废水处理系统初沉池设计.doc

水污染控制工程课程设计 题 目 废水处理系统初沉池设计 班 级 学 号 学生姓名 指导老师 完成日期 前 言 我国是一个水资源匮乏的国家，总量不足，时空分布不均。近二十年来，随着我国经济连续高速增长，水污染问题日趋严重。解决水资源短缺和水污染的一个重要途径在于水处理。在城市污水厂进水中，固体物质在城市污水中由可沉固体、漂浮固体和一部分胶态的不可沉固体组成，其存在形态为溶解态、胶体态和悬浮态。而悬浮态约占60%，胶态固体物质接近40%，极少一部分是漂浮固体物质。在城市污水厂的一级处理中，初沉池设置在格栅、沉砂池之后，主要去除悬浮固体中的可沉固体物质，去除效果可达90%以上；在可沉物质沉淀过程中，悬浮固体中不可沉漂浮物质的一小部分（约10%）会粘附在絮体上一起沉淀下去。另外，漂浮物质的大部分也将在初沉池内漂浮在污水表面作为浮渣去除，沉下去的物质作为污泥被排出。而且，由于初沉池的停留时间一般为1.5-2.0h，所以初沉池还有均和水质、水解（酸化）作用。因此，初沉池是污水生物处理工艺中一个重要组成部分1。12目录前 言1目录2第1章 绪 论31.1 城市生活污水概况及其处理工艺31.2 设计任务与内容3第2章 污水处理厂设计42.1 生活污水处理工艺的选择42.2 污水处理构筑物的设计计算42.2.1 沉淀池设计说明42.2.2 生活污水设计流量的确定52.2.3 平流式沉淀池的设计计算52.2.4 竖流式沉淀池的设计计算72.2.5 辐流式沉淀池的设计计算92.3 工艺流程图（附图）102.4 主要构筑物图（附图）10第3章 污水处理厂平面布置图113.1 布置原则113.2 平面布置图（附图）11小 结12参考文献13第1章 绪 论1.1 城市生活污水概况及其处理工艺城市居民日常生活中产生的污水包括居民家庭、宾馆饭店、机关单位、学校、商场等设施由于居民日常活动排放的污水，如洗菜、做饭、淋浴、冲厕等。这类污水的水质特点是往往含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等以及氮、磷等无机物，此外，还含有病原微生物和较多的悬浮物。生活污水的主要污染物是有机物和氮磷等营养物质，不同生活污水的水质指标及主要污染物相差不是很大。水质指标主要包括为温度、色度、浑浊度、嗅和味、溶解性固体和悬浮性固体、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总需氧量（TOD）、氮和磷含量、有毒有害有机污染物、细菌总数、总大肠菌群数等2。污水处理技术根据其原理方法和作用对象可分为生物法、化学法、物理法等。我国的城市规模不断扩大，生活污水产生集中，通常采用集中式对城市污水进行处理。我国城市生活污水处理系统包括一级、二级处理。一级处理作为前处理通常采用网格截留、沉淀、离心等物理方法除去碎石沙砾、悬浮物等。二级处理采用生物处理的方法除去污水中的胶体胶质以及可溶性有机污染物，经过二级处理后的污水理论上达到了标准，可排入自然水体。随着时代的发展，城市污水处理经过了从单一工艺到组合工艺的改革历程，具体有生物接触膜法、活性污泥法、厌氧生物滤池法、曝气生物滤池法等3。1.2 设计任务与内容废水处理系统初沉池设计（平流、辐流、竖流式）某生活污水悬浮物浓度为300mg/L，最小沉降速度u0=0.25mm/s，污水流量为25000m3/d，用活性污泥法进行处理，分别设计平流式、辐流式、竖流式沉淀池。用Auto CAD画出废水处理工艺流程图、平面布置图、三种沉淀池设计图。第2章 污水处理厂设计2.1 生活污水处理工艺的选择传统活性污泥法工艺是一种广泛应用而行之有效的传统污水生物处理法，也是一项极具发展前景的污水处理技术，这体现在它对水质水量的广泛适应性，灵活多样的运行方式，良好的可控制性。活性污泥法工艺能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，无机盐类也能被部分去除，类似的工业废水也可用活性污泥法处理。传统活性污泥法最突出的特点是去除有机物效率特别高，BOD可去除90%-95%，对以生活污水为主的城市污水，处理出水BOD和SS都可达到30mg/L以下甚至更低，各个国家对城市污水处理的排放标准多以传统活性污泥法所能达到的水质作为依据5。本设计采用传统活性污泥法处理污水，见附图工艺流程图。活性污泥法处理流程包括曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系统等基本组成部分。原污水经格栅、曝气沉砂池预处理后，污水中粗大的悬浮物或漂浮物被除去，再进入初沉池，由初沉池出来的污水90%左右的悬浮物已除去。污水和回流的污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备鼓风曝气充入空气，空气中的氧气溶入污水使活性污泥混合液产生好氧代谢反应。这样，污水中的有机物、氧气与微生物能充分进行传质和反应。随后，混合液进入二沉池，混合液中的悬浮固体在二沉池进行固液分离，流出二沉池的就是净化水。二沉池中的污泥大部分回流至曝气池，从而使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。部分污泥作为剩余污泥排除，进入污泥浓缩池，使污泥初步减容，缩小后续处理设备的容量。剩余污泥中含有大量的微生物，再进入消化池使有机物分解，防止其腐化散发难闻的气味，接着污泥进入脱水机房，进一步减容，最后将泥饼外运处置4。2.2 污水处理构筑物的设计计算2.2.1 沉淀池设计说明沉淀池主要去除悬浮于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按在污水处理流程中的位置，主要分为初次沉淀池、二次沉淀池和污泥浓缩池。而沉淀池按池内水流方向不同分为平流式、辐流式、竖流式三种。本次是设计初沉池。 沉淀池由五个部分组成：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区及缓冲区。进水区和出水区的功能是使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率；沉淀区是沉淀池进行悬浮固体分离的场所；缓冲区介于沉淀区和贮泥区之间，缓冲区的作用是避免已沉污泥被水流搅起带走以及缓解冲击负荷；贮泥区是存放沉淀污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放的作用。2.2.2 生活污水设计流量的确定已知平均流量Q=25000m3/d=1041.67m3/h=0.3m3/s表格 21 生活污水量总变化系数6污水平均日流量（L/s）5154070100200500=1000总变化系数（Kz）2.32.01.81.71.61.51.41.3注：1.当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内插法求得。 2.当居民区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。由表2-1以及内插法可求得： (2-1)解得：所以，m3/d=1531.25m3/h=0.4m3/s2.2.3 平流式沉淀池的设计计算7（1） 沉淀区尺寸计算 a. 沉淀池的总面积 u0=0.25mm/s 即q=0.9m3/(m2.h) (2-2) b. 沉淀区有效水深（取沉淀时间t=2h） (2-3) c. 沉淀区有效容积 (2-4) d. 沉淀池长度（取污水水平流速v=6.5mm/s） (2-5) e. 沉淀池总宽度 (2-6) f. 沉淀池个数（取每池宽度b=6m） (2-7) g. 校核 长宽比： (2-8)（2）污泥区尺寸计算设初沉池可以去除ss50%,污泥含水率为95%,两次排泥的时间间隔t=2d.a. 产生的污泥量 (2-9) (2-10)b. 污泥斗的容积污泥区高度： (2-11) (2-12)（3）每个沉淀池的结构尺寸 a. 沉淀池的总高度（采用机械刮泥设备） (2-13)b. 沉淀池的总长度 流入口至挡板距离取0.5m，流出口至挡板的距离取0.3m. (2-14)本次设计的平流式沉淀池沉淀去的表面积为1071m2，沉淀池有效水深为1.8m，沉淀部分有效容积为3062.5m3，池长为47.6m，沉淀区总宽度为36m，沉淀池个数为6个，污泥区容积为62.3m3,沉淀池的总高度为7.5m。为使入流污水均匀、稳定地进入沉淀池，进水区设有消能和整流措施。堰前设置挡渣板，以阻挡悬浮物，并同时设计浮渣收集和排除装置。平流式沉淀池结构简单，沉淀效果好，工作性能稳定，对冲击负荷和温度变化适应能力较强，使用广泛，但占地面积较大。适用于地下水位较高及地质较差的地区；适用于大、中、小型污水处理厂4。2.2.4 竖流式沉淀池的设计计算7a. 采用10个沉淀池，每池最大设计流量为 (2-15)b. 中心管内流速v0取0.03m/s，则中心管面积为 (2-16) 中心管直径为 (2-17) 喇叭口直径为 (2-18) 反射板直径为 (2-19)c. 沉淀池有效水深，取水力负荷q=4.0m3/(m2.h),t=1.0h. (2-20)d. 中心管离喇叭口至反射板之间的间隙高度（v1取0.02m/s） (2-21)e. 沉淀池总面积及沉淀池直径 每个沉淀池沉淀区面积 (2-22)每个沉淀池总面积 (2-23)每个沉淀池直径为 (2-24)f. 污泥斗高度及污泥斗容积取截头圆锥下部直径为0.6m，污泥斗倾角为45，则 (2-25)污泥斗容积为 (2-26)g. 污泥池的总高度取h1=0.3m, h4=0.3m. (2-27)h. 校核 (2-28) (2-29)本次设计的竖流式沉淀池的中心管截面积为1.33m2，直径为1.3m，中心管与喇叭口到反射板之间的间隙高度为0.35m，沉淀区面积为70.02m2，池径为9.6m，总的沉淀池面积为71.35m2，沉淀池有效水深为4m，泥斗倾角为450，贮泥斗的容积为116m3，沉淀池总高度为9.45m。竖流式沉淀池的排泥方便，管理简单，并且占地面积极小，但它的池子深度大，施工困难，对冲击负荷和温度变化适应能力较差，造价较高，且池子的面积不能太大。适用于处理水量不大的小型污水处理厂4。2.2.5 辐流式沉淀池的设计计算7（1）取池数n=6，q=0.9m3/(m2.h) (2-30) 沉淀池直径为 (2-31)（2）沉淀池有效水深 取沉淀时间t=2h (2-32) 径深比为（3） 沉淀池总高度 污泥斗高度为 (2-33) 坡底落差为 (2-34) 污泥斗容积为 (2-35) 池底可贮存污泥的体积为 (2-36) 沉淀池共可贮存污泥的体积为 (2-37) 沉淀池总高度 (2-38)本次设计的辐流式沉淀池每座沉淀池的表面积为283.5m2，池径为20m，沉淀池有效水深为1.8m，污泥斗容积为12.7m3，污泥斗高度1.73m，底坡落差为0.4m，池底可贮存的污泥体积为51.9m3，总共贮存污泥体积为64.6m3，沉淀池总高度为4.73m。辐流式沉淀池中心进水部分在池中心，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，相对密度较大，向下流动时动能也较高，易冲击池底污泥。进水槽断面较大，而槽底的孔口较小，补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。该沉淀池的直径较大而深度较小，采用机械排泥，运行较好，并且排泥设备有定性的产品。但，水流流速不稳定，易于出现异重流现象，且机械排泥设备复杂，对池体施工质量要求高。适用于处理水量不大的小型污水处理工厂4。2.3 工艺流程图（附图）2.4 主要构筑物图（附图）第3章 污水处理厂平面布置图3.1 布置原则污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及各种管道渠道、道路、绿化带的布置。在进行污水处理处理厂厂区平面规划、布置时，应考虑的一般原则阐述如下。处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：1、贯通、连接各处理构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；2、土方量作到基本平衡，并避免劣质土壤地段；3、在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值 510m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气贮罐等，其间距应按有关规定确定；4、各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。污水处理厂内的辅助建筑物有办公楼、集中控制室、化验室、变电所、机修间 、仓库、食堂、浴室、锅炉房和车库等，他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。辅助建筑物面积的大小应按具体情况和条件而定。辅助建筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。如鼓风机房应设于曝气池附近，以节省管道和动力；变电所宜设在耗电量大的构筑物附近，化验室应远离机器间和污泥干化厂，以保证良好的工作条件。办公楼、化验室等均应与处理构筑物保持适当的距离，应位于厂区夏季主导风向的上风向。操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物运行情况的位置。在污水处理厂内，应合理的修建道路，方便运输；应设置通向各处理构筑物和辅助建筑物的必要通道，通道的设计应符合如下要求：1、 主要车行道的宽度：单车道为 34m，双车道为 67m，并应有回车道；2、 车道的转弯半径不宜小于 610m；3、 人行道的宽度为 1.52m；4、 通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于 450，宜 300；5、 天桥宽度不宜小于 1m。3.2 平面布置图（附图