污水处理厂毕业设计

第一章第一章 设计概述设计概述 1 1 设计任务及设计依据 本次设计内容是设计一座二级污水处理厂 使出水达标排放 并对污泥脱 水机房臭气进行处理 以改善污水处理厂的工作环境 主要设计任务包括 1 开题报告 不少于 2000 字 2 设计计算说明书 不少于 15000 字 3 英文文献翻译 不少于 5000 汉字 4 污水处理厂总平面图和流程图 1 张 5 污泥脱水机房臭气处理工艺图 1 张 6 构筑物施工图或主要设备大样图 4 张 1 1 2 设计依据 1 气象资料 邯郸市地势自西向东呈阶梯状下降 高差悬殊 地貌类型复杂多样 以京 广铁路为界 西部为中 低山丘陵地貌 东部为华北平原 海拔最高 1898 7 米 最低 32 7 米 相对高差 1866 米 总坡降为 11 8 邯郸市自西向东大致可分 为五级阶梯 西北部中山区 西部低山区 中部低山丘陵区 中部盆地区 东 部冲积平原 邯郸市属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候 日照充足 雨热同期 干 冷同季 随着四季的明显交替 依 M 次呈现春季干旱少雨 夏季炎热多雨 秋 季温和凉爽 冬季寒冷干燥 年平均气温 14 最冷月份 一月 平均气温 2 5 极端最低气温 20 最热月份 七月 平均气温 27 极端最高气温 42 5 全年无霜期 200 天 年日照 2557 小时 邯郸市多年平均降雨量为 548 9mm 最大年降水量为 1575 5 mm 最小年降 水量为 266 8 mm 常年主导风向为夏季东南风 冬季西北风 2 地质条件 地基承载力 98 2kPa 地下水位 1 2m 最大冻土深度 74 6m 河水最高水 位 11 80m 大沽标高 河水最低水位 10 70m 大沽标高 设计场地平坦 设计标高 16 00m 大沽标高 1 2 设计水量与水质 1 2 1 设计水量 表 1 1 设计水量表 m3 dm3 hL sm3 s 平均日流量 16000666 7185 0 185 高日高时流量 242951012 32810 281 Qd 16000m3 d 污水总变化系数公式 1 52 11 0 7 2 d Q Kz 11 0 185 7 2 高日高时流量 Qh Qd Kz 185 1 52 281 2 L s 表 1 2 进出水水质及去除率 BOD mg L COD mg L 悬浮物 mg L 总氮 mg L 总磷 mg L 原水水质 185370130293 5 处理后水质 10502050 5 去除率 94 686 584 682 885 7 第二章第二章 污水处理厂构筑物的选型污水处理厂构筑物的选型 2 1 污水处理方案的确定 2 1 1 污水处理方案的比较 国内外处理城市污水的主要技术是活性污泥法 关于活性污泥法 当前流 行的污水处理工艺有 AB 法 SBR 法 氧化沟法 普通曝气法 A2 O 法 A O 法等 这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的 且各有其特点 为了使本工 程选择最合理的处理工艺 有必要按使用条件 排除不适用的处理工艺后 再 对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择 氧化沟工艺 A2 O 工艺和 SBR 工 艺三种工艺均能达到处理要求 在设计可行性分析阶段 对氧化沟工艺 A2 O 工艺和 SBR 工艺的比较分析 1 SBR 法 Sequencing Batch Reactor SBR 法早在 20 世纪初已开发 由于人工管理繁琐未予推广 此法集进水 曝气 沉淀 出水在一座池子中完成 常由四个或三个池子构成一组 轮流运 转 一池一池地间歇运行 故称序批式活性污泥法 现在又开发出一些连续进 水连续出水的改良性 SBR 工艺 如 ICEAS 法 CASS 法 IDEA 法等 这种一体化 工艺的特点是工艺简单 由于只有一个反应池 不需二沉池 回流污泥及设备 一般情况下不设调节池 多数情况下可省去初沉池 故节省占地和投资 耐冲 击负荷且运行方式灵活 可以从时间上安排曝气 缺氧和厌氧的不同状态 实 现除磷脱氮的目的 但因每个池子都需要设曝气和输配水系统 采用滗水器及 控制系统 间歇排水水头损失大 池容的利用率不理想 因此 一般来说并不 太适用于大规模的城市污水处理厂 2 A2 O 法 Anaerobic Anoxic Oxic 由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求 故国内 10 年前开发此厌 氧 缺氧 好氧组成的工艺 利用生物处理法脱氮除磷 可获得优质出水 是 一种深度二级处理工艺 A2 O 法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成 一是除 磷 污水中的磷在厌氧状态下 DO 0 3mg L 释放出聚磷菌 在好氧状况下又 将其更多吸收 以剩余污泥的形式排出系统 二是脱氮 缺氧段要控制 DO12 5 BOD TKN 为 1 5 3 5 COD TP 为 30 60 BOD TP 为 16 40 一般应 20 若降低污泥浓度 压缩污泥龄 控制硝化 以去除磷 BOD5 和 COD 为主 则可用 A2 O 工艺 有的城市污水处理的出水不排入湖泊 利用大水体深水排放或灌溉农田 可将脱氮除 磷放在下一步改扩建时考虑 以节省近期投资 3 氧化沟法 本工艺 50 年代初期发展形成 因其构造简单 易于管理 很快得到推广 且不断创新 有发展前景和竞争力 当前可谓热门工艺 氧化沟在应用中发展 为多种形式 比较有代表性的有 a 卡鲁塞尔氧化沟 卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟 主要采用表面曝气机 兼有供氧 和推流的作用 污水在沟内转折巡回流动 处于完全混合状态 有机物不断得 以去除 表曝机少 灵活性差 设备维修期间沟不能工作 沟内混合液自由流程长 由于紊流导致的流速不均 很容易引起污泥沉淀 影响运行效果 单沟氧化沟 的平均溶解氧维持在 2mg L 左右 加之单点供氧强度过大 耗氧较高 在一般 情况下 单沟很难形成稳定的缺氧段 不利于脱 N b 三沟式氧化沟 三沟式氧化沟工艺有两个边沟 一个中沟 当一个曝气时 另外两个作为 沉淀池使用 一定时间后改变水流方向 使两沟作用相互轮换 中沟则连续曝 气 三沟式氧化沟无需污泥回流装置 如果条件合适 还可以进行反消化 缺 点 进 出水方向 溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统 自控系统要求管理水平高 稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作 由于侧沟 交替运行 设备利用率较低 c 一体化氧化沟 一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内 即氧化沟的一个沟内设沉淀槽 在沉淀池两侧设隔板 底部设一导流板 在水面上设集水装置以收集出水 混 合液从沉淀池底部流走 部分污泥则从间隙回流至氧化沟 一体化氧化沟将曝 气 沉淀功能集于一体 免除了污泥回流系统 但其结构有待进一步完善 d 奥贝尔氧化沟 奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成 污水由外沟道进入沟内 然后 依次进入中间沟道和内沟道 最后经中心岛流出 至二次沉淀池 在各沟道横 跨安装有不同数量转碟气机 进行供氧兼有较强的推流搅拌作用 外沟道体积 占整个氧化沟体积的 50 55 溶解氧控制趋于 0 0mg L 高效地完成主要氧化 作用 中间沟道容积一般为 25 30 溶解氧控制在 1 0mg L 作为 摆动沟 道 可发挥外沟道或内沟道的强化作用 内沟道的容积约为总容积的 15 20 需要较高的溶解氧值 2 0mg L 左右 以保证有机物和氨氮有较高的去除率 外沟道的供氧量通常为总供氧量的 50 左右 但 80 以上的 BOD5 可以在外 沟道中去除 由于外沟道溶解氧平均值很低 绝大部分区域 DO 为 0mg L 所以 氧传递作用是在亏氧条件下进行的 大大提高了氧传递效率 达到了节约能耗 的目的 一般情况下 可以节省电耗 20 左右 内沟道作为最终出水的把关 一般应保持较高的溶解氧 但内沟道容积最小 能耗是较低的 中沟道起到互 补调节作用 提高了运行的可靠性和可控性 因此 奥贝尔氧化沟可以在确保 处理效果的前提下 可以获得较大的节能效益 对于每个沟道内来讲 混合液的流态为完全混合式 对进水水质 水量的 变化具有较强的抗冲击负荷能力 对于三个沟道来讲 沟道与沟道之间的流态 为推流式 且具有完全不同溶解氧浓度和污泥负荷 奥贝尔氧化沟实际上是多 沟道串联的沟型 同时具有推流式和完全混合式两种流态的优点 这种特殊设 计兼有氧化沟和 A2 O 工艺的特点 耐冲击负荷 可避免普通完全混合式氧化沟 易发生的污泥膨胀现象 可以获得较好的出水水质和稳定的处理效果 不同工艺的处理效果与其所配套的附属设备是分不开的 往往是新设备的 产生 发展带动了工艺的改革 使其处理优越性得以突现 奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟 其表面有符合水力特性的一系列凹孔和三 角形突起 使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花 具有较高的充氧能力 和混合效率 通过改变曝气机的旋转方向 浸水深度 转速和开停数量 可以 调整其供氧能力和电耗水平 尤其是蝶片可以方便拆装 更为优化运行提供了 简便手段 另一方面 由于转碟直径达 1 5m 并在碟片最大切线区设置 T 形推 流和切割叶片 增强切割气泡 推动混合液的能力 平行切入在水中旋转运行 具有极强的整流和推流能力 实践证明 在水深为 5m 在不需要水下推进器 时 氧化沟池底流速仍可达 0 2m s 以上 当污水浓度下降 为节能而减少曝气 机运行台数时 一般也不必担心沉淀的发生 这是曝气转碟和奥贝尔沟型所独 具的优点 奥贝尔氧化沟的沟道布置 便于采用不同种类的工艺模式 在使用普通活 性污泥法时 内沟道用于曝气 外沟道用于需氧消化 使用接触稳定和分段曝 气时 是把进水和回流污泥引入相应的沟道中 为了保证高质量而稳定的处理 效果和减少污泥量 需要进行硝化时采延时曝气模式 根据本次设计污水处理的特点 我们可以看出 A2 O 法和氧化沟法更适合本 次设计 氧化沟工艺与 A2 O 工艺相比 具有如下优势 a 工艺流程简单 处理构筑物少 机械设备少 运行管理方便 与 A2 O 法比较 可不设初沉池 没有混合液内回流系统 由于污泥相对好氧稳定 一 般不设污泥的厌氧消化系统 b A2 O 工艺由于停留时间较短 剩余污泥的稳定性较差 一般需要污泥消 化和浓缩过程 这不利于除 P 生物除 P 是通过聚磷菌在好氧条件下 过量吸 P 而使废水中的 P 得到去除的 最终 P 随聚磷菌进入剩余污泥中除去 剩余污 泥长时间处于厌氧状态 将导致聚磷菌吸收的 P 重新释放出来 影响除 P 效果 氧化沟的水力停留时间较长 污泥泥龄较长 具有延时曝气的特点 悬浮 有机物在沟内可获得较彻底的降解 污泥在沟内达到相对好氧稳定 剩余污泥 量少 根据国内外经验 氧化沟不再设污泥厌氧消化处理系统 剩余活性污泥 只须经机械浓缩 脱水即可利用或污泥后处置 简化了污泥后序处理程序 污 泥在进行机械浓缩 脱水过程中 停留时间很短 基本没有污泥中磷的释放问 题 c 转碟曝气 混合效率较高 水流在沟内的速度最高可达 0 6 0 7m s 在沟道使水流能快速进行有氧 无氧交换 交换次数可达 500 1000 次 可同时进行有机物的降解和氮的硝化 反硝化 并可有效的去除污水中的 磷 沟道的这种脉冲曝气和大区域的缺氧环境 可以较高程度地实现 同时硝 化反硝化 的效果 d 污水进入氧化沟 可以得到快速的有效的混合 由于池容较大 缓冲稀 释能力强 耐高流量 高浓度的冲击负荷能力强 具有完全混合式和推流式曝 气池的双重优势 对难降解有机物去除率高 出水水质稳定 e 供氧量的调节 可以通过改变转碟的转速 浸水深度和转碟安装个数 等多种手段来调节整体供氧能力 使池内溶解氧值经常控制在最佳值 保证系 统稳定 经济 可靠的运行 f 曝气转碟由高强度玻璃钢制成 使用寿命可达 20 年以上 独特的结构 设计使其具有较高的混合和充氧能力 新型转碟曝气机可以使氧化沟的工作水 深达到 5 0 米以上 氧化沟转碟曝气机工作在水面上 而且安装的数量少 安 装 巡检 维修方便 可以即时发现了解设备运行情况 随时解除存在隐患 而 A2 O 法所用的鼓风曝气设备使用寿命短 目前市场上的曝气器一般正常 使用 2 3 年左右 而且会随着使用时间的增长效率降低 曝气器位于池底 日 常无法了解水下设备运行状况 检修或者更换都需要放空 这会给污水厂的运 行带来很大的不便 通过对以上三种工艺的比较 可以看出 这三种工艺都能达到要求 各具 优势 但考虑到城市现状和对工作人员的要求 最终选择工艺成熟 应用广泛 的氧化沟工艺作为此污水处理厂污水生化处理主体工艺 综合比较 选用奥贝 尔氧化沟 其兼具氧化沟和 A2 O 工艺的双重优势 2 1 2 工艺流程的确定 粗格栅进水泵站 细格栅沉砂池初沉池奥贝尔氧化沟 二沉池污泥浓缩池脱水机房 接触池 计量槽 出水 排入纳水体 污泥外运 进水 第三章第三章 污水处理厂构筑物的设计计算污水处理厂构筑物的设计计算 3 1 进水闸井与粗格栅 3 1 1 确定进水管径 进水管采用钢筋混凝土圆管 根据邯郸市开发区污水处理厂的最大设计污水 量 总变化系数 Kz 1 52 可以查 给排水手册 并选用管s m281 0 3 max Q 径为 DN 700mm 充满度 h d 0 70 的钢筋混凝土圆管 3 1 2 粗格栅 1 格栅的作用 格栅是由一组平行的的金属栅条制成的框架 斜置在污水流经的渠道上 或泵站集水井的井口处 用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物 在污水处 理流程中 格栅是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备 一般情况下 格栅分为粗细两道格栅 粗格栅的作用是拦截较大的悬浮物或漂 浮物 以便保护水泵 细格栅的作用是拦截粗格栅未截流的悬浮物或漂浮物 2 设计要求 1 水泵处理系统粗格栅栅条间隙 粗格栅保护水泵 格栅间隙 20 25mm 2 过栅流速一般采用 0 6 1 0m s 3 格栅倾角一般用 45 75 机械格栅倾角一般为 60 70 4 格栅前渠道内的水流速度一般采用 0 4 0 9m s 5 栅渣量与地区的特点 格栅间隙的大小 污水量以及下水道系统的类型 等因素有关 在无当地运行资料时 可采用 格栅间隙 16 25mm 适用于 0 10 0 05m3 栅渣 103m3污水 格栅间隙 30 50mm 适用于 0 03 0 01m3 栅渣 103m3污水 6 通过格栅的水头损失一般采用 0 08 0 15m 7 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 8 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 9 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 采 用人工清除时不应小于 1 2m 采用机械清除时不应小于 1 5m 10 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 上应有安全和冲洗设施 11 在北方地区格栅的设置应考虑防止栅渣结冰的措施 3 设计参数 设计流量 Q1 0 281m3 s 以最高日最高时流量计算 栅前流速 v1 0 7m s 过栅流速 v2 0 9m s 渣条宽度 s 0 01m 格栅间隙 e 0 04m 栅前部分长度 0 5m 格栅倾角 60 单位栅渣量 w1 0 05m3栅渣 103m3污水 栅槽宽度取 0 2m 设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的 4 设计计算 1 确定格栅前水深 根据最优水力断面公式计算得 2 1 2 1 1 vB Q 槽宽 则栅前水深 m89 0 7 0 281 022 1 1 1 V Q B m45 0 2 89 0 2 h 1 B 2 栅条间隙数 取 n 16 02 15 9 045 004 0 60sin281 0sin n 2 1 ehv Q 3 栅槽有效宽度 B s n 1 en 0 01 16 1 0 04x16 0 79m 考虑 0 2m 隔墙 B B 0 2 0 99m 4 进水渠道渐宽部分长度 m14 0 20tan2 89 0 99 0 tan21 1 1 BB L 其中 1为进水渠展开角 取 1 20 5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 m07 0 2 14 0 2 1 2 L L 6 过栅水头损失 h1 设栅条断面为锐边矩形截面 取 k 3 则通过格栅的水头损失 04060sin 619 90 040 010 4223sin 2 2 3 4 2 3 4 01 g v e s k khh 其中 4 3 s e h0 水头损失 k 系数 格栅受污物堵塞后 水头损失增加倍数 取 k 3 阻力系数 与栅条断面形状有关 当为矩形断面时 2 42 7 栅后槽总高度 H 本设计取栅前渠道超高 h2 0 3m 则栅前槽总高度 H1 h h2 0 45 0 3 0 75m H h h1 h2 0 45 0 04 0 3 0 79m 8 栅槽总长度 L L1 L2 0 5 1 0 0 45 0 30 tan 0 14 0 07 0 5 1 0 0 75 tan60 2 14m 9 每日栅渣量 在格栅间隙在 40mm 的情况下 每日栅渣量为 d m2 0d m79 0 100025 1 8640007 0812 0 1000 86400 33 z 1max K WQ W 所以宜采用机械清渣 10 格栅示意图 图 3 1 粗格栅示意图 3 2 污水泵站 3 2 1 设计参数 污水量 Qmax 281L s 3 2 2 污水提升泵房设计计算 1 泵房设计说明及选泵 本设计采用氧化沟工艺方案 污水处理系统简单 对于新建污水处理厂 工艺管线可以充分优化 故污水只考虑一次提升 污水经提升后入沉砂池 然 后自流通过厌氧池 氧化沟 二沉池及接触池 最后由出水管道排出 扬程采用 H 11m 再根据设计流量 281L s 1012m3 h 查规范 给谁排水设 计手册 得 选用三台 250QW600 15 45 型号的污水泵 其中一台备用 该型号 潜水排污泵性能如下图所示 表 3 1 250QW600 15 45 型污水泵性能参数 2 泵房设计计算 泵房直径 D 12m 集水池尺寸取 l 4m 集水池容积 W 考虑不小于一台泵 5min 的流量 即 60 60 6600 3 mW 有效水深采用 2m 则集水池面积为 平面尺寸 5m 6m 2 30 2 60 m h W A 3 3 细格栅与沉砂池 3 3 1 细格栅 1 设计参数 格栅间设两道细格栅 采用机械清除 设计流量 Q 281L s 栅前流速 v1 0 7m s 过栅流速 v2 0 9m s 栅条宽度 s 0 01m 栅槽宽度取 0 2m 格栅间隙 e 10mm 栅前部分长度 0 5m 格栅倾角 60 单位栅渣量 1 0 07m3栅渣 103m3污水 2 设计计算 1 确定格栅前水深 根据最优水力断面公式计算得 栅前槽宽 2 1 2 1 1 vB Q 则栅前水深取 0 45m m v Q B89 0 7 0 281 022 1 1 1 m B h44 0 2 89 0 2 1 2 栅条间隙数 取 n 33 28 32 9 045 0 01 0 60sin141 0 sin 2 1 ehv Q n 3 栅槽有效宽度 B s n 1 en 0 01 33 1 0 02 33 0 2 1 18m 1 2m 型号 流量 m3 h 扬程 m 转速 r min 功率 kw 效率 出口直径 mm 重量 kg 生产厂家 250QW6 00 15 45 600 15 980 45 82 6 2501456江苏亚太泵业 4 进水渠道渐窄部分长度m BB L43 0 20tan2 89 0 2 1 tan2 1 1 1 其中 1为进水渠展开角 取 1 20 5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mL22 0 2 43 0 2 6 过栅水头损失 103 0 360sin 6 19 9 0 02 0 01 0 42 2 sin 2 2 3 4 2 3 4 1 k g v b s h 栅条断面为锐边矩形断面 取 2 42 k 取 3 7 栅后槽总高度 H 取栅前渠道超高 h2 0 3m 则栅前槽总高度 H1 h h2 0 45 0 3 0 75m 栅后槽总高度 H h h1 h2 0 45 0 103 0 3 0 85m 8 格栅总长度 L L1 L2 0 5 1 0 H1 tan 0 43 0 22 0 5 1 0 0 75 tan60 2 58m 9 每日栅渣量 单位栅渣量 W1 0 07m3栅渣 103m3污水 d m2 0d m12 1 100052 1 8640007 0281 0 1000 86400 33 z 1 K WQ W 所以宜采用机械格栅清渣 10 细格栅样式图 栅条工作平台 进 水 图 3 3 细格栅计算草图 3 3 2 沉砂池 1 沉砂池的作用 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 沉砂池主要用于去除污水中的粒径 大于 0 2mm 密度大于 2 65t 立方米的砂粒 以保护管道 阀门等设施免受磨 损和阻塞 其工作原理是以重力分离为基础 故应控制沉砂池的进水流速 使 得比重大的无机颗粒下沉 而有机悬浮颗粒能够随水流带走 沉砂池主要有平 流沉砂池 曝气沉砂池 旋流沉砂池等 由于城市污水中含有大量的无机悬浮颗粒 这些物质在后面的生物处理过 程中 对活性污泥会产生许多不良的影响 并且这些物质沉降下来后 会对污 泥的处理带来许多得不便 因此这些物质在进入生物处理阶段前必须去除 因 此采用沉砂池 用来去除这些无机悬浮颗粒 2 沉砂池的一般规定 城市污水处理厂应设置沉砂池 1 沉砂池按去除相对密度 2 65 粒径 0 2mm 以上的砂粒设计 2 设计流量应按分期建设考虑 1 当污水为自流进入时 应按每期的最大设计流量计算 当污水为提升进入时 应按每期工作水泵的最大组合流量计算 2 在合流制处理系统中 应按降雨时的设计流量计算 3 沉砂池个数或分格数不应少于 2 个 并宜按并联系列设计 当污水量较少 时 可考虑一个工作 一格备用 4 城市污水的沉砂量可按 106m3污水沉砂 30m3计算 其含水率为 60 容量 为 1500kg m3 合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定 5 砂斗容积应按大雨 2d 的沉砂量计算 斗壁与水平面的倾角不应小于 55 6 除砂一般宜采用泵吸式或气提式机械排砂 并设置贮砂池或晒砂场 排砂 管直径不应小于 200mm 7 当采用重力排砂时 沉砂池和贮砂池应尽量靠近 以缩短排砂管长度 并 设排砂闸门于管的首端 使排砂管道畅通和易于养护管理 8 沉砂池的超高不宜小于 0 3m 2 旋流沉砂池的选择 本污水厂设两座旋流沉砂池 单座沉砂池的设计水量为 8000m3 d 查 城 市污水处理设施设计计算 表 3 2 得旋流式沉砂池各部分尺寸见 表 3 2 旋流沉砂池数据 设计水量 104m3 d 0 95砂斗深度 m1 52 沉砂池直径 m2 13驱动机构 W0 86 沉砂池深度 m1 12桨板转速 N min 20 砂斗直径 m0 91 3 排砂方式 本设计采用空气提升排砂 该提升装置有设备厂家与桨叶分离机成套供应 3 4 初沉池 本设计采用辐流式初沉池 辐流式初沉池拟采用中心进水 沿中心管四周 花墙出水 污水由池中心向池四周辐射流动 流速由大变小 水中悬浮物流动 中在重力作用下沉降至沉淀池底部 然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走 澄 清水从池周溢流入出水渠 辐流沉淀池由进水装置 中心管 穿孔花墙 沉淀 区 出水装置 污泥斗及排泥装置组成 3 4 1 设计计算 1 设表面负荷 n 2 所以m2hrmmq 23 5 1337 25 1 1021 max 1 nq Q A 2 池子直径 m 取 21m 7 20 14 3 33744 1 A D 3 有效水深 式中 t 为沉降时间 h 取 t 1 5h mtqh 2 35 12 2 h 4 沉淀部分有效容积 m38 7655 1 2 1021 max t n Q V 5 污泥部分所需容积 26 2m3 2961000 152 1 210024000065 0 00013 0 1021 100 10024 0 21max npK TCCQ V z 式中 T 污泥室贮泥周期 d 取 T 24d C1 进水悬浮浓度 t m3 C2 出水悬浮浓度 t m3沉砂池 SS 去除率取 50 污泥容重 t m3 取 0 1 P0 污泥含水率 取 P0 96 6 污泥斗容积 V1 2 221 2 1 5 1 3 rrrr h V 式中 h5 污泥斗高度 m r1 污泥斗上部半径 m 取 r1 1 9m r2 污泥斗下部半径 m 取 r2 0 9m 倾角取 60 m3 73 1 60tan9 09 1tan 215 rrh m3 1 119 09 09 19 1 3 73 1 22 1 V 7 污泥斗以上圆锥体部分容积 V2 m3 2 1 2 4 2 3 rRrR h V 式中 h4 底坡落差 m R 池子半径 m h4 R r1 i 11 1 9 0 05 0 46m 因此 池底可贮存污泥的体积为 m3 1 709 19 11111 3 46 0 22 2 V 共可贮存污泥体积为 21 63 可见池内有足够的容积 2 811 70 1 11 21 VV 8 沉淀池总高度 设沉淀池超高 h1 0 3m 缓冲层高 h3 0 5m 沉淀池总高度 H h1 h2 h3 h4 h5 0 3 3 0 5 0 46 1 73 5 99m 9 沉淀池池边高度 H h1 h2 h3 0 3 3 0 46 3 76 m 10 查 给水排水设计手册 第 11 册常用设备 P582 采用 ZBG 系列周边转动刮 泥机 该型号刮泥机性能如下图所示 表 3 3 ZBG 20 转动刮泥机性能参数 型号池径 m 功率 KW 周边线速 m min 推荐池深 H mm 周边轮 压 KN 周边轮中 心 m 生产厂家 ZBG 20201 52 343000 50002520 36扬州天雨 给排水设 备公司 11 径深比校核 在 6 12 范围内 符合要求 7 63 20 2 hD 3 5 氧化沟设计计算 1 设计参数 本设计采用奥贝尔氧化沟工艺 去除 BOD5与 COD 之外 还具备硝化和一 定的脱氮作用 污泥产率系数本设计取 Y 0 5 混合液悬浮固体浓度 MLSS X 3700mg L 混合液挥发性悬浮固体平均浓度 MLVSS Xv 2775mg L MLVSS MLSS 0 75 污泥龄 内源代谢系数 Kd 0 055 时脱氮率kgd c 25 C 20 035 0 dn q 还原的 NO N dkgMLVSS 2 去除 BOD 计算 1 氧化沟出水溶解性 BOD5浓度 S 为了保证二级出水 BOD5 浓度 Se 20mg L 必须控制氧化沟出水所含溶解性 BOD5浓度 生物反应池进水五日生化需氧量 S0本设计取 25 即为 S0 185 1 25 138 75 mg l 7 31207 042 1 10142 1 523 0 523 0 eeTSS TSS VSS SS e 2 好氧区容积 V1 m3 衰减系数 Kd数值应以当地冬季和夏季的污水温度进行修正 038 0 05 1 055 0 20 5 1220 20dd T TT KK m3 5137 25038 0 1775 2 0037 0139 0 16000255 0 1 0 1 cdV C KX SSQY V 3 好氧区水力停留时间 t1 h d 7 7 h 32 0 16000 5137 1 Q V t 4 剩余污泥量 kg m3X e cd XXQ K Y SSQX 10 1 式中 X1 进水悬浮物固体惰性部分 进水 TSS 进水 VSS 的浓度 075 0 752507 0250 3 1 mkgLmgX Xe TSS 的浓度 本设计取 3 02 0 20mkgLmgXe 3 138102 0 075 0 16000 25055 0 1 55 0 0037 0139 0 16000dkgX 去除每 1kg BOD5产生的干污泥量 67 0 01 0139 0 16000 3 1381 5 0 kgBODkgDs SSQ X e 3 脱氮处理 1 氧化的氨氮量 假设总氮中的非氨态氮没有硝酸盐的存在形式 而是打分制中的化合态氮 其在生物氧化过程中需要经过氨态氮这一形式 另外 氧化沟产生的剩余污泥 中的含氮率为 12 4 则用于生物合成的总氮为 53 3 25055 0 1 7 3139 5 0 124 0 1 124 0 0 0 Lmg K SSY N cd 需要氧化的氨氮量 NN NHTKNN 031 生物合成所需出水进水 47 1053 3 1630 1 LmgN 2 脱氮量 Nr 需要的脱氮 生物合成所需的氮量出水总氮量进水总氮量 r N 47 2153 3 530LmgNr 3 碱度平衡 氧化 1mgNH3 N 需要消耗 7 14mg L 碱度 每氧化 1mg BOD5 产 生 0 1mg L 碱度 每还原 1mgNO N 产生 3 57mg L 碱度 产生碱度氧化反硝化产生碱度硝化消耗碱度原水碱度 51 BODSALK 280 7 14 10 47 3 75 21 47 0 1 185 3 7 306 03 mg L 4 计算脱氮所需池容 V2及停留时间 脱硝率 20 20 08 1 T dntdn qq 时 C 15 024 0 035 0 08 1 3 2015 kgMLVSSNOkgqdn 还原的 脱氮所需的容积 5158 2775024 0 47 2116000 3 2 m Xq QN V Vdn t 停留时间 74 7 32 0 16000 5158 2 2 hd Q V t 4 氧化沟总容积 V 及停留时间 t 总 3 21 m1029551585137 VVV 44 1574 7 7 7 21 httt 校核污泥负荷 0958 0 102953 185 0 16000 5 0 dkgVSSkgBOD XX QS N V 设计规程规定氧化沟污泥负荷应为 0 05 0 1 故符合要求dkgVSSkgBOD 5 5 需氧量计算 1 设计需氧量 AOR 氧化沟设计需氧量 AOR 去除 BOD5 需氧量 剩余污泥中 BOD5 的需氧量 去除 NH3耗氧量 剩余污泥中 NH3的耗氧量 脱氮产氧量 a 去除 BOD5 需氧量 D1 V VXbSSQaD 01 式中 微生物对有机底物氧化分解的需氧率 取 0 52 a 活性污泥微生物自身氧化的需氧率 取 0 12 b 6 521431029512 0 0037 0 185 0 1600052 0 1 dkgD b 剩余污泥 BOD 需氧量 D2 用于合成的那一部分 cd K SYQ XD 1 42 1 42 1 2 25055 0 1 0037 0 185 0 160005 0 42 1 8 868dkg c 去除氨氮的需氧量 D3 每 1kg NH3 N 硝化需要消耗 4 6kg O2 6 4 33 NHTKND出水进水 4 103016000 1000 1630 6 4dkg d 剩余污泥中 NH3 N 耗氧量 D4 c K SYQ D d 4 1 124 0 6 4 污泥含氮率 25055 0 1 0037 0 185 0 1600055 0 124 0 6 4 2 383dkg 脱氮产氧量 D5 每还原 1kg NO 3 N 产生 2 86kg O2 4 98216000 1000 47 21 86 2 5 dkgD 总需氧量d kg 6 4010 4 982 2 383 4 1030 8 8686 5214 D1 DDDD 考虑安全系数 1 4 则 8 5614 6 40104 1dkgAOR 9 1 0037 0185 0 16000 8 5614 kg1 5 2 5 kgBODkgOBOD 的需氧量校核去除每 氧化沟设计规程规定在 1 6 2 5 kgO2 kgBOD5 故符合要求 2 标准状态下需氧量 SOR 20 20 024 1 T TS s CC CAOR SOR 式中 Cs 20 20时氧的饱和度 取 Cs 20 9 17mg L C Cs 25 25时氧的饱和度 取 Cs 25 8 38mg L C C 溶解氧浓度 修正系数 取 0 85 修正系数 取 0 95 T 进水最高温度 C 944 0 10031 1 10956 0 10013 1 5 5 5 所在地区实际气压 氧化沟采用三沟通道系统 计算溶解氧浓度 C 按照外沟 中沟 内沟 0 2 1 2 充氧量分配按照外沟 中沟 内沟 65 25 10 来考虑 则供氧 量分别为 外沟道 6 3649 8 561465 0 65 0 1 dkgAORAOR 中沟道 7 1403 8 561425 0 25 0 2 dkgAORAOR 内沟道 5 561 8 56141 01 0 3 dkgAORAOR 各沟道标准需氧量分别为 2 199 5 4780 024 1 2 038 8 944 095 0 85 0 17 9 6 3649 22 2025 1 hkgOdkgOSOR 1 86 5 2064 024 1 0 138 8 944 0 95 0 85 0 17 9 7 1403 22 2025 2 hkgOdkgOSOR 6 40 5 975 024 1238 8 944 0 95 0 85 0 17 9 5 561 22 2025 3 hkgOdkgOSOR 总标准需氧量 9 325 5 7820 5 975 5 2064 5 4780 22 321 hkgOdkgOSORSORSORSOR 64 2 0037 0 185 0 16000 4 7658 1 5 2 5 kgBODkgOkgBOD 的标准需氧量校核去除每 6 氧化沟尺寸计算 设氧化沟两座 则每座氧化沟容积 m3 5 5147 2 10295 V 氧化沟弯道部分按占总容积的 80 考虑 直线部分按占总容积的 20 考虑 弯 3 m4118 5 51478 0 V 直 3 m 5 1029 5 51472 0 V 氧化沟有效水深 h 取 4 5m 超高部分 0 5m 外 中 内三沟道之间隔墙 厚度为 0 25m 则 弯 弯 2 m1 915 5 4 4118 h V A 直 直 3 m8 228 5 4 5 1029 h V A 1 直线段长度 L 取内沟 中沟 外沟宽度分别为 5m 5m 7m 则 内中外 直 m02 6 7662 8 228 2 BBB A L 2 中心岛半径 r 道弯道面积 式中所指面积为各沟 内中外弯 AAAA 6 25 0 6 625 0 6 25 0625 0 6 725 025 0 6 1 915 2222 22 rrrr rr 解得 r 1 27 取 r 1 3m 3 校核各沟道的比例 13 445714 3 2 7 25 0 625 065 2 5 57 外沟道的面积 37 254614 3 2 6 25 0 65 2 5 56 中沟道的面积 63 136614 3 2 6 5 2 5 56 内沟道的面积 53 0 63 13637 25413 445 445 13 外沟道占总面积的比例 30 0 63 13637 25413 445 254 37 中沟道占总面积的比例 16 0 63 13637 25413 445 136 63 中沟道占总面积的比例 基本符合奥贝尔氧化沟各沟道容积比 一般为 49 33 17 左右 7 进水管及调节堰计算 1 进出水管 污泥回流比 R 100 进出水管流量 进出水控smdmQ 185 0 80002 23 制流速 smv 1 进出水管直径 取 0 5m 486 0 0 114 3 185 0 44 m v Q d 校核进出水管流速 满足要求 1 65 0 30 0 185 0 2 smsm A Q v 2 出水堰计算 初步估计为 因此按照薄壁堰来计算 65 0 H 取堰上水头高 H 0 2m 2 3 86 1bHQ 则堰宽m 取 b 1 2m 11 1 2 086 1 185 0 86 1 2 3 2 3 H Q b 考虑到可调节堰的安装要求 每边留 0 3m 则出水竖井长度 mbL8 12 16 023 0 出水竖井宽度 B 去 1 2m 则出水竖井平面尺寸为 正常运行mmBL2 18 1 时 堰顶高出孔口底边 0 1m 调节堰上下调节范围为 0 3m 出水竖井位于中心 岛 8 曝气设备的选择 曝气设备选用转碟式氧化沟曝气器 转碟直径 D 1400mm 单碟 ds 充 氧能力为 1 3 每米轴安装碟片不大于 5 片 2 dshkgO 1 外沟道 外沟道标准需氧量 6 99 2 2 199 21 hkgOSOR 所需碟片数量 取 77 片 6 76 3 1 6 99 3 1 1 片 SOR n 每米周安装碟片数为 4 个 最外侧碟片据池中内壁 0 25m 则所需曝气转碟组数 取 3 组 2 2 35 77 149 组 n 每组转碟安装的碟片数 26 3 77 片 校核每米轴安装碟片数满足要求 片503 3 325 0 9 126 故外沟道共安装 3 组曝气转碟 每组上共有碟片 26 片 校核单碟充氧能力满足要求 3 128 1 263 6 99 2 dshkgO 2 中沟道 中沟道标准需氧量 05 43 2 1 86 22 hkgOSOR 所需碟片数量 取 34 片 1 33 3 1 05 43 3 1 2 片 SOR n 每米周安装碟片数为 4 个 最外侧碟片据池中内壁 0 25m 则所需曝气转碟组数 取 2 组 10 1 31 34 148 34 组 每组转碟安装的碟片数取 17 片 17 2 34 片 校核每米轴安装碟片数满足要求 片55 2 225 08 117 故外沟道共安装 2 组曝气转碟 每组上共有碟片 17 片 校核单碟充氧能力满足要求 3 127 1 172 05 43 2 dshkgO 3 内沟道 内沟道标准需氧量 3 20 2 6 40 23 hkgOSOR 所需碟片数量 取 16 片 6 15 3 1 3 20 3 1 2 片 SOR n 每米周安装碟片数为 4 个 最外侧碟片据池中内壁 0 25m 为了与中沟道匹配便于设备安装取 2 组 每组转碟安装的碟片数 8 2 16 片 校核每米轴安装碟片数满足要求 片51 225 0 8 18 故外沟道共安装 2 组曝气转碟 每组上共有碟片 8 片 校核单碟充氧能力满足要求 3 127 1 82 3 20 2 dshkgO 为了使表面较高流速转入池底 同时降低混合液表面流速 在每组曝气转碟 下游 2 5m 处设置导流板与水平成 45 角倾斜安装 板顶部距水面 0 2m 导流 板采用玻璃钢 宽为 0 9m 长度与渠道宽度相同 为了防止导流板反转或者变 形 在每块导流板后方设置两根直径 80mm 的钢管进行支撑 根据上述计算 每组氧化沟共设 A 型 短轴 转碟 8 组 轴长 9m B 型 长 轴 转碟 4 组 轴长 8 8 m 碟片数 外沟 片 78326 中沟 片 34217 内沟 片 1628 3 6 二次沉淀池 该沉淀池采用中心进水 周边出水的幅流式沉淀池 采用刮吸泥机 1 设计参数 设计进水量 Q 16000m3 d 表面负荷 qb范围为 1 0 1 5 m3 m2 h 取 q 1 25 m3 m2 h 固体负荷 qs 140 kg m2 d 水力停留时间 沉淀时间 T 2 5 h 堰负荷 取值范围为 1 5 2 9L s m 取 2 0 L s m 2 设计计算 1 沉淀池面积 按表面负荷算 m2533 2425 1 16000 b q Q A 2 沉淀池直径 取 D 26mm A D 8 25 14 3 53344 有效水深为 h1 qbT 1 25 2 5 3 125m 4m 介于 6 12 32 8 125 3 26 1 h D 3 贮泥斗容积 为了防止磷在池中发生厌氧释放 故贮泥时间采用 Tw 2h 二沉池污泥 区所需存泥容积 3 1 1219 100004000 4000 24 16000 6 01 22 1 2 m XX QXRT V r w w 则污泥区高度为 m A V h w 3 2 533 1 1219 2 4 二沉池总高度 取二沉池缓冲层高度 h3 0 4m 超高为 h4 0 3m 则池边总高度为 h h1 h2 h3 h4 3 125 2 3 0 4 0 3 6 125m 设池底度为 i 0 05 则池底坡度降为 mi db h6 005 0 2 226 2 5 则池中心总深度为 H h h5 6 125 0 6 6 725m 5 校核堰负荷 径深比 38 7 525 3 26 31 hh D 5 4 825 5 26 321 hhh D 堰负荷 2 9 1 196 2614 3 16000 3 msLmsLmdm D Q 以上各项均符合要求 6 下图所示为计算草图 图 3 5 二沉池示意图 3 7 消毒池 水消毒处理的目的是解决水中的生物污染问题 城市污水经过二级处理后 水质改善 细菌含量大幅度减少 但细菌的绝对值仍很可观 并存在病原菌的 可能 为防止对人类健康产生危害和对生态造成污染 在污水排入水体前应进 行消毒 1 表 3 6 各种消毒方法比较 消 毒 剂 优点缺点适用条件 液 氯 效果可靠 投配简单 投量准确 价格便宜 氯化形成的余氯及某些含氯 化合物低浓度时对水生物有 毒害 当污水含工业污水比 例大时 氯化可能生成致癌 化合物 适用于 中规模 的污水处理厂 漂 白 粉 投加设备简单 价格便宜 同液氯缺点外 沿尚有投量 不准确 溶解调制不便 劳 动强度大 适用于出水水质 较好 排入水体 卫生条件要求高 的污水处理厂 臭 氧 消毒效率高 并能有效地降解污 水中残留的有机物 色 味 等 污水中 PH 温度对消毒效果影响 小 不产生难处理的或生物积累 性残余物 投资大成本高 设备管理复 杂 适用于出水水质 较好 排入水体 卫生条件要求高 的污水处理厂 次 氯 酸 钠 用海水或一定浓度的盐水 由处 理厂就地自制电解产生 消毒 需要特制氯片及专用的消毒 器 消毒水量小 适用于医院 生 物制品所等小型 污水处理站 目前 城市污水处理厂最常用消毒剂仍是液氯 其次尚有次氯酸钠 二氧 化氯 臭氧等 紫外线消毒应用于大中型污水处理厂是近年刚刚兴起的 1 其中液氯的消毒效果可靠 投配设备简单 投量准确 价格便宜 其他消毒剂 如漂白粉投量不准确 溶解调制不便 臭氧投资大 成本高 设备管理复杂 所以目前液氯仍然是消毒剂首选 本设计中选用液氯作为消毒剂 然而液氯消毒能产生有害物质 影响人们的身体健康已广为人知 氯与水中有 机物作用 同时有氧化和取代作用 前者促使去除有机物或称降解有机物 而 后者则是氯与有机物结合 氯取代后形成的卤化物是有致突变或致癌活性的 所以 目前污水消毒一是要控制恰当的投剂量 二是采用其他消毒剂代替液氯 或游离氯 以减少有害物的生成 消毒设备应按连续工作设置 消毒设备的工 作时间 消毒剂代替液氯或游离氯 以减少有害物的生成 1 加氯量的计算 二级处理出水采用液