污水处理厂课程设计.doc

给水排水工程水质工程二课程设计书污水处理厂设计 学生姓名： 吴焘 专业班级： 2013级给排水科学与工程（1）班 学 号： 2013100751 指导教师： 王香莲、高桂青 南 昌 工 程 学 院课程设计（论文）任务书I、课程设计(论文)题目：九江市污水处理厂设计（单号）II、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： （一）设计原始资料1、城市概况地理位置：九江市位于江西省北部，京九铁路中段，地处赣、鄂、湘、皖四省交界处的长江中下游南岸。地理坐标为北纬28473006，东经1135711653。东与鄱阳县和安徽省东至县毗邻；南与新建、安义、靖安、奉新和铜鼓五县相连；西与湖南省平江县和湖北省崇阳、通城、通山、阳新四县交界；北濒长江，与湖北省武穴市、黄梅县及安徽省宿松、望江两县隔江相望，是长江黄金水道沿岸十大港口城市之一，江西省唯一的沿江对外开放和外贸港口城市，重要的工业、商贸城市，著名的旅游城市。全境东西长270公里，南北宽140公里，总面积18823平方公里，占江西省国土总面积的11.3%。地形地貌：九江地貌较为复杂，地形变化大，地势东西高，中间低，南部略高，向北倾斜，平均海拔32米，市区平均海拔20米。境内山地、丘陵、平原皆备。俗称“六山二水分半田，半分道路和庄园”。中部为鄱阳湖平原，水网交错；西部为丘陵、山区，层峦起伏，九岭、幕阜两大山脉，分立西部南北两侧，延绵耸翠。武宁县境内的九岭山九岭尖海拔1794米，为九江之巅。长江自西向东流经北沿，在本境长度151公里，流域面积3904平方公里。地质：九江位于扬子准地台西部和九江台陷。由于印支运动和燕山运动的影响，形成了本地区一系列褶皱和断裂构造。九江一带的褶皱构造属九江彭泽复向斜南翼的次级褶皱，总体上为一向南弯曲的弧形褶皱带，中部被庐山地块隔断分为东西两段。区内断裂构造十分发育，主要断裂有NNE走向的湖口新干深断裂、湖口星子断裂、九江德安大断裂、七里湖沙河街断裂、NNWNW走向的瑞昌鹰潭大断裂。气象：长江年平均流量为24300立方米/秒，八月份最大为48100立方米/秒，极端最大可达58800立方米/秒，一月最小7100立方米/秒，极端最小4800立方米/秒，中水位时平均流速1.86米/秒，水位最高在七、八、九月份，最低在一、二月份，年平均最高水位19.15米（吴凇高程，下同），最低水位7.9米，中水位14.91米，1954年7月16日实测最高洪水达22.8米，按上游有限分洪492亿立方米的恢复水位达23.25米。极端最低水位1929年3月28日为6.51米，因江水与河湖水相通，可起调节作用，每年有40天时间长江水位高于河湖水面，其他时间龙开河、甘棠湖、八里湖均可流入长江。1998年7月长江水位达23.03米。鄱阳湖年平均流量最大5390立方米/秒，六月最大为11700立方米/秒，十二月最小为1850立方米/秒，极端最大28800立方米/秒，平均水位13.3米，极端最高水位达21.88米（1954年实测水位），极端最低水位6.18米。因此，引起长江水位倒灌，流量9450立方米/秒。2、 基本资料 芳兰西居住区：位于芳兰组团，处在长江白水湖庐山城市生态通风廊道上，庐山大道以西，用地面积59.50公顷，安排居住人口9.08万人，现状有少量建设用地，规划为低强度的住宅区开发，住宅建设严格控制建筑高度不高于18米，保证生态的风廊通畅，建筑形式应注重加强与山体对话，属二类甲级居住用地。 根据九江市总体规划，规划在芳兰片新建芳兰污水处理厂，主要处理芳兰、威家片生活污水，近期处理规模1.5万m3/日，远期规模3万m3/日，用地6.0公顷。BOD5120mg/lCODcr150mg/lSS 100mg/lNH3-N25mg/lTP0.5mg/l根据总体规划，污水处理厂尾水排入长江（污水总管排入污水厂标高为6米）。（二）设计要求（学生在规定的时间内，独立完成下列成果）：1.完成设计计算书一份，书写整齐并装订成册。包括：计算依据的资料，各构筑物的计算，并附有草图。2.绘制工艺流程图、平面布置图、高程布置图，主要构筑物工艺构造图各1张，图幅为2号。要求布局合理、比例协调、线条粗细分明、字体工整，文字书写一律采用仿宋字，严格按制图标准作图。III、课程设计(论文)工作内容及完成时间：（一）工作内容1、 根据提供的设计资料和设计要求确定污水处理程度2、 由原始资料确定污水处理站规模。3、 确定污水厂的处理工艺流程及处理构筑物（或设备）的类型和数量。4、 进行处理构筑物及设备的工艺设计计算。5、 进行污水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置。6、 绘图，设计图纸包括：污水厂平面布置图；污水厂的工艺流程、高程布置图；单体构筑物的工艺构造图。（二）设计成果1、设计说明书及设计计算书一份2、设计图纸一套，包括：污水厂平面布置图一张（1：2001：500）；污水厂工艺流程、高程布置图一张（纵向1：1001：200；横向1：2001：500）；主要构筑物的工艺构造图1张（平面及剖面1：501：100）完成时间：2016年6月13日2016年6月24日 主 要参考资料：(1) 室外排水设计规范GB50014-2006；(2) 地表水环境质量标准GB3838-2002；(3) 城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002；(4) 污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999；(5) 城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ3025-93；(6) 城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-89；(7) 泵站设计规范GBT50265-97。（9）给水排水设计手册（5）城镇排水(10) 教材及有关资料。 土建学院 给水排水 专业类 13给排水1班学生：日期：自2016年6月13日2016 年 6月24日指导教师：高桂青助理指导教师(并指出所负责的部分)：王香莲（指导学生平面图和高程图的绘制）教研室主任：污水处理厂设计说明书1 设计依据 1.1设计题目近期处理规模1.5万m3/日，远期规模3万m3/日，用地6.0公顷。1.2污水处理工艺选择污水沉砂池生物处理二沉池消毒出水 污泥处理设备 1.3设计依据（1）提供的设计参数；（2）建设项目环境保护设计规定（87）国环字第002；（3）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）；（4）城市杂用水水质标准(GB/T 18920-2002)；（5）城市污水回用设计规范（CECS61-94）；（6）污染物综合排放标准（GB/T89781996）；（7）建筑中水设计规范；（GB503362002）；（8）城市污水处理厂工程质量验收规范（GB 50334-2002）。设计条件1.3.1设计流量近期处理规模1.5万m3/日，远期规模3万m3/日，1.3.2污水水质（1）进水水质BOD5120mg/l CODcr150mg/l SS 100mg/l NH3-N25mg/lTP0.5mg/l2设计计算书 一、格栅的设计本设计采用中格栅，格栅的截污主要对水泵起保护作用，格栅建于泵站前。提升泵选用螺旋泵，格栅栅条间隙为25mm。 1、设计要求(1) 中格栅间隙一般采用1040mm； (2) 格栅不宜少于两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用； (3) 过栅流速一般采用0.40.9m/s； (4) 格栅倾角一般采用4575； (5) 通过格栅的水头损失一般采用0.08m/s0.17m/s； (6) 格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台有安全和冲洗设施； (7) 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过道宽度：人工清除，不小于1.2m；机械清除，不小于1.5m； (8) 机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其它保护设备的措施； (9) 设置格栅装置的构筑物必须考虑设有良好的检修、栅渣的日常清除。 2、设计参数(1) 栅前水深 h=0.5m； (2) 过栅流速v=0.6m/s； (3) 格栅间隙b=25mm； (4) 格栅安装倾角=75；(5) 设计流量Q= 15000m3/d= 625 m3/h=0.174m3/s，总变化系数Kz取1.3，Qmax= Kz Q= 1.300.174=0.226 m3/s 3、设计计算格栅计算图见图2-1图2-1 格栅计算图(1)栅条间隙数n：n =式中：n格栅间隙数； 最大设计流量，m3/s； b栅条间隙，取25mm； h栅前水深，取0.5m； v过栅流速，取0.6m/s； 格栅倾角，设计75。 n=22(2) 栅槽有效宽度B：设计用直径为10mm圆钢为栅条，即S=0.01m。 B= S(n-1) + bn = 0.01(22-1)+0.02522= 0.76m0.8m式中：B栅槽宽度，m； S格条宽度，取0.01m。(3) 进水渠道渐宽部分的长度L1：设进水渠宽B1=0.5m，渐宽部分展开角1=20，进水渠道内的流速为 0.45m/sL1 = = = 0.41m(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L 2：L2= L1/2=0.41/2=0.21m(5) 通过格栅的水头损失h1：h1 =1.79 =0.028m式中：圆形形状系数，取1.79； K系数，一般取K=3。(6) 栅后槽总高度H：H=h+h1+h2=0.5+0.028+0.3=0.828m式中：h2格栅前渠道高，一般取h2=0.3m(7) 栅槽总长度L：L= L1+ L 2+0.5m+1.0m+=0.41+0.21+1.5+ =2.31m式中：格栅前槽高=h+h1，m(8) 每日栅渣量W：取W1=0.07 m3/103 m3W= =0.78m3/d0.2 m3/d宜采用机械清渣二、沉砂池 采用平流式沉砂池 1. 沉砂池长度(L) 设：流速v=0.20m/s水力停留时间：t=30s 则：L=vt=0.2030=6.0m2. 水流断面积(A) 设：最大流量Qmax=0.226m3/s（设计1组，分为2格） 则：A=Qmax/v=0.226/0.20=1.13m23. 池总宽度(B) 设：n=2格，每格宽取b=1m 则：池总宽B=nb=21=2m4 有效水深(h2)： h2=A/B=1.13/2=0.565m（介于0.251.0m之间,符合要求）5. 贮砂斗所需容积V1 设：T=2d 则：其中X1-城市污水沉砂量，一般采用3m3/105m3，Kz-污水流量总变化系数,取1.3 6. 每个污泥沉砂斗容积（V0） 设：每一分格有2个沉砂斗 则： V0= V1/(2*2)=0.9/4=0.225 m37. 沉砂斗各部分尺寸及容积(V) 设：沉砂斗底宽b1=0.5m，斗高hd=0.4m，斗壁与水平面的倾角为60 则：沉砂斗上口宽： b2=+b1=+0.5=0.96沉砂斗容积： （略大于V1=0.225m3，符合要求）8. 沉砂池高度(H) 采用重力排砂 设：池底坡度为.06 则：坡向沉砂斗长度为： 则：沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.40+0.062.04=0.53m 则：池总高度H设：超高h1=0.3m则：H=h1+h2+h3=0.3+0.44+0.53=1.27m9 .验算最小流量时的流速： 在最小流量时只用一格工作，即n=1,最小流量即平均流量Q=15000m3/d= 0.174m3/s 则：vmin=Q/A=0.174/1.13=0.154m/s 沉砂池要求的设计流量在0.15 m/s 0.30 m/s之间， 符合要求10. 计算草图如下：三、CASS工艺的特点1.此工艺建设费用低,与常规活性污泥法相比,省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备,工艺流程简洁,建设费用可节省10%25%,占地面积可减少20%35%。2.运转费用省。由于曝气是周期性的,重新开始曝气时,氧浓度梯度大,传递效率高,节能效果显著,运转费用可节省10%25%。此外,本工程采用水下曝气机代替传统鼓风机曝气,消除了噪音污染。3.有机物去除率高,出水水质好。4.管理简单,运行可靠,能有效防止污泥膨胀。与传统的SBR工艺相比,CASS最大的特点在于增加了一个生物选择区,且连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水),没有明显标志的反应阶段和闲置阶段。设置生物选择区的主要目的是使系统选择出良好的絮凝性生物。5.污泥产量低,性质稳定。CASS工艺的设计与计算CASS工艺的设计原始资料与氧化沟的相同。并且本工艺的中格栅、污水提升泵房、细格栅以及曝气沉砂池的设计与第一方案的相同。第二方案的污泥处理系统的计算与第一方案的也相同在此就不再重复计算。本设计中的CASS反应池分两组每组分四格。每组的处理流量为25000m3/d。这里只对CASS工艺进行设计计算。计算如图5-7所示。其具体计算如下：1.曝气时间设混合液污泥的浓度=2500mg/L,污泥负荷=0.1kgBOD5/kgMLSS,充水比=0.24，曝气时间为：=3.74（h）2.沉淀时间 当污泥浓度小于3000 mg/L时，污泥界面沉降速度为：式中，为污水温度。设污水温度=10，污泥的界面沉降速度：=7.4104102500-1.7=1.24(m/h)设曝气池水深=5m，缓冲层高度为m，沉淀时间为：=1.371.5（h）3.运行周期 设排水时间=0.5h，运行周期=4+1.5+0.5=6（h）每日周期数：=44.曝气池容积 曝气池个数=4，每座曝气池容积：=6510（m3 ）5.复核出水溶解性BOD5 根据设计出水水质，出水溶解性BOD5应小于10.55mg/L。本设计中出水溶解性BOD5：=5.6（mg/L）计算结果满足设计要求。6.计算剩余污泥量活性污泥自身氧化系数：=0.041剩余生物污泥量：其中式中出水溶解性BOD5； 二沉池出水总BOD5，取=20mg/L； 活性污泥自身氧化系数，为0.06； 二沉池出水SS中VSS所占的比例，取0.75； 二沉池出水SS，取20mg/L。=20-7.10.060.7520=13.6（mg/L）带入数据得=2196-1334.55=861.45（kg/d）剩余非生物污泥：= =30000（1-0.70.75）（195-20）/1000 =2078.13（kg/d）剩余污泥总量：=+=861.45+2078.13=2939.58（kg/d）剩余污泥浓度：=3290（mg/L）7.复核污泥泥龄 =37.8(d)计算结果表明，污泥泥龄可以满足氨氮完全硝化的需要。8.复核滗水高度 曝气池有效水深m，滗水高度：=1.2（m）复核结果与设定值相同。9.设计需氧量 考虑最不利情况，按夏季时高水温计算设计需氧量。根据室外排水设计规范GBJ14-1987（1997年版）第6.7.2条，设计需氧量AOR：AOR=-公式中，第二部分为氨氮硝化需氧量，、为计算系数，。AOR=1.4730000+4.6-1.42861.45 =5380.2+2974.5-1223.3 =7131.4（kg/d）=297.1(kg/h) 图4-6 CASS曝气池布置示意图 10.标准需氧量 SOR=（T=25；CS(T)25时氧的饱和度，取8.38mg/L；C 溶解氧浓度，取2 mg/L；=0.85；=0.95；=0.9）SOR=455.2(kg/h)空气用量：=7586.7（m3/h）=126.4（m3/min）最大气水比=7586.724/25000=7.28。11曝气池的布置 CASS曝气池共两座，每座曝气池长72.4m,宽18m，水深5m，超高0.5m，有效体积为6516m3。其中预反应区长12m，占曝气池容积的16.6%。单座CASS曝气池布置如图所示。四、二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池，采用刮泥机进行刮泥。设计2座辐流式二沉池。1沉淀池面积（A） 设：最大进水量（单个沉淀池）Qmax Qmax=9750m3/d =0.113m3/s 平均进水量为Q=7500m3/d= 0.087m3/s 表面负荷：q范围为1.02.0 m3/ m2.h ，取q=1.4 m3/ m2.hm22.沉淀池直径(D) 3.有效水深为(h1) 设：水力停留时间（沉淀时间）：t=2 h 则： h1=qt=1.42=2.8m 校核 （介于612,符合要求） 4.沉淀区有效容积(V1) V1=Ah1=2232.8=624m35.贮泥斗容积： 设：污泥回流比为R=50%回流污泥浓度Xr=10000mg/L 为了防止磷在池中发生厌氧释放，贮泥时间采用Tw=2h则：二沉池污泥区所需存泥容积： 则污泥区高度为 6.二沉池总高度： 设：二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m则：池边总高度为 h=h1+h2+h3+h4=2.8+2.1+0.4+0.3=5.6m设：池底坡度为i=0.05则：池底坡度降为 则：池中心总深度为H=h+h5=4.8+0.375=5.175m 7.校核堰负荷： 径深比 堰负荷以上各项均符合要求8.辐流式二沉池计算草图如下：、 9.接触消毒池与加氯间采用隔板式接触反应池 1、 设计参数：设计进水量Q=30000/2m3/d=0.3742/2=0.187，设2座 水力停留时间：T=0.5h=30min设计投氯量为：4.0mg/L平均水深：h=2.0m隔板间隔：b=3.5m2、设计计算1）接触池容积：V=QT=0.1873060=336.6m3表面积A=V/h=336.6/2=168.3m2隔板数采用2个，则廊道总宽为B（2+1）3.510.5m ,取11m接触池长度L=A/B=168.3/11=15.3m 长宽比L/b=15.3/3.5=4.37实际消毒池容积为V=BLh=1115.32=336.6m3池深取20.32.3m (0.3m为超高)经校核均满足有效停留时间的要求2）加氯量计算：设计最大加氯量为max=4.0mg/L,每日投氯量为maxQ=41500010=60kg/d=2.5kg/h选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为1/2瓶,共贮用10瓶，每日加氯机一台，投氯量为2.42.6kg/h。配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=13m3/h,扬程不小于10m3）混合装置在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式）。混合搅拌机功率为 式中：QT混合池容积，m3；水力粘度，20时， =1.0610-4Kgs/m2；G搅拌速度梯度，对于机械混合G=500s-1。 =0.068KW 实际选用JBK-2200框式调速搅拌机，搅拌器直径2200，高度H=2000mm，电动机功率为4.0KW。接触消毒池设计为纵向折流反应池。在第一格，每隔3.8m设纵向垂直折流板，第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设。五、污泥浓缩池 采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥.1浓缩池池体计算： 设：污泥固体负荷：qs=45kgSS/(m2.d) 污泥含水率P199.2每座污泥总流量：Q4785kg/d=478.5m3/d=20m3/h则：每座浓缩池所需表面积 m2 浓缩池直径 ，取D=9m 水力负荷有效水深h1=uT=0.15713=2m，浓缩池有效容积：V1=Ah1=4.54.53.142=127m32.排泥量与存泥容积：设：浓缩后排出含水率P296.0的污泥则：Qw= 按2h贮泥时间计泥量则：贮泥区所需容积 V22Qw248m3 泥斗容积 =m3 式中：h4泥斗的垂直高度，取1.1m r1泥斗的上口半径，取1.0m r2泥斗的下口半径，取0.6m 设池底坡度为0.07，池底坡降为： h5= 故池底可贮泥容积： = 因此，总贮泥容积为： （符合设计要求）3.浓缩池总高度： 浓缩池的超高h2取0.3m，缓冲层高度h3取0.3m，则浓缩池的总高度H为 =2+0.3+0.3+1.1+0.245=4m4.浓缩池排水量：Q=Qw-Qw=8-4=4m3/h5.浓缩池计算草图：六、排泥泵房1设计说明二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，污泥浓缩池中,剩余污泥泵（地下式）将其提升至脱水间.处理厂设一座剩余污泥泵房（两座二沉池共用）2设计选型（1）污泥泵扬程：辐流式浓缩池最高泥位（相对地面为）-0.98m，剩余污泥泵房最低泥位为2m,则污泥泵静扬程为H0=2-(-0.98)2.98m，污泥输送管道压力损失为4.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+4+1=7.98m。（2）污泥泵选型：选两台，3用1备，单泵流量QQw/36.65m3/h。选用1PN污泥泵，Q=7.2-16m3/h，H=12-14m，N=3kw（3）剩余污泥泵房: 占地面积LB=4m3.5m，集泥井占地面积 浓缩污泥输送至泵房 剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至脱水间处理.泵房平面尺寸LB=4m3.5m七、脱水间进泥量QW=478.5m3. /d,含水率P=96%出泥饼GW=56.7t/d泥饼干重W=14.2t/d根据有关设计手册知，对于初沉污泥与二沉活性污泥的混合生污泥，当挥发性固体小于75%，进泥含水率为92%-96.5%，投加的有机高分子混凝剂量为污泥干重的0.150.5%时，其生产能力一般为130300kg干污泥/（mh），脱水后泥饼含水率为75-80% 。目前带式压滤机的最大带宽为3m。 本次设计选用标准型的带式压滤机，型号为HQBFP-ST-1,该压滤机长为4140mm, 宽1620mm, 高2000mm, 重量为5t, 驱动器功率1.5kw, 耗水量（水压8巴）10m3/