 辅助建筑物的平面布置 77 5 1 4 厂区绿化 77 5 1 5 道路布置 77 5 2 污水厂的高程布置 78 5 2 1 污水的高程布置 79 5 2 1 1 高程布置的注意事项 79 山东建筑大学毕业设计说明书 5 2 1 2 高程布置的具体计算 80 5 2 2 污泥高程布置 81 第六章第六章 工程总预算工程总预算 83 6 1 排水管道工程投资 83 6 2 污水处理厂投资估算 83 6 3 污水处理成本计算 83 结结 论论 85 谢谢 辞辞 86 参考文献参考文献 87 山东建筑大学毕业设计说明书 1 第一章第一章 毕业设计任务及要求毕业设计任务及要求 1 1 毕业设计任务毕业设计任务 查阅相关文献资料 翻译 2 万字符的英文资料 资料的内容与毕业设计相关 对聊 城市冠县污水管网进行总平面设计 确定排水体制 管网定线 并进行管网污水量及管 道水力计算 绘制污水管网的总平面图和主干管纵剖面图 根据污水管网的水量计算结 果 进行污水泵站的设计进而确定污水厂的设计水量并进行污水水质的计算 由已经确 定的污水处理厂位置和厂区面积 再根据污水的水量大小 水质的特点确定污水的处理 工艺 做工艺流程设计 设计计算构筑物及相关草图 绘制污水厂平面布置图及高程布 置图 绘制污水厂主要处理构筑物平面图 剖面图和污水泵站工艺图 进行污水厂定 员 并估算污水厂投资和运行费用 1 2 毕业设计原始资料毕业设计原始资料 1 地形资料 聊城市冠县规划图纸 含地形标高 一张 比例见图纸 2 设计进出水水质 设计进水水质 BOD5 214mg l SS 310mg l TN 42 4mg l TP 4 2mg l 设计出水水质 出水满足 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 一级 A 标准 3 城市人口 聊城市冠县城区人口密度为 360 人 公顷 4 气候条件 聊城市年平均气温均气温为 19 左右 极端最高温度为 41 2 极端最低温度为 9 全年平均降雨量 750 mm 全年主导风向 西北风 最大土壤冰冻深度 0 6 m 山东建筑大学毕业设计说明书 2 5 水文和水文地质 正常水位 54 50 m 最高水位 55 80 m 最低水位 52 00 m 河流宽度 40 m 河底高程 50 70 m 工程地质良好 适宜于工程建设 设计地震烈度 8 度污水干管和污水处理厂的地下 土壤为 砂质粘土 平均地下水位在地表以下 3 8 m 6 主要工业企业 聊城市冠县城区主要用水企业位置及水量已标在规划图纸上 山东建筑大学毕业设计说明书 3 第二章第二章 聊城市冠县城区排水管网设计聊城市冠县城区排水管网设计 2 1 排水管网的规划和布置排水管网的规划和布置 2 1 1 排水管网的规划排水管网的规划 1 排水工程的规划和设计 应该遵循以下原则 2 排水工程的规划和设计 要与邻近区域的污水和污泥的处理和处置协调 3 排水工程的规划和设计 应处理好污染源治理与集中处理的关系 4 城市污水是可贵的淡水资源 在规划中要考虑污水经再生后回用的方案 5 排水工程的设计应全面规划 按近期设计 考虑远期发展有扩建的可能 6 对于城市和企业原有的排水工程在进行改建和扩建时 应从实际出发 在满足环 境保护要求下 充分利用和发挥其效能 有计划 有步骤地加以改造 使其逐步达到完 善合理化 7 在规划与设计排水工程时 必须认真贯彻执行国家和地方有关制度的现行有关标 准 规范或规定 同时 也必须执行国家关于建设 改建 扩建工程 实行把防治污染 设施与主体同时施工 同时投产的 三同时 规定 这是控制污染发展的重要政策 2 1 2 排水管网的布置排水管网的布置 聊城市冠县城区东侧有河流 河流自北向南流动 该城区地有一定坡度 具体情况 是西北高东南低 高差大约 7 米 根据室外排水设计规范和市区自然条件及排水现状 铺设污水干管 排水体制采用雨污分流制 本次设计只计算污水 雨水不计在内 工业 企业的生产污水跟生活污水一并由同一管道系统来排放 最终的污水汇入到位于河流下 游的城镇污水处理厂进行统一处理后排入河流 2 1 3 管网定线和敷设管网定线和敷设 1 管道的定线 管道定线是指在总平面图上确定污水管道的位置和走向 按照主干管 干管 支管 山东建筑大学毕业设计说明书 4 的顺序依次进行 一般来说 地形是影响管道定线的主要因素 宜采用顺坡排水 在管 径 坡度 高程 方向发生变化及支管接入的地方设置检查井 并根据 室外排水设计 规范 的相关规定 对于不同管径的管道 相应的每隔一定距离应设置一个检查井 污水主干管的走向取决于污水厂的和出水口的位置 由于河流地形倾向东南方向 污水 厂在东南角河流旁边 采用的排水体制也影响管道定线 分流制系统一般有两个或两个以上的管道系统 定线时必须在平面和高程上互相配合 采用合流制时要确定截流干管及溢流井的正确位 置 若采用混合体制 则在定线时应考虑两种体制管道的连接方式 2 污水管道的敷设 考虑到地质条件 地下构筑物以及其它障碍物对管道定线的影响 应将管道 特别 是主干管布置在坚硬的土壤中 尽量避免或减少管道穿越高地 基岩钱露地带 或基质 土壤不良地带 尽量避免或减少与河道 山谷 铁路及各种地下构筑物交叉 以降低施 工费用 缩短工期及减少日后养护工作的困难 管道定线时 若管道必须经过高地 可 采用隧洞或设提升泵站 若经过土壤不良地段 应根据具体情况采取不同的处理措施 以保证地基与基础有足够的承载能力 当污水管道无法避开铁路 河流 地铁或其它地 下建 构 筑物时 管道最好垂直穿过障碍物 并根据具体情况采用倒虹管 管桥或其 它工程设施 由于污水管道为重力流管道 管道的埋设深度较其它的管线大 且有很多连接支管 若管线位置安排不当 将会造成施工和维修的困难 加以污水管道难免渗漏 损坏 从 而会对附近建筑物 构筑物的基础造成危害或污染生活饮用水 因此污水管道与建筑物 应有一定距离 当其与生活给水管道相交时 应敷设在生活给水管道下面 本设计采用 污水管道的最低埋深为 1 0 米 3 控制点的确定 在污水排水区域内 对管道系统的埋深起控制作用的地点为控制点 一般来说 离 出水口最远的点为整个系统的控制点 控制点的管道埋深 影响整个污水管道系统的埋 深 山东建筑大学毕业设计说明书 5 2 2 排水管网的设计流量计算排水管网的设计流量计算 2 2 1 污水总设计流量的确定污水总设计流量的确定 聊城市冠县城区人口密度为每公顷 360 人 生活污水设计流量按每人每日排水 140L 设计 即 140L cap d 平均日污水流量 式中 n 居住区生活污水定额 L cap d N 设计人口数 cap 人 的计量单位 生活污水量总变化系数 Kz 最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值 其计算公式为 当 sLQ 5 时 Kz 2 3 当 sLQ 10005 时 Kz 2 2 当 sLQ 1000 时 Kz 1 3 所以 Kz 居住区生活污水设计流量按下式计算 工业生产设计流量按面源计算 则该城区总污水设计流量 max Q 21 QQ1074 62L s 即smQ 1 1 3 max 2 2 2 设计管段及各管段的设计流量的确定设计管段及各管段的设计流量的确定 1 设计管段及其划分 2 1 L s71 711 86400 140925 1220360 360024 Q Nn 3 1 70 711 7 2 11 0 2 3 L s06 933 86400 31140745 1220360 360024 1 Z KNn Q 11 0 7 2 Q 山东建筑大学毕业设计说明书 6 两个检查井之间的管段采用的设计流量不变 且采用同样的管径和坡度 称为设计 管段 在确定设计管段时 为了简化计算 不需把每个检查井都作为设计管段的起讫点 因为在直线管段上 为了疏通需要 需在一定距离处设置检查井 估计可以采用同样管 径和坡度的连续管段 就可作为一个设计管段 根据管道平面布置图 凡是集中流量进 入 有旁侧管道接入的检查井均作为设计管段的起讫点 设计管段的起讫点应编上号码 然后计算每一设计管段的设计流量 2 设计管段的设计流量 每一设计管段的污水设计流量包括以下几种流量 本段流量 1 q 是从管段沿线的街坊流来的污水量 集中流量 2 q 是从工业企业或其它大型公共建筑物流来的污水量 转输流量 3 q 是从上游管段和旁侧管段流来的污水量 对于每一设计管段而言 本段流量沿线是变化的 即从管段起点的零增加到终点 的全部流量 但为了计算的方便 通常假定本段流量是集中在起点进入设计管段的 它 接受本管段服务地区的全部污水流量 对于本段流量 可以用下式计算 Z KqFq 01 2 4 式中 1 q 设计管段的本段流量 L s F 设计管段服务的街区面积 ha z K 生活污水量总变化系数 0 q 单位面积的本段平均流量 即比流量 L s ha 比流量可由下式求得 0 q 2 5 式中 p 人口密度 cap ha 设计中 p 360 cap ha n 居住区生活污水定额 L cap d 设计中n 140L cap d 故 L s ha 86400 n 0 p q 583 0 86400 360140 86400 n 0 p q 山东建筑大学毕业设计说明书 7 将各街区编上号码 并按各街区的平面范围计算它们的面积 直接列入附图 1 中 对主干管 干管 支管全部进行流量计算 共分为 1 2 2 3 等管道 对其设计流量进 行列表计算 见附表 1 2 3 污水管网的水力计算污水管网的水力计算 2 3 1 污水管道设计参数污水管道设计参数 1 设计充满度 在设计流量下 污水在管道中的水 h 和管道直径 D 的比值称为设计充满度 或水深 比 我国的按非满流 h D 1 进行设计 这样按规定的原因是 保留一部分管道断面 为未预见水量的增长留有余地 避免污水溢出 留出适当空间 以利管道的通风 排出有害气体 设计充满度见下表 表 2 1 充满度设计规范 管径最大设计充满度 200 3000 55 350 4500 65 500 9000 70 10000 75 在计算污水管道充满度时 不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量 但当管径小于 或等于 300mm 时 应按满流复核 2 设计流速 和设计流量 设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速 为了防止管道中产生 於积和或冲刷 设计流速不宜过小或过大 应在最大和最小设计流速范围之内 最小设 计流速是保证管道内不致发生淤积的流速 室外排水设计规范 规定污水管道在设计 充满度下的最小设计流速定为 0 6m s 含有金属 矿物固体或重油杂质的生产污水管道 其最小设计流速宜适当加大 其值要根据试验或调查研究决定 最大设计流速是保证管 道不被冲刷损坏的流速 该值与管道材料有关 通常 金属管道的最大设计流速为 10m s 非金属管道的最大设计流速为 5m s 山东建筑大学毕业设计说明书 8 3 最小管径 在污水管道系统的上游部分 设计污水流量很小 若根据流量计算 则管径会很小 而管径过小极易堵塞 此外 采用较大的管径 可选用较小的坡度 使管道埋深减小 因此 为了养护工作的方便 常规定一个允许的最小管径 在街区和厂区内污水管道最 小管径为 200mm 街道下为 300mm 在污水管道系统上游管段 由于管段服务的排 水面积较小 因而设计流量小 按此流量计算得出的管径小于最小管径时 应采用最小 管径值 一般可根据最小管径在最小设计流速和最大充满度情况下能通过的最大流量值 计算出设计管段服务的排水面积 若设计管段服务的排水面积小于此值 即直接采用最 小管径而不再进行水力计算 这种管段称为不计算管段 在这些管段中 当有适当的冲 洗水源时 可考虑设置跌水井 4 最小设计坡度 不同管径的污水管道有不同的最小坡度 管径相同的管道 因充满度不同 其最小 坡度也不同 在给定设计充满度条件下 管径越大 相应的最小设计坡度值越小 通常 对同一直径的管道只规定一个最小坡度 以满流或半满流时的最小坡度作为最小设计坡 度 我国 室外排水设计规范 只规定最小管径对应的最小设计坡度 街坊内污水管道 的最小管径为 200mm 相应的最小设计坡度为 0 004mm 街道下为 300mm 相应的最 小设计坡度为 0 003 若管径增大 相应于该管径的最小坡度由最小设计流速保证 5 污水管道埋设深度 污水管道的埋设深度是指管道的内壁底到地面的距离 管道外壁顶部到地面的距离 称为覆土厚度 管道埋深是影响管道造价的重要因素 是污水管道的重要设计参数 管道埋设深度愈深 则造价愈贵 施工期愈长 所以 管道的埋设深度小些好 并有一 个最大值 这个限值称做最大埋深 管道的最大埋深需要根据技术经济指标及施工方法 决定 在干燥土壤中 管道最大埋深一般不超过 7 8m 在多水 流沙 石岩地层中 一般不超过 5m 为了降低造价 缩短施工期 管道埋设深度愈小愈好 但覆土厚度应有一个最小的 限值 否则就不能满足技术上的要求 这个最小限值称为最小覆土厚度 污水管道的最小覆土厚度 一般应满足下述三个因素的要求 必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道 必须防止管壁因地面荷载而受到破坏 必须满足街区污水连接管衔接的要求 山东建筑大学毕业设计说明书 9 对每一个具体管道 从上述三个不同的因素出发 可以得到三个不同的管底埋深或 管顶覆土厚度值 这三个数值中的最大一个值就是这一管道的允许最小覆土厚度或最小 埋设深度 本设计地面荷载要求为 0 7m 所以本设计的最小覆土厚度为 0 7m 2 3 2 管道的水力计算管道的水力计算 在确定设计流量之后 便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计 算 具体情况见附表 2 水力计算步骤如下 1 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度 列入表中 2 将各设计管段的设计流量和设计管段起讫点检查井的地面标高列入表中 3 为了降低工程造价 在允许的情况下 管道坡度应该尽量采取天然地面坡度 地面坡度 2 6 4 确定起始管道的管径以及设计流速 v 设计坡度 I 设计充满度 h D 5 确定其它管道的管径以及设计流速 v 设计坡度 I 设计充满度 h D 6 计算各管段上端 下端的水面 管底标高及其埋设深度 在计算时 应该严格按照 室外排水设计规范 相关要求 确定相应的设计参数 设计流速 设计坡度 管径 设计流量这四个参数中任意确定两个 另外两个就可以根 据公式或查表计算出来了 本设计根据 给水排水管网系统 中的相关表格 表 2 2 初步根据流量拟定出管径 然后根据 给水排水设计手册 第一册 常用资料 查得在 相应的设计坡度值和充满度 最后根据规范中相关规定的要求校核四个参数 直到满足 要求为止 污水管道还有一个最小覆土厚度的要求 最小覆土厚度必须满足以下三个因素的要 求 1 必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道 2 必须防止管壁因地面荷载而受到破坏 3 必须满足街区污水连接管衔接的要求 表 2 2 污水管最大管径 014 0 M n 距离 地面高差 山东建筑大学毕业设计说明书 10 设计流量 sLq最大管径 mm 设计流量 sLq最大管径 mm 9 19200172 65 225 50800 9 19 16 60250225 50 285 39900 0 2 3 9 dm K WQ z 65 3 1000 86400 w 31max dm 3 宜采用机械格栅 10 计算简图 图 3 1 中格栅计算草图 设备选型 则宜采用机械清除 中格栅选型 选用 LGH 1000 型链条回转式平面格栅 2 台 电动机功率 0 75kw 格栅本体为不锈钢材 清污机耙由计算机根据时间自动控制 同 时设机旁急停及启动按钮 高水位时格栅清污机连续工作 与清污机配套的皮带运输机 也连续工作 进水与出水渠道 城市污水通过 DN1300mm 的管道送入进水渠道中 设计中取进水渠道宽度 B1 1 77m 进水水深 h1 h 0 88m 出水渠道 B2 B1 1 77m 出水水深 h2 h1 0 88m 3 3 1 2 污水提升泵房设计与计算污水提升泵房设计与计算 设计流量 1 1 s m3 集水池容积不小于最大一台泵 5min 的出水量 吸水管设计流速宜为 0 7 1 5sm 出水管流速宜为 0 8 2 5sm 山东建筑大学毕业设计说明书 21 设计计算 1 设计流量 1 1 采用 4 台泵 3 用 1 备 每台设计流量为 0 37sm3 s m3 2 水泵的扬程 提升净扬程 Z 提升后最高水位 泵站吸水池最低水位 61 431 51 509 1 5 11 422 3 10 水泵水头损失 h 取 2m 水泵扬程 H Z H 11 422 2 13 422m 3 11 3 设备选型 查 给水排水手册 第十一册常用设备 选用 350QW1500 15 90 型潜污泵四台 三用一备 该泵流量为 1500hm 3 扬程 15m 功率 90kw 3 3 1 3 细格栅的设计与计算细格栅的设计与计算 1 设计参数 设计流量 设计两组细格栅 每组流量为 0 55sm3 栅前流速 v1 0 7m s 过栅流速 v2 0 9m s 栅条宽度 s 0 01m 格栅净间距 e 0 01m 栅前部分长度 0 5 栅后部分长度 1 0m 格栅倾角 60 度 污水栅前超高 h2 0 3m 单位栅渣量 0 1 m3 栅渣 m3 污水 1 W 3 10 2 设计计算 1 栅前水深 根据最优水力断面公式 2 1 2 1v BQ 计算得 B1 1 24m 所以栅前槽宽为 1 24m 栅前水深为 0 62m 62 0 2 h 1 B 2 栅条间隙数 3 12 92 9 062 0 01 0 60sin55 0 0 2 sinmax ehvQn 每组分两格 则每格格栅间隙数为 n 46 3 栅槽宽度 山东建筑大学毕业设计说明书 22 3 13 m91 0 4601 0 146 01 0 1 2 ennsB 所以每个格栅宽为 0 91m 总槽宽为 考虑中间隔墙 0 1m m92 1 1 091 0 21 02 2 BB 4 进水渐宽部分长度为 3 14 mBBL93 0 20tan2 24 1 92 1 20tan2 00 11 5 栅槽出水渠道连接处渐缩部分长度mLL47 0 2 12 6 格栅水头损失 3 15 其mgkgv26 0 360sin 2 9 0 01 0 01 0 42 2 sin 2 h 02 3 4 2 1 中 34 bs 42 2 k 3 7 栅前槽总高度 H1 h h2 0 62 0 3 0 92m 8 栅后总高度 H h h1 h2 0 62 0 26 0 3 1 20m 9 格栅总长度为 3 16 mHLLL43 3 60tan 92 0 0 15 047 0 93 0 60tan 0 15 0 00 121 10 每日栅渣量 宜采用机械格栅 dmdm K WQ W Z 2 0 31 7 1000 86400 331max 11 计算草图 图 3 2 细格栅计算草图 12 设备选型 1 细栅除污机 山东建筑大学毕业设计说明书 23 本设计选择杭州杭氧环保设备有限公司生产的 LHG 1400 型回转式格栅除污机 整 机功率 1 5kW 安装角度 60 选四台 2 螺旋压榨机 3 本设计选择江苏宜兴市博高环保设备有限公司的 LY 400 型螺旋压榨机 转速 5 5 2rpm 输送量 4 功率 4kW h m3 3 3 2 沉砂池 采用平流沉砂池 沉砂池 采用平流沉砂池 1 设计依据 室外排水设计规范 GB50014 2006 污水厂应设置沉砂池 按去除相对密度 2 65 粒径 0 2mm 以上的砂粒设计 平流沉砂池的设计 应符合下列要求 最大流速应为 0 3m s 最小流速应为 0 15m s 最高时流量的停留时间不应小于 30s 有效水深不应大于 1 2m 每格宽度不宜小于 0 6m 2 设计参数 设计流量 总流量 1 1sm3 分两组 每组流量 0 55sm3 设计流速 v 0 25m s 停留时间 t 30s 池底坡度 i 0 06 3 设计计算 1 沉砂池长度为 mvtL50 73025 0 3 17 2 水流断面积为 3 18 2 max 2 225 0 55 0 mvQA 3 池总宽度为 B 2 h A 2 h有效水深 一般采用 0 25 1 00m 设计中取 1 00m 每组沉砂池设两格 mb1 1 1 2 2 2 4 沉沙室所需容积 3 19 6 max 10 86400 z K XTQ V 山东建筑大学毕业设计说明书 24 最大设计流量 sm3 max Q X 城市污水沉沙量 363 10 mm污水 一般采用 30 363 10 mm污水 T 清除沉砂池的间隔时间 d 取 T 2d 3 6 3 4 103 1 864002301 1 mV 5 每个沉砂斗容积 设每一格有两个沉砂斗 则每个沉砂斗容积 3 20 3 0 54 0 8 3 4 m N V V 6 沉砂斗高度 沉砂斗高度应满足沉砂斗储存沉砂的要求 沉砂斗倾角 60 2121 0 3 3 ffff V h 3 21 3 h 沉砂斗高度 1 f 沉砂斗上口面积 2 f 沉砂斗下口面积一般采用 mmmm6 06 0 4 04 0 设计中取沉砂斗上口面积 沉砂斗下口面积mm5 05 0 m1 1m1 1 m80 0 5 01 15 05 01 11 1 54 0 3 h 22 3 校核沉砂斗角度67 2 5 01 1 2 tan 3 h 00 6069 7 沉沙室高度 233 ilhh 3 22 2 l 沉砂池底长度 i 沉砂池底坡度 取 0 06 m959 0 1 125 7 5 006 0 8 0h3 8 沉砂池总高度 321 hhhH 3 23 1 h 沉砂池超高取 0 3m 山东建筑大学毕业设计说明书 25 H 0 3 1 0 0 959 2 259m 9 验算最小流速 min1 min min An Q v 3 24 min v 最小流速 一般采用smv15 0 min Q 最小流量 一般采用 0 75Q 1 n 沉砂池格数 最小流量时取 1 个 min A 最小流量时过水断面面积 2 m smsm 15 0 57 0 2 25 01 84 0 75 0 vmin 10 进水渠道 格栅的出水通过 DN1200 的管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 11 1 HB Q v 3 25 1 B 进水渠道宽度 设计中取 1 0 1 H 进水渠道水深 设计中取 0 8 sm 69 0 8 00 1 55 0 v1 11 出水渠道 出水采用薄壁出水堰出水 出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定 堰上水头为 3 2 2 1 1 2 gbm Q H m 流量系数 取 0 4 3 26 2 b 堰宽 等于沉砂池宽度 1 1m m43 0 8 921 14 0 55 0 3 2 1 H 出水堰自由跌落 0 1 0 15 后进入水槽 出水槽宽 1 0m 有效水深 1 0m 水流流速 0 75sm 出水流入出水管道 出水管道采用钢管 管径 DN800 管内流速 0 75sm 水力坡度 1 0 山东建筑大学毕业设计说明书 26 12 排砂管道 采用沉砂池底部管道排沙 排沙管道管径 DN 200mm 3 3 3 初沉池的设计计算初沉池的设计计算 本设计采用辐流式初沉池 其优点是多为机械排泥 运行较好 管理简单 并且排 泥设备已趋于定型 但不足之处是因为机械排泥设备复杂 因而对施工质量要去较高 适用于大 中型水厂或是地下水位较高的地区 辐流式初沉池设计计算图如图 3 3 所示 i 3h 1 1 a r r h5h42 hh1 R 图 3 3 辐流式初沉池计算 本座辐流式初沉池的设计采用表面负荷的方法 由表面负荷和沉淀时间确定初沉池 的各部分尺寸 本设计选用中心进水周边出水式辐流式沉淀池 采用机械刮泥设污泥斗 设两座沉淀池 n 2 采用并联设计 1 初沉池沉淀部分有效面积 设池数 n 2 个 表面负荷 2 23 hmmq 每组设计流量 0 55m3 s 3 27 2 990 2 360055 0 3600 m q Q A 2 池子直径 3 28 m A D36 14 3 99044 3 实际水面面积 山东建筑大学毕业设计说明书 27 3 29 2 22 36 1017 4 3614 3 4 m D A 4 实际表面负荷 3 30 hmm nA Q 23max 95 1 36 10172 36001 1 q 5 单池设计流量 3 31 sm n Q Q 55 0 2 1 1 3max 0 6 校核堰口负荷 符合要求 3 32 sL D Q q 35 1 6 3 0 1 7 沉淀部分有效水深 设沉淀时间 t 2 0h 1 0 2 0h mtq40 22h2 9 4 36 2 h D 符合径深比在 6 12 之间的要求 8 沉淀部分有效容积 3 33 3 2 44 4069436 1017hmAV 9 污泥斗部分所需容积 按去设计人口计算 n SNT V 1000 3 34 S 每人每日污泥量 取 0 6 T 两次清除污泥间隔时间 设计中取 0 1d N 设计人口数 n 沉淀池组数 3 m 2 13 21000 1 04400006 0 V 10 污泥斗容积 设mr2 1 上口 mr5 0 2 下口 0 60 污泥斗高 5 h 山东建筑大学毕业设计说明书 28 3 35 mrrh60 2 60tan 5 02 tan 0 215 污泥斗采用圆锥形 3 36 3 22 2 221 2 15 1 3 14 3 5 05 022 6 214 3 3 h m rrrr V 11 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 设 i 0 05 池底径向坡度 i 0 05 0 10 采用机械刮泥 322 2 11 24 2 4 79 304 221818 3 8 0 3 8 005 0 h mrRrR h V mrR 12 污泥总容积 33 21 2 1309 31979 304 3 14mmVV 13 沉淀池总高度 设超高mh3 0 1 缓冲层高mh3 0 3 mhhhhH86 28 03 043 0h 54321 14 沉淀池池边高度 mhhH6 4h 321 注 缓冲层上缘高出刮泥板 0 3m 排泥管直径为 300mm 15 进水集配水井 辐流沉淀池分为两组 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 配水井的中心管直径 设计中 2 v取 0 7 3 37 m Q D41 1 7 0 1 14 v 4 2 2 配水井直径 设计中 3 v取 0 3 3 38 mD v Q D58 2 4 2 2 3 3 16 污水处理程度的计算 山东建筑大学毕业设计说明书 29 lSS mg15550 1310 0 0 17 进水管及配水花墙 沉淀池分成两组 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 进水管道采用铸铁管 管径 DN 900mm 管内流速 0 67m s 水力坡度 i 0 599 进 水管道顶部设穿孔花墙处的管径为 1400mm 沉淀池的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 8 个穿孔花墙 过孔流速 3 39 其中 2 B 孔洞的宽度 取 0 3m 2 h 孔洞的高度 取 0 8m 1 n 孔洞的数量 取 8 个 那么 sm 29 0 8 03 08 55 0 v2 18 出水堰 沉淀池出水经过双侧出水堰跌落进入集水槽 然后汇入出水管道排入集水井 出水堰 采用双侧 90 三角堰出水堰 三角堰顶宽 0 16m 深 0 08m 间距 0 05m 外侧三角堰距 沉淀池内壁 0 4m 三角堰直径为 33 2m 共有 478 个三角堰 两侧三角堰宽度为 0 6m 三角堰堰后自由跌落差 0 1 0 15m 三角堰有效水深由公式 m039 0 478496 6 0 7 00 7QH 5 2 5 2 11 3 40 三角堰后自由跌落 0 15m 则堰上水头损失为 0 189m 19 堰上负荷 3 41 式中 q1 堰上负荷 L s m 一般小于 2 9L s m D1 三角堰出水渠道平均直径 m 122 2 nhB Q v 9 252 2 3136 2 550 D2 Q q 1 1msL lmgBOD 5 160 251 214 0 0 5 山东建筑大学毕业设计说明书 30 20 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 6m 深 0 7m 有效水深 0 5m 水平流速 0 83m 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 DN1200mm 管道内流速 v 0 67m s 水头损失为 1000i 0 599 21 出水挡渣板 三角堰前设有出水浮渣挡渣板 利用刮泥机架上的浮渣刮板收集 挡渣板高出水面 0 15m 深入水下 0 5m 在挡渣板旁设一个挡渣收集装置 采用管径 DN300mm 的排渣 板排出池外 22 刮泥装置 沉淀池采用周边传动刮泥机 周边传动刮泥机的线速度为 2 3m min 刮泥机底部设 刮泥板 将污泥推入污泥斗 刮泥机上部设有刮渣板 将浮渣刮进排渣装置 查 给水排水设计手册 第六册 常用设备 选日本潜水式刮泥机 刮泥机敷设于 池底两侧铺设的轨道上 往复行走 以刮动收集污泥之污泥斗中 刮泥小车高度为 700mm 23 排泥管 沉淀池采用重力排泥 排泥管管径 DN300mm 排泥管伸入污泥斗底部 排泥静压 头采用 1 2m 连续将污泥排出池外均质污泥池内 3 4 二级处理构筑物设计及计算二级处理构筑物设计及计算 3 4 1A2 O 生物反应池生物反应池 3 4 1 1 设计参数设计参数 1 水力停留时间 A2 O 工艺的水力停留时间 t 一般采用 6 8h 设计中取 t 8h 2 曝气池内活性污泥浓度 曝气池内活性污泥浓度 XV一般采用 2000 4000mg L 设计中取 XV 3000mg L 3 回流污泥浓度 山东建筑大学毕业设计说明书 31 r SVI Xr 6 10 式中 Xr 回流污泥浓度 mg L SVI 污泥指数 一般采用 100 r 系数 一般采用 r 1 2 LmgXr 120002 1 100 106 4 污泥回流比 1 rv X R R X 式中 R 污泥回流比 回流污泥浓度 mg L 0 75 12000 9000mg L r X rr fXX 9000 1 3000 R R 解得 R 0 5 1 TN 去除率 100 1 21 S SS e 式中 e TN 去除率 S1 进水 TN 浓度 mg L S2 出水 TN 浓度 mg L 设计中取 S2 15mg L 64 6 100 4 42 15 4 42 e 2 内回流倍数 e e R 1 内 式中 内回流倍数 内 R 1 82 设计中取为 190 646 0 1 646 0 内 R 内 R 山东建筑大学毕业设计说明书 32 3 4 1 2 平面尺寸计算平面尺寸计算 1 总有效容积 tQV 式中 V 总有效容积 m3 Q 进水流量 m3 d 按平均流量计 t 水力停留时间 d 设计中取 Q 72591 m3 d 24197 m324 872591 V 缺氧 厌氧 好氧各段内水力停留时间的比值为 1 1 3 则每段的水力停留时 间分别为 缺氧池内水力停留时间 t1 1 6h 厌氧池内水力停留时间 t2 1 6h 好氧池内水力停留时间 t3 4 8h 2 平面尺寸 曝气池总面积 h V A 式中 A 曝气池总面积 h 曝气池有效水深 m 设计中取 h 6m 4032 83 6 24197 A 每组曝气池面积 N A A 1 式中 每座曝气池面积 1 A N 曝气池个数 个 2016 42 2 83 4032 1 A 每组曝气池共设 5 廊道 第 1 廊道为缺氧段 第 2 廊道为厌氧段 后 3 个廊道为 好氧段 每个廊道宽取 6m 则廊道长 山东建筑大学毕业设计说明书 33 bn A L 1 式中 L 曝气池每个廊道长 m b 每个廊道宽度 m n 廊道数 设计中取 b 6m n 5 67 21m 56 42 2016 L A2 O 池的平面布置图如下 3 4 1 3 进出水系统进出水系统 1 曝气池的进水设计 初沉池的来水通过 DN1200mm 管道送入 A2 O 池首端的进水渠道 在进水渠道内 水流分别流向两侧 从缺氧段进入 进水渠道宽 0 8m 渠道内水深 0 6m 则渠道内的 最大水流速度为 山东建筑大学毕业设计说明书 34 11 1 hNb Q v s 式中 渠道内的最大水流速度 m s 1 v b1 进水渠道宽度 m h1 进水渠道有效宽度 m 设计中取 b1 0 8m h1 0 6m 1 15m s 6 08 02 1 1 1 v 反应池采用潜孔进水 孔口面积 2 vN Q F s 式中 F 每座反应池所需孔口面积 v2 孔口流速 m s 一般采用 0 2 1 5m s 设计中取 v2 0 55m s 1 55 0 2 1 1 F 设每个孔口尺寸为 0 4 0 4m 则孔口数为 f F n 式中 n 每座曝气池所需孔口数 个 f 每个孔口的面积 6 25 工程中取 8 个 4 04 0 1 n 2 曝气池的出水设计 A2 O 池的出水采用矩形薄壁堰 跌落水头 堰上水头 3 2 2 gmb Q H 式中 H 堰上水头 m Q 每座反应池出水量 m3 s 指污水最大流量 1 1 m3 s 与回流污泥量 回流 量之和 1 1 240 m3 s m 流量系数 一般采用 0 4 0 5 山东建筑大学毕业设计说明书 35 b 堰宽 m 与反应池宽度相等 设计中取 m 0 4 b 6m m 设计中取 0 31m31 0 8 9264 02 2401 11 1 3 2 H A2 O 反应池的最大出水流量为 1 1 1 1 240 3 74 m3 s 出水管管径采用 DN1500mm 送往二沉池 管内流速为 0 8 m s 3 4 1 4 其他管道设计其他管道设计 1 污泥回流管 在本设计中 污泥回流比为 50 从二沉池回流过来的污泥通过两根 DN400mm 的 回流管道分别进入首端的缺氧池和厌氧池 管内流速为 0 85m s 2 硝化液回流管 硝化液回流比为 190 从好氧池出水至缺氧段首端 硝化液回流管道管径为 DN1000mm 管内流速为 0 9m s 3 4 1 5 剩余污泥量剩余污泥量 50 平平 QLbVXSaQW rvr 式中 W 剩余污泥量 d 污泥产率系数 一般采用 0 5 0 7a b 污泥自身氧化系数 d 1 一般采用 0 05 0 1 平均日污水流量 m3 d 平 Q 反应池去除的 SS 浓度 m3 155 10 145mg L 0 145kg m3 r L r L 反应池去除的 BOD5浓度 m3 160 5 10 150 5mg L 0 15kg m3 r S r S 设计中取 0 6 b 0 08a 5072591145 0 32419708 0 15 0 725916 0 W 5988 7 5989 d 山东建筑大学毕业设计说明书 36 3 4 2 曝气系统曝气系统 为了维持曝气池内的污泥具有较高的活性 需要向曝气池内曝气充氧 目前 常用 的曝气设备分为鼓风曝气和机械曝气两大类 在活性污泥法中 应用鼓风曝气的较多 1 需氧量 1 平均时需氧量 2rV OaQSbVX 式中 O2 混合液需氧量 kgO2 d a 活性污泥微生物每代谢 1kgBOD 所需的氧气 kg 数 对于生活污水 a 值介于 0 42 0 53 之间 Q 污水的平均流量 m3 d Sr 被降解的 BOD 浓度 g L b 每 1kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧气 kg 数 b 值介于 0 188 0 11 之间 V 曝气池有效容积 m3 XV 挥发性总悬浮固体浓度 g L 本设计取 a 0 5 b 0 15 则 hkgdO 07 493 kg66 11833 1000 3000 2 1451815 0 1000 10 5 160 725915 0 2 2 最大时需氧量 将污水的平均流量换为最大流量 用同上的公式计算 得到最大时需氧量 hkgdO 08 570 kg94 13681 1000 3000 2 1451815 0 1000 10 5 160 950005 0 max2 3 最大时需氧量与平均时需氧量之比 16 1 07 493 08 570 2 max2 O O 2 供气量 采用 WM 180 型网状膜微孔空气扩散器 每个扩散器的服务面积为 0 49m2 敷设 于池底 0 2m 处 淹没深度为 5 8m 计算温度定为 30 查表得 20 和 30 时 水中饱和溶解氧值为 CS 20 9 17mg L CS 30 7 63mg L 山东建筑大学毕业设计说明书 37 1 空气扩散器出口处的绝对压力 Pb 1 013 105 9800H 式中 Pb 出口处绝对压力 Pa H 扩散器上淹没深度 m 本设计 H 5 8m a PP 55 b 10581 1 8 5980010013 1 空气离开曝气池池面时 氧的百分比为 100 1 2179 1 21 A A t E E O 式中 EA 空气扩散器的氧转移效率 取 12 则 96 18 100 12 01 2179 12 0 1 21 t O 2 曝气池混合液中平均氧饱和度 按最不利的温度条件考虑 30 5 2 066 1042 bt sbs PO CC 式中 Csb 30 30 时 鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值 mg L Cs 30 时 在大气压力条件下 氧的饱和度 mg L 9 28mg L 42 18 96 102 066 101 581 63 7 C 5 5 sb 30 换算为在 20 条件下 脱氧清水的充氧量 20 0 20 1 024 sb T sb T RC R CC 式中 R 混合液需氧量 kg h Csb 20 20 时 鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值 mg L 修正系数