某市15万吨污水处理厂初步设计汇总

某市 16 万 m3 d 城市污水处理厂工艺设计 目 录 1 总论 1 1 1 设计任务和内容 2 1 2 基本资料 3 2 污水处理工艺流程说明 4 3 处理构筑物设计 5 3 1 格栅间和泵房 6 3 2 沉砂他 7 3 3 氧化沟 8 3 4 二沉池 9 4 污水厂总体布置 10 4 1 污水厂平面布置原则 11 4 2 污水厂平面布置 12 5 主要设备汇总表 13 第一章 总论 1 1 设计任务和内容 某市 16 万 m3 d 城市污水处理厂工艺设计 设计内容 1 工艺流程选择 2 构筑物工艺设计计算 3 平面布置 1 2 基本资料 1 污水水量与水质 污水处理水量 16 万 m3 d 污水水质 CODcr 450mg L BOD5 200 mg L SS 250 mg l 氨氮 15mg 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 20 mg l SS 30mg L 氨氮 5mg L 3 气象与水文资料 可参考对象城市的具体资料可参考对象城市的具体资料 风向 多年主导风向为北 东北风 气温 最冷月平均为 3 5 最热月平均为 32 5 极端气温 最高为 41 9 最低为一 17 6 最大冻土深度为 0 18m 水文 降水量多年平均为每年 728mm 蒸发量多年平均为每年 1210mm 地下水水位 地面下 5 6m 4 厂区地形 污水厂选址区域海拔标高在 64 66m 之间 平均地面标高为 64 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长 380m 南北长 280m 第二章 污水处理工艺流程说明 2 1 污水处理流程方案的确定 经过分析本设计可选择的工艺流程 有两种 1 普通 A A O 法处理工艺 2 厌氧池 氧化沟处理工艺 两种工艺经过比较 氧化沟除了具有 A A O 的效果外 还具有如下特点 1 具有独特的水力流动特点 有利于活性污泥的生物凝聚作用 而且可以将其工作 区分为富氧区 缺氧区 用以进行硝化和反硝化作用 取得脱氮效果 2 不设初沉池 有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度 3 BOD 负荷低 使氧化沟具有对水温 水质 水量的变动有较强的适应性 污泥产 率低 勿需进行硝化处理 4 脱氮效果还能进一步提高 5 电耗较小 运行费用低 所以本设计选用厌氧池 氧化沟处理工艺 本设计的工艺流程为 2 2 设计污水水量 每天平均污水量 ssdQ m5 81 m 360024 1016 m101616 33 4 34 万吨 2 3 污水的 COD 处理程度计算 C CC E e 1 式中 COD 的处理程度 1 E C 进水 COD 浓度 mg l 处理后的污水排放的 COD 浓度 mg l e C 则 4 84 450 70450 1 E 2 4 污水的处理程度计算 5 BOD L LL E e 2 式中 的处理程度 2 E 5 BOD 进水浓度 mg l L 5 BOD 处理后的污水排放的浓度 mg l e L 5 BOD 则 90 200 20200 2 E 2 4 污水的 SS 处理程度计算 C CC E e 3 式中 SS 的处理程度 3 E 进水的 SS 浓度 mg l C 处理后污水排放的 SS 浓度 mg l e C 则 88 250 30250 3 E 2 4 污水的氨氮处理程度计算 C CC E e 4 式中 氨氮的处理程度 4 E 进水的氨氮浓度 mg l C 处理后污水排放的氨氮浓度 mg l e C 则 7 66 15 515 4 E 第三张 处理构筑物设计 3 1 格栅间 格栅是由一组或几组平行的金属栅条 塑料齿勾或金属筛网 框架及相关装置组成 倾斜安装在污水渠道 泵房集水井的进口车或污水处理厂的前端 用来截留污水中较粗大 的漂浮物和悬浮物 如 纤维 碎皮 毛发 果皮 蔬菜 木片等 防止堵塞缠绕设备 保证污水处理设施的正常运作 按栅条净间隙 可分为粗格栅 50 100mm 中格栅 10 40mm 细格栅 1 5 10mm 格栅设计的主要参数是确定栅条间隙宽度 栅条间隙宽度与处理规模 污水的性质及 后继处理设备选择有关 一般以不堵塞水泵和污水处理厂 站 的处理设备 保证整个污 水处理系统能正常运行为原则 1 格栅的间隙数量 n 由下式决定 vhb Q n sin max 式中 最大设计流量 max Qsm 3 b 栅条间隙 m 取 b 0 02m h 栅前水深 m 取 h 1 5m v 污水流经格栅的速度 一般取 0 6 1 0 m s smv 0 1 格栅安装倾角 经验修正系数 asin 则 54 个 0 15 102 0 60sin85 1 n 2 格栅槽总宽度 B nbnsB 1 式中 B 格栅槽宽度 m S 栅条宽度 m 取 s 0 015m b 栅条净间隙 m n 格栅间隙数 则 875 1 5402 0 154 015 0 mB 3 进水渠道渐宽部分的长度计算 1 1 1 tan2 BB l 式中 0 8m 取 20 1 B m7 41 20tan2 8 0875 1 1 l 4 进水渐窄部分的长度计算 m l 74 0 2 47 1 2 l 1 2 5 通过格栅的水头损失 sin 2 2 3 4 1 g v b s kh 式中格栅条的阻力系数 查表知为 2 42 k 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数 一般取 K 3 则 4 1060sin 2 v 02 0 015 0 42 2 3 2 3 4 1 g h 6 栅后槽总高度 设栅前渠道超高mh3 0 2 则 栅后槽总高度 mhhhH94 13 014 0 5 1 21 7 栅槽总长度 m hh llL 75 4 tantan 0 15 0 2 21 中格栅示意图如图 3 1 图 3 1 中格栅示意草图 9 每日栅渣量 10001000 86400 11max WQ K WQ W Z 式中 每日栅渣量 Wdm3 每日每 1000污水的栅渣量 污水 1 W 3 m 333 10 mm 设计中取 0 05污水 1 W 333 10 mm smW 8 1000 05 0 1016 3 4 细格栅的计算 设计中取格栅栅条间隙数 0 02 格栅栅前水深 1 5 污bmhm 水过栅流速 1 0 每根格栅条宽度 0 015 进水渠道宽度 0 8 栅前渠vsmSm 1 Bm 道超高 每日每 1000污水的栅渣量 0 04mh3 0 2 3 m 1 W 333 10 mm 则 格栅的间隙数 54 个 Nbhv Q n sin 格栅栅槽宽度 mbnnSB875 1 5402 0 154015 0 1 进水渠道渐宽部分的长度 m BB l47 1 20tan2 8 0875 1 tan2 1 1 1 进水渠道渐窄部分的长度计算 m l l74 0 2 47 1 2 1 2 通过格栅的水头损失 m gg v b S kh32 0 60sin 2 0 1 01 0 01 0 42 2 3sin 2 2 3 4 2 3 4 1 栅后槽总高度 mhhhH52 1 3 03 05 1 21 栅槽总长度 tantan 0 15 0 2 21 hh llL m67 2 60tan 3 0 60tan 9 0 0 15 016 0 32 0 每日栅渣量 4 33 max11 8640010 100 05 50 2 100010001000 Z QWQW Wmsm s K 应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣 采用机械栅渣打包机将栅渣打 包 汽车运走 细格栅示意图见图 3 2 图 3 2 细格栅示意图 3 2 提升泵房 提升泵房以提高污水的水位 保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 从而达到 污水的净化 本设计采用矩形半地下合建式泵房 其具有布置紧凑 占地少 结构较省的特点 集水 池设在中格栅后 和机器间由隔水墙分开 只有吸水管和叶轮淹没在水中 机器间经常保 持干燥 以利于对泵房的检修和保养 也可避免污水对轴承 管件 仪表的腐蚀 本设计水 泵启动方式为自灌式 优点 启动及时可靠 不需引水的辅助设备 操作简便 缺点 泵 房较深 增加工程造价 水泵叶轮应低于集水池最低水位 3 3 沉砂池 沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同 使大颗粒的砂粒 石子 煤渣等无机颗 粒沉降 以去除相对密度较大的无机颗粒 常用的沉砂池有平流沉砂池 曝气沉砂池 竖 流式沉砂池 涡流式沉砂池和多尔沉砂池 这几种沉砂池各有其优点 但是在实际工程中 一般多采用曝气沉砂池 本设计中采用曝气 aeration 沉砂池 其优点是 通过调节曝气 量可控制污水旋转流速 使之作旋流运动 产生离心力 去除泥砂 排除的泥砂较为清洁 处理起来比较方便 且它受流量变化影响小 除砂率稳定 同时 对污水也起到预曝气作 用 3 3 1 曝气沉砂池 本设计中选择三组曝气沉砂池 N 3 组 每组沉砂池的设计流量为 1 85 sm3 3 3 2 设计参数 1 水平流速宜为 0 1m s 2 最高时流量的停留时间应大于 2min 3 有效水深宜为 2 0 3 Om 宽深比宜为 1 1 5 4 处理每立方米污水的曝气量宜为 0 1 0 2m3空气 5 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 并宜 设置挡板 6 污水的沉砂量 可按每立方米污水 0 03L 计算 合流制污水的沉砂量应根据实际 情况确定 7 砂斗容积不应大于 2d 的沉砂量 采用重力排砂时 砂斗斗壁与水平面的倾角不 应小于 55 8 池底坡度一般取为 0 1 0 5 9 沉砂池除砂宜采用机械方法 并经砂水分离后贮存或外运 采用人工排砂时 排 砂管直径不应小于 200mm 排砂管应考虑防堵塞措施 3 3 3 曝气沉砂池的设计计算 1 沉砂池有效容积 QtV60 式中 沉砂池有效容积 V 2 m 停留时间 tmin 本设计中取 3tmin 3 333385 1 60mV 2 水流断面面积 1 v Q A 式中 水流断面面积 A 2 m 水平流速 1 vsm 设计中取 0 1 1 vsm 2 5 18 1 0 85 1 mA 3 池总宽度 h A B 式中 沉砂池宽度 Bm 沉砂池有效水深 hm 设计中取 2hm m h A B25 9 2 5 18 4 池长 mvt A V L1831 06060 5 每小时所需的空气量 Qdq3600 式中 每小时所需的空气量 qhm3 1的污水所需要的空气量 d 3 m污水 33 mm 设计中 0 2污水d 33 mm hmq 3 13322 085 1 3600 6 沉砂室所需容积 6 10 86400 TXQ V 式中 城市污水沉砂量 设计中取 30 污水X 污水 363 10 mmX 363 10 mm 清除沉砂的间隔时间 设计中取 2 TTd 3 6 4 6 9 10 2301016 mV 从而可计算得每个沉砂斗的容积为 3 0 2 3 3 6 9 m N V V 7 沉砂斗几何尺寸计算 设计中取沉砂斗底宽为0 5 沉砂斗壁与水平面的倾角为 沉砂斗高 1 am 60 度3 1 2 hm 则 沉砂斗的上口宽度为 ma h a0 25 0 60tan 3 12 60tan 2 1 2 沉砂斗的有效容积 2222 2 11 2 2 2275 2 5 05 00 20 2 3 3 1 3 mmaaaa h V 8 池子总高 设池底坡度为 0 4 破向沉砂斗 池子超高mh3 0 1 则 池底斜坡部分的高度 m bB h102 0 2 0 251 2 4 0 2 4 0 3 池子总高 mhhhhH702 3 102 0 3 13 02 321 9 验算流速 当有一格池子出故障 仅有两格池子工作时 max min 1 50463 0 15 0 10 2 2 2 51 Q Vm sm s nhb 当有两格池子出故障 仅有一格池子工作时 max min 1 50463 0 30 0 15 1 2 2 51 Q Vm sm s nhb 图 曝气沉砂池剖面图示意图 3 3 厌氧池 DE 型氧化沟工艺计算 氧化沟是活性污泥法的改良和发展 曝气池呈封闭渠道形 污水和活性污泥在循环水 流的作用下混合接触 完成有机物的净化过程 又称循环曝气池 氧化沟在流态上介于推 流式和完全混合式之间 局部流态为推流式 整体为完全混合状态 同时具有这两种混合 方式的某些特点 在氧化沟中 污水和活性污泥的混合液在外加动力的作用下 不停的循 环流动 有机物在微生物的作用下得到降解 该工艺对水温 水质和水量的变化有较强的 适应性 污泥龄长 剩余污泥少 而且具有脱氮的功能 氧化沟有多种不同的类型 如 Carrousel 式 Orbal 式 一体化氧化沟 交替式氧化沟等 若在氧化沟前加一厌氧池 也 具有良好的除磷效果 本设计中选用厌氧池 DE 型氧化沟工艺 取三组厌氧池 DE 型氧化沟 则每组的设计流量为 0 502 3 ms 3 3 1 设计参数 1 厌氧池的水力停留时间为 0 5 1 0h 2 氧化沟的处理能力取决于污水温度和沟内活性生物固体 MLVSS 的浓度 工艺 设计通常是依据进水中污染物负荷 污泥龄 污泥负荷 F M 和污水温度等 设计污泥龄 F M 和水温者之间有一定的函数关系 表 4 2 污泥龄 F M 和水温者之间有一定的函数关系 温度 C 5101520 污泥龄 d201284 5 F M kgBODkgVSS d 0 060 100 150 20 DE 型氧化沟设计 相应的污泥龄为 5 0 05 0 1F MkgBODkgVSS d 而浓度通常设计为 其取值是依据污泥的沉淀性能12 30dMLSS3500 5500mg L 和污泥在沟中的贮存量 3 延时曝气氧化沟的主要设计参数 宜根据试验资料确定 无试验资料时可按下表 4 3 的规定取值 表 4 3 延时曝气氧化沟的主要设计参数 项目单位参数值 污泥浓度 a MLSS XLg5 4 5 2 污泥负荷 s LdkgMLSSkgBOD 5 0 03 0 08 容积负荷 v N 3 5 kgBODmd 0 1 0 2 污泥龄 c d15 污泥产率Y 5 kgBODkgVSS6 0 3 0 需氧量 2 O 52 kgBODkgO0 2 5 1 水力停留时间HRTh16 污泥回流比R 150 75 总处理效率 5 95 BOD 4 进水和回流污泥点宜设在缺氧区首端 出水点宜设在充氧器后的好氧区 氧化沟的 超高与选用的曝气设备类型有关 当采用转刷 转碟时 宜为 0 5m 当采用竖轴表曝机时 宜为 0 6 0 8m 其设备平台宜高出设计水面 0 8 1 2m 5 氧化沟的有效水深与曝气 混合和推流设备的性能有关 宜采用 3 5 4 5m 6 根据氧化沟渠宽度 弯道处可设置一道或多道导流墙 氧化沟的隔流墙和导流墙宜 高出设计水位 0 2 0 3m 7 氧化沟内的平均流速宜大于 0 25 混合液在渠内流m s0 4 0 5vm s 4 1 2 厌氧池计算 1 厌氧池容积 60VQt 式中 厌氧池容积 V 3 m 厌氧池水力停留时间 t 设计中取 0 75 45min th 3 49954585 1 60MV 2 厌氧池尺寸计算 厌氧池面积 设计中取厌氧池有效水深为 3 0hm 2 1665 3 4995 m h V A 厌氧池尺寸为 长宽 22 620 厌氧池实际面积为 2 20 22 6452Am 设计中取厌氧池的超高为 0 3 m 则 池总高为0 33 00 33 3Hhm 3 污泥回流量计算 设计中取污泥回流比为80 R 则 dmsmRQQ 33 1 104000203704 1 50463 1 8 0 4 搅拌机的选择 查 给水排水设计手册 第 11 册常用设备知选用 BQT075 型低速潜水推流器 3 3 2 DE 型氧化沟计算 1 内源呼吸系数 20 20 T TddT KK 式中 内源呼吸系数 dT K 1 d 时 内源呼吸系数 一般取 0 04 0 075 20d KC 20 1 d 温度系数 一般取 1 02 1 06 T 设计中取 0 06 1 04 20d K T 当时 CT 8 8 20 0 061 040 037 dT K 2 出水计算 设计中取的去除率为 氨氮的去除率为 磷的去除率为 5 BOD96 80 85 则 0 1 96 144 0 045 76 e SSmg L 去除的的浓度为 5 BOD 0 1445 76138 24 re SSSmg L 0 1 80 40 0 28 e NNmg L 去除的氨氮的浓度为 0 40832 re NNNmg L 0 1 85 61 0 850 9 e PPmg L 去除的磷的浓度为 0 60 95 1 re PPPmg L 3 污泥龄计算 c r X YS 设计中取 0 6Y 4000Xmg L 4000 0 7 33 7 0 6 138 24 c 取 34 天 4 好氧区有效容积 3 1 0 6 100000 138 24 34 10407 8 13 40001 0 037 34 Y Vm XK d Q So Se c c 5 缺氧区有效容积 反消化区脱氮量 00 0 124 ee WQ NNYQ SS 10000032100000138 24 0 124 0 6723 83 3100031000 kg d 缺氧区有效容积 2 dn W V V X 式中 反消化速率 设计中取 dn V dn V 3 0 025 kgNONkgMLSS d 3 2 723 83 7238 3 0 025 4 Vm 6 氧化沟总有效容积 12 VV V K 式中 具有活性作用的污泥占总污泥量的比例 一般采用 0 55 左右 K 设计中取 0 58K 10407 87238 3 30424 3 0 58 V 3 m 7 氧化沟平面尺寸 设计中取氧化沟的有效水深为4hm 氧化沟的面积为 2 30424 3 7606 075 4 V Am h 有 2 20 220 2 AL 可解得 158 8Lm 3 3 3 设计参数的较核 1 水力停留时间较核 大于 16 符合要求 2424 30424 3 3 21 9 100000 V th Q h 2 污泥负荷率BOD 0 5 100000 138 24 0 054 3 30424 3 0 7 4000 e s v Q SS NkgBODkgMLVSS d VX 介于 0 03 0 08 之间 符合要求 3 3 4 进出水系统计算 1 厌氧池 DE 型氧化沟的进水设计 沉砂池的出水通过 3 根的管道进入集配水井 然后 用 3 条管道送入每800DNmm 组的厌氧池 DE 型氧化沟 送水的管径为 管内的流速为 回流800DNmm1 34vm s 污泥也同步流入 2 氧化沟的出水设计 氧化沟的出水采用矩形堰跌落出水 则堰上水头 2 3 2 Q H mbg 式中 堰上水头 Hm 每组氧化沟的出水量 指污水的最大流量与回流污泥量之和 Q 3 ms 流量系数 一般取 0 4 0 5 m 堰宽 bm 设计中取 0 4 5 0mbm 2 3 2 43 0 37 0 4 62 Hm g 出水总管管径采用 3 根管道把水送入配水井 管内的污水流速为1000DNmm 回流污泥管管径为 管内的污泥流速为 1 44m s700DNmm1 05m s 厌氧池 DE 型氧化沟示意图如图 图 3 1 厌氧池 DE 型 3 4 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 4 1 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 生膜 法后 1 5 4 01 0 2 010 2696 98150 二次 沉淀 池 活性污 泥法后 1 5 4 00 6 1 512 32 99 2 99 6 150 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 4 2 设计计算 设计中选择四组辐流沉淀池 每组设计流量为 0 376 4N 3 ms 1 沉淀池表面积 2 1 50463 3600 902 8 4 1 5 Q Fm nq 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 34 44 902 8 33 91 3 14 F Dm m 2 实际水面面积 22 2 34 907 46 44 D Fm 实际负荷 符合要求 32 22 44 1 50463 3600 1 49 434 Q qmmh n D 3 沉淀池有效水深 1 hqt 式中 沉淀时间 取 t2h 1 1 5 2 03 0hm 径深比为 在 6 至 12 之间 1 34 11 33 3 D h 4 污泥部分所需容积 1 r R XX R 则 11 1140009000 0 8 r XXmg L R 采用间歇排泥 设计中取两次排泥的时间间隔为2Th 3 1 11 0 8100000 4000 2 2307 7 11 400090004 24 22 r R QXT Vm XXN 5 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 C 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 6 污泥斗以