李松2009302986.doc

水污染控制工程课程设计题 目：西安市第七污水处理厂工艺设计学 号 2009302986 姓 名 李 松 指导教师 孙 伟 民 设计成绩_ _27水污染控制工程课程设计任务书一、 课题名称：二、 西安市第七污水处理厂污水处理工艺设计三、 设计任务：根据有关部门批准的任务书，拟在西安市高新区新建一座城市污水处理厂，要求进行该污水厂的工艺设计，包括方案选择、工艺设计及计算、污水厂平面布置和高程布置。四、 设计资料：1、设计水量：近期15万m3/d，远期30万m3/d2、进水水质： =400mg/L,=200mg/L, SS=350mg/L,=25mg/L，TN=40mg/L, PO43-=3.7mg/L3、 要求污水经过处理后，出水水质全面达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）的 一级B标准，即CODcr 60mg/L、BOD520mg/L、SS20mg/L、NH3-N8mg/L，TP1mg/L,pH=69。四、要求：1、进行该污水厂方案论证与设计；2、进行污水处理厂工艺初步设计3、写出设计说明、计算书，字数不少于5000 字。4、绘出污水处理厂工艺流程图、工艺总平面布置图、工艺管道平面布置图、工艺高程图、及主要构筑物单体图。五、设计时限：两周六、设计进度1、设计动员，布置任务，提出要求，强调纪律，准备设计室和制图工具（时间1d ）。2、文献查阅，方案论证与工艺设计（时间ld ）。3、工艺设计计算（时间3d ）。4、 绘制图纸（时间3d ）。5、编写设计计算书和工艺说明书（时间ld ）。6、答辩、讲评（时间ld ）。七、推荐参考文献 水污染控制工程、水污染控制工程实践教程、 排水工程 、 给水排水设计手册 、环境工程设计手册、 三废处理工程技术手册 （废水卷）、 实用水处理设备手册、环境工程、给水排水、中国给水排水等教材、书籍及其它相关书籍及刊物。目录第一章 设计说明书4一、设计题目4二、设计原则、依据及执行规范4三、设计内容及任务4四、设计处理水量及水质5五、工艺说明5第二章 工艺流程图7第三章 设计计算书8一、粗格栅8二、配水井9三、提升泵房10四、细格栅12五、曝气沉砂池13六、平流式沉淀池14七、A2/O生物脱氮除磷系统16八、辐流式二沉池21九、紫外线消毒池22十、污泥浓缩池23第四章 设计图纸25一、工艺流程图25二、工艺高程图25三、工艺平面图25四、A2/O生物脱氮除磷反应器25第一章 设计说明书一、设计题目 西安市第七污水处理厂工艺设计二、设计原则、依据及执行规范 原则：1、采用技术先进可靠、占地省、出水水质稳定，效果好，技术经济合理的工艺；2、选择造价低、节省电力、效率高的耐用设备；3、因地制宜、合理布局、方便管理、统一规划。主要设计依据及执行规范污水综合排放标准（GB8978-1996）城市污水处理厂污泥排放标准 （CJ3025-93）室外排水设计规范（GB50014-2006）室外给水设计规范（GB50013-2005）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）三、设计内容及任务1、工艺流程选择、方案确定2、进行污水处理厂工艺初步设计3、各污水构筑物设计计算；4、绘制污水处理厂工艺流程图、高程布置图、平面布置图、工艺管道平面布置图各一张，主要构筑物单体图 5、编写设计说明书及计算书。四、设计处理水量及水质1、设计水量：近期15万m3/d，远期30万m3/d 2、进水水质： CODCr=400mg/L，BOD5 =200mg/L, SS=350mg/L， NH3-N=25mg/L，TN=40mg/L，PO43-=3.7mg/L3、要求污水经过处理后，出水水质全面达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的 一级B标准，即CODcr 60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L，NH3-N8mg/L，TP1mg/L，pH=69。 4、污水处理程度指标CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)pH进水400200350253.7出水6020208169去除率85%90%94.3%68%73%五、工艺说明A2/O脱氮除磷工艺（即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，已称A-A-O工艺），它是A2/O除磷工艺基础上增设一个缺氧池，并将好氧池出流的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。其基本工艺流程如图污水经预处理和一级处理后首先进入厌氧池，在厌氧池中的反应过程与A2/O生物除磷工艺中的厌氧反应过程相同。此时，聚磷菌为优势菌种，构成活性污泥絮体的主体，它吸收分子的有机物；同时，将贮存在细胞中的聚磷酸盐中的磷通过水解而释放出来，并提供所需能量。 在缺氧池中的反应过程与A1/O生物脱氮工艺中的缺氧过程相同。反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度继续下降， NO3-N浓度大幅度下降，但磷的变化很小。在好氧池中的反应过程兼有A2/O生物除磷工艺和A1/O生物脱氮工艺中好氧池中的反应和作用。在好氧池中，有机物被微生物进一步生化降解，其浓度继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，NO3-N浓度显著增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速率下降。因此A2/O工艺可以达到同步去除有机物、硝化脱氮、除磷的功能。A2/O工艺适用于对氮、磷排放指标均有严格要求的城市污水处理，其特点如下：1、 工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建投资。2、 该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。3、 该工艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用。4、 便于在常规活性污泥工艺基础上改造成A2/O。5、 该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮的影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。6、 沉淀池要防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生N2而干扰沉淀。但溶解氧含量也不易过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。第二章 工艺流程图污泥浓缩第三章 设计计算书一、粗格栅1、 栅条的间隙n设格栅倾角=60，栅前水深h=0.8m，过栅流速=0.9ms，栅条间隙宽度b=0.070m。最大污水流量Qmax=3.47m3sn=Qmaxsinbh=3.47sin600.0700.80.9=64（个）2、 栅槽宽度B栅条为迎水面为半圆形的矩形S=0.01mB=Sn-1+bh=0.0164-1+0.07064=5.11m取每个格栅宽度为3m，则可划分为2座粗格栅。3、过栅水头损失h2 栅条为迎水面为半圆形的矩形时形状系数=1.83，系数k=3 阻力系数=Sb43=1.830.010.0743=0.137 水头损失h0h0=22gsin=0.1370.9229.81sin60=0.0049m 过栅水头损失h2h2=kh0=30.0049=0.0147m4、 栅后槽的总高度H格栅前渠道超高h1，一般取h1=0.3mH=h+h1+h2=0.8+0.3+0.0147=1.1147m5、 栅后槽的总长度L进水渠道渐宽部位的长度L1，设进水槽宽度为B1=4m，渐宽展开角1=20L1=B-B12tg1=5.11-42tg20=1.5m 格栅与出水渠道连接处的渐宽部位的长度L2L2=0.5L1=0.51.5=0.75m栅后槽的总长度L L=L1+L2+0.5+1.0+h+h1tg=1.5+0.75+0.5+1+0.8+0.3tg60=4.4m6、每日栅渣量W首先由平均日流量查的污水流量总变化系数kz，得kz=1.3，单位体积污水栅渣量W1，一般取.01-0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值，此处取W1=0.02平均日流量（L/s）51540701002005001000kz2.32.01.81.71.61.51.41.3W=QmaxW186400Kz1000 =3.470.02864001.31000 =4.61m3d0.2m3d宜采用机械清理。除污机选择高链式格栅除污机，型号为PZ3000，主要性能参数如下表型号安装角度()栅条净距（mm）格栅有效宽度（mm）H（mm）电动机功率（kW）PZ30007015、20、25、30、5030001800（正常最大深度）3二、 配水井1、 进水管管径D1分4管进水，取管径D1=1250mm=4QD12=43.4743.141.252=0.7ms 符合要求2、矩形宽顶堰 进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入6个水斗，再由管道进入6个后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量为q=3.4736006=2082m3h，配水采用矩形顶溢流堰至配水管。（1） 堰上水头H流量系数m0，通常采用0.3270.332，取0.33堰宽b=1.2mH=q2m02b22g13=3.472620.3331.2229.813=0.48m（2） 堰顶厚度B当2.5BH1.2ms可计算水力坡降i=0.00172d11.3=0.00174.620.21.3=0.292、取管路长度l=30m，则直管阻力损失h1=il=0.2930=8.7m 吸水管部分：取突然缩小1=0.47，闸阀2=0.1 出水管部分：取突然扩大3=0.92，4个90弯头4=0.752=1.5，闸阀5=0.1，蝶阀6=0.2则总局部阻力损失h2=22g=0.47+0.1+0.92+1.5+0.1+0.24.6229.81=3.55m 因此总的扬程H=h1+h2+h3=6.3+8.7+3.55=18.55m 3、泵的选型 由Q=2088m3/h，H=18.55m，选QW型潜水排污泵，其型号参数如下：泵型号出水口径/mm流量/（m3/h）扬程/m转速/（r/min）电机功率/kW重量/kg400QW1800-324002339.721.89802503400 选用7台400QW1800-32型潜水排污泵，其中一台备用.4、泵房尺寸设计泵的平面尺寸取长l1=950mm，宽b1=630mm，设4泵并列排放，每台设备距离墙壁b2=1.0m，两设备间距为l2=1.0m，最边上2台泵距墙壁l3=2.0m（1）泵房长 L=7l1+6l2+2l3=40.95+31.0+22.0=10.8m取L=11m（2）泵房宽B=2b1+3b2=20.63+31.0=4.26m取B=4.5m（3）泵房高取H=3m所以泵房尺寸为11m4.5m3m四、细格栅1、栅条的间隙n设格栅倾角=60，栅前水深h=0.8m，过栅流速=1.0ms，栅条间隙宽b=0.009m。最大污水流量Qmax=3.47m3sn=Qmaxsinbh=3.47sin600.0090.81.0=448个2、栅槽宽度B栅条为迎水面为半圆形的矩形S=0.01mB=Sn-1+bh=0.01448-1+0.009448=8.5m取每个细格栅宽度为3.0m，则可将细格栅分为3座。3、过栅水头损失h2 栅条为迎水面为半圆形的矩形时形状系数=1.83，系数k=3 阻力系数=Sb43=1.830.010.00943=2.1 水头损失h0h0=22gsin=2.11.0229.81sin60=0.093m 过栅水头损失h2h2=kh0=30.093=0.278m4、栅后槽的总高度H格栅前渠道超高h1，一般取h1=0.3mH=h+h1+h2=0.8+0.3+0.278=1.4m5、栅后槽的总长度L进水渠道渐宽部位的长度L1，设进水槽宽度为B1=6.5m，渐宽展开角1=20L1=B-B12tg1=8.5-6.52tg20=2.75m 格栅与出水渠道连接处的渐宽部位的长度L2L2=0.5L1=0.52.75=1.38m栅后槽的总长度L L=L1+L2+0.5+1.0+h+h1tg=2.75+1.38+0.5+1+0.4+0.3tg60=6.0m6、每日栅渣量W首先由平均日流量查的污水流量总变化系数kz，得kz=1.3，单位体积污水栅渣量W1，一般取.01-0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值，此处取W1=0.9W=QmaxW186400Kz1000 =3.470.9864001.31000 =207.6m3d0.2m3d宜采用机械清理。除污机选择高链式格栅除污机，型号为PZ3000，主要性能参数如下表型号安装角度()栅条净距（mm）格栅有效宽度（mm）H（mm）电动机功率（kW）PZ30007015、20、25、30、5030001800（正常最大深度）3五、曝气沉砂池1、总有效面积V最大停留时间取t=2minV=60Qmaxt=603.472=416.4m32、池断面面积A水平流速取=0.1msA=Qmax=3.470.1=34.7m23、池总宽度B 有效水深取H=2.5mB=AH=34.72.5=14.0m4、池长LL=VA=416.434.7=12.0m5、所需曝气量q单位体积污水需要曝气量D=0.18m3q=60DQmax=600.183.47=37.5m3min6、曝气机选型型号主轴长度/m转碟直径/mm浸没深度/mm转碟数/盘充氧能力/(kgO2/h)转速/(r/min)电机功率/kWZD-121214005004976506037六、平流式沉淀池当平流式沉淀池作为初沉池时：类型在处理工艺中的作用沉淀时间h表面水力负荷m3m2h-1每人每日污泥量g人d-1污泥含水率%初沉池生物处理前0.5-1.52.0-4.514-2695-971、沉淀区的表面积A取表面水力负荷q=4m3m2h-1A=Qmaxq=3.4736004=3123m22、沉淀区有效水深h2沉淀时间取t=1.0hh2=qt=41.0=4m3、沉淀区有效容积VV=Ah2=31234=1.25104m34、沉淀池长度L最大设计流量是的水平流速取=4mmsL=3.6t=3.64.01.0=14.4m5、沉淀区的总宽度BB=AL=313214.4=217.5m6、沉淀池的数量n每座或每格沉淀池的宽度取b=3.5mn=Bb=217.53.563个校核长宽比Lb=14.43.5=4.114（符合要求） 设置8个相同规格沉淀池，每个沉淀池宽度为28m，每个沉淀池包含8个小的沉淀格。7、污泥区的容积Vw沉淀池进水的悬浮固体浓度c0=350mg/L沉淀池进水的悬浮固体浓度c1=20mg/L污泥容重，在含水率95%以上时，可取1000kg/3污泥含水率p0，%，取p0=96%两次排泥的时间间隔，d，初沉池按2d考虑 Vw=Qmax24c0-c11001000100-p0T=3.47360024350-2010010001000100-962=5.0103m38、沉淀池的总高度H沉淀池超高h1，m，一般取0.3m缓冲层高度h3，m，无机械刮泥设备是为0.5m，有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m，此处取h3=0.5m污泥区高度h4，m贮泥斗高度h4，m梯形部分的高度h4，m贮泥斗下口变长b1贮泥斗倾角取=60h4=L0.3-b0.01=14.40.3-3.50.01=0.0082mh4=b-b12tg=3.5-0.52tg60=2.6mH=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4+h4=0.3+4+0.5+0.0082+2.6=7.41m9、贮泥斗的容积V1贮泥斗的上、下口面积S1、S2V1=13h4S1+S2+S1S2=132.63.52+0.52+3.52+0.52=13.9m310、贮泥斗以上梯形部分污泥容积V2梯形上、下底边长L1、L2L1=L+0.3+b1=14.4+0.3+0.5=15.mV2=L1+L22h4b=15.2+3.522.63.5=85.1m2七、A2/O生物脱氮除磷系统首先判断水质是否可采用A2O法：CODTN=40040=108TPBOD5=3.7200=0.01854（符合要求）缺氧池：单座缺氧池容积VA2=15VA2=151.75104=3.5103m3 池长LA2=VA2BH=3.510358=87.5mLA2B=87.58=10.94（符合要求）好氧池：分4格，单座单格好氧池容积VO=154VO=1547.0104=3.5103m3 池长LO=VOBH=3.510358=87.5mLOB=87.58=10.94（符合要求）7、需氧量OaOa=aQS0-Se-N-Ne+bXV0+aCTN0QC+dQ+QR+QC去除1kgBOD的需氧量a，kgO2/kgBOD(a=0.45)微生物自身氧化系数b，kgO2/kgMLSS(b=0.12)硝化率a(a=0.7)进水设计总氮浓度CTN0，25mg/L好氧池末端溶解氧浓度d，1.5mg/L硝化单位氨氮需氧量C，kgO2/kgNH4-N(C=4.57)进水BOD5浓度S0，200mg/L出水BOD5浓度Se，20mg/L回流到缺氧池硝态氮总量N，142.3kg/h缺氧池流出硝态氮总量Ne，kg/h(为N的70%80%，这里取70%)Oa=aQS0-Se-N-Ne+bXV0+aCTN0QC+dQ+QR+QC =0.4512500200-2010-3-142.31-0.7+0.123.3337.010424+0.725125004.5710-3+1.512500+6250+5000010-3=3263kg/h8、曝气设备的设计 采用直径为300mm的悬挂链式曝气器，安装在距好氧池底0.2m处，故浸没深度为4.8m，计算深度按最不利条件考虑（本设计选定为30C）查的：水中溶解氧饱和度分别为Cs(20)=9.17mg/L，Cs(30)=7.63mg/L。 （1）悬挂链式曝气器出口处的绝对压力（Pb）为Pb=1.013105+9.84.8103=1.483105Pa（2）悬挂链式曝气器的氧转移效率（E）为39%，则空气离开曝气池时氧的百分比为：Qt=211-E79+211-E100%=211-0.3979+211-0.39100%=13.95%（3）曝气池中的平均溶解氧饱和度（按最不利温度条件考虑）为：Csm30=Cs30Pb2.066105+100Qt42=7.631.4832.066+13.9542=8.01mg/L温度为20C时，曝气池中的溶解氧饱和度为：Csm20=Cs20Pb2.066105+100Qt42=9.171.4832.066+13.9542=9.63mg/L（4）温度为20C时，脱氧清水的充氧量为： 氧转移折算系数（一般=0.80.85，取0.82） 氧溶解折算系数（一般=0.90.97，取0.95） 废水中实际溶解氧浓度CL，mg/L（一般为2mg/L） 需氧量Rt，R=1.4Oa=1.43263=4569kg/hRO=RtCsm20Csm30-CL1.024T-20=45699.630.820.951.08.01-21.02430-20=7546kg/h 曝气池中的平均供气量为：Gs=Ro0.3E=75460.30.39=6.45104m3/h 每立方米废水的供气量为：6.4510412500=5.16m3/m废水3h9、空气管道的计算 采用=65的悬挂链式微孔曝气器，其服务面积为2.0m2/m，所以每个好氧池每格需要设62条，每条之间间隔1.4m，每m悬挂链式曝气器的空气流量约为255.16=51.6m3/h10、鼓风机的选择（1）鼓风机所需压力P 鼓风机所需压力应为好氧池压力损失P0P0=gh=9.84.81=47kPa 为了保证正常工作要求，所需压力再乘以一个安全系数1.4，所以鼓风机所需压力P应为P=1.4P0=1.447=66kPa=6735mmH2O（2）鼓风机所需供气量为： 假设设置14台鼓风机，则每台供气量为G=6.4510414=4607m3/h=77m3/min（3）鼓风机型号选定为SD648-80/7000 需设置15台罗茨鼓风机，其中1台备用。其余14台工作11、剩余污泥量W（1）降解BOD5产生的污泥量 污泥产率系数，kg/kgBOD5，一般为0.50.7，这里取0.55生化反应池取出BOD5浓度Lr，kg/m3W1=Q平KzLr=0.553000001.30.18-0.02=2.02104kgd（2）内源呼吸分解泥量 污泥自身氧化系数b，d-1，一般为0.05Xv=fx=0.753333=2475mgL=2.48kgm3W2=bVXV=0.051.0105 2.48=1.24104kg/d（3）不可生物降解和惰性悬浮物（NVSS）该部分占TSS约50%，则反应器去出的SS浓度Sr，kg/m3W3=SrQ平kz50%=0.15-0.033000001.350%=1.38104kg/d（4）剩余污泥量W=W1-W2+W3=2.02104-1.24104+1.38104=2.16104kg/d八、辐流式二沉池1、沉淀部分水面面积F设池数n=5，表面负荷q=2m2/m3hF=Qnq=3000002452=1250m22、池子直径DD=4F=412503.14=40.0m3、实际水面面积FF=D24=3.1440.024=1256m24、实际表面负荷qq=QnF=3000002451256=1.99m2/m3h5、单池设计流量Q0Q0=Qn=300000245=2500m3h6、校验堰口负荷q1q1=Q023.6D=250023.63.1440=2.76Lsm4.34Lsm7、校核固体负荷q2设曝气池混合液悬浮浓度Nw=2kg/m3污泥回流比R=50%q2=1+RQ0Nw24F=1+0.525002241256=143kgm3d150kgm3d 符合要求8、澄清区高度h2 设澄清区停留时间t=1hh2=Q0tF=250011256=1.99m 澄清区最小允许高度为1.5m，所以h1=1.5m9、污泥区高度h2” 设污泥区水力停留时间t=1.5h设回流污泥浓度C=7kg/m3h2“=1+RQ0Nwt0.5Nw+CF=1+0.5250021.50.52+71256=1.99m10、池边深度h2h2=h2+h2“=1.5+1.99=3.49m11、沉淀池高度H池底坡度一般采用0.050.10，取坡度为0.7设污泥斗直径为d=2.5m 池中心与池边落差h3=0.07D-d2=0.0740-2.52=