环境工程毕业设计说明书

北京理工大学毕 业 论 文（设计）题 目： 250000m3/d城市污水处理厂设计 姓 名： 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 2015年 6 月 10日 毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得北京理工大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权北京理工大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为北京理工大学。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日 目录中文摘要IAbstractII1.设计概述11.1设计任务11.2设计资料11.3设计依据22.污水处理选择22.1处理工艺流程的比较与确定23.基础构筑物计算43.1中格栅53.2污水提升泵房计算93.3细格栅的计算103.4 平流式沉砂池143.5 CASS生物反应池173.6鼓风机房计算223.7污泥浓缩池233.8滤布滤池283.9紫外线消毒池294.污水厂总体布置304.1平面布置304.2高程布置305. 工程造价及预算316.结论34致谢35参考文献36250000m3/d城市污水处理厂设计环境工程专业 指导教师 摘 要：本设计要求污水处理厂的日处理能力为250000m3/d。进水水质 CODcr300mg/L，BOD5280mg/L，SS200mg/L，总氮38mg/L ，总磷8.2mg/L。出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准中的要求的水污染物排放一级B 标准，该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位为2m。根据设计材料中污水的日需处理污水量，排水的水质要求和污水中污染物含量特性，经比较分析选用符合实际的污水处理的处理工艺。本设计采用的是经过SBR改良得到的新型污水处理工艺CASS处理工艺。此污水处理厂设计的主要污水处理构筑物有，中细格栅、调节池、CASS反应池、污泥浓缩池和泵房等。关键词：CASS工艺；污水处理；脱氮除磷；污泥浓缩250000m3/dmunicipal wastewater treatment plant designStudent majoring in Environmental Engineering Meng Zhen Tutor Chen XiangAbstract：The design of the sewage treatment plant, the daily processing capacity of 250000m3/d. Influent water quality BOD5280mg/L, CODcr300mg/L, SS200mg/L, total nitrogen 38mg/L, total phosphorus 8.2mg/L. Effluent quality to achieve urban sewage treatment plant pollutant discharge standard requirements of water pollutant emissions level B standard, rivers of the sewage treatment plant effluent discharged directly into the factory outside, the highest flood is 2m. According to the sewage treatment in the design of the daily sewage capacity, the sewage quality requirements and the sewage pollutant content, the comparison and analysis of the sewage treatment process. This design uses the new wastewater treatment technology CASS process, which is obtained by SBR.The sewage treatment plant design of the main sewage treatment construction material, the fine grid, regulation pool, CASS reactor, sludge thickening tank, pumping stations and otherthe design of the CASS process, processing capacity of 250000m3/d, effluent standards for First grade B efficient wastewater treatment plant.Key words: CASS process ；sewage treatment ；biological reaction ；sludge concentration, sludgeIII 1.设计概述1.1设计任务设计要求，出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准1中的要求的水污染物排放一级B 标准，该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位为2m。1.2设计资料设计水质如下表1所示。表1-1设计水质情况 项 目CODcrBODSSTNTP入水（mg/L）300280200388.2出水（mg/L）602020200.5去除率（%）80%9390%5595%污水的最大处理量为Qmax=25104m3/d=10417m3/h=2.9m3/s； 污水的平均处理量为Q平均=Qmax/KZ=19.23104m3/d=8031m3/h=2.3m3/s；1.3设计依据（1）污水综合排放标准（GB18918-2002）有关规定；（2）地表水环境标准（GBHZB1-1999）有关规定；（3）给水排水设计手册1 1 1册 北 京：中国建筑工业出版社，1986（4）排水工程下册 张志杰 主 编 .北 京 ：中国建筑工业出版社，2000（5）水污染控制工程 张希衡 主 编. 北 京：冶金工业出版社，19932.污水处理选择2.1处理工艺流程的比较与确定2.1.1 SBR工艺 SBR工艺全称是Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，即序批式活性污泥法，经典的SBR反应器的运行过程为：进水、曝气、沉淀、滗水和待机2。表2-1SBR工艺的优点优点机理沉淀性能好理想沉淀理论有机物去除率高理想推流理论对难处理废水效果好生物环境多样性丝状菌不易膨胀选择性准则除磷脱氮，不需要附加设备生物环境多样性工艺简单结构自身特性混合液回流厌氧池缺氧池好氧池二沉池进水回流污泥出水剩余污泥2.1.2 A2/O工艺图2-1 A2O流程图A2/O工艺是A/O工艺的变形。其工艺流程为厌氧、缺氧、好氧。A2/O工艺一般存在以下几个问题3。（1） 碳源问题。厌氧区里面的释磷和缺氧区内的反硝化之间存在碳源的紧张问题（2） 硝酸盐问题。污泥回流携带硝酸盐进入厌氧池，影响除磷的效果4。2.1.3 CASS工艺 CASS的全称是Cyclic Activated Sludge System，既周期循环活性污泥法。是在序批式活性污泥法的基础上发展来的5。它实现了连续进水和间歇排水。适用于大、中、小各型处理厂，本设计污水量较大，故选用此工艺。表2-2CASS工艺优点 优点机理占地少，投资少不设二沉池，污泥回流设备沉淀效果好沉淀池利用率高抗冲击力强运行周期可调污泥膨胀率低胶菌团为优势菌种污泥性质稳定污泥龄较长2.2 CASS工艺处理污水流程图消毒车间出水滤布滤池中格栅调节池水泵提升系统进水污泥回流细格栅平流式沉砂池CASS生物反应池脱水机房污泥外运曝气机房污泥浓缩池剩余污泥砂外运曝气 图2-1 CASS工艺处理污水流程图3.基础构筑物计算3.1中格栅 （1）格栅的设计要求 1）格栅栅条间隙: 人工清除 25 40mm 机械清除 1625mm 最大间隙 40mm 2）过栅流速:选取值在0.61.0m/s之间. 3）格栅倾角:选取值在450750之间， 机械格栅倾角；选取值在 600700之间。 （2） 格栅尺寸计算 设计参数确定： 设计流量 Q1=2.9 m3/s； v1 =0.7m/s，栅前流速 v2=0.9m/s， 过栅流速 S=0.01m， 渣条宽度 e=0.02m， 格栅间隙 =60， 格栅倾角 栅条数： （3-1）取n=375根设7座中格栅，n1=53根。栅槽宽度： B=en+S(n-1)=1.58m,取1.6m. （3-2） 式中: B：栅槽宽度，m； S：栅条宽度，m； E：栅条净间隙，粗格栅 e：50-100mm；中格栅 e：10-40mm；细格栅 e:3-10mm。 n：栅条间隙数； Qmax ：最大设计流量，m /s； ：栅条倾角，度； H：栅前水深，m； V：过栅流速，m/s； Sin：经验系数。 图3-1格栅示意图 （3） 栅槽总长度 取进水渠宽度 B1 = 4m，进水渠的水流速度为： V1=Qmax/(2B1h) （3-3） =2.9/(21.1250.4) =0.9m/s取展开角 ，根据展开角1 = 20。计算出相关进水渠道渐宽部分实际的长为6： L1 =(B-B1)/(2tan) （3-4） =(12-4)/(2tan20) =11.5m,栅槽和出水渠道连接处的渐窄部分长度L27： L2=L1/2=11.5/2=5.8m 栅前渠道超高 h2 = 0.3m， 栅前槽高为：H1 = h + h2= 0.7m 栅槽总长度为： L = h1 +h2+0.5+1.0+H1/tan =11.5+5.8+0.5+1.0+0.7/tan20 =20m 式中: L：栅槽总长度，m； H1：栅前槽高，m； l1：进水渠道的渐宽部分长度；m； l2：栅槽和出水渠道连接的渐缩长度；单位m； 1=进水渠展开角，为20。 （4） 过栅水头损失 栅条为矩形断面，取 = 2.42。 计算水头损失为 （3-5）3 式中： h1：过栅水头损失，m； G：重力加速度，9.81m/s ; K：格栅在被堵塞后，水头损失（Head loss）变大的数值，k值通常为3; （5） 栅槽总高度 H = h + h1 + h2 = 0.4 + 0.12+ 0.3 = 0.82m （3-6） 式中： H：栅槽总高度，m； H：栅前水深，m； h2 ：栅前渠道超高，单位m，超高值通常为 0.3m。 （6）每日栅渣量 取 W1 = 0.06m 栅渣/103m3污水 （3-7） 式中： W=每日清渣量m3/d W1=栅渣量（m3 /10 m 3）。 数值在 0.1-0.01，中格栅去中值 采用机械清查（7） 格栅选型 此设计使用链条回转式格栅 格栅的型号选用 GH1600 型格栅，数量是7台。 GH1600 型，有效格宽为1600mm。（8） 格栅工作平台 栅前最高水位设计与机械格栅工作平台相比，台高要高于水位0.5米8。 机械格栅工作台上按要求设有安全设施和冲洗设施9。本厂设计的正面的过道的实际宽度是2m。两侧的实际过道宽度为 1m。 3.2污水提升泵房计算 表3-1提升泵型号型号口径功率m3/h扬程m转r/min功率kw300QW950-20-90300-40095020145090（12用4备） 每台泵的流量 Q=2.9/12=0.25m3/s 调节池容积 每台水泵的运行时间不小于五分钟 W=0.25560=75m3 调节池有效水深：H=1.5m, 计算调节池的面积 S=w/H=75/1.5=50m3 （3-8） 调节池材质：钢筋混凝土, 调节池规格尺寸：地下的长与宽为7.5x7m。 进水渠的底面标高：6.98m,水面标高：-7.38m。 水头损失：0.22m， 出水渠水面标高:-7.6m。 调节池的底面标高：-8m。 水泵类型型：自灌式。 3.3细格栅的计算 （1） 栅槽宽度 污水设计水量为： Qmax =2.90m3 /s （3-9）设栅前水深 h=0.4m，过栅流速 v=0.9m/s，栅条间隙 e=0.008m。格栅安装倾角=60。 栅条的间隙数： 38 （3-10）取n=373根设3座细格栅：n1=124根栅槽宽度： B=S(n-1)+en （3-11） =0.01(124-1)+0.008124 =2.4m 式中: B：栅槽宽度，m； S：栅条宽度，m；取栅条宽度 s：0.01m e：栅条净间隙， n：栅条间隙数； Qmax ：最大设计流量，m /s； ： 栅条倾角，度； h：栅前水深，m； v：过栅流速，m/s； Sin：经验系数。 （2） 栅槽总长度 取进水渠宽度 B1 = 4m则进水渠的水流速度为： V1=Qmax/(2B1h) （3-12） =2.9/(240.4) =0.9m/s渐宽部分展开角 1 = 20，渐宽的部分的长度计算如下： h=(B-B1)/(2tan) （3-13） =(12-4)/(2tan20) =11.5出水渠相连处逐渐变窄的构筑物部分的长度h2 7： h2=11.5/2=5.8m 栅前渠道超高 h2 = 0.3m， 栅前槽高为： H1 = h + h2= 0.7m （3）栅槽总长度为： L = h1 +h2+0.5+1.0+H1/tan （3-14） =11.5+5.8+0.5+1.0+0.7/tan20 =20m 式中: L：栅槽总长度，m； H1：栅前槽高，m； h1：进水渠道（Inlet channel）渐宽部分长度m； h2：相互连接处的渐缩部分的长，m； 1：进水渠展开角，20。 （4） 过栅水头损失 栅条为矩形断面，取 = 2.42。 计算水头损失为 （3-15） 式中： h1：过栅水头损失，m； G：重力加速度，9.81m/s ; K=3（5） 栅槽总高度 H = h + h1 + h2 = 0.4 + 0.65+ 0.3 = 1.35m （6）每日栅渣量 取 W1 = 0.09m 栅渣/103m3污水 式中： W：每日清渣量m3/d W1：栅渣量（m3 /10 m 3污水）取 0.1-0.01， 采用机械清渣。（7）格栅选型 格栅类型：链条回转式格栅， 型号：GH1600 型数量：7台，GH1600 型有效格宽1600mm8，GH1600 型每台功率1.3Kw，格栅的倾斜角为60。 （8）格栅工作平台 栅前最高水位设计与机械格栅工作平台相比，台高要高于水位0.5米。机械格栅工作平台上按安全和使用的标准，要求设有安全设施和冲洗设施。设计正面的过道的宽度为 2m，两侧过道宽度为 1m。 3.4 平流式沉砂池表3-2不同类型的除砂器除砂效率平流式沉砂（ 链 条 式 刮 砂 型 ）池内水平流速0.3ms停留时间30s.曝气沉砂池（ 行 车 式 砂 泵 型）池内水平流速0.1ms,停留时间150s.砂 粒 粒 径除 砂 效 率砂 粒 粒 径除 砂 效 率0.1310.1790.15700.15880.20890.20950.25930.2598 3.4.1平流式沉砂池 （1）沉砂部分的长度 L L=vt式中： L：沉砂部分长度，m; v：速度，m/s; T：停留时间，s; V：0.3m/s t：30s L=vt=0.330=9m (2)水流断面面积A10 A=Qmax /v 式中： A：水流断面面积，m; Qmax：最大设计流量，2.9ms。 V：水平流速，0.3m/s A=9.7（3） 池总宽度B B=Ah2 （3-16） 式中： B：池总宽度,m; h2：设计有效水深，m。设计有效水深：1.0m. B=9.7m 设n=4格 一个格的宽是b=2.5m 分成两个小组，其种每个小组包含两格。（4） 贮砂斗所需容积V V=86400QmaxTX(1000Kz) （3-17）式中： V：沉砂斗容积，m； X：沉砂量，此处采用0.03Lm； T：排砂时间的间隔，为2d. Kz：污水流量总变化系数，1.3 V=15m V0=3/4=0.75m（5）贮砂斗 底部宽b1=0.5m。 斗壁与水平面的倾角：60。 贮砂斗的上口宽a为： b2=2h4tg60+b1=1.077m （3-18） 贮砂斗的容积V1： V1=h4S1+S2+(S1S2) 3 （3-19） =0.83m（0.75m） 式中： V1：贮砂斗容积，m; H：贮砂斗高度，取0.5m; S1；贮砂斗下口的面积， S2：上口的面积，。（6）贮砂室的设计高度h3 h3=h4+0.06(L2bb）/20.7m （3-20） 采用的排沙工艺设计为重力排沙，贮沙池的底部的坡度i=0.06,沙斗的类型设计为坡向沙斗11 (7)池总高度H H=h1+h2+h3=2m 式中： H=池总高度，m; h1=超高，0.3m。3.5 CASS生物反应池3.5.1容积计算及校正 （1）池的总容积V生物选择器：V缺氧区：V主反应区=1：5：3015 采用容积负荷法计算： （3-21）式中： Q：设计水量，250000m3/d Nw：MLSS污泥浓度（kg/m3），取3.5 kg/m3 Ne：BOD5污泥负荷，设计为0.08 kgBOD5/kgMLSSd一般为0.05-0.2(kgBOD5/kgMLSSd)16, Sa：进水BOD5，280mg/L Se：出水BOD5，20mg/L F：0.75 （3-22） 设计为池子个数N116 2个组成一个运行组，共设置8个组交替运行 （2）单池容积 有效水深最大为5m, S单=3625m2 宽b=28m,长L=3625/28=130m L:B=4.6 满足L:B=463.5.2容积校核 （1）CASS池总的有效容积： Vn1（V1V2V3） （3-23） 式中： V：CASS池总有效容积，m3； V1：变动容积，m3； V2：安全容积，m3； V3：污泥沉淀浓缩容积，m3； n1：CASS池个数。池子内部的最高的液位是H，H的组成表示为12：HH1H2H3 （3-24）式中： H1：最高之水位与排放之最低的水位高度差值，m； H2：安全距离 ，1.42.0m； H3：泥面高，m；其中： （3-25）式中： A：单个CASS池平面面积，m2； n2：日内循环周期数； H3HXSVI103 （3-26） 式中： X：污泥的浓度，mg/L； SVI=150 250000 1663625 最高的水深设计是5m,超高是 0.5m.=0.7m 得 H3=53.515010-3=2.7m容积校核 需满足H2H-(h1+h3)=5-(0.9+2.7)=1.6 由此以上计算可知满足设计要求. CASS反应池内设置有两道起分隔作用的墙壁13，CASS反应池被两个隔墙分隔为三个部分，按功能分为厌氧区，兼氧区，好氧区，长的比要求按1:5:30设计14，分别为3.6m，18m，108.4m。主反应区容积校核： （3-27） 式中 Hf：安全高度， 0.7m Qh：小时进水量，m3/h H：有效水深 St：总污泥量，kg/d Ts：校正后反应时间，为1.833 N：每天循环次数，此处6次 SVI=150 通过以上计算得到主反应区体积略小于好氧区体积，所以设计合格17。 反应周期曝气沉淀滗水闲置连续进水3h6h50min50min70min3h表3-3反应周期 3.5.3曝气量计算 （3-28） 式中： ：需氧量，kg/d ：活性污泥微生物每代谢1kg BOD所需O2，以kg计，取0.5; Q：污水流量，250000m3/d S：降解的量， Sr：（28020）10-3； ：活性污泥自身的氧化需要的氧的量，用kg/d计，取0.15； V：曝气池容积，242816m3； ：MLVSS，2.625kg/m3。 MLVSS是挥发性悬浮固体 得 O2=0.525000026010-3+0.152428162.625 =120000 kg/d 供气量： 1.46 120000=168000kg/d. 曝气器数率： 40mg /Lh60mg/Lh ,取60mg/Lh. 单个曝气头每天氧传递速率为 602410-3=1.44kg/m3d 0.7/1.44=0.5个（平均每平发米0.5个） 每个池子共需曝气头数： 2428160.516=7588个曝气头型号选择：型 号规 格水深供气量/m3(h个）-1服务 面积 /m2个充 氧 能 力/m2h-1利 用 率/理论动力效率/kg(kwh)-1阻力损失/paBZQ-W2152204m0.84.00.350.600.1690.24424316.53200表3-4 曝气器参数3.5.5滗水器 根据反应周期，每50min滗水体积 表3-5滗水器型号型 号滗 水 量滗水堰长度功 率滗水深度XBS1600015001600m3/h16000mm3.0kw0.53.5m3.6鼓风机房计算3.6.1鼓风机的布置 建设鼓风机房一间。风机型号：TRF-295型罗茨鼓风机 风机数量：20台风机房面积为：长20m,宽为8m起吊机的布置与选用 起重设备型号： L X 型 0.5 - 5 吨 单 臂 悬 挂 起 重 机 数量：1台， 生产厂家：马鞍山双力起重设备机械制造有限公司 3.6.2鼓风机型号选择0、101kpa(标况下）=1.29kg/m320、101kpa下，p=1.205kg/m3空气中02含量为20.947，以20计。氧利用率为2431，按25计。O2=168000kg/d 一个池子需要的供气量为121m3/min 表3-6鼓风机型号型 号口 径/mm转速/(r/min)理论流速/(m3/min)TRF-295300800134.03.7污泥浓缩池 （3-29） =250000150.63526010-3 =619125kg Qd=进水流量，m3/d cf=好养区污泥龄 Y=活性污泥产率（Activated sludge rate）系数,0.63518 （3-30） S0=进水BOD,mg/L Se=出水BOD,mg/L总污泥量： Xt=Xf=6191254/2=1238250kg/d （3-32）单池小时进水量 Qih=250000/(6163)=834m3/池h单池回流20%：为167m3/池h总池回流为：2667m3/h故选回流泵如下：表3-7回流泵的型号型 号额定流量 m3/h额定扬程 m额定功率 /kwQJB-W1.51801900.250.861.5(1池用一台，共20台，16用4备）剩余污泥量 =(250003500)/150.001=58334式中 ： ：剩余污泥量()； ：CASS反应池的体积()； ：污泥浓度()； ：污泥龄()。排泥量 （3-33） = 58334/(1-99.5%)x1000 =11667式中 ： ：排泥量()； ：剩余污泥量()； ：污泥含水率(%)，此次设计为99.5% 。 F=SS与SS之比值，一般采用0.6-0.75。本计算取0.75。排泥量： 30m3/h/池,总量487m3/h。 污泥泵数量为7台，5用2备。表3-7污泥泵型号型 号流 量功 率进口径出口径G105-2100m3/h55/kw200200剩余污泥量 vss=V Xc （3-34） =29000035000.00115 =67667kgVSSd 式中 ： vss：剩余污泥量()； ：cass反应池的体积()； ：污泥浓度() ：污泥龄()。 ss=vssf =151670.75 =90222 kgSS/d ss：剩余活性污泥量，kgSS/d F：VSS与SS之比值，取0.75 Vss=100ss(100-P) = 10020223 (100-99.5) 10 =17798m3/d Vss：剩余活性污泥量，m /d Q1=Vss=17798 m3/d设计污泥量 Q1= Vss= 17798 m /d污泥含水率为p0=99.5%固体浓度为c0=10kg/ m3，浓缩后使污泥含水率降到pu=97%，使固体质量浓度cu=30kg/ m3，污泥浓缩时间T=18h；贮泥时间为24h。3.7.2设计计算（1） 浓缩池面积 A= Q1 C0M （3-35） =177981050 =3560m2 污泥固体通量取M=50kg/（m2d），（2） 单池面积： A1=An =35604 =890 m2 n：污泥浓缩池个数（3）浓缩池直径： 建设4座圆形的辐流式浓缩池。 直径为 D=(4A1) （3-36） =(48903.14) =33.7m（4） 浓缩池工作部分高度： h2=TQ124A =(1817798)(243560) =3.75m（5）确定泥斗尺寸浓缩后的污泥体积m3/d V1=Q1(1-P0) /(1-Pu) （3-37） =17798(1-0.99)/(1-0.97) =2966 m3/d贮泥区（Mud area）所需容积 V2 = T V1/(24 4) （3-38） = 242966/(244) = 741m3储泥时间以24h，污泥斗的底直径D1=8.0m，斗的壁和水平的面的倾角是15。泥斗高度 h4=D/D1/2tan15 =(22.7/2-4/2) 0.27 =3.44圆台V3=h4/3D/2D1/2D/2D1/2 （3-39） = 1215m3337.1m3因此满足要求（6）浓缩池总高度 浓缩池总高度 H=h1+h2+h3+h4+h5 （3-40） =0.3+3.75+0.25+2.53 =6.83m 超高取h1=0.3m，缓冲层高度取h3=0.25m。中心进泥管面积： S= （3-41）式中： S：中心进泥管面积 单位m Q1：中心流量，单位m/d V0：中心流速，单位m/s v0=0.03, S=0.78m,中心进泥管直径1m。每进泥管采用DN1000；排泥管也采用DN700。分离出的污水量：