某城市污水处理厂工艺设计.doc

某城市污水处理厂工艺设计某城市污水处理厂工艺设计 2 设计任务书设计任务书 一 设计题目一 设计题目 某城市日处理水量130000 m3污水处理厂工艺设计 二 设计资料二 设计资料 1 废水资料 1 污水水量与水质 污水处理水量 130000 m3 d 污水水质 CODCr 560mg L BOD5 280mg L SS 300mg L 2 处理要求 污水经二级处理后应符合以下具体要求 CODCr 70mg L BOD5 20mg L SS 30mg L 2 气象与水文资料 风向 常年主导风向为西南风 气温 年平均气温15 冬季最低气温 10 夏季最高气温38 最 大冻土深度600mm 水文 降水量多年平均为每年728mm 蒸发量多年平均为每年1210mm 地下水位 地面下9 10m 三 设计内容三 设计内容 对工艺构筑物选型作说明 主要处理设施的工艺汁算 污水处理厂平面和高程布置 四 设计要求四 设计要求 1 方案选择应论据充分 具有说服力 2 计算时所选用公式要有依据 来源 参数选择应合理 计算应有足 够的准确性 3 图纸应能正确表达设计意图 4 计算说明书应层次清楚 语言简练 书写工整 说明问题 五 设计成果五 设计成果 1 设计计算说明书1 份 2 完成图纸2 张 厂区平面布置图1 张 A1 处理系统高程布置图1 张 A1 六 主要参考资料六 主要参考资料 1 给水排水设计手册 第一 三 五 六 九 十一册 中国建 筑工业出版社 3 2 给水排水设计标准图集 S1 S2 S3 中国建筑工业出版社 3 泵站设计规范 中国计划出版社 4 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 5 污水综合排放标准 GB8978 2002 6 水污染控制工程 教材等 7 高廷耀等主编 水污染控制工程 下册 北京 高等教育出版社 8 环境工程专业毕业设计指南 北京 中国水利水电出版社 9 孙慧修主编 排水工程 上册 第四版 北京 中国建筑工业出版社 10 张自杰等主编 排水工程 下册 第四版 北京 中国建筑工业出版 社 11 张自杰主编 环境工程手册 水污染防治卷 北京 高等教育出版社 1996 12 于尔捷 张杰主编 给水排水工程快速设计手册 2 北京 中国建 筑工业出版社 13 孙连溪等主编 实用给水排水工程施工手册 北京 中国建筑工业 出版社 14 高俊发 王社平主编 污水处理厂工艺设计 北京 北京 化学工 业出版社 2003 15 建筑制图标准汇编 北京 中国建筑工业出版社 16 严煦世主编 给水排水工程快速设计手册 北京 中国建筑工业出 版社 17 曾科 卜秋平 陆少鸣主编 污水处理厂设计与运行 北京 化 学工业出版社 2001 4 目目 录录 设计任务书设计任务书 一 设计题目 2 二 设计资料 2 三 设计内容 2 四 设计要求 2 五 设计成果 2 六 参考资料 3 第一章第一章 总论总论 一 基础资料 7 二 污水水质 水量 7 三 处理后的出水水质目标 7 四 有关设计依据 7 第二章第二章 污水处理工艺流程说明污水处理工艺流程说明 一 设计方案的选择与确定 8 二 工艺流程说明 9 三 各个构筑物的说明 1 格栅 10 2 提升泵房 10 3 沉砂池 10 4 氧化沟 11 5 二沉池 11 5 6 污泥浓缩池 11 第三章第三章 城市污水处理系统的设计计算城市污水处理系统的设计计算 一 流量计算 11 二 污水厂处理构筑物设计计算 11 1 集水井的计算 12 2 中格栅计算 12 3 污水提升泵房 15 4 细格栅计算 16 6 配水井的设计计算 18 7 沉砂池的计算 18 8 氧化沟的设计计算 23 9 配水井的设计计算 25 10 二沉池 25 11 接触消毒池的设计计算 29 12 污泥处理系统设计计算 31 12 1 剩余污泥提升泵站 31 12 2 配泥井 32 12 3 污泥浓缩池的计算 32 12 4 贮泥池设计计算 33 12 4 污泥脱水间 33 13 管道设计 33 第四章第四章 主要设备说明主要设备说明 一 格栅 40 二 泵 41 三 吸砂机 41 6 四 鼓风机 41 五 曝气机 41 六 二沉池刮泥机 41 七 浓缩池刮泥机 41 八 加氯机 42 九 污泥脱水机 42 第五章第五章 污水处理厂的总体布置污水处理厂的总体布置 一 平面布置设计 42 1 平面布置的一般原则 42 2 平面布置 42 二 高程布置 44 1 高程布置的一般原则 44 2 计算表 45 第六章第六章 结论结论 48 第七章第七章 设计心得设计心得 49 参考文献 49 7 第一章第一章 总论总论 一 基础资料一 基础资料 1 基本情况 莱西市污水处理厂位于莱西市城区西南约 1 公里处 东临潴河河 床 西依水集范家疃村 占地面积 100 亩 规模为日处理废水 13 万 吨 莱西市污水处理厂自二期工程投入使用 2000年 以来 运行正 常稳定 污水处理效果明显 据监测经污水处理厂处理过的废水 达 到了国家污水综合排放一级标准 其中 COD 浓度为 70mg l BOD20mg l 废水中主要污染物去除率达95 以上 污水处理 厂运行后的直接效果 一是增强了莱西市城市环境功能和城市文明程 度 改善了城市形象 为莱西的经济建设和持续发展奠定了基础 促 进了莱西的对外开放 2 气象 水文地质资料 风向 常年主导风向为东北风 气温 年平均气温15 冬季最低气温 10 夏季最高气温38 最大冻土深度600mm 水文 降水量多年平均为每年728mm 蒸发量多年平均为每年1210mm 地下水位 地面下9 10m 二 污水水质 水量及变化特点二 污水水质 水量及变化特点 污水处理水量 130000 m3 d 污水水质 CODCr 560mg L BOD5 280mg L SS 300mg L 三 处理后的出水水质目标三 处理后的出水水质目标 污水经二级处理后应符合以下具体要求 CODCr 70mg L BOD5 20mg L SS 30mg L 四 有关设计依据四 有关设计依据 给水排水设计手册 第一 三 五 六 九 十一册 中国建 1 筑工业出版社 给水排水设计标准图集 S1 S2 S3 中国建筑工业出版社 2 泵站设计规范 中国计划出版社 3 8 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 4 污水综合排放标准 GB8978 2002 5 水污染控制工程 教材等 6 高廷耀等主编 水污染控制工程 下册 北京 高等教育出版社 7 环境工程专业毕业设计指南 北京 中国水利水电出版社 8 孙慧修主编 排水工程 上册 第四版 北京 中国建筑工业出版 9 社 张自杰等主编 排水工程 下册 第四版 北京 中国建筑工业出 10 版社 张自杰主编 环境工程手册 水污染防治卷 北京 高等教育出版 11 社 1996 第二章第二章 污水处理工艺方案选择污水处理工艺方案选择 一 工艺方案分析与确定一 工艺方案分析与确定 本项目污水以有机污染为主 BOD COD 0 54 可生化性较好 重 金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标 针对这些特 点 以及出水要求 现有城市污水处理技术的特点 以采用生化处理 最为经济 由于将来可能要求出水回用 处理工艺尚应硝化 氧化沟利用连续环式反应池 Cintinuous Loop Reator 简称 CLR 作生物反应池 混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环 氧化沟通常在延时曝气条件下使用 氧化沟使用一种带方向控制的曝 气和搅动装置 向反应池中的物质传递水平速度 从而使被搅动的液 体在闭合式渠道中循环 氧化沟法由于具有较长的水力停留时间 较低的有机负荷和较长 的污泥龄 因此相比传统活性污泥法 可以省略调节池 初沉池 污 泥消化池 有的还可以省略二沉池 氧化沟能保证较好的处理效果 这主要是因为巧妙结合了 CLR 形式和曝气装置特定的定位布置 是 式氧化沟具有独特水力学特征和工作特性 9 1 氧化沟结合推流和完全混合的特点 有力于克服短流和提高缓 冲能力 通常在氧化沟曝气区上游安排入流 在入流点的再上游点安 排出流 2 氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度 特别适用于硝化 反硝化 生物处理工艺 3 氧化沟沟内功率密度的不均匀配备 有利于氧的传质 液体混 合和污泥絮凝 4 氧化沟的整体功率密度较低 可节约能源 另外 据国内外统计资料显示 与其他污水生物处理方法相比 氧化沟具有处理流程简单 超作管理方便 出水水质好 工艺可靠性 强 基建投资省 运行费用低等特点 卡鲁塞尔氧化沟具有较强的耐冲击负荷能力 卡鲁塞尔氧化沟是一 个多沟串联的系统 进水与活性污泥混合后在沟内作不停的循环流动 可以认为氧化沟是一个完全混合池 原水一进入氧化沟 就会被几十倍 甚至上百倍的循环流量所稀释 因而氧化沟和其它完全混合式的活性污 泥系统一样 适宜于处理高浓度有机废水 能够承受水量和水质的冲击 负荷 卡鲁塞尔氧化沟具有优良稳定的处理效果和独特的降解机制 中 段废水经卡鲁塞尔氧化沟工艺处理后 出水水质非常稳定且品质良好 卡鲁塞尔氧化沟中曝气装置每组沟渠只安装 1 套 且均安装在氧化沟的 一端 因而形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺 氧 厌氧区 自身组成不同比例的 或 2 过程 实现动态水解酸 化 好氧分解功能 这不仅有利于生物凝聚 使活性污泥易沉淀 而且厌氧 区的存在对生化性较差的中段废水来说 可以提高废水 值 对提高废水的可生化性 抑制泡沫产生及活性污泥膨胀均具有十分 重要的作用 有关试验研究表明 厌氧 好氧生物处理可以取得较高的 去除率 3 这可能与厌氧反应可以使中段废水中难以降解的木 素及其衍生物部分水解为易于生物降解的小分子物质有关 卡鲁塞尔 氧化沟正是由于在同一条沟中交替完成厌氧 好氧过程 因而取得了较 高的 去除率 卡鲁塞尔氧化沟具有性状优良的活性污泥系统 卡 鲁塞尔氧化沟对 可吸附有机卤化物 有较好的去除作用 具有致畸 致癌 致突变作用 其危害不可低估 在欧美等发达国家排 放标准中已列项严格要求 很难降解 废水经好氧生化处理后也 只能去除 30 40 但试验研究证明 在厌氧或缺氧条件下 却显示出较好的厌氧生物降解性 许多在好氧条件下难降解的化合物在 厌氧条件下变得容易降解 因此厌氧还原是一种重要的脱氯途径 可以 预见 卡鲁塞尔氧化沟由于存在厌氧或缺氧区 将使中段废水中 10 PAM 外运 污泥回流 污水 粗格栅泵房配水井曝气沉砂池 Caroussel 氧化沟配水井 污泥泵房 二沉池巴士计量槽 污泥浓缩池污泥脱水车间 集水井 排放 鼓风机房 去除率有显著提高 从而使其出水品质更加良好 这对改善水环境 保证 人类身体健康具有十分重要的意义 工艺流程特点 工艺流程简单 构筑物少 机械设备数量少 不仅 运行管理方便 工程投资也不高 由以上资料 经过简单的分析比较 卡鲁赛尔氧化沟工艺具有明 显优势 故采用氧化沟工艺 二 工艺流程确定 二 工艺流程确定 三 各个构筑物的说明三 各个构筑物的说明 1 格栅 一种截留废水中粗大污物的预处理设施 11 是由一组平行的金属栅条制成的金属框架 斜置在废水流经的渠 道上 或泵站集水池的进口处 用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的 固体污染物 以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管 格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式来设定 人工清除 格栅间隙一般为 16 25mm 常用的机械清渣设备有三种 即链条式 移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机 格栅是一组 或多组 相平行的金属栅条与框架组成 倾斜安装在 进水的渠道 或进水泵站集水井的进口处 以拦截污水中较大的悬浮物 及杂质 以保证后续处理构筑物或设备的正常工作 按格栅栅条间距的大小不同 格栅分为粗格栅 中格栅和细格栅 3 类 按格栅的清渣方法 有人工格栅和机械格栅两种 机械格栅性能特点 可实现连续清污 全过水断面清污 每 2 米 一道齿耙 齿耙线速度 6 米 分钟 清污效率高 栅体过梁支撑于混 凝土基础之上 使清污机整机运行平稳 工作可靠 齿耙插入栅条一 定深度 把附着在栅条上的污物带到清污机顶部 完成翻转卸污动作 保持过水断面清洁无污物 牵引链条一般为全不锈钢材质保证水下工 作无锈蚀 免维护 2 提升泵房 功能 提高污水水位 以保证污水能流过整个污水处理流程 达 到净化的目的 种类 污水泵站的主要形式有 合建式矩形泵站 合建式圆形泵 站等 本设计采用方形泵房 半地下式 设计原则 机组突出部分与墙壁的间距 以及相邻两机组突出 部分的间距 应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸 12 3 沉砂池 沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒 它一般设在 污水处理厂的前端 保护水泵和管道免收破损 缩小污泥处理构筑物 容积 提高污泥有机组分的含率 提高污泥作为肥料的价值 沉砂池的类型 按水流方向的不同可分为三类 曝气沉砂池 竖 流式沉砂池 平流式沉砂池 曝气沉砂池 普通平流式沉砂池的主要缺点是沉砂中含有有机物较多 使沉砂 后续处理难度增加 采用曝气沉砂池可以克服这一缺点 曝气沉砂池 断面呈矩形 池底一侧设有集砂槽 曝气装置设在集砂槽一侧 使池 内水流产生与主流垂直的横向旋流 在旋流产生的离心力的作用下 密度较大的无机颗粒被甩向外部沉入集砂槽 另外 由于水的旋流作 用 增加了无机颗粒之间的相互碰撞与摩擦机会 把表面附着的有机 物除去 是沉砂中的有机物低于百分之十 其优点是通过调节曝气量 可以控制污水的旋流速度 使除砂效率稳定 受流量变化影响小 同 时 对污水起预曝气作用 4 氧化沟 卡鲁塞尔生物氧化沟具有以下优点 1 耐冲击负荷能力强 可承 受较大程度的水质变化 短时进水 COD 使高达 3000mg l 也不影 响生物的活性和出水水质 2 去除率高 COD r 去除率为 75 8 BOD 去除率为 89 3 3 操作维护方便 运行稳定性好 4 电 耗低 曝气机充氧动力效率为 2 03kgO2 kWh 5 具有缺氧 厌氧 化的综合功能 不需生物选择器 即可抑制丝状菌的生长 避免污泥 膨胀积减小 土建费用降低 13 5 二沉池 二次沉淀池有别于其他沉淀池 在作用上有其特点 它除了进行 泥水分离外 还进行污泥浓缩 并由于水量 水质的变化 还要暂时 贮存污泥 由于二次沉淀池需要完成污泥浓缩的作用 所需要的池面 积大于只进行泥水分离所需要的池面积 6 污泥浓缩池 重力浓缩池按其运转方式分为连续式和间歇式两种 间歇式重力浓缩池是一次进泥至所设计的容积后 则既开始静止 浓缩 池数一般需要两个以上 适用于小型污水处理厂 间歇式浓缩 池一般不设刮泥机 其池底为斗状 连续式重力浓缩池是指浓缩池进泥 污泥水的排出 浓缩污泥的 排放都是连续的或者有短时间的间隔 其一般适用于大 中型污水处 理厂 污泥在浓缩池中由上至下浓度逐渐增加 在池底由刮泥机刮至 池底中部的污泥斗中 并从此处排出池外 污泥水连续经过溢流堰排 出 第三章第三章 处理构筑物设计处理构筑物设计 一 流量计算一 流量计算 1 1 水量的确定 平均水量 Qp 13 104m3 d 最大设计流量 Qmax Qmax Kz Qp 式中的 Kz 为变化系数 Kz 2 7 2 7 1 9832 1 36 11 0 p Q 即最大设计流量 Qmax 1 23 1 9832 2 4393m3 s 1 2 水质的确定 处理厂的处理水质确定为 处理前 CODcr 380mg L BOD5 180mg L SS 150 mg L 14 处理后 CODcr 70mg L BOD5 20mg L SS 30mg L 二 集水井二 集水井 设计参数 设计流量 Q 1 817 m3 s 水力停留时间 t 1min 设计计算 1 有效容积 V Qt 1 817 60 109 02 m3 2 池的面积 取有效水深 h 3m m2 h V A 34 36 3 02 109 3 池平面尺寸 6 80m 14 3 34 3644 A D 4 池总高度 取超高 h1 0 3m H h h1 3 0 3 3 3m 三 粗格栅三 粗格栅 1 设计参数 设计流量 Qmax 1 529m3 s 栅前流速 0 8m s 1 过栅流速 1m s 栅条宽度 S 0 02m 2 格栅间隙 e 40mm 栅前渠道超高 0 3m 2 h 水头损失增大倍数 K 3 进水渠展开角 1 20 格栅倾角 系数 759 71 单位栅渣量 0 376m3 s 1 W 2 设计计算 设计四个格栅 则 s m Q Qp 2 376 0 4 总变化系数 406 1 Q 7 2 P 0 11 z K 则 sQ m529 0max 3 15 2 1 水头损失设计 通过格栅的水头损失为 3 4 e s 计算水头损失 m g kh105 0 75sin 8 92 1 96 0 3sin 2 22 2 在 0 08 0 15 之间 符合要求 2 2 格栅间隙数 n 33 532 0 14 004 0 75sin529 1 sinmax 2 o ehv Q n 2 3 总高度 B m96 13304 03202 0 en1nsB 2 3 栅前槽总高 mhhH05 50105 0 40 21 栅后槽总高 mhhhH805 0105 0 3 04 0 21 2 4 格栅总长度 L 栅前槽宽 v 0 8m s 为渠内流速m vh Q B65 1 8 04 0 529 0 max 1 进水渠道渐宽部分长度为 1 1 1 2tan BB L m o 426 0 20tan2 1 651 96 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度为 0 213m 1 2 2 L L 则 格栅总长度为 16 1 12 0 0 5 1 0 tan60 H LLL 0 426 0 213 0 5 1 0 1 505 tan75 2 27m 其中 H1 h h2 0 4 0 105 0 505m 2 5 每日栅渣量为 max1 86400 1000 Qw W kz 0 65 0 2 采用机械清渣 3 m d 3 m d 由上述计算 可选用回转式格栅 GLGS 2060 型 整个设备功率为 1 5KW 计算草图如下 图1 中格栅计算草图 栅条工作平台 进 水 1 四 污水提升泵房四 污水提升泵房 1 流量确定 Qmax 1 817 m3 s 考虑采用四台潜污泵 三用一备 17 则每台流量 m3 s607 0 3 817 1 Q 2 集水池容积 考虑不小于一台泵 min5 3 1182 60 53600607 0 mV 取有效水深 则集水池面积mh2 2 5 091 2 1182 m h V A 3 泵站扬程计算 HST 2 76 4 51 7 27 m 泵站内水头损失 0 24m 自由水头为 1 0m 则泵站扬程为 H HST 0 24 1 0 7 27 0 24 1 0 8 51 m 4 设备选用 据扬程选用 450QW2200 10 110 型 其参数为 流量 Q 2200m3 h 扬程 H 10m 转速 r 990r min 功率 P 110kw 效率 81 9 5 细格栅细格栅 1 设计参数 设计流量 130000 m3 d 栅前流速 0 6m s 过栅流速 1m s 1 2 栅条宽度 s 0 01m 格栅间隙 e 10mm 栅前渠道超高 0 3m 水头损失增大倍数 K 3 2 h 进水渠展开角 格栅倾角 1 20 60 系数 42 2 2 设计计算 2 1 水头损失 通过格栅的水头损失为 3 4 e s 计算水头损失 18 m g h12 0 360sin 8 92 60 1 00 1 00 42 2 sin 2 2 3 4 2 0 设计水头损失 1 hmkh333 0 111 0 3 0 在 0 08 0 15 范围之内 符合要求 2 2 栅条间隙 n n 取 835 082 60101 0 60sin29 50sin 2 max eh Q 2 3 栅槽宽度 B 0 01 32 0 01 33 0 65mennsB 1 2 2 4 栅前槽总高 mhhH12 1 12 0 1 21 栅后槽总高 mhhhH42 112 0 3 01 21 2 5 格栅总长度 L 进水渠道渐宽部分长度 m BB L06 1 20tan2 7 70 20tan2 8 805 61 tan2 1 1 1 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 m L L53 0 2 1 2 则 格栅总长度 m H LLL 47 3 60tan 2 11 5 153 0 06 1 60tan 0 15 0 1 21 2 6 每日栅渣量 W 19 m3 d m3 d 95 1 406 1 1000 06 0 529 0 86400 1000 86400 1max z K wQ W2 0 采用机械清渣 由上述计算 可选用回转式格栅 HG 1800 型 整个设备功率为 2 2KW 计算草图如下 进 水 工作平台栅条 图3 细格栅计算草图 六 配水井设计六 配水井设计 配水井的设计的设计计算 设计参数 设计流量 Q 1 817 m3 s 水力停留时间 t 1min 设计计算 1 有效容积 V Qt 1 817 60 109 02 m3 2 池的面积 取有效水深 h 3m 3 池平面尺寸 6 80m 14 3 34 3644 A D 4 池总高度 取超高 h1 0 3m 则 H h h1 3 0 3 3 3m 七 曝气沉砂池七 曝气沉砂池 20 沉砂池分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子 沉淀物质比重较大 无机成分高 含水量低 污水在迁移 流动和汇集过程中不可避免会 混入泥砂 污水中的砂如果不预先沉降分离去除 则会影响后续处理 设备的运行 最主要的是磨损机泵 堵塞管网 干扰甚至破坏生化处 理工艺过程 曝气沉砂池是一长形渠道 沿渠壁一侧的整个长度方向 距池 底 60 90cm 处安设曝气装置 在其下部设集砂斗 池底有 i 0 1 0 5 的坡度 以保证砂粒滑入 由于曝气作用 废水中有机颗粒经常处于 悬浮状态 砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力 砂粒上附着的有机污 染物能够去除 有利于取得较为纯净的砂粒 在旋流的离心力作用 下 这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽 而密度较小的有机 物随水流向前流动被带到下一处理单元 另外 在水中曝气可脱臭 改善水质 有利于后续处理 还可起到预曝气作用 普通沉砂池截留的沉砂中夹杂有 15 的有机物 使沉砂的后续处 理难度增加 采用曝气沉砂池 可在一定程度上克服此缺点 曝气沉沙池从 20 世纪 50 年代开始使用 其特点为 1 沉沙中含有有机物的量低于 5 2 由于池中设有曝气设备 它具有预曝气 脱臭 除泡作用 以及加速污水中油类和浮渣的分离作用 21 优点 曝气沉沙池对后续的沉淀池 曝气池 污泥消化池的正常 运行及对沉沙的最终处置提供了有利条件 缺点 曝气作用要消耗能量 对生物脱氮除磷系统的厌氧段或缺 氧段的运行存在不利影响 由于此次设计所处理的主要是生活污水水中的有机物含量较高 因此采用曝气沉砂池较为合适 1 曝气沉砂池的设计参数 1 旋流速度应保持 0 25 0 3m s 2 水平流速为 0 08 0 12 m s 3 最大流量时停留时间为 1 3min 4 有效水深为 2 3m 宽深比一般采用 1 1 5 5 长宽比可达 5 当池长比池宽大得多时 应考虑设置横向挡板 6 1污水的曝气量为 0 2空气 3 m 3 m 7 空气扩散装置设在池的一侧 距池底约 0 6 0 9m 送气管应设 置调节气量的阀门 8 池子的形状应尽可能不产生偏流或死角 在集砂槽附近可安装 纵向挡板 9 池子的进口和出口布置 应防止发生短路 进水方向应与池中 旋流方向一致 出水方向应与进水方向垂直 并考虑设置挡板 10 池内应考虑设置消泡装置 2 曝气沉砂池的设计与计算 2 1 设计采用两个曝气沉砂池 单池最大流量 m3 s x 980 0 max pz QKQ 其中 Kz 总变化系数 Qp 平均流量 l s QP 130000 365 24 3600 2 0 752 m3 KZ 1 303m s Q 2 7 P 0 11 2 2 池子的有效容积 V 60Qmaxt 式中 V 沉砂池有效容积 m3 Qmax 最大设计流量 m3 s t 最大设计流量时的流动时间 min 设计时取 1 3min 22 所以 V 60 0 980 2 2 129 36 m3 2 3 水流断面面积 A maxQ v 式中 A 水流断面面积 m2 Qmax 最大设计流量 m3 s V 水流水平流速 m s 所以 A 0 980 0 12 8 167m2 取 A 8 2m2 2 4 池宽 B B A h 式中 h 沉砂池的有效水深 m 取 h 2 5m 所以 B 8 2 2 5 3 28m 即沉砂池单池宽为 3 28m 则 B h 1 3 满足要求 2 5 池长 L 129 36 8 2 15 78m 取 L 15 8m V A 此时 L B 4 82 满足要求 2 6 流速校核 Vmin 0 752 8 2 0 0917m s 满足要求 A Qmax 2 7 曝气沉砂池所需空气量的确定 设每立方米污水所需空气量 d 0 2m3空气 m3污水 0 2 0 752 0 1504m3 s Q dq max 2 8 沉砂槽的设计 若设吸砂机工作周期为 t 1d 24h 沉砂槽所需容积 V m3 6 10 XtQp 5 91 10 24302708 6 36 3 10 30 m m X 式中的单位为 m3 h p Q 设沉砂槽底宽 0 7m 上口宽为 0 9m 沉砂槽斜壁与水平面夹角 60 23 沉砂槽高度为 h1 tan 0 17m 2 70 90 60 沉砂槽容积为 V 2 15m3 1 95m3 81517 0 2 90 70 2 9 沉沙池总高 设池底坡度为 0 2 坡向沉砂槽 池底斜坡部分的高度 h2 0 2 1 19 0 357m 设超高 0 75m 3 h 沉沙池水面离池底的高 H h1 h2 h 0 75 0 17 0 357 2 5 3 78m 3 h 2 10 曝气系统的设计 采用鼓风曝气系统 罗茨鼓风机供风 穿孔管曝气 1 干管直径 d1 由于设置两座曝气沉砂池 可将空气管供应两座 的气量 即主管最大气量为 q1 d Qmax 0 1504 2 0 3008m3 s 其中 d 为 1污水的曝气量与相应空气量的比值 本设计取 2 3 m 取干管气速 v 12m s 干管截面积 A 0 0251m2 d1 q v12 3008 0 m 178 8mm 采用接近的管径 150mm 4A 14 3 0251 0 4 校核 A 0 0177 m2 41 2 1 d q1 A 0 3008 0 0251 12 m s 符合要求 2 支管直径 d2 由于闸板阀控制的间距要在 5m 以内 而曝气的池长为 15 8 米 所以每个池子设置三根竖管 设支管气速为 v 5m s 支管面积 A 0 0103m2 53 2 3008 0 3 q d2 0 1130m 4A 0251 0 4 取整管径 d2 100mm 24 校核气速 A 0 25 3 14 0 00785m2 41 2 2 d 2 1 0 A 6 65m s q 00785 0 31566 0 3 穿孔管 采用管径为 6mm 的穿孔管 孔出口气速为设 6m s 孔 口直径取为 5mm 在 2 6mm 之间 一个孔的平均出气量 q 9 81 m3 s5005 0 4 2 5 10 孔数 n 1533 个 孔 V q 4 101 178 0 1504 孔间隔为mm 在 10 15mm 之间 符合要求4 210 1533 15700 n L 穿孔管布置 在每格曝气沉砂池池长一侧设置 1 根穿孔管曝气管 共 两根 鼓风机的选型 所以选择 RE 140 型罗茨鼓风机两台 一用一备 其主要参数为 Qs 18 7m3 min La 10kw P0 11KW 口径 150Amm 转速 970r min 吸砂机的选择 选用 PGS 型刮砂机 其参数为 驱动功率 P 1 5Kw 减速机型号 XWED 1 5 63 1 173 刮板行速 2 6m min 八 氧化沟八 氧化沟 1 设计说明 卡鲁塞尔生物氧化沟采用完垒混合型与推流型相结合的延时曝气 活性污泥法 其独特的池型与相应曝气设备布局 使之形成了缺氧 厌氧一好氧工艺流程 即 A A O 流程 该设备能在缺氧和厌氧条 件下 把不易好氧生物降解的大分子量有机物裂解成易于好氧生物降 解的低分子量有机物 这是单纯的好氧生物处理与厌氧生物处理所不 能满足的 卡鲁塞尔生物氧化沟具有以下优点 1 耐冲击负荷能力强 可承 受较大程度的水质变化 短时进水 COD 使高达 3000mg l 也不影 响生物的活性和出水水质 2 去除率高 COD r 去除率为 25 75 8 BOD 去除率为 89 3 3 操作维护方便 运行稳定性好 4 电 耗低 曝气机充氧动力效率为 2 03kgO2 kWh 5 具有缺氧 厌氧 氧化的综合功能 不需生物选择器 即可抑制丝状菌的生长 避免污 泥膨胀 2 设计计算 2 1 设计参数 qv 130000m3 d 设计温度 15 最高温度 38 进水水质 CODCr 560mg L BOD5 280mg L ss 300mg L 出水水质 CODCr 70mg L BOD5 20mg L SS 30mg L 2 2 确定采用的有关参数 活性污泥浓度 MLSS 一般为 2000 6000mg L 这里 MLSS 6000mg L 在一般情况下 MLVSS 与 MLSS 比值是比较固定的 在 0 75 左右 这里取 0 7 即假定其 70 是挥发性的 氧化沟的 DO 值 C 3 0mg L 本设计只要求去除 BOD5 所以 污泥产率系数 y 取 0 6mgVSS mgBOD5 内源代谢系数 Kd 0 06d 1 2 3 泥龄的确定 根据去除对象 泥龄 c 取 8d 2 4 设计计算 确定出水中溶解性 BOD5的量 由于设计的出水 BOD5 为 20mg L 处理水中非溶解性 BOD5 值可以 用一下公式计算 BOD5f 1 42 1 e 0 23 5 20 70 13 6mg L 出水中溶解性 BOD5的量 20 13 6 6 4mg L 总容积计算 KX 1 LYQ d rL L V 27466m3 806 0 1 60007 0 86 4 180 1 231300000 6 V 其中 V 好氧池容积 m3 Qv 污水设计流量 m3 d X 污泥浓度 kg m3 S0 Se 进出水 BOD 浓度 mg L 26 Lr 污泥净产率系数 KgMLSS KgBOD5 Kd 污泥自身氧化率 1 d 对于城市污水 一般为 0 05 0 1d Ns 污泥负荷率 KgBOD5 KgMLSS d 总的水力停留时间 t1 V1 qv 27466 24 130000 2 54h 2 5 曝气量计算 产生污泥量 yqv So Se 1 Kd c xv 49884 9 280 6 4 1000 1 0 06 8 9221 96kg d 计算总的需氧气量xv R qv So Se 1 e kt 1 42 xv 96 9222142 1 1040 6 280650007 41 3 13047 3 kg d 543 6kg h 实际总的需氧量 1 2R 1 2 543 6 652 32kg h 0 R 3 沟型尺寸设计及曝气设备选型 采用四廊道式卡罗塞尔氧化沟 两座并联 单沟最大进水流量为 2708m3 d 取水深 4 2m 单廊道宽 4m 则单沟的总宽为 16m 单沟直道长 27466 4 2 0 5 2 16 4 2 393m l1 2 8 2 1 2 4 所以氧化沟总池长 8 4 393 8 4 405m l总l1 曝气设备的选择 型号及参数如下 型号 MR1000 9000 型曝气转刷机 转刷直径 1000mm 转刷长 度 9000mm 电机额定功率 45KW 充氧量 80kg h 转刷转速 72 r min 8 4 其它附属构筑物的设计 工程设计中墙的厚度为 250mm 氧化沟体表面设置走道板的宽度为 800mm 倒流墙的设计半径为 4 0m 出水堰高为 100mm 堰孔直径 27 为 40mm 九 配水井设计九 配水井设计 配水井的设计的设计计算 设计参数 设计流量 Q 1 817 m3 s 水力停留时间 t 1min 设计计算 1 有效容积 V Qt 1 817 60 109 02 m3 2 池的面积 取有效水深 h 3m 3 池平面尺寸 6 80m 14 3 34 3644 A D 4 池总高度 取超高 h1 0 3m H h h1 3 0 3 3 3m 十 辐流式二沉池十 辐流式二沉池 1 二沉池的类型 二沉池的类型有 平流式二沉池 竖流式二沉池 辐流式二沉池 斜流式二沉池 其中 辐流式二沉池又分为 中进周出式 周进周出 式 中进中出式 2 选择辐流式 中进周出 二沉池的原因 由于平流式二沉池占地面积大 竖流式二沉池多用于小型废水中 絮凝性悬浮固体的分离 斜流式二沉池较多时候 在曝气池出口污泥 浓度高 而且没有设置专门的排泥设备 容易造成阻塞 因此选择辐 流式二沉池 从出水水质和排泥的方面考虑 理论上是周进周出效果 最好 但是 实际上 考虑异重流 是中进周出的效果最好 因此 选择了选择辐流式 中进周出 二沉池 3 设计计算 3 1 污泥回流比 0 75 3 2 沉淀部分水面面积 最大小时流量 Qmax 1 817 m3 s q 为水力表面负荷 取 q 为 1 5 m3 m2 h 取池数 n 4 单个池子的设计流量 Qmax 4 5416 8 4 1354 2 m3 h 单 Q 单池沉淀部分水面面积 F q 1354 2 1 5 902 8m2 单 Q 3 3 池子直径 28 池子直径 D mF 933 89024 4 根据选型取池子直径为 34m 3 4 沉淀部分的有效水深 沉淀时间 t 为 2s 有效水深 h2 qt 1 5 2 3m 在 2 0 4 0 之间 3 5 沉淀部分的有效容积 V 3 14 4 3 2723 8m34 2 D 2 h 2 34 3 6 沉淀池底坡落差 取池底坡度 i 0 05 i D 2 2 0 05 34 2 2 0 75m 4 h 周边水深 mHHHH45 05 03 5320 式中 h1 沉淀池超高 取 0 3m 在 6 12 之间 符合要求5 8 0 HD 3 7 沉淀池周边有效水深 3 0 5 0 5 4m 0 H 5 h 2 h 3 h 3 8 沉淀池总高度 H 4 0 75 0 3 5 05m 0 H 4 h 1 h 其中为沉淀池超高取 0 3m 1 h 4 进水系统计算 4 1 进水管的计算 单池设计流量 0 376 m3 s 单 Q 进水管设计流量 1 R 0 376 1 0 75 0 658 m3 s 进 Q 单 Q 取管径 1000mm 1 D 29 0 658 0 838m s 1 V 进 Q4 2 1 D4 2 1 4 2 进水竖井 进水井采用 1 5m 出水口尺寸 0 45 21 5m2 2 D 共六个 沿井壁均匀分布 出水口流速 0 658 0 45 6 0 162m s 0 2m s 所以合格 2 V 4 3 稳流筒计算 筒中流速 0 02 0 03m s 此处取 0 03m s 3 V 稳流筒过流面积 f 0 658 0 03 21 93m2 进 Q 3 V 稳流筒直径 5 5m 3 D 2 2 4Df 2 5 13 9214 5 出水部分计算 5 1 单池设计流量 1354 25m3 h 0 376 m3 s 单 Q 5 2 环形集水槽内流量 2 0 171 m3 s 集 q 单 Q 5 3 集水槽的设计 采用周边集水槽 单侧集水 每池只有一个总出水口 集水槽宽度 b 0 9 0 9 0 44m 取 0 5m 4 0 集 q 4 0 171 0 集水槽起点水深 0 75b 0 75 0 5 0 375m 取 0 4m 起 h 集水槽终点水深 1 25b 1 25 0 5 0 625m 取 0 7m 终 h 槽深均取 0 9m 超高 0 2m 10 6 排泥部分设计 10 6 1 单池污泥量 总污泥量为回流污泥量和剩余污泥量之和 回流污泥量 30 Qmax R 1 817 3600 0 75 4905 9m3 h R Q 剩余污泥量 S Q r xf X r vde fx VXkQSSY 0 其中 Y 为污泥产率系数 城市污水取 0 4 0 5 本设计取 0 5 为内源代谢系数 城市污水 0 07 左右 本设计取 0 065 d k f 为 MLVSS MLSS f 为 0 7 则 f X 0 7 6000 4200mg L v X 剩余污泥浓度 1000 mg L r 为考虑污 r xr SVI 6 10 2 1 120 106 泥在二沉池中的停留时间 池深 污泥浓度的有关系数 一般取 1 2 SVI 值取 120 所以 S Q r vde fx VXkQSSY 0 1075 0 2 2424969065 0 81569886 205 0 773 56m3 d 32 23 m3 h 0 00895m3 s 32 23 4905 9 4938 13m3 h 泥总 Q S Q R Q 单池污泥量 4 1234 53m3 h 0 343m s 单 Q 泥总 Q 10 6 2 排泥管 取流速为 0 8m s 直径 D 0 739m 取 740mm 8 0 4343 0 校核 流速为 0 78m s 因为 0 6 0 78 0 9 故符 2 74 0 4 343 0 合要求 选取 CG 30A 型刮泥机 池径 30m 池深 3 0m 周边线速度 2 5m min 31 驱动功率 2 2kw 十一 接触池 消毒池 和加药系统接触池 消毒池 和加药系统 1 主要设计参数 1 设计流量 按平均流量设计 1 817 m3 s 2 接触时间 一般为 30min 3 廊道内水流速度 0 2 0 4m s 4 设计投氯量一般为 3 0 5 0mg l 5 消毒剂投加浓度 没有试验资料时 按 5 10mg Cl L 考虑 6 加氯机的数量不少于 2 台 互为备用 或单独备用 1 2 每日加氯量 q Q 86400 1000 3 1 817 86400 1000 470 97kg d 0 q 式中 q 每日加氯量 kg d 液氯投量 mg L 本设计取 3 mg L 0 q Q 污水设计流量 m3 s 2 工艺尺寸 2 1 接触池容积 V V Qt 156988 8 3270 6 m3 60 30 24 1 式中 V 接触池容积 m3 Q 污水设计流量 m3 d t 消毒接触时间 d 一般采用 30min 2 2 接触池表面积 A A 3270 6 3 1090 2 m2 2 h V 式中 A 接触池表面积 m2 接触池有效水深 m 本设计取 3m 2 h 2 3 接触池廊道宽 b b m 取 2 5m 2 h Q 02 2 33 0 817 1 式中 b 接触池廊道宽 m Q 污水设计流量 m3 s v 廊道内设计流速 m s 一般不小于 0 3m s 32 2 4 接触池池宽 B B n 1 b 10 1 2 5 27 5m 取 28m 式中 B 接触池池宽 m n 隔板数 本设计取 10 2 5 接触池池长 L L 取 40m B A m94 38 28 2 1090 L D 40 2 5 16m 5m 符合要求 2 6 池高 H 0 3 3 3 3m 21 hh 式中 超高 m 一般采用 0 3m 有效水深 m 1 h 2 h 3 加氯机 加氯机的选型 由加氯量 W 405 9 kg d 16 91 kg d 选择负压 加氯机 REGAL 250 每台工作 8 5 kg h 选用两台 接触消毒池计算草图如下 图8 接触消毒池工艺计算图 十二 污泥处理系统设计计算十二 污泥处理系统设计计算 1 泵房设计计算 1 1 集泥池容积 考虑不小于一台泵 10min 的流量 W 4938 13 60 10 823 02m3 取有效水深 h 5 0m 33 则集泥池面积 A 164 60m2 h w 5 823 02 1 2 剩余污泥提升泵 设计采用潜污泵湿式安装 即泵直接放在集水池中 泵的效率 较高 而且节省投资和运行费用 1 流量确定 Qmax 32 23m3 h 考虑采用两台潜污泵 一用一备 2 泵站扬程计算 HST 3 59 4 70 8 29m 泵站内水头损失 0 24m 自由水头为 1 0m 则泵站扬程为 H HST 0 24 1 0 8 29 0 24 1 0 9 53m 3 设备选用 据扬程选用 50QWDS 12 5 型 Q 25m3 h H 12 5m r 1450r min P 2 01kw 1 3 回流污泥提升泵 1 流量确定 Qmax 4905 9m3 h 考虑采用六台潜污泵 四用二备 则每台流量为 Q 761 0m3 h 2 泵站扬程计算 HST 2 43 4 70 7 13m 泵站内水头损失 0 24m 自由水头为 1 0m 则泵站扬程为 H HST 0 24 1 0 7 13 0 24 1 0 8 37m 3 设备选用 据扬程选用 CVD 350 250B 型 Q 816m3 h H 12 8m r 250r min P 50 马力 1 4 配泥井的设计与计算 设计流量即回流污泥量 Q 4905 9m3 h 水力停留时间 t 1min 有效容积 V Qt 4909 9 81 83m3 60 1 井的面积 取有效水深 h 3m A 27 28m2 h V 3 3 881 井的平面尺寸 D 5 89 m A4 14 3 8 2274 34 井总的高度 取超高 0 3m H h 5 89 0 3 6 19m 1 h 1 h 2 污泥浓缩池的计算 采用一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 剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池 2 1 设计参数 进泥浓度 10g L 污泥含水率 P1 99 2 99 7 取 p1 99 4 污泥总流量 Q 773 56m3 d 32 23m3 h 设计浓缩后含水率 P2 97 0 98 0 取 p2 99 7 污泥固体负荷 qs 30 60 kgSS m2 d 取 qs 30kgSS m2 d 污泥浓缩时间 T 12 24h 取 T 18h 贮泥时间 t 4h 2 2 设计计算 1 浓缩池池体计算 浓缩池所需表面积 257 85 m 30 60 5773 s w q Q A 浓缩池直径 18 12m 14 3 5 825744 A D 池底坡度造成的深度为 0 21m06 0 2 2 118 2 5 i D h i 0 05 0 1 取 i 0 06 浓缩池的高度为 2 25m 5 825724 6 577318 24 1 A TQ h 2 排泥量与存泥容积 浓缩后排出含水率 P2 97 0 的污泥 则 154 7 m3 d 6 45 m3 h 773 56 97100 9