污水处理厂厂区设计.doc

环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计设计题目题目：某污水处理厂厂区设计设计背景1. 设计资料城市概况江南某城镇位于长江冲击平原，占地约 6.3 km2，呈椭圆形状，最宽处为 2.4 km ，最长处为 2.9 km 。 自然特征该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为 0.5 ，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高3.95 .0 m，地坪平均绝对标高为4.80 m。 属长江冲击粉质砂土区，承载强度711 t/m2，地震裂度6 度，处于地震波及区。全年最高气温40 ，最低-10 。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为17 cm。全年降雨量为1000 mm，当地暴雨公式为i = (5.432+4.383*lgP) / (t+2.583) 0.622，采用的设计暴雨重现期P = 1 年，降雨历时t = t1 + m t2, 其中地面集水时间t1为10 min，延缓系数m = 2。污水处理厂出水排入距厂150 m的某河中，某河的最高水位约为4.60 m，最低水位约为1.80 m，常年平均水位约为3.00 m。 规划资料该城镇将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全分流制体系。规划人口：近期30000 人，2020年发展为60000 人，生活污水量标准为日平均200 L/人。工业污水量近期为5000 m3/d，远期达10000 m3/d，工业污水的时变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，COD = 400 mg/L，NH4-N = 30 mg/L，总P = 4 mg/L；要求达到的出水水质达到国家污水综合排放二级标准。规划污水处理厂的面积约25600 m2，厂区设计地坪绝对标高采用5.00 m，处理厂四角的坐标为： X 0 ， Y 140 ； X 0 ， Y 0 ； X 175 ， Y 140 ； X 190 ， Y 0 。污水处理厂的污水进水总管管径为DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315 m，坡度1.0 ，充满度h/D = 0.65。 初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。2. 主要工艺流程污水处理工艺流程说明一、进出污水水质1. 进水水质 生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，COD = 400 mg/L，NH4-N = 30 mg/L，总P = 4 mg/L。2出水水质 出水水质达到国家污水综合排放二级标准。BOD5 = 30 mg/L，SS = 30 mg/L，COD = 120 mg/L，NH4-N = 25 mg/L，总P = 1 mg/L。3进水流量按近期计算。近期居民人数3000人，生活污水量标准为日平均200 L/人。工业污水量近期为5000 m3/d，工业污水的时变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。居民设计日平均流量居民设计日最大流量，查变化系数表得 工业污水量：设计日平均流量 设计日最大流量污水处理厂：设计日最大流量 处理构筑物设计一、格栅1栅条的间隙数 假设进水总管与出水总渠流速保持一致，在，下，查得流速为，假定过栅流速，栅条间隙宽度，栅前水深h取0.4m，格栅倾角个2栅槽宽度设栅条宽度3进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽度与进水总管直径相同，即，渐宽部分展开角度4栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度5通过格栅的水头损失通过格栅的水头损失 （查课本得）6栅后槽总高度设栅前渠道超高7栅槽总长度8每日栅渣量格栅间隙为16-25mm时，栅渣截流量宜采用机械清渣。二、沉沙池平流式沉沙池（如下简图）1沉淀池长度最大设计流量时的流速，, 取。最大设计流量时的流行时间，, 取。2水流断面面积为最大设计流量，。3池总宽度取格，每格宽4有效水深5沉沙斗容积 城市污水沉砂量，污水，取污水；清除沉砂池的间隔时间，取；污水流量总变化系数，取。6每个沉砂斗容积设每一分格有2个沉砂池，共有4个沉砂斗。7沉砂斗各部分尺寸沉砂斗上口宽斗高，取；斗底宽，取。斗壁与水平面的倾角沉砂斗容积8沉砂池高度采用重力排砂，设池底坡度0.06，坡向砂斗，由沉砂斗和沉砂池向沉砂斗的过渡部分，沉砂池的宽度为9沉砂池总高度设超高10验算最小流速在最小流速时，一般只用一格工作（n=1）最小流量;最小流量时的沉砂池的数目，个；最小流量时沉砂池的水流断面面积；三、氧化沟交替型三沟式氧化沟（如下简图）1设计流量 2. 氧化沟类型选择 该设计为小型污水厂，选择交替型三沟式氧化沟，其出水水质高，脱氮除磷效果明显，构筑物简单。三沟式氧化沟（T型）是由三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟之间相互双双连通，两侧的氧化沟可起曝气和沉淀的双重作用，中间的氧化沟一直作为曝气池，原污水交替进入两侧的氧化沟，处理水则相应的从作为沉淀池的两侧氧化沟流出。其运行方式可以根据不同的进水水质及出水水质要求而改变，所以系统运行灵活，操作方便。三沟式氧化沟是一个A-O（兼氧-好氧）活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化反硝化过程，能取得良好的去除效果和脱氮效果，依靠三池工作状态的转换，可以免除污泥回流和混合液回流，运行费用大大的降低，处理流程简单，省去二沉池，管理方便，基建费用低，占地面积小。3设计参数 进水水质 浓度；SS = 250 mg/L；COD = 400 mg/L；NH4-N = 30 mg/L；总P=4mg/L 出水水质 浓度 ；浓度；混合液挥发性悬浮固体浓度；污泥龄；混合液悬浮固体浓度内源代谢系数4去除 氧化沟出水溶解性浓度，为了保证氧化沟出水的浓度，必须控制氧化沟出水所含溶解性的的浓度。其中为沉淀池出水中的所构成的浓度 好氧区容积，采用动力学计算方法。其中Y污泥的产率系数，取0.6；-污泥龄，25d; -混合液挥发性悬浮固体浓度，2500mg/L; -内源代谢系数，0.06 -流量，。 好氧区水力停留时间 剩余污泥量去除每产生的干污泥量5脱氮 需氧化的氨氮量。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.8,则用于生物合成的总氮量为： 脱氮量。 设出水的量为16mg/L，符合题意所给的综合污水排放国家二级标准。需要脱氮量进水-出水-生物合成所需 碱度平衡 保持，PH值合适，硝化、反硝化能够正常的进行。 脱氮所需的池容 脱硝率。时，脱效率为 脱氮所需容积 脱氮水力停留时间6.除磷 根据， 的去除量为8.15mg/L，所以磷在此过程中的去除量为1.63mg/L。 氧化沟产生的剩余污泥中含磷率为2.5%，则用于生物合成的磷的量为 需另外加入化学药剂去除的磷的量为： 在氧化沟中投加硫酸铁盐，可使磷的去处率达95%以上。则投加铁盐的量为： 7氧化沟总容积及停留时间满足水力停留时间1624h。校核污泥负荷污泥符合满足。8需氧量 设计需氧量 去除需氧量剩余污泥中的需氧量+去除耗氧量剩余污泥中的耗氧量脱氮产氧量. 去除需氧量. 剩余污泥中的需氧量（用于生物合成的那部分的需氧量）. 去除耗氧量。每硝化需要消耗. 剩余污泥中的耗氧量. 脱氮产氧量，每还原产生总需氧量安全系数1.3,则去除每需氧量 标准状态下需氧量其中： - 时氧的饱和度。9.17mg/L； - 时氧的饱和度； C -溶解氧的浓度； -修正系数，分别为0.85，0.95； T -进水的最高温度设所在地为标准大气压，进水最高温度为。溶解氧浓度C=2mg/L。去除每的标准需氧量9氧化沟尺寸设氧化沟两座，单座容积三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积为取氧化沟有效水深，超高为0.5m，中间分隔墙厚度为0.25m。氧化沟面积 单沟道宽弯道部分的面积：直线部分的面积直线部分的长度 取47米。10进水管和出水管进水管流量管道流速管道过水断面管径取校核管道流速11出水堰及出水竖井 氧化沟出水设置出水竖井，竖井内安装电动可调堰。初步估算，因此按薄壁堰来计算。 出水堰 式中 - 堰宽； -堰上水头高，取0.03m。出水堰分为两组，每组宽度 出水竖井。 考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3m的操作距离。出水竖井长出水竖井宽则出水竖井平面尺寸四、浓缩池竖流式重力浓缩池（如下图所示）1. 设计参数污泥含水率99.5，经浓缩池后污泥含水率97，日产剩余污泥为2. 中心管面积 最大设计流量： 设计流速为，采用2个竖流式重力浓缩池，每个设计流量为: 中心管面积中心管直径 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度： 设 3. 沉淀部分的有效面积活性污泥负荷取 每小时污泥固体量为： 需表面积 浓缩池直径 取直径 表面负荷： 则在浓缩池中的流速是： 4.浓缩池有效水深 设计沉淀的时间：； 则 取 符合题意。 5.反射板直径： 6.校核集水槽出水堰的负荷： （符合条件） 7.浓缩部分所需的容积：T=8h,s=0.8L/(Lh) 每个池子所需的体积为：8.圆截锥部分的容积：设计圆锥下体直径为0.3m,则： 9.浓缩池总高度：设计超高及缓冲层各为0.3m则： 五、贮泥池 设计5天运泥一次，则贮泥池所需的体积为： 设计每次排泥泥面下降5m，则贮泥池的直径为： 取为8米，池高7.5米。主要设备说明一、格栅 清除格栅上的截流物，采用移动式格栅清污机（BLQ型移动式格栅清污机）。主要参数为：刮泥的最大行程为4m。刮污耙宽度1000刮泥幅度+650 mm。刮污耙齿距26mm。升降电机1.5kw，启闭电机0.75kw。刮污机升降速度0.8m/min，行走速度18m/min。二、提升泵站1设计说明采用氧化沟工艺，污水处理系统简单，对于新建的污水处理厂，工艺管线可充分利用，污水只考虑一次提升。2设计选型污水经分水井后排入市政污水管道，涉及需要泵的提升高度为6m。 3泵型根据流量和扬程要求选取800WD型泵，5台，转速为360r/min，配套电机型号为:115型，轴功率为75.2kw。三、沉沙池 沉砂池的沉砂，经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步、分离出砂和水，需配套砂水分离器。 清除沉砂的时间间隔是2d，根据排砂量，选取LSSF螺旋砂水分离器，进入砂水分离器的流量为13L/s，容积为0.6m3，进水管直径为100mm，出水管直径为100mm，配套功率为0.25kW。四、化学除磷自动加药装置 由于磷的去除量较小，就不单设厌氧沉除磷，采用化学除磷的工艺，以硫酸铁作投加剂。 采用金属盐除磷时，有必要加入阴离子聚合电解质（聚合物），作为助凝剂提高除磷性能，投加量一般为0.10.25mg/L。 采用CT(H/A)-泵-罐式自动加药装置，该装置可通过计量泵与各种仪器，仪表以及计算机来实现配药，加药的全过程，是一种机电一体化的全新产品。根据药剂的容积，选取CTA-0.7/J型两台，每套溶液箱数量1台，容积0.7m3, 材料碳钢，搅拌器功率1.1kW，搅拌器转速50r/min，辅助溶液箱1台，0.5m3，材料碳钢，搅拌器功率0.55kW，搅拌器转速50r/min。五、抽砂泵房WL型螺旋离心泵是一种新型的，无缠绕，无堵塞的离心式污水泵，其特点是流道宽长，抗汽蚀性能好，有一定的强制进料作用，在输送带纤维的物料时，效果明显优于一般的离心泵及单涡流泵。WL型泵其扬程曲线较同转数的一般离心泵更陡，轴功率曲线较平坦，可输送城市污水，各类纤维块，颗粒的物料。选项65WL_30螺旋离心泵，流量5L/s，扬程H=35m，转速n=1470r/min，配用电机N=7.5kW，效率=30%，汽蚀余量NPSH=2.4m。配两台，一台备用。六、配水井配水设施虽不是主要的处理装置，但有均衡的发挥各构筑物运行能力的作用，能保证个构筑物经济有效的运行。该设计有两座氧化沟，在氧化沟之前设置配水井，本污水处理厂采用的是分期建设，但配水井不易分期建设，其土建部分一次完成。故计划建两座配水井。七、氧化沟曝气机单座氧化沟需氧量 选用YHG-1000/9.0-D型转刷曝气机，配用电机型号YD250M-6/4，减速机型号WG/45-20，重阳能力4.5Kg/（mh），单台转刷的有效长度为9m 转刷曝气机的有效长度为 所需曝气机的台数为： 单台转刷曝气机所需的轴功率： 单台转刷曝气机所需的电机功率： 潜水推进器 两侧边沟各设两台潜水推进器，共八台，每台电机功率为3kw。电动可调旋转堰门 氧化沟每个边沟设电动可调旋转堰门3台，共12台，堰门框度3.2m。可调高度0.3m，电动机的功率为每台0.55kw。八、剩余污泥泵房二座氧化沟各设置一座剩余污泥泵房。 泵扬程为5m。污泥泵选用两台，一台备用。选用2PN污泥泵。九、浓缩池 浓缩池设计直径小于20m，采用中心传动刮泥机，选取ZXG-8型中心传动刮泥机，直径6m，刮泥机外缘线速度2.6m/min，电动机功率0.55kW。十、浓缩污泥提升泵房两个浓缩池后各设一污泥提升泵房，选用2PN污泥泵四台，两台备用。占地面积LB=(3.02.5)m2。十一、污泥脱水房1. 污泥压滤机。选用DY-2000型带式压榨过滤机。其主要性能参数为：带宽2m，进泥含水率为：95%-98%，滤饼含水率为70%-80%。滤机的功率为2.2kw，不需要搅拌机。两台，一台备用。平面布置图说明布置原则：1、 布置紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管的长度2、 需要开挖的处理构筑物避开劣质地质3、 厂区的主要车行道为6-8米，次行道为3-4米4、 构筑物间净距离为5-20米5、 污泥处理放在厂区的后部6、 考虑到二期建设用地。如将三沟式氧化沟工艺的污水处理厂进行扩建，可以把三沟式氧化沟单独作为曝气池，再其后增建二沉池和回流设备，便可将原污水厂的处理能力提高一倍。7、 厂区的绿化面积不小于30%8、 污水处理厂除了应包括生产性的处理构筑物，还应包括辅助性的维修间以及办公室，仓库等。9、 同种构筑物构成一组时，配水应均匀。10、 处理厂中的各种管线要妥善安排，避免相互干扰。本设计平面布置见平面布置图高程布置图布置原则：1、 水头损失的确定。水头损失三部分组成：构筑物自身的、连接管的以及计算设备的2、 连接管中流速一般为0.6-1.2m/