日处理量10万吨城市污水处理厂初步设计

南方某镇南方某镇 污水处理厂工艺方案设计污水处理厂工艺方案设计 课程名称 环境工程设计基础 学 院 化学与环境学院 年 级 12 环境工程 指导老师 张刚 组 员 罗 娟 唐聆婷 高泽纯 蒋俊华 李海天 第一章第一章 设计任务以及依据设计任务以及依据 通过城市污水处理厂的课程设计 巩固学习成果 加深对污水处理课程内 容的学习与理解 掌握污水处理厂设计的方法 培养和提高计算能力 设计和 绘图水平 在教师指导下 基本能独立完成一个中 小型污水处理厂的工艺设 计 锻炼和提高分析及解决工程问题的能力 1 1 1 1 项目概况 项目概况 该镇位于南方地区 风景优美 山清水秀 但近年来因为工业 的快速发展 排放的大量工业废水造成河流等水体水质日益恶化 为保护环境 该镇规划建设一座城镇污水处理厂 将生活污水和工业废水集中处理 1 2 1 2 设计规模设计规模 设计水量15万吨每天 其中生活污水约占总水量的40 工业污 水约占总水量的60 1 31 3 设计水质 设计水质 该镇是工业重镇 工业污水占比重较大 污水水质CODcr为 250 450mg L 相应BOD约为140 230 mg L 规划原则上布置污染较小的工业 但具体工业难以预料 因此 工业废水的水质也难以确定 生活污水水质属一 般浓度 综合考虑该镇的特点 参比相关城市的污水水质 确定污水处理厂进水水 质CODcr为390mg L 相应BOD约为210mg L SS为210mg L 1 4 1 4 处理目标 处理目标 城镇污水处理厂出水排入GB3838 地表水 类功能水域 划定的 饮用水水源保护区和游泳区除外 执行一级B的排放标准 即 1 51 5 温度 气象条件 温度 气象条件 1 风向及风速 常风向为东南风 最大风速8m s 2 气温 月平均最高气温37 2 最低气温5 1 1 61 6 厂址地形 地物情况 厂址地形 地物情况 厂区地面基本平坦 高差相差1米左右 高程在 25 26米之间 厂区基本上是河滩地 周围很大面积内没有农田 1 71 7 水文地质条件 水文地质条件 1 流经该市河流的最高水位为 24 00m 最低水位 22 80m 平均水位 23 00m 河水最高水温 25 最低水温 8 平均水温 14 2 地下水水位高程为 21 00m 地下水无侵蚀性 3 工程地质良好 土质基本上是砂砾石层 地基承载力 18 20T M2 适 宜于工程建设 4 最大积雪深度 0 厘米 最大冻土深度 0 厘米 地震设防等级 6 级以 下 1 81 8 用电条件 用电条件 处理厂址附近能够提供双电源或双回路的供电需求 第二章第二章 设计工艺选择设计工艺选择 2 1 2 1 污水水量的确定污水水量的确定 由设计资料知 该市每天的平均污水量为 15 万 m3 天 6250m3 hQ 总变化系数总变化系数 Kz 1 3 故污水设计流量 Q t d 8125 m3 h 2 26m3 s KQ 式中 城市每天的平均污水量 m3 h Q 总变化系数 K 设计流量Q 2 2 2 2 工艺设计初步选择工艺设计初步选择 处理水量 19 5 万 t d BODCODSS 进水水质 mg L 210390210 出水水质 mg L 206020 处理程度 90 48 84 62 90 48 该厂处理水量大于 t d 属于大型污水处理厂 其二级处理适合用活性污泥 法进行处理 国内外城市污水处理厂厂采用的工艺有普通活性污泥法 A O 法 A2 O 法 AB 工艺 氧化沟法 SBR 间歇式活性污泥法等工艺 又本设计对 BOD5 去除率要求较高 对氮磷的去除没有特殊要求 而普通活性污泥工艺对 BOD5 去 除率高 可达 90 95 稳定性较强 系统启动时间短 故而采用普通活性污 泥法 2 3 2 3 活性污泥法选择活性污泥法选择 活性污泥法自发明以来 根据反应时间 进水方式 曝气设备 氧的来源 反应池型等的不同 已经发展出多种变型 这些变型方式有的还在广泛应用 同时新开发的处理工艺还在工程中接受实践的考验 采用时需慎重区别对待 因地因时的加以选择 1 传统推流式 传统推流式活性污泥法工艺流程 污水和回流污泥在曝气池的前端进入 在池内呈推流形式流动至池的末端 由鼓风机通过扩散设备或机械曝气机曝气 并搅拌 因为廊道的长宽比要求在 5 10 所以一般采用 3 5 条廊道 在曝气池 内进行吸附 絮凝和有机污染物的氧化分解 最后进入二沉池进行处理后的污 水和活性污泥的分离 部分污泥回流至曝气池 部分污泥作为剩余污泥排放 传统推流式运行中存在的主要问题 一是池内流态呈推流式 首端有机污染物 负荷高 耗氧速率高 二是污水和回流污泥进入曝气池后 不能立即与整个曝 气池混合液充分混合 易受冲击负荷影响 适应水质 水量变化的能力差 三 是混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的 而充氧设备通常沿池长是均匀布 置的 这样会出现前半段供氧不足 后半段供氧超过需要的现象 2 完全混合法 污水与回流污泥进入曝气池后 立即与池内的混合液充分混合 池内的混 合也是有待泥水分离的处理水 该工艺具有如下特征 进入曝气池的污水很快即被池内已存在的混合液所稀释 均化 入流出 现冲击负荷时池液的组成变化较小 因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分 担 而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担 所以该工艺对冲击负荷具有 较强的适应能力 适用于处理工业废水 特别是浓度较高的工业废水 污水在曝气池内分布均匀 F M 值均等 各部位有机污染物降解工况相 同 微生物群体的组成和数量几近一致 因此 有可能通过对 F M 值的调整 将整个曝气池的工况控制在最佳条件 以更好发挥活性污泥的净化功能 曝气池内混合液的需氧速率均衡 完全混合活性污泥法系统因为有机物负荷较低 微生物生长通常位于生长 曲线的静止期或衰老期 活性污泥易于产生膨胀现象 3 吸附 生物降解工艺 AB 法 AB 处理工艺的主要特征是 整个污水处理系统共分为预处理段 A 级 B 级三段 在预处理段只设格 栅 沉沙等处理设备 不设初沉池 A 级由吸附池和中间沉淀池组成 B 级由曝气池及二沉池组成 A 级与 B 级各自拥有独立的污泥回流系统 每级能够培育出各自独特的 适合本级水质特征的微生物种群 A 级以高负荷或超高负荷运行 曝气停留时间在 2 4h 污泥泥龄 15 20d 该工艺处理效果稳定 具有抗冲击负荷能力 在欧洲有广泛的应用 该工 艺还可以根据经济实力进行分期建设 结合 BOD 处理效果以及建厂难度和资金投入之后决定选择最为成熟历史悠 久的传统推流式活性污泥法 四四 工艺流程图工艺流程图 第三章第三章 污水处理厂构筑物计算污水处理厂构筑物计算 3 1 污水泵房的工艺流程 污水泵房的工艺流程 城市进水粗格栅集水间提升水泵出水井 污水处理 构筑物 3 1 1 泵前格栅设计计算 泵前格栅设计计算 3 13 1 1 11 1 泵前格栅泵前格栅 设计中取四组格栅 N 4 组 每组格栅单独设置 安装角度 60 3 13 1 1 1 2 2 格格 栅栅 间间 隙隙 数数 式中 n 格栅栅条间隙数 个 Q 设计流量2 26 m3 s N 设计的格栅组数4 组 h 格栅栅前水深1 0 m b 格栅栅条间隙0 02 m v 格栅过栅流速0 8 m s 格栅倾角60 3 1 1 33 1 1 3 格栅槽宽度格栅槽宽度 B S n 1 bn 0 01 33 1 0 02 33 0 98m 式中 B 格栅槽宽度 m S 每根格栅条的宽度 0 01 m 栅条采用直径为 10mm 的圆钢 3 13 1 1 41 4 进水渠道渐宽部分长进水渠道渐宽部分长 式中 l1 进水渠道渐宽部分的长度 m B1 进水明渠宽度 取 0 65 m 1 渐宽处角度 一般采用 10 30 取 1 20 3 1 1 53 1 1 5 出水渠道渐窄部分的长度 出水渠道渐窄部分的长度 33 8 00 102 0 4 60sin26 2 sin vhNb Q n m45 0 20tg2 65 0 98 0 tg2 1 1 1 a BB l 3 1 1 63 1 1 6 通过格栅的水头损失通过格栅的水头损失 式中 h1 水头损失 m 格栅条的阻力系数 查表 1 67 2 42 取 1 79 k 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数 一般采用 k 3 3 1 1 73 1 1 7 栅后明渠的总高度栅后明渠的总高度 H h h1 h2 1 0 0 06 0 3 1 36m 式中 H 栅后明渠的总高度 m h2 明渠超高 m 一般采用 0 3 0 5m 取 h2 0 30m 3 1 1 83 1 1 8 栅槽总长度栅槽总长度 式中 L 格栅槽总长度 m H1 栅前明渠的深度 m 设计中 H1 1 0 0 3 1 30m 3 1 1 93 1 1 9 每日栅渣量计算 每日栅渣量计算 式中 W 每日栅渣量 m3 d W1 每日每 103m3 污水的栅渣量 m3 103m3 污水 一般采用 0 04 0 06m3 103m3 污水 取 W1 0 04 W 1 5m3 d 0 2m3 d 采用机械除渣 无轴输送机输送栅渣 本设计采用自灌式水泵 自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站 其优点 是 启动及时可靠 管理方便 由于自灌式启动 故采用集水池与机器间合建 m l l23 0 2 45 0 2 1 2 m g v b S kh06 0 2 3 8 92 8 0 02 0 01 0 79 13sin 2 2 3 4 2 34 1 m H llL93 2 tg60 3 00 1 0 15 023 0 45 0 tg 0 15 0 1 21 m3 d5 1 10003 1 04 0 565 0 86400 1000 86400 1 z K WQ W 3 1 2选泵设计计算 3 1 2 1选泵前扬程估算 格栅前水面标高 进水管液面标高 24 1 格栅后水面标高 集水池最高水位标高 格栅前水面标高 格栅压力损失 污水流经格栅的压力损失按0 1m估算 则 格栅后水面标高 24 集水池有效水深取2 0m 则 集水池最低水位标高 24 2 22 00m 水泵净扬程HST 出水井水面标高 集水池最低水位标高 29 08 22 7 08 水泵吸 压水管路 含至出水井管路 的总压力损失估算为2 0mH2O 则水泵扬程H 7 08 2 9 08m 3 1 2 2水泵机组的选择 水泵机组的选择 选择五台水泵 四用一备 则 型号数量转速水泵效率电动机功率 400WL 2200 12 4用 1备735r min80 90KW 3 1 2 3 泵站的平面布置 泵站的平面布置 1 吸水管路布置 为了保证良好的吸水条件 每台水泵设单独的吸水管 每条吸水管的设计流量均为 2031 3m3 h 采用DN800钢管 流速v1 0 85m s 在吸水管起端设一进水喇叭口 其直径为 DN1200 吸水管路上设90 弯头2个 电动闸阀1个 偏心渐缩管1个 扬程计算如下 吸水管路水头损失为 h h1 h2 0 393m 2 压水管路布置 每条压水管的设计流量均为2031 3m3 h 采用DN1000钢管 流速v1 0 85m s 压水管 路上设同心渐扩管两个 单向止回阀一个 闸阀一个 出水管路水头损失计算 选择一条阻力损失最大的管路作为核算对象 计算泵站内压 水管路水头损失 hm hQ Q 25 2031 4 m8125 4 3 3 max 单 吸 压水管路总水头损失为 h hAB hBC h5 0 534m 2 0m 则水泵所需扬程为 H 0 534 7 0860 mh30 1 5 05 05 025 1 25 1 25 1 125 1 3 3 校核沉砂斗角度 tg 3 47 73 9 60 3 3 73 3 7沉砂室高度沉砂室高度 mhhhH4 23 18 03 0 321 式中 H 沉砂池总高度 m H1 沉砂池超高 m 一般采用 0 3 0 5m 取 0 3 3 3 83 3 8 验算最小流速验算最小流速 smsm An Q V inm 15 0 29 0 41 1 8 01 435 0 75 0 min1 min 式中 Vmin 最小流速 m s 一般采用 v 0 15m s 最小流量 一般采用 0 75 Q 沉砂池格数 个 最小流量时取 1 最小流量时的过水断面面积 3 3 3 3 9 9 进水渠道进水渠道 格栅的出水通过 DN1200mm 的管道送入沉砂池的进水渠道 然后向两侧配 水进入进水渠道 污水在渠道内的流速为 sm HB Q V 71 0 8 01 565 0 11 1 式中 V1 进水渠道水流流速 m s B1 进水渠道宽度 m 取 1 0m H1 进水渠道水深 m 取 0 8m 3 3 3 3 1010 出水管道出水管道 出水采用薄壁出水堰跌落出水 出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定 堰 上水头为 m gmb Q H37 0 6 194125 1 4 0 565 0 2 3 2 3 2 2 1 式中 H1 堰上水头 m m 流量系数 一般采用 0 4 0 5 取 0 4 b2 堰宽 m 等于沉砂池宽度 出水堰自由跌落 0 1 0 15m 后进入出水槽 出水槽宽 1 0m 有效水深 0 8m 水流流速 0 62m s 出水流入出水管道 出水管道采用钢管 管径 DN1200 3 3 3 3 1111 排砂管道排砂管道 采用沉砂池底部管道排砂 排砂管道管径 DN200 平流式沉砂池平面布置图如下 3 4 3 4 初沉池及其设计 初沉池及其设计 初次沉淀池是借助于污水中的悬浮物质在重力的作用下可以下沉 从而与 污水分离 初次沉淀池去除悬浮物40 55 去除BOD20 30 初次沉淀池按照运行方式不同可分为平流沉淀池 竖流沉淀池 辐流沉淀 池 斜板沉淀池 设计中采用平流沉淀池 平流沉淀池是利用污水从沉淀池一端流入 按水 平方向沿沉淀池长度从另一端流出 污水在沉淀池内水平流动时 污水中的悬 浮物在重力作用下沉淀 与污水分离 平流沉淀池由进水装置 出水装置 沉 淀区 缓冲层 污泥区及排泥装置组成 沉淀池设四组 N 4组 每组设计流量Q 0 565m3 s 3 4 13 4 1沉淀池表面积 沉淀池表面积 1017 2 3600565 0 q 3600Q A 2 m Q 每组设计流量 A 沉淀池表面积 m2 q 表面负荷 m3 m2 h 一般采用1 5 3 0m3 m2 h 设计中取q 2 3 4 23 4 2沉淀部分有效水深 沉淀部分有效水深 35 12h2mtq t 沉淀时间 h 一般采用1 0 2 0h 设计中取t 1 5h 3 4 33 4 3沉淀部分有效容积 沉淀部分有效容积 305136005 1565 0 3600 3 mtQV 3 4 43 4 4沉淀池长度 沉淀池长度 m 271 553 6tv6 3L v 设计流量时的水平流速 mm s 取5mm s 3 4 53 4 5沉淀池宽度 沉淀池宽度 B A L 1017 27 37 7 m 3 4 63 4 6沉淀池格数 沉淀池格数 37 7 5 4 7 b B n 1 b 沉淀池分格的每格宽度 m 设计中取b 5 4m 3 4 73 4 7校核长宽比及长深比 校核长宽比及长深比 长宽比 L b 27 5 4 5 满足4 5之间要求 长深比 L h2 27 3 9 满足8 12之间的要求 3 4 83 4 8 污泥部分所需容积 污泥部分所需容积 Q 设计流量 m3 s C1 进水悬浮物浓度 mg L C2 出水悬浮物浓度 mg L 一般采用沉淀效率 40 60 K2 生活污水量总变化系数 污泥容重 t m3 约为1 p0 污泥含水率 设计中取每次排泥间隔时间T 1d 污泥含水率P0 95 沉淀池的沉淀效 率 50 出水悬浮物浓度C2 100 50 C1 0 5 210 105mg L 3 4 93 4 9每格沉淀池污泥部分所需容积每格沉淀池污泥部分所需容积 m 31 11 7 8 78 3 1 n V V m86 78 1095 10013 1 100186400105 210565 0 10 100 10086400 3 66 02 21 npK TCCQ V 3 4 103 4 10污泥斗容积 污泥斗容积 4 24 5 42 5 4 0 2 0 22 45 37 m2 3 2 11 24 1 aaaa h V h4 5 4 0 5 2tg60 4 24 m a 沉淀池污泥斗上口边长 m a 5 4m a1 沉淀池污泥斗下口边长 m 一般采用0 4 0 5m 取a1 0 5m h4 污泥斗高度 m 63 19646 4 2 4 53 027 b 2 l V 2 4 21 2 mh l 得到V1 V2 45 37 19 63 65m2 11 31 m2 满足要求 3 4 113 4 11沉淀池总高度 沉淀池总高度 mlL22 001 0 3 0 h 24 H h1 h2 h3 h4 0 3 3 0 3 4 46 8 06 m h1 沉淀池超高 m 一般采用0 3 0 5 取h1 0 5m h3 缓冲层高度 m 一般采用0 3m 取h3 0 3m h4 污泥部分高度 m 一般采用污泥斗高度与池底坡度i 1 的高度 之和 设计中 得h4 h4 h4 4 46m 3 4 123 4 12进水配水井进水配水井 沉淀池分为四组 每组分为7格 每组沉淀池进水端设进水配水井 污水在 配水井内平均分配 然后流进每组沉淀池 配水井内中心管直径 4 27 2 4 v Q D V2 配水井内中心管上升流速 m s 一般采用v2 0 6m s 设计中取v2 0 7m s 得到D 1 91m 配水井直径 4 28 2 3 3 4 D v Q D V3 配水井内污水流速 m s 一般取v 0 2 0 4m s 设计中取v3 0 3m s 得到D3 3 48m 3 4 133 4 13进水渠道 进水渠道 沉淀池分为四组 每组沉淀池进水端设进水渠道 配水井接出的DN800进水 管从进水渠道中部汇入 污水沿进水渠道向两侧流动 通过穿孔花墙流入沉淀 池 进水渠道宽0 5m 有效水深1 2m 穿孔花墙的开孔总面积为过水断面面积 的6 20 则过孔流速为 4 29 122 2 nhB Q V v2 穿孔花墙过孔流速 m s 一般采用0 05 0 15m s B2 孔洞的宽度 m h2 孔洞的高度 m n1 孔洞数量 个 设计中取B2 0 2m h2 0 4m n1 49个 得到v2 0 13m s 3 4 143 4 14出水堰 出水堰 沉淀池出水经过出水堰跌落进入出水渠道 然后汇入出水管道排走 出水 堰采用矩形薄壁堰 堰上水深H为 4 30 gHbHmQ2 0 m0 流量系数 一般采用0 45 b 出水堰宽度 m H 出水堰顶水深 m 设计中取m0 0 45 b 4 8m 得到H 0 038m 3 4 153 4 15出水渠道 出水渠道 沉淀池出水端设出水渠道 出水管与出水渠道连接 4 31 33 3 HB Q v v3 出水渠道水流流速 m s 一般采用v3 0 4m s B3 出水渠道宽度 m H3 出水渠道水深 m 一般采用0 5 2 0 设计中取B3 1 5m H3 0 8m 得到v3 0 41m s 0 4m s 出水管道采用钢管 管径DN 800mm 管内流速为v 1 0m s 水力坡降 i 1 0 3 4 163 4 16进水挡板 出水挡板 进水挡板 出水挡板 沉淀池设进水挡板和出水挡板 进水挡板距进水穿孔花墙0 5m 挡板高 出水面0 3m 伸入水下1 0m 出水挡板距出水堰0 5m 挡板高出水面0 3m 伸 入水下0 5m 在出水挡板处设一个浮渣收集装置 用来收集拦截的浮渣 3 4 173 4 17排泥管 排泥管 沉淀池采用重力排泥 排泥管直径DN200mm 排泥时间t4 30min 排泥管流 速v4 0 5m s 排泥管伸入污泥斗底部 3 4 183 4 18刮泥装置 刮泥装置 沉淀池采用行车式刮泥机 刮泥机设于池顶 刮板伸入池底 刮泥机行走 时将污泥推入污泥斗内 平流沉淀池剖面如下图 80025003940 27000 3600 平流沉淀池剖面图平流沉淀池剖面图 3 53 5 曝气池 曝气池 污水处理程度的计算污水处理程度的计算 污水经过一级处理后会处理掉一部分的悬浮物 和 处理程度SS 5 BOD 按 Error Error ReferenceReference sourcesource notnot found found 取值 表 1 处理厂的处理效果 设一级处理对 BOD5的去除率为 25 则进入曝气池中污水的浓度 Sa Syx 1 25 210 x 1 25 157 5mg L 5 BOD 因为要使出水水质达到一级 B 标准 所以 去除的 BOD 浓度为 Sr Sa Sg 157 5 20 137 5mg L 0 1375g L 污水的处理程度 3 87 5 157 5 137 Sa Sr 3 5 13 5 1 曝气池的计算与各部位尺寸的确定曝气池的计算与各部位尺寸的确定 曝气池按 污泥负荷法计算BOD 3 5 1 13 5 1 1 污泥负荷率的确定污泥负荷率的确定BOD 拟定采用的污泥负荷率为 0 3 5 dkgMLSSkgBOD 校核 fSK N e s 2 式中 K2取 0 02 介于 0 0168 0 0281 之间 LmgSe 20 f 取 0 75 介于 0 7 0 8 之间 3 87 处理效果处理效果 处理级别处理级别处理方法处理方法主要工艺主要工艺 SS 5 BOD 一级一级沉淀法沉淀 自然沉淀 40 55 20 30 生物膜法 初次沉淀 生物膜反应 二次沉淀 60 90 65 90 二级二级 活性污泥法 初次沉淀 活性污泥反应 二次沉淀 70 90 65 95 代入 有34 0 873 0 75 0 2002 0 s N 5 dkgMLSSkgBOD 所以 污泥负荷率按 0 3计算 5 dkgMLSSkgBOD 3 5 1 23 5 1 2 确定混合液污泥浓度确定混合液污泥浓度 X X 根据已确定的 sN 值 查相关资料得 SVI 值为 100 120 取值 120 X 值按下式计算 SVIR rR X 1 10 6 式中 R 污泥回流比 取 50 r 是考虑污泥在二次沉淀池中停留时间 池深 污泥厚度等因素的有 关系数 一般取值 1 2 左右 代入数值得 Lmg SVIR rR X 33 3333 120 5 01 102 15 0 1 10 66 3 5 1 23 5 1 2 确定曝气池容积确定曝气池容积 XN SQ V s 0 式中 V 曝气池容积 m3 S S0 0 原污水的 BOD5 值 mg L X 曝气池内混合液悬浮固体浓度 MLSS mg L 代入数值得 3 5 30712 33 33333 0 5 157195000 0 m XN SQ V s 3 5 1 33 5 1 3 曝气池各部分尺寸确定曝气池各部分尺寸确定 设 4 组曝气池 则每组容积为 3 125 7678 4 5 30712 m 池深取 5m 则各组曝气池的面积 F 为 2 625 1535 5 125 7678 mF 池宽 B 1 5H 7 5m 池长 m B F 75 204 5 7 625 1535 符合要求 9 26 5 7 75 204 B L m10 本设计设 4 组 5 廊道曝气池 在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道 在两 池中间设配水渠道与横向配水渠相连 污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入 曝气池 曝气池平面图如图 设五廊道式曝气池 廊道长 m L L95 40 5 75 204 5 1 取超高为 则池总高度为 m5 0m5 55 05 在曝气池面对初沉池和二沉淀池的一侧 各设横向配水渠道 并在池中部设纵 向中间配水渠道与横向配水渠道相连接 在两侧横向配水渠道上设进水口 每 组曝气池共有 3 个进水口 在面对初沉池的一侧 在每组曝气池的一端 廊道 进水口处设回流污泥井 井内设污泥空气提升器 回流污泥由污泥泵站送入井内 由此通过空气提升器 回流曝气池 如图 3 5 23 5 2 曝气系统的计算与设计曝气系统的计算与设计 本设计采用鼓风曝气系统 3 5 2 13 5 2 1 需氧量计算需氧量计算 1 曝气池需氧量的计算 vr VXbQSaQ 2 式中 a 活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率 即活性污 泥微生物每代谢 1kgBOD 所需要的氧量 以 kg 计 查表取 a 0 5 b 活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率 即每 kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧量 以 kg 计 查表取 b 0 15 被降解的有机污染物量 mg L r S Xv 单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体 MLVSS 量 kg m3 代入数值得 hKgdKg Q 43 1198 35 28762 1000 33 3333 5 3071215 0 1000 205 157 1950005 0 2 2 去除每 kgBOD 的需氧量 KgBODKgOO 07 1 355 28762 5 30712 22 3 5 2 23 5 2 2 供气量计算供气量计算 采用网状膜型中微孔空气扩散器 敷设于距地面 0 2m 处 淹没水深为 4 0m 计算温度定位 C 0 25 查表得水中饱和溶解氧值为 LmgCs 38 8 25 LmgCs 17 9 20 1 空气扩散器出口的绝对压力 ab PHP 53535 10405 1 100 48 910013 1 108 910013 1 2 空气离开曝气池面时 氧的百分比按下式计算 即 0 0 0 0 0 0 43 18100 12 0 1 2179 12 0 1 21 100 12179 121 A A t E E Q 式中 EA 空气扩散器的氧转移效率 对网状膜型中微孔空气扩散器 取 12 3 曝 气 池 混 合 液 中 平 均 氧 饱 和 度 按 最 不 利 的 温 度 条 件 考 虑 按 下 式 计 算 即 4210026 2 5 tb sTsb QP CC 按最不利温度来计 Ct 0 25 LmgC Tsb 0 8 42 43 18 10026 2 10405 1 38 8 5 5 4 换算成在条件下脱氧清水的充氧量 C 0 20 O R hKg CC RC R T TSb S O 36 1995 024 1 1 280 195 0 82 0 112517 9 024 1 1 2025 20 20 5 曝气池平均时供氧量计算 smhm E R G A O S 43 2309 67 55426100 123 0 36 1995 100 3 0 33max max 6 去除每 5 KgBOD的供气量 5 3 5 25 4624 35 28762 67 55426 KgBODmBOD空气 8 每污水供气量为 3 m 污水空气 33 82 624 195000 67 55426 mm 9 本系统的空气总用量除采用鼓风曝气外 本系统还采用空气在回流污泥井提 升污泥 空气量按回流污泥量的 8 倍计算 污泥回流比 R 取值 50 这样 提 升回流污泥所需空气量为 8x50 x 32500dm 3 hm 3 总需气量为 55426 67 32500 87926 67hm 3 3 5 2 33 5 2 3 鼓风机的选定鼓风机的选定 空气扩散装置安装在距曝气池底 0 2m 处 因此 鼓风机所需压力为 P 5 5 0 2 1 x9 8 61 74kpa 鼓风机供气量 55426 67 30500 85926 67 1432 11m3 min hm 3 根据所需压力及空气量 决定采用 3 6 二沉池 二沉池 辐流式沉淀池 辐流式沉淀池一般采用对称布置 有圆形和正方形 主要由进水管 出水 管 沉淀区 污泥区及排泥装置组成 按进出水的形式可分为中心进水周边出 水 周边进水中心出水和周边进水周边出水三种类型 其中 中心进水周边出 水辐流式沉淀池应用最广 周边进水可以降低进水时的流速 避免进水冲击池 底沉泥 提高池的容积利用系数 这类沉淀池多用于二次沉淀池 本设计中采 用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池 进水采用中心进水周边出水 3 6 13 6 1 设计原则设计参数设计原则设计参数 1 沉淀池的设计数据宜按下表的规定取值 4 4 沉淀池的设计数据 沉淀池类型 沉淀 时间 h 表面水 力负荷 hmm 23 每人 每日 污泥量 dg 人 污泥 含水率 固体负荷 dmkg 2 初次沉淀池0 2 5 01 5 4 516 3695 97 二次 沉淀 池 生膜 法后 1 5 4 01 0 2 010 2696 98150 活性污 泥法后 1 5 4 00 6 1 512 3299 2 99 6150 2 沉淀池的超高不应小于 0 3m 3 沉淀池的有效水深宜采用 2 0 4 Om 4 当采用污泥斗排泥时 每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管 污泥斗 的斜壁与水平面的倾角 方斗宜为 60 圆斗宜为 55 5 活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积 宜按不大于 2h 的污泥量 计算 并应有连续排泥措施 生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积 宜按 4h 的污泥量计算 6 排泥管的直径不应小于 200mm 7 当采用静水压力排泥时 二次沉淀池的静水头 生物膜法处理后不应小 于 1 2m 活性污泥法处理池后不应小于 0 9m 8 二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于 1 7L s m 9 沉淀池应设置浮渣的撇除 输送和处置设施 10 水池直径 或正方形的一边 与有效水深之比宜为 6 12 水池直径不 宜大于 50m 11 宜采用机械排泥 排泥机械旋转速度宜为 1 3r h 刮泥板的外缘线 速度不宜大于 3m min 当水池直径 或正方形的一边 较小时也可采用多斗排 泥 12 缓冲层高度 非机械排泥时宜为 0 5m 机械排泥时 应根据刮泥板高 度确定 且缓冲层上缘宜高出刮泥板 0 3m 13 坡向泥斗的底坡不宜小于 0 05 3 6 23 6 2 设计计算设计计算 设计中选择四组辐流沉淀池 每组设计流量为 0 565 4N 3 ms 3 6 23 6 2 1 1 沉淀池表面积沉淀池表面积 2 1 1355 5 14 360056 2 nq m Q F 式中 污水最大时流量 Q 3 ms 表面负荷 取 q 32 1 5mmh 沉淀池个数 取 4 组 n 池子直径 取 42mm F D54 41 14 3 135544 3 6 2 2 实际水面面积实际水面面积 2 22 1 1385 4 4214 3 4 m D F 实际负荷 符合要求hmm Dn Q q 23 22 47 1 4214 3 4 360026 2 44 3 6 2 33 6 2 3 沉淀池有效水深沉淀池有效水深 1 hqt 式中 沉淀时间 取 2 5h t m75 3 5 25 1h1 径深比为 在 6 至 12 之间 符合要求 2 11 75 3 42 1 h D 3 6 2 43 6 2 4 污泥部分所需容积污泥部分所需容积 采用间歇排泥 设计中取两次排泥的时间间隔为 2Th 3 66 0 21 69 105 01 100220 1052034 10 100 100 m np TCCQ V r X R R X 1 LmgX R Xr 99 999933 3333 5 0 1 1 1 1 3 1 m5 1523 24499 999933 3333 233 3333195000 5 01 R12 V NXX QXT r 3 6 2 53 6 2 5 污泥斗计算污泥斗计算 51 tanhrr 式中 污泥斗上部半径 rm 污泥斗下部半径 1 rm 倾角 一般为 60 设计中取 r2m 1 r1m 51 tan2 1tan601 73hrrCm 污泥斗体积计算 22223 5 511 22 3 14 1 73 22 1 112 7 33 h Vrrrrm 3 6 2 63 6 2 6 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 设计中采用机械刮吸泥机连续排泥 池底坡度为 0 05 m rD h925 005 0 2 441 05 0 2 2 4 污泥斗以上圆锥体部分体积 322 2 11 2 4 4 44 450 444141 12 925 0 14 3 12 h m DDDD V 则还需要的圆柱部分的体积 3 5413 56 1844 7 1244 4507 2307mVVVV 高度为 m F V h451 1272 561844 3 3 3 6 2 73 6 2 7 沉淀池总高度沉淀池总高度 设计中取超高 缓冲层高度 h2 0 2m0 3hm mhhhhH35 8 73 1 925 04512 075 33 0hh 54321 3 6 33 6 3 进出水系统计算进出水系统计算 3 6 3 1 3 6 3 1 进水部分设计进水部分设计 辐流式沉淀池中心处设中心管 污水从池底的进水管进入中心管 通过中 心管壁的开孔流入池中央 中心管处用穿孔整流板围成流入区 使污水均匀流 动 污水曝气池出水并接 DN1600 的铸铁管进入配水井 从配水井接 DN1000 的 铸铁管 在二沉池前接阀门 后接 DN1000 的二沉池入流管 采用中心进水 中心管采用铸铁管 出水端用渐扩管 为了配水均匀 沿 套管周围设一系列潜孔 并在套管外设稳流罩 设计流量 8125 则单池设计污水流量 3 mhsmQ 26 2 3 Q单 Q 4 2 26 4 0 53 m3 s 当回流比为 100 时 单池进水管设计流量为 Q进 1 R Q单 1 1 0 0 56 1 06m3 s 取中心管流速为 则过水断面积为 1 0 vm s f Q进 v 1 06 1 0 1 06m2 设 10 个导流孔 则单孔面积为 21 106 0 10 06 1 10 m f f 设孔宽为 0 2 m 则孔高为 m f 53 0 2 0 106 0 2 0 1 孔断面尺寸为 0 2m 0 53m 设孔间距为 0 25 m 则中心管内径为 0 20 25 101 4D 内 m 设管壁厚为 0 15 m 则中心管外径为 1 40 15 21 7D 外 m 进水管与中心孔水头损失均按回流比为 100 的最不利情况计算 进水管 水头损失为 查 给水排水设计手册 第一册 673 408 页得1 05 1000 DN mm 0 558v m s 则 22 1 0 558 1 050 0167 22 9 81 v hm g 中心孔头水头损失 查第一册 678 页得 则 1 06 2 2 0 558 1 060 0167 2 9 81 hm 则进水部分水头损失为 12 hhh 0 01670 01670 0334m 稳流罩设计 筒中流速一般为 取 3 v 0 03m s0 02 m s 0 03m s 稳流筒过流面积 f Q进 v3 1 06 0 03 35 33m2 稳流筒直径为 mD f D9 67 1 14 3 33 3544 22 3 并设置罩高为3 2m 3 6 3 23 6 3 2 出水部分设计出水部分设计 每池所需堰长 L 1000Q设 nq 1000 2 26 4 1 6 331 25m 且有m45 5 105 14 3 25 331 L D 故采用双侧集水 出水溢流堰的设计 采用出水三角堰 90 采用等腰直角三角形薄壁堰 取堰高 0 08 堰宽 0 16 堰上水头mm 即三角口底部至上游水面的高度 0 04 堰上水宽为 0 08 mm 每池出水堰长 0 4 20 4 20 80 15 22LDD 450 8450 82 2 270 67m 实际堰负荷 96 1 67 2704 100026 2 4 qsgmL L Q 实际堰个数为 个 取为 1692 个 共需 6768 个 69 1691 16 0 67 270 16 0 L m 每个三角堰的流量 为 1 Q sm Q Q 1013 3 41692 26 2 mgn 34 0 出水堰水头损失 过堰水深 0 035m 5 2 4 5 2 0 4 1 1013 3 4 1 h Q 考虑自由跌水水头损失 0 15 m 则出水堰总水头损失为 0 15h 0 030 150 18m 出水槽的接管与二沉池集水井相连 环形集水槽设计 采用双侧集水环形集水槽计算 设出水槽外壁距离池壁 0 4 槽m 0 8 集水槽总高度为 0 4 0 4 超高 0 8 m 每池都双侧集水 则出m 水堰流量 Q单 Q设 4 2 26 4 0 53m3 s 取安全系数为 则集水槽设计流量1 5 Q单 1 5 0 53 0 795m3 s 5 1 1 Q 取槽内流速为 v 0 6 m s 则槽内终点水深 m vb q 55 0 8 06 0 256 0 h4 槽内起点水深为 其中 3 2 3 34 4 2 k h hh h m gb aq hk2 0 8 081 9 253 0 0 1 2 2 2 3 2 2 则 取mh69 0 55 0 55 0 2 02 3 2 3 3 mh70 0 3 设过水断面积 A B h3 0 9 0 70 0 63m2 湿周 20 92 0 82 5fBhm 集水槽水力计算 0 4 20 15 20 652450 80 3 0 65267 9LDm 水力半径 0 59 0 24 2 5 A Rm f 水力坡度 22 22 33 0 6 0 013 0 240 41ivnR 过堰水深为 m032 0 74 1 1013 3 1 74 Q h 5 2 4 2 50 考虑跌水水头损失 0 15 m 则二沉池出水水头损失为 67 9 0 21m41 0 15 0 032 0 15 0 h2 igLh 综合得出二沉池进出水总损失为 mhh24 0 21 0 0334 0 0334 0 2 3 6 3 33 6 3 3排泥量计算排泥量计算 1 单池污泥量计算 总回流污泥量 43 1 1 5 10247500 R QQRmh hQR m6250 3 总剩余污泥 S r X Q f X 因为 13520 150000 1000 3476 4 11 0 07 56 6 r dc Q l Xkg d K 其中 衰减系数 一般取 d k0 050 1 污泥龄 c d 所以 3 3476 4 702 3 0 75 6 6 S r X Qmd f X 3 29 3 mh 为回流污泥浓度 r X0 75f 66 3 1010 16 6 150 r Xrkg m SVI 总污泥量 3 750029 37529 3 RS QQQmh 总 3 1882 3 4 Q Qmh 总 单 2 集泥槽延整个池径为两边集泥 故其设计泥量为 33 1882 3 941 2 0 26 22 Q qmhms 单 集泥槽宽 取 0 40 4 0 90 9 0 260 53bqm 0 6m 起点泥深 取 1 0 750 75 0 60 45hbm 0 5m 终点泥深 取 2 1 251 25 0 60 75hbm 0 8m 辐流二沉池的刮泥机选用型周边传动刮泥机 共 4 台 ZBG 表表 3 73 7 型周边传动刮泥机的性能及规格型周边传动刮泥机的性能及规格ZBG 型号 池直径 m 周边线速 m 推荐池深m功率kW 周边轮中心 m 45ZBG 452 103000 50003 045 5 3 6 4 3 6 4 消毒接触池设计 消毒接触池设计 设计中采用平流式消毒接触池 消毒接触池设4组 每组3廊道 3 6 4 13 6 4 1消毒接触池容积 消毒接触池容积 3 10176030565 0 QmtV Q 单池污水设计流量 m3 s t 消毒接触时间 min 一般采用30min 3 6 4 3 6 4 2消毒接触池表面积 消毒接触池表面积 2 m h V F339 0 3 1017 2 h2 消毒池有效水深 m 取3 0m 3 6 4 3 6 4 3消毒接触池池长 消毒接触池池长 取38mm 7 37 9 339 B F L b 消毒池宽度 m 取b 3 校核长宽比 L b 38 3 10 合乎要求 3 6 4 3 6 4 4消毒接触池池高消毒接触池池高 H h1 h2 h1 消毒池超高 m 一般采用0 3m 设计中取h1 0 3m 计算得H 3 3 3 6 4 3 6 4 5进水部分 进水部分 每两个消毒接触池用一根的进水管 管径D 1100mm v 1 0m s 3 6 4 3 6 4 6混合 混合 采用管道混合的方式 加氯管线直接接入消毒接触池进水管 3 6 4 3 6 4 7出水部分 出水部分 中间两个接触池共用一根出水管 管径D 1100mm 左右两个接触池分别 设两根出水管 管径D 800mm 3 6 5 计量设备计量设备 污水处理厂中常用的计量设备有巴氏计量槽 薄壁堰 电磁流量计 超声 波流量计 涡流流量计等 各种计量设备的比较见下表 污水测量选择的原则是精度高 操作简单 水头损失小 不宜沉积杂物 其中以巴氏计量槽应用最为广泛 其优点是水头损失小 不易发生沉淀 本设计的计量设备选用巴氏计量槽 选用的测量范围是 0 08 2 1m3 s 设计中取喉宽w 1 25m 计量槽主要部分尺寸 A1 0 5b 1 2 A2 0 6m A3 0 9m B1 1 2b 0 48 B2 b 0 3 A1 渐缩部分长度 m b 喉部宽度 m A2 喉部长度 m A3 渐扩部分长度 m B1 上游渠道宽度 m B2 下游渠道宽度 m 设计中取喉宽b 1 25m 计算得 A1 1 825m A2 0 75m A3 0 9m B1 1 98m B2 1 55m 3 6 5 1计量槽总长度 计量槽总长度 计量槽应设在渠道的直线段上 直线段的长度不应小于渠道宽度的8 10倍 在计量槽上游 直线段不小于渠宽的2 3倍 下游不小于4 5倍 计量槽上游直线段长L1 3B1 5 94m 计量槽下游直线段长L2 5B2 7 75m 计量槽总长L L1 A1 A2 A3 L2 17 165m 3 6 5 2计量槽的水位 计量槽的水位 当b 1 25m时 578 1 1 117 2 HQ H1 上游水深 m 0 96m 6 32 117 2 578 1 1 Q H 当b 0 3 2 5m时 H2 H1 0 7时为自由流 H2 0 7 0 96 0 672m 设计中取H2 0 65m 3 6 6渠道水力计算渠道水力计算 1 上游渠道 过水断面积A 6 33 2 11 9 196 0 98 1 mHBA 湿周f 6 34 mHBf9 396 0 298 1 2 11 水力半径R 6 35 m f A R49 0 9 3 9 1 流速v 6 36 sm A Q v 05 1 9 1 26 2 水力坡度i 2 3 2 vnRi n 粗糙度 一般采用0 013 计算得i 0 482 2 下游渠道 过水断面积A 6 37 mHBA01 1 65 055 1 22 湿周f 6 38 mHBf85 265 0255 12 11 水力半径R 6 39 m f A R35 0 85 2 01 1 流速v 6 40