沉淀池设计.doc

摘要城市污水处理是指为改变污水性质，使其对环境水域不产生危害而采取的措施。城市污水处理一般分为三级：一级处理，系应用物理处理法去除污水中不溶解的污染物和寄生虫卵；二级处理，系应用生物处理法将污水中各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质；三级处理，系应用化学沉淀法、生物化学法、物理化学法等，去除污水中的磷、氮、难降解的有机物、无机盐等。至于采取哪级处理比较合理，应视对最终排出物的处理要求而定。通常以一级处理为预处理，二级处理为主体，三级处理很少使用。一般工厂排出的污水，至少应采取两级处理。由于二级处理排出的污泥有可能造成二次污染，因此，还要进行污泥处理。根据本项工程的水质、水量及处理要求，为实现以最低的建设费用和运行成本取得最佳的出水效果的目的，设计一座二级处理的城市污水处理厂。对其主要污水处构筑物的工艺尺寸进行设计计算，最后完成设计计算说明书和工艺流程图。关键词：城市污水处理；工艺流程；设计计算课 程 设 计 论 文 纸 第 1 页 共 20 页目 录 1 引言 2- -装 - 订 - 线-1.1总论 21.1.1 设计任务和内容 21.1.2 基本资料 22 污水处理工艺流程说明 22.1 格栅 32.2 沉砂池 32.3 初沉池 32.4 曝气池 32.5 二沉池 3 3 处理构筑物设计 43.1 格栅间和泵房 43.2 沉砂池 4 3.3 初沉池 5 3.4 曝气池 6 3.5 二沉池 84 主要设备说明 9 5 主要构筑物与附属建筑物 10 5.1 主要构筑物 10 5.2 附属构筑物 11结论 13参考文献 14 毕 业 设 计 论 文 纸 第 2 页 共 20页1 引言污水处理厂是从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必需经过人工强化处理的场所。一般分为城市集中污水处理厂和各污染源分散污水处理厂，处理后排入水体或城市管道。有时为了回收循环利用废水资源，需要提高处理后出水水质时则需建设污水回用或循环利用污水处理厂。处理厂的处理工艺流程是有各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的，包括各种物理法、化学法和生物法，要求技术先进，经济合理，费用最省。设计时必须贯彻当前国家的各项建设方针和政策。因此，从处理深度上，污水处理厂可能是一级、二级、三级或深度处理工艺。污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物，附属建筑物，管道的平面和高程设计并进行道路、绿化、管道综合、厂区给排水、污泥处置及处理系统管理自动化等设计，以保证污水处理厂达到处理效果稳定，满足设计要求，运行管理方便，技术先进，投资运行费用省等各种要求。11 总论1.1.1 设计任务和内容1)对工艺流程选择作说明2）对工艺构筑物选型作说明3）主要处理设施（隔栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）的工艺计算1.1.2 基本资料l 污水水量与水质污水处理水量：16万m3/d；污水水质：CODCr 450mg/L，BOD5 200mg/L，SS 250mg/L，氨氮15mg/L。l 处理要求污水经二级处理后应符合以下具体要求：CODCr 70mg/L，BOD5 20mg/L，SS 30mg/L，氨氮15mg/L。 l 处理工艺流程污水拟采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如下：污水分流隔栅间污水泵房出水井计量槽沉砂池初沉池曝气池二沉池消毒池出水 回流泵 2 污水处理工艺流程说明污水拟采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如下：污水分流隔栅间污水泵房出水井计量槽沉砂池初沉池曝气池二沉池消毒池出水 回流泵 2.1 格栅型式：平面型，倾斜安装机械格栅。城市排水系统为暗管系统，且有中途泵站，仅在泵前格栅间设计中格栅。选择平面型格栅：格栅有一组活数组平行的金属栅条、塑料齿钩活金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行，而平面型构造简单，价格低廉。2.2 沉砂池型式：平流式。选择平流式是因为具有截留无机颗粒效果较好，构造简单。作为一种预处理手段用于去除污水易降解的无机性颗粒物。2.3 初沉池型式：平流式。选择平流式初沉池是因为对冲击负荷和温度变化适应能力强和施工简单，造价低廉。适用范围也较广 ，适用于地下水位较高及地质较差的地区，大，中，小型污水处理厂。可以较经济有效地去除水中悬浮固体，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。2.4 曝气池型式：传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。选择理由：从理论上，推流优于完全混合，但由于充氧设备能力的限制，以及纵向混合的存在。两种处理效果想接近。若能克服惨混，则推流式比完全混合好。根据进水的负荷变化情况，曝气设备的选择，场地布置等。推流式曝气池的特点:1.初期吸附与氧化分解均在同一池中进行,从首端的对数增长,到池中,末端的减速增长,内源呼吸期.2.曝气池首端有机污染污负荷高,好氧速率高.3.曝气池容积大,占用的土地较多,基建费用高.4.耗氧速率沿曝气池长是变化的,而供氧速率难于其相吻合,适应,池前段可能出现耗氧速率高于供氧速率的现象,后段又可能出现DO过剩的现象.5.对进水水质水量变化的适应性差.2.5 二沉池型式： 中心进水，周边出水，辅流式二沉池。选择中心进水，周边出水，辅流式二沉池是因为进水部分在池中心，因中心导流筒流速大，活性污泥在中心导流筒内难于絮凝，并且这股水流与池内水相比，相对密度大，向下流动时动能较高，易于冲击池底污泥。它的特点：（1）进水槽断面较大，而槽底的空口较小，布水时的水头损失集中在孔口上，故布水比较均匀，但配水渠内浮渣难于排除，容易结壳（2）进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处，距进水孔口有一段较长距离，这有助于进一步把水流均匀地分布在整个入流区的过水断面上，而且污水进入沉淀区的流速要小得多，有利于悬浮颗粒的沉淀。3 处理构筑物设计3.1 格栅间和泵房3.1.1 格栅的设计参数：栅渣的数量与服务地区的情况、污水排水系统的类型、污水数量以及栅条的间隙等因素有关。对于城镇污水处理厂，一般可参考以下数据：（1）当栅条间隙喂16-25mm，栅渣截留量喂0.10-0.05m3/（103m3污水）（2）当栅条间隙喂40mm左右时，栅渣截留量喂0.03-0.01m3/(103m3污水)水流的流速一般在0.4-0.9m/s,污水通过栅条间隙的流速（过栅流速）喂0.6-1.0m/s，最高流量可高达1.2-1.4m/s。格栅栅条尺寸一般采用锐边矩形，所以栅条宽度S=0.01m因此，格栅过栅流速可选择v=1.0 m/s3.1.2 平流式格栅设计：（1）格栅的间隙数量：n=Qmax sin/bhv=0.873/2 / 0.021.01.0=40（2）格栅槽总宽度B:B=S(n-1)+bn=0.01（40-1）+0.0240 =1.19m（3）栅后槽的总高度H：H=h+h1+h2=1.0+0.3+0.11 =1.41m（4）格栅的总长度L：L=L1+L2+0.5m+1.0m+H1/tg=0.261+0.131+0.5+1.0+3.571 =5.463m（5） 每日栅渣量W：W=QmaxW186400/Kz1000=0.870.0586400/1.21000=3.132m3/d3.2沉砂池3.2.1 平流式沉砂池的设计参数1）污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速应不小于0.15m/s2）最高时流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s，一般取3060s3）有效水深不应大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格宽度不宜小于0.6m4）池底坡度一般为0.010.02，当设置除砂设备的要求，确定池底的形状。因此，污水的流速v=0.3m/s，有效水深h=1.0m3.2.2 平流式沉砂池设计：1）沉砂部分的长度L：L=vt=0.350=15m2)水流断面面积A：A=Qmax/v=0.9/0.3=3m23)池总宽度b：B=A/h2=3/1.0=3m4)贮砂斗所需容积V：V=86400QmaxTX/1000Kz=864000.920.07/10001.2=9.072m35)贮砂斗各部分尺寸计算：设贮砂斗底宽b1=0.5m;斗壁与水平面的倾角为60。；则贮砂斗的上口宽b2为：b2=2h3/tg60+b1=21.8/3+0.5=2.58m6）贮砂室的高度h3：采用重力排沙，池底设6%坡度坡向砂斗H3=h3+0.06.l2=h3+0.06*L-2b2-b/2=1.879m7）池总高度HH=h1+h2+h3=3.379m3.3 初沉池3.3.1 初沉池的设计参数（1）设计流量沉淀池的设计流量与沉砂池的设计流量相同。在分流制的污水处理系统中，当污水是自流进入沉淀池时，应按最大流量作为设计流量；当用水泵提升时，应按水泵的最大组合流量作为设计流量。在合流制系统中应按降雨时的设计流量校核，但沉淀时间应不小于30min。（2）沉淀池数量对于城镇污水处理厂，沉淀池应不少于2座，并考虑1座发生故障时，其余工作的沉淀池能够负担全部流量。（3）沉淀池的构造尺寸 沉淀池超高不应小于0.3m；有效水深宜采用2.04.0m；缓冲层高度，非机械泥时宜采用0.5m，机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；贮泥斗斜壁的倾角，方斗宜为60o，圆斗宜为55o；坡向泥斗的底板坡度，平流式沉淀池不宜小于0.01。（4）沉淀池出水部分 一般采用堰流，堰口应保持水平。初沉池的出水堰最大负荷不宜大于2.9L/(s.m)；二沉池出水堰最大负荷不宜大于1.7L/(s.m)。可采用多槽出水布置，减轻单位长度堰口水力负荷，提高出水水质。（5）贮泥斗的容积 初沉池一般按不大于2d的污泥量计算，采用机械排泥的污泥斗可按4h污泥量计算；活性污泥法处理后二沉池的污泥区体积，宜按不超过2h贮泥时间计算，并应有连续排泥措施；生物膜法处理后二沉池的污泥区体积，宜按4h的污泥量计算。（6）排泥部分 沉淀池一般采用静水压力排泥，初沉池排泥静水头不应小于1.5m(H2O);生物膜法的二沉池不应小于1.2m(H2O);活性污泥法的二沉池不应小于0.9m(H2O);排泥管直径不应小于200mm。最大流量Qmax=950.4m3/h3.3.2 平流式沉淀池的设计1.沉淀区的表面积A:A= Qmax/q=950.4/2=475.2m22.沉淀区有效水深h2:h2=q.t=2x1.5=3m3.沉淀区有效容积V:V=Qmax.t=1.002x1.5x3600=5410.8m34.沉淀池长度L:L=3.6v.t=3.6x8x1.5=43.2m5.沉淀区的总宽度B:B=A/L=475.2/43.2=11m6.沉淀池的数量n:n=B/b=11/6=27.污泥区的容积Vw: 对于生活污水，可按每日产生污泥量和排泥的时间间隔设计。Vw=S.N.T/1000=1463.36m38.沉淀池的总高度H:H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4+h”4=0.3+3+0.3+4.19=7.79m9.贮泥斗的容积V1:V1=1/3h4(S1+S2+S1S2) =62.3 m3 10.贮泥斗以上梯形部分污泥容积V2:V2=(L1+L2)/2h”4b=43.2 m3 3.4 曝气池3.4.1 曝气池设计参数（1）曝气池进水配水点除起端外，沿流长方向距池起点1/23/4池长以内可增加23个配水点。（2）曝气池污泥负荷宜选0.3kgBOD5/(kgMLSSd)，再按计算法校核。（3） 污泥回流比R30%80%，在计算污泥回流设施及二沉池贮泥量时，R取大值。（4） SVI值选120150ml/g，污泥浓度可计算确定，但不宜大于3500mg/L。（5）曝气池深度应结合总体高程、选用的曝气扩散器及鼓风机、地质条件确定。多点进水可稍长些，一般控制L5-8B。 3.4.2 曝气池的计算1、计算曝气池容积（1）按污泥负荷计算：V=Q(So-Se)/LsX=150000 (200-12.5)/0.32000m3=46875m3(2)按污泥泥龄计算:取Y=0.6kgMLVSS/kgBOD5Kd=0.06d-1 V=Q (So-Se)/LsX=150000(200-12.5)/0.3 V=QYc(So Se)/Xv(1+Kdc) =1500000.65(200-12.5)/20000.8(1+0.064)m3=42528m3经过计算,可以取曝气池容积47000m32、计算曝气池的水力停留时间：t=V/Q=4700024/150000h=7.52h3、计算每天排除的剩余污泥量：（1）按表观污泥产率计算： Yobs=Y/1+Kd=0.6/1+0.064=0.484计算系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量： Xv=YobsQ(So-Se)=0.484150000(200-12.5)10-3kg/d=13613kg/d计算总排泥量：13613/0.8kg/d=17016kg/d(2)按污泥泥龄计算：X=VX/c=470002000/410-3kg/d=23500kg/d4、计算曝气池的需氧量：O2=Q(So-Se)/0.68-1.42Xv=150000(200-12.5)/0.68-1.42136131000kg/d=2107kg/d5、空气量计算： 采用鼓风曝气，设曝气池有效水深6.0m,曝气扩散器安装距池底0.2m,则扩散器上静水压5.8m,其它相关参数选择：=0.7,=0.95,=1,曝气设备堵塞系数F=0.8,采用管式微孔扩散设备，EA=18%，扩散器压力损失4kPa,20oC水中溶解氧饱和度为9.17mg/L扩散器出口处绝对压力：Pd=p+9.8103H= (1.013105+9.81035.8)Pa=1.58105Pa空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数计算：o=21(1-EA)/79+21(1-EA)100%= =21(1-0.18)/ 79+21(1-0.18)100%=17.9%20oC时曝气池混合液中平均氧饱和度，计算:cs=cs(pd/2.026105+ o /42) =9.17(1.58105/2.026105+17.9/42)mg/L =11.06mg/L将计算需氧量换算为标准条件下（20oC，脱氧清水）充氧量 ：Os=O2 cs(20)/ cs(T)-c 1.024(T-20) F =21079.17/0.7(0.95111.06-2.0)1.02420-200.8kg/d =3.85107kg/h曝气池供气量：Gs=Os/0.28EA= 3.85107/0.2818%m3/h =7.64108m3/h如果选择三台风机，两用一备，则单台风机风量： 3.82108m3/h6、鼓风机出口风压计算：选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，如果管路压力损失5.5kpa扩散器压力损失4kpa,根据出口压力p: p=H+hd+hf=5.89.8+4+5.5+3kpa=69.3kpa3.5 二沉池3.5.1 二沉池的设计参数二沉池活性污泥法：沉淀时间：1.5-4.0h;表面水力负荷：0.6-1.5m3(m2h)-1,每人每日污泥量12-32g(人d)-1,污泥含水量99.2-99.6%，固体负荷150kg(m2g)-1. 。选用表面负荷时，注意活性污泥在二沉池中沉淀的特点，q应小于初沉池。计算中心进水管，应考虑回流污泥，且R值取大值。中心进水管水流速度可选0.20.5m/s，配水窗水流速可选0.50.8m/s。3.5.2 二沉池的设计计算1、沉淀池的表面面积沉淀池面积计算公式：A=Q/q=950.4/1.5=633.6m3 采用最大时污水设计流量可以满足澄清区面积计算要求。但是二沉池进水管，配水区，中心管，中心导流筒等的设计应包括回流污泥量在内。2、二沉池有效水深水深H一般根据沉淀时间t计算，沉淀池水力停留时间t一般取1.5-4h，对应的沉淀池有效水深在2.0-4.0m。H=Qt/A=qt=1.5*2=3m3、二沉池污泥区容积污泥区与澄清区之间应留有一定的缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m，机械排泥时应根据刮泥板高度确定，同时宜高出刮泥板高度0.3m，沉淀池的设计应尽量避免在局部地方形成污泥死区。Vs=RQts =0.5*950.4*6.6=3132m34 主要设备说明4.1 格栅 去除污水中粗大的漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。粗格栅间安装两台LHG型格栅除污机，单机功率1.1KW，单台设计流量3132m3/s，栅渠宽度1190mm，栅条间隙21mm，过栅流速1.0m/s，栅前水深1.0m，安装角度60，最大水位差100mm。可设定为自动和手动控制。格栅间设置的工作平台应高出栅前最高设计水位0.5m,并应有安全和冲洗设施，平台的正面过道宽度，采用机械清渣时不应小于1.5m，并应满足设备安装的空间尺寸要求，采用人工清渣时不应小于1.2m,两侧过道宽度宜采用0.7-1.0m，格栅前端距井壁的尺寸，应根据不同格栅机要求设计，一般应大于1.0m。格栅间设置通风设施或进行抽泣收集处理，并设置有毒有害气体的检测和报警装置。4.2沉砂池去除污水比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机颗粒，以保证后续流程的正常运行。双跨桥式自动刮砂机一套，桥长5.5m。吸砂泵2台，流量2530m3/h，扬程H=5m，根据时间控制自动运行，同时设手动控制。砂水分离器1套，Q=60m3/h，由吸砂泵运行信号控制。穿孔曝气系统及曝气管路2组，微孔曝头2000个，由手动阀门调节气量4.3 初沉池 去除悬浮固体，可降低后续生物处理构筑物的正常运行。出水堰不仅可控制沉淀池内的水面高度，而且对沉淀池内水流的均匀分布有直接影响。沉淀池整个出流堰的单位长度溢流量应相等。锯齿形三角堰应用普遍，水面宜位于齿高的1/2处。为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，堰板安装孔应便于上下调节堰口高度，使出口堰保持水平状态。4.4 曝气池 通过曝气设备充入空气，空气中氧气溶入污水使活性污泥混合液产生好氧代谢反应。其中，曝气设备不仅传递氧气进入混合液，同时起搅拌作用而使混合液呈悬浮状态。曝气设备：设备类型：YHG1400A表面曝气机设计参数：功率N=18.5kw，浸没400mm，单台充氧能力39.5kgO2/h，动力功率2.2kg/kw.h。控制方式：根据氧化沟中溶解氧，由PLC自动控制开停。转碟碟片材质：玻纤增强聚丙烯或玻璃钢。出水堰：设备类型：可调式自动出水堰设备数量：2台设计参数：堰长4m，可调范围0300mm控制方式：根据氧化沟中溶解氧，由PLC控制出水堰高度材质：铝合金（或不锈钢）4.5 二沉池二沉池的主要功能是对处理后的混合液进行固液分离，以保证出水水质。采用污泥斗排泥时，污泥斗斜壁与水平面的夹角，方斗宜大于60度，圆斗宜大于55度。二沉池静压排泥的净水头。活性污泥法处理系统不应小于0.9m，生物接触氧化法不应小于1.2m。排泥管直径宜大于200mm。刮泥机：设备类型：垂架式中心传动刮泥机设备数量：2台设计参数：桥长18m，控制方式：连续运行，由PLC自动显示工作状况并遥控或现场手动控制开停；材质：水下部分为不锈钢，水上部分为热浸锌钢。溢流出水堰：设备类型：锯齿出水堰设备数量：2套堰负荷：2.0L/m.s单池堰长：107m；材质：铝合金（或不锈钢）5 主要构筑物与附属建筑物 5.1 主要构筑物5.1.1 格栅格栅的主要构筑物为进水渠和格栅井。进水渠除接受厂外来水外，同时接受污水处理厂内的废水。进水渠上安装电磁流量计以监测流量。进水渠为钢筋混凝土结构。采用两条直壁平行渠道设计流量为Qmax=600L/s。5.1.2 沉砂池设1座钢筋混凝土矩形水池，分为2格。设计参数为：单格流量3132m3/s，池子总宽度3m，池长15m，设计有效水深1m，有效容积9.072m3。型式：平流式。贮砂斗不宜太深，应与排砂方法要求、总体高程布置相适应。5.1.3 初沉池型式：平流式。 除原污水外，还有浓缩池、消化池及脱水机房上清液进入。表面负荷可选2.03.0m3/(m2h)，沉淀时间1.52.0h，SS去除率50%60%。排泥方法：机械刮泥，静压排泥。 沉淀池贮泥时间应与排泥方式适应，静压排泥时贮泥时间为2d。 5.1.4 曝气池型式：传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。曝气池进水配水点除起端外，沿流长方向距池起点1/23/4池长以内可增加23个配水点。曝气池污泥负荷宜选0.3kgBOD5/(kgMLSSd)，再按计算法校核。5.1.5 二沉池设计2座周边进水、周边出水辐流式沉淀池，设计参数：单池设计流量：Qmax=950.4m3/h，表面负荷1.0m3/m2.h，沉淀时间2h，池直径36m，池边水深3m。5.2 附属构筑物5.2.1 污水提升泵房1.主要构筑物主要构筑物由全地下式的钢筋混凝土结构矩形集水池、半地下式泵房及地面配电间组成。集水池长12m，宽6m，有效水深2m。半地下式泵房高3m，地面建筑高5m。2.主要设备提升泵采用3台潜污泵，其主要性能参数为Q=300L/s，H=10m，N=45kW，带自耦装置。泵房内设电动单梁起重机1台，起重量3t。各水泵的出水管汇集于出水井，出水集中后通过连接渠进入细格栅渠。5.2.2 小型鼓风机房设置小型鼓风机房主要是为沉砂池曝气。1.主要构筑物小型鼓风机房一座，内设空气廊道，空气经滤过后进入廊道，鼓风机进气管与廊道连接，同时，房内设