某县城25000m3 _d城市污水处理厂设计

长沙学院课程设计 课程设计说明书题目某县城25000 m3/d城市污水处理厂设计学院(部)生物与环境工程学院专业(班级)环境工程目录第1章 总论31.1 课程设计的目的31.2 课程设计的任务31.3 课程设计的内容及要求31.4 设计资料3第2章 污水处理工艺流程说明52.1处理工艺流程图52.2工艺流程说明5第3章 处理流程工艺63.1粗格栅63.1.1格栅条的间隙数63.1.2栅槽宽度73.1.3通过格栅的水头损失73.1.4格栅总长度83.1.5每日栅渣量83.2污水提升泵房93.2.1集水间计算93.2.2水泵总扬程估算93.3细格栅103.3.1栅条的间隙数103.3.2栅槽宽度113.3.3通过格栅的水头损失113.3.4格栅总长度113.3.5每日栅渣量123.4曝气沉砂池133.4.1池子总有效容积133.4.2水流断面面积133.4.3池总宽度133.4.4每小时所需空气量133.4.5沉砂室沉砂斗体积143.4.6池总高度143.5 A2/O生化反应池153.5.1设计计算153.5.2校核N.P负荷163.5.3剩余污泥量163.5.4碱度校核163.5.5反应池主要尺寸173.5.6反应池进水、出水系统计算173.5.7曝气系统设计计算183.5.8厌氧池设备选择21 3.5.9缺氧池设备选择3.5.10污泥回流设备21 3.5.11混合液回流设备213.6二次沉淀池223.6.1设计参数：223.6.2设计计算223.7消毒池273.7.1设计参数273.7.2设计计算273.8贮泥池283.9污泥浓缩池293.9.1浓缩池面积293.9.2浓缩池直径293.9.3浓缩池深度293.9.4总高度303.9.5设备选型303.9.6浓缩后污泥体积303.10污泥脱水机房31第4章 厂区内总体布置324.1构筑物平面布置324.2污水管线布置324.3厂区绿化布置33总 结34参考文献35第1章 总论1.1 课程设计的目的(1)通过课程设计，掌握水处理工艺选择、工艺计算的方法，掌握平面布置图、高程图及主要构筑物的绘制方法，掌握设计说明书的写作规范。 (2)本设计是水污染控制工程教学中的一个重要实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高所学理论知识。1.2 课程设计的任务（1）厂区平面布置图（2）单体图（1张）1.3 课程设计的内容及要求（1）概况、设计进水水质与水量、设计出水水质、设计依据（2）工艺的简介（3）各个构筑物尺寸的计算过程（4）附属设备与构件的选取计算（5）绿化道路卫生的确定1.4 设计资料(1)设计题目：某县城25000m3/d城市污水处理厂设计(2)城市概况：本工程厂位于XX县污水处理厂位于县城西南方，果利河为受纳水体，距县城3km.场地内地势较为平坦，地面标高451.50-452.50m。厂址西北侧有现状县级道路，交通便利。 (3)设计进水水质与水量结合XX县城的产业结构、居民膳食结构及测定的排水性质，和已建或在建的污水处理厂设计进水水质，并考虑到污水收集采用截留式管网收集系统的特点，确定的本污水处理厂设计进水水量与水质为：Q=25000m3/d，CODcr=300mg/L，BOD5150mg/L，NH3N25mg/L，SS=220mg/L， TP3.0mg/L。(4)设计出水水质根据本项目环境影响评价报告表及审批意见，污水经处理后，必须达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准，具体指标:出水水质：CODcr=60mg/L，BOD520mg/L，NH3N8mg/L，SS=20mg/L， TN=20 TP1.0mg/L。(5) 厂区地形：本工程项目场地地势平整，地形标高为451.50452.50m。考虑果利河50年一遇防洪水位为451.1m，本污水处理厂厂区设计标高定为453.0453.95m。设计厂区整体东南低，西北低，竖向布置采用平坡式，雨水经由雨水口收集排入厂区雨水管道，最后排入果利河。排水采用分流制，尾水重力排放以节约能耗。 第2章 污水处理工艺流程说明2.1处理工艺流程图因本工程需要脱氮除磷，故本设计拟采用以为生化主体的处理工艺，工艺流程图如图2.1所示：图 2.1 工艺流程图2.2工艺流程说明本设计工艺流程为污水首先经粗格栅间进入提升泵房，再通过细格栅，然后均匀进入曝气沉砂池，在沉砂池内可去除浮渣和易沉降的无机性颗粒，污水经过曝气沉砂池后就进入配水井，使污水均匀进入下一工序生化池，生化池能有效的脱氮除磷和去除有机物。经过好氧池的混合液部分内回流到缺氧反应器，大部分进入二沉池，二沉池中的底泥回流至污泥泵房，回流污泥则在污泥提升泵的提升下回流至厌氧反应器。经二沉池沉淀分离后，底泥进入浓缩池，上清液进入接触消毒池，进行消毒深度处理，处理后的水可以直接外排，进入浓缩脱水机房的底泥经脱水及干燥成滤饼后，由汽车拖运至渣场填埋处置。整个处理过程便完成。第3章 处理流程工艺3.1粗格栅污水处理厂的污水由一根污水管从城区直接接入格栅间。格栅设置3个，2个同时开启运行，留下1个备用，防止其出现故障。格栅计算简图如图3.1所示：图3.1粗格栅计算简图已知条件：设计污水量:25000总变化系数:K=1.45设计最大流量取格栅明渠水流速度。3.1.1格栅条的间隙数设格栅前水深，过格栅流速，格栅条间隙宽度，格栅倾角，则： 个，取26个式中 最大设计流量，； 格栅倾角，取； 栅条间隙，m，取； 栅条间隙数，个； 栅前水深，m，取； 过栅流速，取。3.1.2栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m【1】，取0.2m设栅条宽度：m则栅槽宽度： m3.1.3通过格栅的水头损失进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠宽m,其渐宽部分展开角度，进水渠道内的流速为0.799。m格栅与出水渠道连接处的渐窄部分长度：m通过格栅的水头损失：式中 设计水头损失，m； 计算水头损失m； 重力加速度，； 系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3； 阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供计算公式和相关系数计算； 设栅条断面为锐边矩形断面，。m为安全起见，取m3.1.4格栅总长度L式中栅前渠道深，m； 超高，m。m3.1.5每日栅渣量W 式中栅渣量，污水，格栅间隙为1625时，污水；格栅间隙为时，本工程格栅间隙为25，取污水。采用机械清渣。3.2污水提升泵房3.2.1集水间计算选择水池与机器间合建式泵站，采用2台泵（1用1备）每台水泵的流量 集水间的容积，采用相当于最大1台泵5min的容量 有效水深采用，则集水池面积：3.2.2水泵总扬程估算集水池最低工作水位与所需提升最高水位之差为： m其中5.10为集水池最低水位，详细计算出水管头损失：每台水泵单用一根出水管，每台水泵，每根习惯的管径为，流速为1.37，设管总长为，局部损失占沿程损失的计，则总损失为： 泵站内管线水头损失假设为，考虑自由水头为水泵总扬程为：，取。选用350QW1500-15-90潜污泵，其扬程为（符合要求)。3.3细格栅设计流量：单池，以最大时流量计；栅前流速：，过栅流速：；栅条宽度：，栅条净间距；栅前部分长度：，格栅倾角：，单位栅渣量：。细格栅计算简图如图3.2图3.2 细格栅计算简图3.3.1栅条的间隙数设栅前水深，过栅前流速，栅条间隙宽度，格栅倾角， 个，取74个式中 最大设计流量，； 格栅倾角，取； 栅条间隙，取； n 栅条间隙数，个； h 栅前水深，m,取h=0.8m； 过栅流速，,取。3.3.2栅槽宽度栅条宽度一般比格栅宽4，取设栅条宽度：栅槽宽度：3.3.3通过格栅的水头损失（1）.进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽其渐宽部分展开角度进水渠道内的流速为（2）.格栅与出水渠道连接处的渐窄部分长度（3）.通过格栅的水头损失 式中 设计水头损失，m； 计算水头损失m； 重力加速度，； 系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3； 阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供计算公式和相关系数计算； 设栅条断面为锐边矩形断面，。m为安全起见，取。3.3.4格栅总长度式中栅前渠道深，m； 超高，m。3.3.5每日栅渣量W 式中栅渣量，污水，格栅间隙为1625时，污水；格栅间隙为时，本工程格栅间隙为10，取污水。采用机械清渣。3.4曝气沉砂池3.4.1池子总有效容积式中设计流量， 设计流量下的流行时间，则：3.4.2水流断面面积式中为设计流量时的水平流速，取。3.4.3池总宽度式中 为设计有效水深，取.则： m每个池子宽度b，取n=2格，m，取1.1m池长L,3.4.4每小时所需空气量式中 为每立方米污水所需空气量，取污水则： 取曝气干管管径,支管管径。3.4.5沉砂室沉砂斗体积设，则： 式中 城市污水的含沙量，取则： 设每1个分格有一个沉砂斗沉砂斗各部分尺寸设斗底宽，斗高，沉砂斗上口宽沉砂斗容积为：（符合要求）3.4.6池总高度H(m)设超高机械选型：选择型泵吸砂机1台功率泵功率，行走功率;选择型螺旋砂水分离器1台，功率。3.5 A2/O生化反应池设计进水： 设计出水：采用生化处理工艺，工艺流程简图如图3.3 图3.3 工艺流程简图图3.4 A2O脱磷除氮工艺图 A2/O脱氮除磷工艺主要设计参数 污泥回流比，混合液回流比，污泥负荷：, 回流污泥浓度：生化池的主要设计参数如下：判断是否可以采用工艺： 符合要求。3.5.1设计计算反应池容积 水力停留时间各反应池容积为：厌氧：缺氧：好氧=1:1:3=1923.2：1923.2:5769.6各反应池水力停留时间为：厌氧：缺氧：好氧=1:1:3=1.824h：1.824h：5.472h3.5.2校核P负荷 厌氧段P负荷好氧段N负荷符合要求。3.5.3剩余污泥量式中，污泥增值系数;污泥自身氧化系数；挥发性悬浮固体浓度，挥发百分。所以：3.5.4碱度校核每氧化需碱度,每还原产生碱度，去除产生碱度。剩余碱度进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除产生碱度生物污泥中的含氮量以计，则每日用于合成的总氮，总氮用于合成。被氧化的进水 被氧化的所需脱硝量需还原的硝酸盐氮量：所以，剩余碱度：综上，未能维持，需加入一定的石灰来提高碱度。3.5. 5反应池主要尺寸反应池设一组，单池容积：有效水深单组有效面积：采用六格廊道推流反应器，廊道宽为。单组反应池长度 取校核：； 。超高取，则反应池总高3.5.6反应池进水、出水系统计算（1）进水管反应池进水管设计流量：管道流速，管道过水断面面积：管径计算：（2）回流污泥管及回流污泥泵房反应池回流污泥设计进水量，管道流速，取回流管管径。回流污泥泵的选择：选择2台（1用1备）潜污泵，流量，扬程。混合液回流泵的选择：选择2台（1用1备）潜污泵，流量，扬程。（3）进水井反应池进水空尺寸如下。进水孔流量：孔口流速，孔口过水断面面积：孔口尺寸取为，进水井平面尺寸为（4）出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算：式中，堰宽；所以，堰上水头：出孔流量，孔口流速，孔口过水断面面积，取孔口尺寸为，出水井平面尺寸取为。（5）出水管反应池出水管设计流量，管道流速，过水断面面积，管径，取出水管管径。根据给水排水手册9，取曝气池水头损失3.5.7曝气系统设计计算设计需氧量时，考虑最不利情况，按夏季时高水温计算设计需氧量。实际需氧量： （1）碳化需氧量（2）硝化需氧量（3）脱氮产氧量每还原总需氧量：最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则去除的需氧量（4）标准状态下需氧量采用鼓风机曝气，微孔曝气器。曝气器敷设与池底，距池底，淹没深度,氧转移效率,计算温度。将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量。式中 ； ； ； 。求定空气扩散装置出口处的绝对压力值 ，按下式计算：求定气泡离开池表面时，氧的百分比值，按下式计算：确定计算水温条件下的氧的饱和度：相应最大时标准需氧量：去除每的标准需氧量：单池小时供氧量：所需空气压力：式中 为安全起见取，详细计算见 所以，选择刚玉微孔曝气板，选择型刚玉曝气器，曝气器氧利用率，服务面积，充氧能力。曝气器数量计算： 个（按单组曝气计算）取2312 个以微孔曝气器的服务面积校核： 符合条件（5）空压机的选定空压机供气量最大时为：平均时： 其中，为曝气沉砂池的需氧量。故选取型鼓风机3台（2用1备），每台鼓风机供气量，即，鼓风机风压。3.5.8厌氧池设备选择以单组反应池计算，厌氧池设导流墙，将厌氧池分为3格，每格设潜水搅拌机1台，所需功率按计算，厌氧池有效容积所需功率为。3.5.9缺氧池设备选择以单组反应池计算，缺氧池设导流墙，将缺氧池分为3格，每格设潜水搅拌机1台，所需功率按计算，厌氧池有效容积所需功率为。3.5.10污泥回流设备回流比,污泥回流量设污泥回流泵房，2台泵（1用1备），型号，单泵流量。3.5.11混合液回流设备混合液回流泵：混合液回流比,混合液回流量：设混合液回流泵房，2台泵（1用1备），型号,单泵流量。混合液回流管：回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房，经潜污泵提升后送至缺氧段首段，混合管设计流量泵房进水管流速，过水断面面积管径：。泵房压力出水管流速管径m. 取DN300.3.6二次沉淀池二次沉淀池计算简图如图3.4 图3.5 二次沉淀池计算简图3.6.1设计参数：（1）设计流量：；（2）生化池中悬浮物固体浓度：；（3）二沉池底流生物固体浓度：；（4）污泥回流比：。3.6.2设计计算 （1）沉淀部分水面面积根据生物处理段的特性，选取辐流式二沉池的表面负荷，设沉淀池数目n=1。 （2）池子直径 （3）校核堰口负荷 （4）校核固体负荷 （5）澄清区高度，设沉淀时间 （6）污泥区高度，设污泥停留时间 （7）池边水深（8）污泥斗高设污泥斗底部直径。则 （9）池总高二次沉淀池拟采用单管吸泥排泥，池底坡度，池中心与池边落差：超高： （10）进出水系统计算1）进水槽计算采用环形平底配水槽，等距设布水孔，孔径短 管。配水槽底配水区设挡水裙板，高。配水槽流量：设配水槽宽，配水槽流速。槽中水深布水孔平均流速：式中； ；污水的运动粘度，与水温有关；。，故：布水孔数：，取400个。孔距：校核： ； ； 。设导流絮凝区环形面积的宽度与配水槽同款，则在之间，合格。取进水管管径，校核进水速度。2）出水槽计算采用双边三角堰出水槽集水，出水槽沿池壁环形布置，环形槽中水流由左右两侧汇入出水口。集水槽中流速：设集水槽宽：槽内重点水深：槽内起点 水深： 式中 ； ； 。设计中取出水堰后自由跌落，集水槽高度：，取。集水槽断面尺寸为。出水堰计算： 式中； ； ； ； ； ； ； ； 。设计中取，水槽距池壁根据规定二沉池出水堰上负荷在之间【8】，计算结果符合要求。出水管管径m/s3）排泥装置沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排除池外。排泥管管径，回流污泥量，流速为。3.7消毒池城市污水经处理后，水质已经改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水排放水体前应进行消毒。本设计用紫外线消毒，消毒效率高，占地面积小。3.7.1设计参数依据加拿大（特洁安）公司生产的紫外线消毒系统的主要参数，选用设备型号【7】；辐射时间：。3.7.2设计计算（1）灯管数紫外线消毒设备每需根灯管，每根灯管的功率为。采用单组布设的形式。则平均日流量需：拟选用9根灯管为一个模块，则模块数（2）消毒渠设计按设备要求深度为，设渠中水流速度为。渠道过水断面积：渠道宽度：若灯管间距为，沿渠道宽度可安装13个模块，则选取系统，两个灯组，一个灯组模块。渠道长度：每个模块长度为，渠道出水设堰板调节，调节堰到灯组间距，进水口到灯组间距，则渠道总长校核辐射时间：根据给水排水设计手册，取紫外线消毒池水头损失。图3.6紫外消毒渠道布置图3.8贮泥池单座二沉池污泥量： 总泥量：贮泥周期：则贮泥池的容积：取贮泥池尺深池总面积：。为防止污泥在池内沉降，采用液下搅拌机。3.9污泥浓缩池3.9.1浓缩池面积 设计草图如图3.5 图3.5污泥浓缩池计算示意式中 ； ； 。 3.9.2浓缩池直径单池面积：浓缩池直径：，设计采用2组圆形辐流池3.9.3浓缩池深度浓缩池工作部分有效水深：式中 ；超高，缓冲区高度,浓缩池设机械刮泥，坡地坡度，污泥斗下底直径，上底直径。池底坡度造成的深度：污泥斗高度：污泥斗容积：3.9.4总高度 3.9.5设备选型选择ZXG型中心传动刮泥机，规格7m，周边速度2.0m/min，电动机功率0.55kW10。3.9.6浓缩后污泥体积3.10污泥脱水机房经过浓缩后，污泥浓缩池产生的污泥体积为16.95m3/d，含水率96%，采用化学法调节预处理，加石灰10%，铁盐7%（均以占污泥干重计），拟采用BAS8/450型板框压滤机进行污泥脱水，要求泥饼含水率达65%。污泥的增加系数： 若每天工作两班，即16小时，则每小时污泥量为： 污泥量选用压滤面积为的箱式压滤机，压滤机取2台，其中1台备用11。第4章 厂区内总体布置4.1构筑物平面布置 按照功能，将污水处理厂布置分成四个区域：(1) 污水处理区，由各项污水处理设施组成，呈直线型布置。包括：污水总泵站、氧化沟、辐流沉淀池。位于厂区主导风下风向。(2) 污泥处理区，位于厂区主导风向的下风向偏西，由污泥处理构筑物组成，呈直线型布置。包括：污泥浓缩池、贮泥池、晒泥场等。(3) 生活区，该区是将办公楼、宿舍等建筑物组合的一个区，位于主导风向的上风向。（4）污水预处理及配电区，该区包括配电间与污水预处理格栅沉砂池等装置，另外包括停车场与食堂。位于主导风上风向偏西处。4.2污水管线布置污水厂管线布置主要有以下管线的布置：(1) 污水厂工艺管道污水经总泵站提升后，按照处理工艺经处理构筑物后排入水体。(2) 污泥工艺管道污泥主要是剩余污泥，按照工艺处理后运出厂外。(3) 厂区排水管道厂区排水管道系统包括构筑物上清液和溢流管、构筑物放空管、各建筑物的排水管、厂区雨水管。对于雨水管，水质能达到排放标准，可以直接排放，而构筑物上清液和溢流管与构筑物放空管及各建筑物的排水管，这些污水的污染物浓度很高，水质达不到排放标准，不能直接排放，设计中把它们收集后接入泵前集水池继续进行处理。(4) 空气管道(5) 超越管道(6) 厂区该水管道和消火栓布置由厂外接入送至各建筑物用水点。厂区内每隔120.0 m的检间距设置1个室外消火栓。4.3厂区绿化布置（1）在厂区的一些地方进行绿化。（2）厂区平面布置见污水处理平面图附图污水厂。 （3）具体结果见附录中平面布置图。总 结本设计采用A2/O工艺，本工艺应为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺对能使有机物得到降解，还对氮.磷的处理效率较高，出水水质也达相关的出水要求，而且操作简单造价低，所以本设计采用A2/O工艺。该工艺各反应器单元功能及工艺特征如下：厌氧反应器：原污水及从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入该反应器，其主要功能是释放磷，同时对部分有机物进行氨化；缺氧反应器：污水经厌氧反应器进入该反应器，其首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（Q原污水量）；好氧反应器曝气池：混合液由缺氧反应器进入该反应器，其功能是多重的，去除BOD、硝化和吸收磷都是在该反应器内进行的，这三项反应都是重要的，混合液中含有污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD(或COD)则得到去除，流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧反应器；沉淀池：其功能是泥水分离，污泥的一部分回流厌氧