某市日处理量为13万m3-污水处理厂工艺设计

1 目录 第一章 总论 1 1 1 设计任务和内容 1 1 2 基本资料 1 1 2 1 进水水质 1 1 2 2 处理要求 1 1 2 3 处理工艺流程 1 1 2 4 气象和水文条件 1 1 2 5 厂区地 2 1 3 设计内容 2 1 4 设计成果 2 第二章 污水处理工艺流程说明 3 第三章 处理主要构筑物设计 4 3 1 格栅间和泵房 4 3 1 1 中格栅 4 3 1 2 污水提升泵房 6 3 2 沉砂池 7 3 3 初沉池 10 3 3 1 说明 10 3 3 2 设计参数 10 3 3 3 设计计算 10 3 4 曝气池 12 3 5 二沉池 15 第四章 主要设备说明 17 4 1 格栅 17 4 2 沉砂池 17 4 3 初沉池 17 4 4 曝气池 17 4 5 二沉池 18 第五章 污水厂区总体布置 19 5 1 主要构 建 筑物与附属建筑物 19 2 5 2 污水厂平面布置 19 5 2 1 工艺流程布置 19 5 2 2 构 建 筑物平面布置 19 5 2 3 污水厂管线布置 19 5 2 4 厂区道路布置 20 5 2 5 厂区绿化布置 20 5 3 污水厂高程布置 20 5 3 1 污水厂高程布置 20 5 3 2 主要任务 21 5 3 3 高程布置原则 21 5 3 4 污水处理厂构筑物高程布置计算 21 课程设计综述 22 3 第一章 总论 1 11 1设计任务和内容设计任务和内容 某市日处理量为 13 万 m3 污水处理厂工艺设计 1 21 2基本资料基本资料 1 2 1 进水水质 最大处理量 Qmax 130000 m3 d COD 500mg l BOD5 240mg l SS 310mg l 1 2 2 处理要求 无水经二级处理后应负荷一下具体要求 COD 60mg l BOD5 20mg l SS 30mg l 1 2 3 处理工艺流程 污水拟采用传统活性污泥法工艺处理 具体流程如下 污水 分流井闸 格栅间 污水泵房 出水井 计量槽 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 消毒池 出水 1 2 4 气象和水文条件 风向 多年主导风向为西南方 气温 年平均气温 4 6 最热月份平均为 26 5 极端气温 最高 33 最低为 40 最大冻土深度为 1 9m 水文 降水量多年平均为年 693 9mm 蒸发量多年平均为每年 1210mm 地下水水位 地面以下 5 6m 1 2 5 厂区地 污水厂选址在 185 192m 之间 平均地面标高为 187 5m 平均地面坡度为 0 3 0 5 地势为西北高 东南低 厂区征地面积为东西产 380m 南北长 280m 4 1 3 设计内容 对工艺构筑物选型作说明 1 主要处理设施 格栅 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 的工艺计 2 算 污水处理厂平面和高程布置 3 1 4 设计成果 设计计算说明书一份 1 设计图纸 污水厂平面图和污水处理高程图各一张 2 5 格 栅 沉 砂 池 初沉池 推流式 曝气池 池 二淀池 污泥浓缩池厌氧消化池污泥机械脱 水间 消 毒 池 出 水 进 水 外运 第二章 污水处理工艺流程说明 设计采用比较成熟传统活性污泥法处理城市污水 经一级处理后主要去除 比较大的悬浮物质和比重较大的固体颗粒物质 处理后的污水进入曝气池进行 生化处理单元 大部分地去除有机物质 废水处理工艺流程图 如图 2 1 6 第三章 处理主要构筑物设计 第一节 3 1 格栅间和泵房 3 1 1 中格栅 采用两个格栅间并联使用 1 设计流量 Q 130000m3 d 选取流量系数 Kz 1 2 则 最大流量 Qmax 1 2 130000m3 d 156000m3 d 1 806m3 s 每个格栅机的理论流量为 Q单 Qmax 1 806 0 903 m3 s 2 1 2 1 2 栅条的间隙数 n 设 栅前水深 h 0 77m 过栅流速 v 0 9m s 格栅条间隙宽度 b 0 02m 格栅倾 角 60 则 栅条间隙数 取 n 44 1 2 sin0 903 sin60 44 089 0 02 0 77 0 9 Q n bhv 3 每个栅槽宽度 B 设 栅条宽度 s 0 01m 则 B s n 1 bn 0 01 44 1 0 02 44 1 31m 4 进水渠道渐宽部分长度 考虑 0 4m 隔墙 B 2B 0 4 3 02m 设 进水渠宽 B1 2 38m 其渐宽部分展开角 1 20 进水渠道前的流速为 0 7m s 则 1 1 1 3 022 38 0 88 2tan2tan20 BB Lm 5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2 1 2 0 88 0 44 22 L Lm 6 过格栅的水头损失 h1 设 栅条断面为矩形断面 所以 k 取 3 7 则 m g v kkhh103 060sin 81 92 9 0 02 0 01 0 42 2 3sin 2 2 3 4 2 01 其中 s b 4 3 k 格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数 一般为 3 h0 计算水头损失 m 阻力系数 与栅条断面形状有关 当为矩形断面时形状系数 2 42 将 值代入 与 关系式即可得到阻力系数 的值 7 栅后槽总高度 H 设 栅前渠道超高 h2 0 3m 则 栅前槽总高度 H1 h h2 0 77 0 3 1 07m 栅后槽总高度 H h h1 h2 0 77 0 103 0 3 1 173m 8 格栅总长度 L L L1 L2 0 5 1 0 H1 tan 0 63 0 32 0 5 1 0 1 07 tan60 3 06m 9 每日栅渣量 W 设 单位栅渣量 W1 0 05m3栅渣 103m3污水 则 W Q W1 m3 d54 5 10003 1 86400005 667 1 1000 86400 1max Z K WQ 因为 W 0 2 m3 d 所以宜采用机械格栅清渣 10 计算草图 图3 1 1 中格栅计算草图 栅条工作平台 进 水 1 8 3 1 2 污水提升泵房 1 提升泵房设计说明 本设计采用传统活性污泥法工艺系统 污水处理系统简单 只考虑一次提 升后入平流式沉砂池 然后自流通过初沉池 曝气池 二沉池 最后有出水管 道排出 设计流量 Qmax 1 2 130000m3 d 156000m3 d 1 806m3 s 1 泵房进水角度不大于 45 度 2 相邻两组机突出部分得间距 以及机组突出部分与墙壁的间距 应保证 水泵轴或电动机转子在检修时能够拆卸 并不得小于 0 8m 如果电动机容量大 于 55KW 时 则不小于 1 0m 作为主要通道宽度不小于 1 2m 3 泵站喜爱用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式 尺寸为 15m 12m 高 12m 地下埋深 7m 4 水泵按直灌式 2 泵房的设计计算 提升净扬程为 10m 左右 水泵水头损失 2m 安全水头为 2m 从而需水泵扬 程 H 15m 再根据设计流量 1 806 m3 s 属于大流量低扬程情形 考虑选用 6 台 350Kw1200 18 90 潜水泵 流量 1300 m3 h 扬程 18m 转速 990r min 功率 90KW 五用一备 流量 Q m3 s 1300 8 m3 h 5 Qmax1 806 0 361 5 集水池容积 考虑不小于一台本 5min 的流量 W 108 2 m35 60 Qmax 取有效水深 h 1 3m 则集水井水池面积为 A m2 W108 2 83 2 1 3h 泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构 尺寸为 15m 12m 高 12m 地下埋深 7m 水泵按直灌式 9 第二节 沉砂池 本设计采用平流式沉砂池 设计流量 Qmax 1 806m3 s 沉砂池个数 n 8 每个池子含 2 个格 每个格分 2 个沉砂斗 入池流速 v 0 25 m s 水力停留时间 t 50s 1 沉砂池长度 L L vt 0 25 50 12 5m 2 每个沉砂池水流断面积 A 每个沉砂池流量 Q单 0 451m3 s Qmax1 806 44 则 A Q单 v 0 451 0 25 1 806m2 3 每个池总宽度 B 设 n 8 格 每格宽取 b 2m 则 池总宽 B nb 2 2 4m 4 有效水深 h2 h2 A B 1 806 4 0 451m 介于 0 25 1 0m 之间 符合要求 5 贮砂斗所需容积 V1 设 T 2d 即拍泥间隔时间为 2 天 则每个沉砂池的 2 个沉砂斗 则 3 111 1 66 864000 451 50 2 86400 3 24 101 2 10 z QTX Vm K 其中 X1 城市污水沉砂量 一般采用 60m3 106m3 Kz 污水流量总变化系数 取 1 2 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 3 24 4 0 81 m3 7 沉砂斗各部分尺寸及容积 V 见图 3 2 1 10 设 沉砂斗底宽 b1 1m 斗高 hd 1 5m 斗壁与水平面的倾角为 60 则 沉砂斗上口宽 mb h b d 73 20 1 60tan 5 12 60tan 2 12 沉砂斗容积 略大于 3 2 112 2 2 69 5 173 2 46 7 6 5 1 222 6 mbbbb h V d V1 3 24m3 符合要求 8 沉砂池高度 H 采用重力排砂 设 池底坡度为 0 06 则 坡向沉砂斗长度为 m bL L52 3 2 73 22 5 12 2 2 2 2 则 沉泥区高度为 h3 hd 0 06L2 1 5 0 06 3 52 1 71m 则 池总高度 H 设 超高 h1 0 3m 则 H h1 h2 h3 0 3 0 417 1 71 2 43m 取 H 2 5m 9 进水渐宽部分长度 设 进水渠宽 B1 3m 倾角为 20 则 l1 m BB 37 1 20tan2 34 20tan2 1 10 出水渐窄部分长度 取 l3 l1 1 37m 图3 2 1 沉砂斗各部分计算草图 11 11 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 130000m3 d 1 50m3 s 则 vmin 0 75Q A 0 75 0 451 4 2 1 668 0 405m s 沉砂池要求的设计流量大于 0 15m s 符合要求 10 平流式沉砂池计算草图如 3 2 2 所示 第三节 初沉池 1 说明 本设计采用平流式初沉池 污水经沉砂池出水后 经配水井分别进入 3 个 平流式初沉池 以去除大量的悬浮物质 2 设计参数 设计流量 Qmax 1 806 m3 s 沉淀时间 t 2h 沉淀池的表面负荷 q 3 0m3 m2h 设计进水悬浮物质浓度为 C1 250mg l 出水悬浮物质浓度为 C2 100mg l 去除效率为 60 污泥含水率为 p0 97 污泥的容重为 1 超高 h1 0 3m 缓冲层高度为 h3 0 5m 3 设计计算 图3 2 2 平流式沉砂池计算草图 12 1 单个池子总表面积 A m2 Qmax 36001 806 3600 2171 q 3 2 沉淀部分水深 h2 q t 2 0 2 6 0m 3 沉淀部分有效容积 V Qmaxt 3600 13026m3 4 池子长 设平均流速为 4 0mm s 则 L vt 3 6 4 0 2 3 6 28 8m 5 池子总宽度 B A L 2171 28 8 75 4m 6 池子个数 设每个池子宽为 7m 则 n B b 75 4 7 10 个 7 校核长宽比 长宽比 L b 28 8 7 4 1 4 0 符合要求 8 污泥部分需要的总容积 设 T 2d 污泥含水率为 97 ss 去除率为 60 则 V 66 12 0 max86400 100101 806250 15086400 100 2 10 1001 1 210097 z QCCT Kp 868m3 9 每个池子污泥所需容积 V V n 868 10 86 8m3 10 污泥斗容积 V1 2121 4 3 1 ffffh mh54 560tan 2 6 07 4 13 则 322 1 9 986 076 06 07754 5 3 1 mV 11 污泥斗以上的梯形部分污泥容积 V2 bh ll 4 21 2 mh221 0 01 0 73 0 8 28 4 3 2 2 1 117221 0 2 7 6 29 7 6 295 03 08 28 mV ml ml 12 污泥斗和梯形部分污泥容积 V1 V2 98 9 11 109 9m3 13 池子总高度 设 缓冲层高度为 h3 0 5m 则 H h1 h2 h3 h4 mhhhhH mhhh 56 1276 55 00 63 0 76 554 5 221 0 4321 4 44 14 设计计算草图 如图 3 3 1 图3 3 1 初沉池计算草图 14 第四节 曝气池 采用推流式鼓风曝气池 设计三个曝气池 每个池子的流量 按平均流量 计算 为 Q单 Q 3 130000 3 4333m3 d 每个池子设 5 个廊道 1 水处理成都计算 根据要求 处理效率为 24020 100 92 240 2 曝气池的计算 按 BOD 污泥负荷法计算 1 BOD 污泥负荷率的确定 拟采用的 BOD 污泥负荷率为 Ns 0 3kgBOD5 kgMLSS d 2 确定混合液的污泥浓度 X 根据已定的 Ns 确定相应的 SVI 值应在 100 150 之间 取值 120 则 Xr 66 1010 1 29031 130 rmg L SVI 取回流比 R 0 5 则 X 0 5 90313333 3 3300 11 0 5 R Xrmg Lmg L R 3 确定曝气池容积 V 33 130000 180 2363623000 0 3 3300 QSr mm NsX 4 单池个部分尺寸计算 设计 3 组曝气池 每组容积为 V单 V 3 23000 3 7666m3 取 V单 7700 m3 取曝气池深 h 4 5m 则每组池子的面积为 F 2 7700 1711 4 5 m 取池宽 b 8m B h 8 4 5 1 78 介于 1 2 之间 符合规定 扩散装置设在 廊道的一侧 池长 L F B 1711 8 213 9m L B 213 9 8 26 7 10 符合规定满足要求 设 3 廊道式曝气池 单廊道长 L1 L 3 213 9 3 69 8m 在 50 70m 之间 合理 取超高 0 5m 则总高度为 15 H 0 5 h 0 5 4 5 5m 3 剩余污泥的计算 干污泥量 0 5 130000 0 180 07 23000 0 75 3 36988 8 291 rv WaQSbVXkg d kg h 式中 a 污泥增值系数 0 5 0 7 b 污泥自身氧化率 0 04 0 1 Xv 挥发性悬浮固体浓度 MLVSS kg m3 Xv fX 0 75X 湿污泥量 dm fX W Q r s 932 1075 0 8 6988 3 4 曝气系统的计算 曝气池混合液需氧量 2 0 42 130000 0 180 15 23000 0 75 3 3 17240 718 rv ROaQSbVX kg dkg h 式中 a 氧化每公斤 BOD 需氧公斤数 kgO2 kgBOD 0 42 0 53 b 污泥自身氧化需氧率 kgO2 MLVSS d 0 11 0 188 每日去除的 BOD5的量 BOD5 130000 0 1823400 r QSkg d 去除每公斤 BOD5的需氧量 225 5 17240 0 7 23400 R OkgOkgBOD BOD 5 计算曝气池内平均溶解氧饱和度 采用网状膜型微孔空气扩散器 敷设于曝气池底部 据池底 0 2m 计算温 度为 30 4210066 2 5 tb ssb OP CC 535 1043 1 2 05 4108 910013 1 b P 16 21 121 1 0 1 100 100 19 8 7921 17921 1 0 1 A t A E O E LmgC s 2 9 20 LmgC s 63 7 30 5 55 30 5 55 20 1 43 1019 3 7 638 75 2 066 10422 066 1042 1 43 1019 3 9 210 8 2 066 10422 066 1042 bt s sb bt s sb PO CCmg L PO CCmg L 6 计算鼓风曝气池 20 时脱氧清水的需氧量 20 0 30 20 20 17240 10 6 0 85 0 95 1 8 792 1 0241 024 26706 1114 sb T sb T RC R CC kg dkg h 7 供气量 0 1113 10010037092 34 619 2 min 0 30 3 10 s A R Gkg hkg E 第五节 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 4 座辐流式二沉池 1 沉淀池面积 A 设 单池进水量 单个沉淀池 Q单 Q单 32500m3 d 0 376m3 s 3 130000 4 md 表面负荷 q 范围为 1 0 1 5 m3 m2 h 取 q 1 1 m3 m2 h m2 32500 1231 1 1 24 Q A q 单 2 沉淀池直径 D 44 1231 38 A Dm 3 有效水深为 h2 17 设 水力停留时间 沉淀时间 t 3 h 则 h2 qt 1 1 3 3 3m 校核 介于 6 12 符合要求 5 11 3 3 38 2 h D 4 沉淀区有效容积 V1 V1 A h2 1231 3 3 4062 8m3 5 沉淀池周边有效水深 H0 mmhhhH43 45 05 03 3 4320 式中 h3 缓冲层高度 取 0 5m h4 刮泥板高度 取 0 5m 6 沉淀池底部落差 h5 取池底坡度为 i 0 05 则 5 38 20 0520 84 22 D him 7 贮泥斗容积 贮泥斗容积用几何公式计算 2 221 2 1 6 2 3 rrrr h V 污泥斗上口直径 下口直径 倾角为 60 mr2 1 mr1 2 则 污泥斗高 612 tan601 72hrrm 22223 6 211 22 3 14 1 73 21 2 112 9 33 h Vrrrrm 8 沉淀池总高度 H H H0 h1 h4 h6 4 3 0 3 0 85 1 73 7 18m 取 H 7 2m 图3 5 1 辅流式二沉池计算草图 18 9 辅流式沉砂池计算草图 如图 3 5 1 示 19 第四章 主要设备说明 4 1 格栅 采用平面型 倾斜安装机械格栅 因为城市排水系统为暗管系统 且有中 途泵站 仅在泵前格栅间设计中格栅 共设计 2 个格栅 格栅过栅流速为 0 9m s 栅条宽度为 0 01m 进水渠道渐宽部分的长度为 0 62m 槽与出水渠道连 接处的渐宽部分长度 0 31m 栅后槽总高 1 394m 栅槽总长度为 2 12m 每日栅 渣量 3 47m3 d 采用机械除渣 4 2 沉砂池 采用平流式沉砂池 水力停留时间为 50s 贮砂时间为 2d 采用重力排砂 设计 4 个平流沉砂池 有效水深为 1m 每个有两个砂斗 贮砂斗不宜过深 沉 砂斗容积为 0 204m3 池总高度为 1 79m 4 3 初沉池 采用平流式沉砂池 除原污水外 还有浓缩池 消化池及脱水房上清液流入 表面水利负荷 q 设计选用 2m3 m2 h 污水沉淀时间 设计选为 1 8h 沉淀 部分有效水深为 3m 池子个数为 10 个 静压排泥时贮泥时间为 2d 污泥量为 25g 人 d 污泥含水率为 95 每个污泥池所需容积为 25m3 污泥斗容积为 31 8m3 污泥斗以上梯形部分容积为 16 3m3 池子总高为 7 735m3机械排刮泥 静压排泥 4 4 曝气池 传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气 污泥负荷率为 0 3kgBOD5 kgMLSS d 池深 4 2m 每组曝气池面积为 919 92m2 三廊道式 每组廊道 51 58m 采用推流式鼓风曝气 平均时需氧量 523 75kg h 最大时需 氧量 577 5kg h 每日去除 BOD 值为 12900 去除每千克 BOD 的需氧量 空气扩散器出口处的绝对压力为 1 405 105Pa 曝气池平均 2 0 94kgO kgBOD 时供气量 21833m3 h 曝气池最大时供气量 24083m3 h 去除每千克 BOD5 的供 气量为 40 62m3空气 kgBOD 每 m3污水的供气量 4 37m3空气 m3污水 本系统 采用的空气总量为 48083m3 h 全曝气池共设 30 条配气竖管 每根竖管的供气量 为 802 77m3 h 所需空气扩散器的总数为 7530 个 每个竖管上安设的空气扩散 器个数为 251 个 每个空气扩散器的配气量为 3 20m3 h 空压机所需压力为 49KPa 空压机最大时供气量为 48083m3 h 空压机平均时供气量为 45833m3 h 4 5 二沉池 选用中心进水 周边出水的 辅流式二沉池 设计 2 组二沉池 每组设计流量 水力表面负荷 沉淀时间保护高 3 2500 Qmh 32 1 4 qmmh 3Th 缓冲层高 池直径 48m 沉淀部分有效水深 4 2m 沉淀池 1 0 3hm 3 0 5hm 底坡落差 1 1m 沉淀池周边有效水深为 5 2m 沉淀池总高度为 6 6m 序号名称尺寸 单位 米 数量 20 1 中格栅 3 14 2 762 2 进水泵房 15 81 3 平流沉砂 池 12 5 1 48 4 平流沉淀 池 28 8 5 810 5 传统曝气 池 200 0 5 06 6 辐流沉淀 池 276 7 接触池 24 5 13 52 8 污泥浓缩 池 112 9 一级消化 池 132 10 二级消化 池 131 11 脱水间 20 151 12 堆泥间 10 151 13 鼓风机房 26 151 14 仓库 20 151 15 维修间 20 151 16 配电间 10 101 17 食堂 18 101 18 检验楼 15 381 19 综合楼 1 20 宿舍 20 101 21 篮球场 28 151 22 门卫室 10 51 23 沼气间 18 101 24 污泥泵房 5 101 第五章 污水厂区总体布置 第一节 主要构 建 筑物与附属建筑物 21 第二节 污水厂平面布置 5 2 1 平面布置 1 工艺流程布置 工艺流程布置根据设计任务书提供的面积和地形 采用直线型布置 这种 布置方式生产联络管线短 水头损失小 管理方便 且有利于日后扩建 2 构 建 筑物平面布置 按照功能 将污水处理厂布置分成三个区域 1 污水处理区 由各项污水处理设施组成 呈直线型布置 包括 污水总 泵站 格栅间 平流沉砂池 平流初沉池 推流式鼓风曝气池 辐流沉淀池 消毒池 2 污泥处理区 位于厂区主导风向的下风向 由污泥处理构筑物组成 呈 直线型布置 包括 污泥浓缩池 污泥消化池 贮泥池等 3 生活区 该区是将办公室 宿舍 食堂 锅炉房 浴房等建筑物组合的 一个区 位于主导风向的上风向 3 污水厂管线布置 污水厂管线布置主要有以下管线的布置 1 污水厂工艺管道 污水经总泵站提升后 按照处理工艺经处理构筑物后排入水体 2 污泥工艺管道 污泥主要是剩余污泥 按照工艺处理后运出厂外 3 厂区排水管道 厂区排水管道系统包括构筑物上清液和溢流管 构筑物放空管 各建筑物 的排水管 厂区雨水管 对于雨水管 水质能达到排放标准 可以直接排放 而构筑物上清液和溢流管与构筑物放空管及各建筑物的排水管 这些污水的污 染物浓度很高 水质达不到排放标准 不能直接排放 设计中把它们收集后接 入泵前集水池继续进行处理 4 空气管道 5 超越管道 6 厂区该水管道和消火栓布置 由厂外接入送至各建筑物用水点 厂区内每隔 120 0m 的检间距设置 1 个室 外消火栓 4 厂区道路布置 1 主厂道路布置 由厂外道路与厂内办公楼连接的带路为主厂道路 道宽 6 0m 设双侧 1 5m 的人行道 并植树绿化 22 2 车行道布置 厂区内各主要构 建 筑物布置车行道 道宽 4 0m 呈环状布置 3 步行道布置 对于无物品 器材运输的建筑物 设步行道与主厂道或车行道相连 5 厂区绿化布置 在厂区的一些地方进行绿化 第三节 污水厂高程布置 5 3 1 污水处理厂高程布置 为使污水能在各处理构筑物之间通畅流动 以保证处理厂的正常运行 需 进行高程布置