污水处理厂设计说明书及计算书.doc

水污染控制 课程设计报告系 别： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： （课程设计时间：2011年4月25日2011年4月29日）目 录1课程设计目的32课程设计题目描述和要求 33课程设计报告内容43.1污水处理方案工艺比较43.2主要污水处理构筑物选型63.3污水处理构筑物的主要设计参数63.3.1污水泵房63.3.2格栅的设计计算73.3.3沉砂池的设计计算83.3.4普通辐流式沉淀池（初沉池）设计计算103.3.5曝气池的设计计算113.3.6二沉池的设计计算153.3.7消毒池173.4 污水处理辅助构筑物设计173.5 污水处理厂平面布置设计183.6 污水处理厂高程布置设计193.7 设计计算194总结20参考文献211. 课程设计目的(1) 通过污水处理厂课程设计，巩固学习成果，加深对城市排水处理课程内容的学习与理解，使学生学习使用规范、手册与文献资料，进一步掌握设计原则、方法等步骤，达到巩固、消化课程的主要内容；(2) 锻炼独立工作能力，对污水处理厂的主体构筑物、辅助设施、计量设备及污水厂总体规划、管道系统做到一般的技术设计深度，培养和提高计算能力、设计和绘图水平；(3) 在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型污水处理厂工艺设计，锻炼和提高学生分析及解决工程问题的能力。2课程设计题目描述和要求2.1 设计题目描述(1) 设计题目某城市污水处理厂工艺初步设计。(2) 设计内容根据任务书所给定的资料，综合运用所学的基础、专业基础和专业知识，设计一个中小型污水处理厂。 确定污水处理方法和工艺流程； 选择各种处理构筑物形式，并进行工艺设计计算（计算书中要附计算草图）； 估算各辅助构筑物的平面尺寸； 进行污水厂平面布置和高程布置。(3) 原始资料该城市位于湖北地区原始资料如下： 设计规模： 近期：20万人；远期：40万人；最大生活污水量为180-200。.工业污水占最大生活污水量的1/3。按近期计算，预留远期面积，用虚线画出。城市污水水质：SS=210mg/L，去除率为60%；BOD200mg/L，要求出水为25mg/L。 当地最高水温为30， 。 夏季主导风向为东南风。 污水厂北面200米处有一条河流，最高洪水位为46.00米，常水位为42.00米。污水厂地形平坦，设计标高为48.00米；地下水位标高为42.00米，地基良好。城市污水总管从污水厂南面进入，干管终点水面标高为43.00米，管径1200mm。2.2 设计要求设计时间为一周。设计成果要求如下：(1) 设计说明书（含课程设计的目的、原始资料、工艺方案比较、污水处理构筑物选型及主要设计参数、污水厂的平面布置、高程布置及设计的心得体会等，A4纸打印）(2) 设计计算书（污水处理构筑物的设计计算、高程计算、草图）(3) 污水处理厂总平面图一张（1号图，1500或1：400）；(4) 污水处理厂高程图一张（ 1号图，坐标纸，横向1500或1：400，纵向1100或1：50）；图纸要求：布置合理、图面整洁、按绘图规定制图。3课程设计报告内容3.1 污水处理工艺方案比较城市污水处理厂的主要任务就是对城市污水进行无害化处理，使之达到国家规定的城市污水排放标准，然后排放或利用，达到环境保护的目的。在处理工艺上力求设备简单，运行方便，处理成本低，处理效果显著。目前国内常用的城市污水处理工艺有氧化沟、SBR（间歇式活性污泥法）、AB法（吸附-生物降解工艺）、A/O（缺氧-好氧工艺）法及法（厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺）等。（2）工艺比较城市污水处理厂的工艺选取通常要先考虑污水厂的规模。根据我国的具体情况，大体上分为大型、中型和小型污水处理厂。规模大于10万/天的为大型污水处理厂，中型污水处理厂的规模为10万/天，规模小于1万/天的是小型污水处理厂。大型城市污水处理厂的优选工艺是传统活性污泥法及其改进型A/O法、法。在方案比选时，主要控制的条件有用地范围、尾水排放、污泥出路、地质条件、发展余地、管理水平、运行费用、工程投资、环境影响等诸方面。在满足出水水质各项指标前提下，应着重研究运行费用与管理水平。对具有脱氮除磷功能的水处理方法比较，中小规模污水处理厂选用氧化沟、SBR法具有明显优点，而大型污水处理厂A/O法及法仍是首选方案。工艺类型氧化沟SBR法法技术比较1. 污水在氧化沟内的停留时间长，污水的混合效果好2. 污泥的BOD负荷低，对水质的变动有较强的适应性1. 处理流程短，控制灵活2. 系统处理构筑物少，紧凑，节省占地1. 低成本，高效能，能有效去除有机物2. 能迅速准确地检测污水处理厂进出水质的变化经济比较可不单独设二沉池，使氧化沟二沉池合建，节省了二沉池合污泥回流系统投资省，运行费用低，比传统活性污泥法基建费用低30%能耗低，运营费用较低，规模越大优势越明显适用范围中小流量的生活污水和工业废水中小型处理厂居多大中型污水处理厂稳定性一般一般稳定本设计城市污水处理厂的污水处理采用。工艺将生物反应池分为厌氧池、缺氧池和好氧池。在厌氧阶段，从沉淀池排出的含磷回流污泥同原污水一起进入，聚磷酸菌释放磷，同时部分有机物开始进行氨化。随后污水进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（Q为原污水流量）。混合液从缺氧反应器进入好氧反应器曝气池，这一反应器是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD（或COD）则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器。沉淀池的功能是泥水分离，污泥的一部分回流厌氧反应器，上清液作为处理水排放。污水处理厂工艺流程如图所示。工艺特点：工艺流程比较简单；厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌繁殖，无污泥膨胀之虞；无需投药，运行费用低。3.2 主要污水处理构筑物选型格栅采用的是机械清渣式平面格栅中的中格栅，沉砂池选用的是平流式沉砂池，沉淀池为辐流式，曝气池选用的是采用传统曝气A2O工艺，二沉池也为辐流式沉淀池。3.3 污水处理构筑物的主要设计参数3.3.1污水泵房选泵依据：设计水量应按最大时水量考虑，并满足最大充满度时大流量要求选泵时应尽量选择同类型泵，以便于检修，但还需满足底流量是的需要。泵站构筑物不容许地下渗入，应设有高出地下水位的防水设施。污水泵站的集水池与机器合建在同一构筑物内时，二者之间需要用防水墙隔开，不容许漏水。3.3.2格栅的设计计算格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，被安装在污水渠道、泵房集水井的进口或污水处理厂的端部，用以截阻大块呈悬浮壮或漂浮壮的污物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、塑料制品等，以便减轻后继处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。人工清渣占地较多，且劳动强度大，而机械清渣不仅占地少、维修方便，同时降低了劳动强度，并能实行自控。按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种；按栅条净间隙，可分为粗格栅（50100mm)、中格栅（1040mm）、细格栅（310mm）三种;按清渣方式，可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种。 设计数据如下：K=1.35设栅前水深h=0.5m，过栅流速取0.9m/s，中格栅，栅条间隙20mm，安装角为60。 栅条间隙数：，栅横宽度（取栅条宽S=0.01m）：,取1800m。进水渠道渐宽部分长度（取进水渠宽1.3m，渐宽部分展开角=20）：此时进水渠道内的流速为0.86. 栅槽与出水渠连接处的渐宽部分长度:过栅水头损失：因栅条为矩形，取k=3. 栅后总高度（取栅前渠道超高=0.3m）：栅前槽高：0m.栅横总长度：每日栅渣量： 则采用机械清渣计算草图如下：3.3.3沉砂池的设计计算沉砂池的功能是去除比重比较大的无机物颗粒，设于初次沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池等。该污水厂就是采用的平流式沉砂池。其设计数据如下：1）沉砂池水流部分长度（沉砂池两闸板之间的长度）（取最大流速0.2m，水力停留时间50 s）： 2） 水流断面面积： 3） 池总宽度（取有效水深1.0m）： 4） 沉沙斗容积： 5） 用四个沉砂斗，每个沉沙斗得体积： 采用斗状，其斗底边长a=0.5m，去斗壁倾角60、斗高=0.65m则上边长：m沉沙斗体积： 5）沉砂池总高度： 6） 验算： （合格）计算草图如下：3.3.4普通辐流式沉淀池（初沉池）设计计算沉淀池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池，辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。本污水厂采用的是辐流式初沉池，其多为机械排泥，运行可靠，管理较简单；排泥设备已定型化但较复杂，对施工要求高。适用于大、中型污水处理厂。其设计数据如下：1）沉淀池表面积取 ，n=2座 ，取D=23m2） 池内有效水深 取沉淀时间t=1h.3) 沉淀池总高度每池每天污泥量计算 式中 S取0.5，由于机械刮泥，所以在斗内贮存时间用4h。污泥斗高度：污泥斗容积：底坡落差：m 污泥总容积： 沉淀池总高度（设）： 4）沉淀池周边的高度： 5）径深比较核： 合格（ 在9到12之间）计算草图如下： 3.3.5曝气池的设计计算本污水厂采用的是传统活性污泥法中的工艺， 生物脱氮工艺将传统的活性污泥、生物硝化工艺结合起来, 取长补短, 更有效的去除水中的有机物。此法即是通常所说的厌氧- 缺氧- 好氧法, 污水依次经过厌氧池- 缺氧池- 好氧池被降解。采用的曝气方式是鼓风曝气系统。在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性喝多样化。即：以传统活性污泥法系统作为基础，又可按阶段曝气系统和再生-曝气系统运行。其设计数据如下 ： a、曝气池计算与各部分为尺寸的确定：BOD污泥负荷的确定：S=200(1-25%)=150BOD=7.1bXC=7.10.40.09=6.4 处理水中BOD值：25-6.4=18.6 值取0.0185；S=18.6； 代入各值后得： 计算结果确证，值取0.3适宜。确定混合液污泥浓度（X）： 确定曝气池容积： 确定曝气池各部位尺寸：设4组曝气池，每组容积为：m池 深：取4.5m，则每组曝气池的面积为； 池 宽：取5m。介于1-2之间，符合规定池 长：m ，符合规定。设五廊道式曝气池，廊道长： 取30m取超高0.5m，则池总高度为：4.5+0.5=5.0m b、曝气系统的计算与设计（本设计采用鼓风曝气系统）：； （1）平均是需氧量计算=（+0.166667=3060+2666.8=5726.8=238.6最大时需氧量的计算： 根据原始数据 K=1.35每日去除的值： 取出每千克的需氧量： 最大时需氧量与平均时需氧量之比： C供气量的计算采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹没水深4.3m，计算温度定为30。水中溶解氧饱和度：=9.17mg/L;C=7.63mg/L(1) 空气扩散器出口处的绝对压力（P）计算如下：P=1.01310+9.810H=1.01310+9.8104.3=1.4310P(2) 空气离开曝气池面时，氧的百分比按下式计算：O=21(1-E)/79+21(1-E)100%E空气扩散器的氧转移效率，对网状膜型中微孔空气扩散器，取值10%。代入E值，得：O=21(1-0.1)/79+21(1-0.1)100%=19.3%(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：C=C (P/2.02610+O/42)最不利温度条件按30考虑，代入各值，得：C=7.63(1.43/2.026+19.3/42)=8.89mg/L(4) 换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量，按下式计算，即：R=RC/(C-C)1.024取值=0.82；=0.9；C =2.0；=1.0代入各值，得：R=238.69.17/0.82(0.91.08.89-2.0)1.024=351kg/h相应的最大时需氧量为：R=283.29.17/0.82(0.91.08.89-2.0)1.024=601 kg/h(5) 曝气池平均时供气量按下式计算，即：G=R/(0.3E)100代入各值，得：G=351/(0.310)100=11700m/h(6) 曝气池最大时供气量G=601/(0.312)100=13867 m/h(7) 去除每kgBOD的供气量：11700/600024=46.8m空气/kgBOD(8) 每m污水的供气量：11700/4800024=5.85 m空气/ m污水本系统的空气总用量;提升会留污泥所需空气量为总需气量：13867+9600=23467d、空器管系统计算在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管。在每个干根上设10对配气竖管，共20条配气竖管。全曝气池共设100条配气竖管。每根竖管的氧气量为：曝气池平面面积为：每个空气扩散器的服务面积按 0.57 计，则所需个数个本设计采用5200个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为：个每个空气扩散器的配气量为3.3.6二沉池的设计计算：1已知条件本设计采用普通辐流式沉淀池。最大设计流量为2000m/h，曝气池中悬浮固体浓度X=3600mg/L，二沉池底微生物固体浓度X=10/SVIr=10/1101.2=7576mg/L，污泥回流比R=50%。2设计计算(1) 沉淀池部分水面面积F根据活性污泥法处理特性，选取表面负荷q=1.2m/(mh)，设4座沉淀池n=4，则单池面积为：F=Q/(nq)=2000/(41.2)=416.7m(2)池子直径D=(4F/)=(4416.7/) =23m(3) 校核固体负荷GG=24(1+R)QX/F=24(1+0.5)20003.6/(416.74)=155.5kg/(md)，符合要求。(4) 沉淀部分有效水深h，设沉淀时间t=2h，则h=qt=1.22=2.4m(5) 污泥区的容积V设计采用周边传动的刮吸泥机排泥，污泥区容积按2h贮泥时间确定：V=2T(1+R)QX/24(X+X)=221.5355563600/24(3600+7576)=2863.31 m每个沉淀池污泥区的容积为V=2863.31/4=715.83 m(6) 污泥区高度ha 污泥斗高度设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D=1.5m，上部直径D=3.0m，倾角60，则h=(D- D)tan60/2=(3.0-1.5) tan60/2=1.3mV=h(D+ DD+ D)/12=1.3(9+31.5+1.51.5)/12=5.36 mb 圆锥体高度h=(D- D)0.05/2=(26.6-3.0)0.05/2=0.59mV=h (D+ D D+ D)/12=0.59(26.626.6+26.63.0+9)/12=123 mc 竖直段污泥部分的高度h=(V-V-V)/F=(715.83-5.36-123)/416.7=1.41m污泥区总高度h=h+h+h=1.3+0.59+1.41=3.3m(7) 沉淀池的总高度H设超高h=0.3m，缓冲层高度h=0.5m，则H= h+h+h+h=0.3+2.4+0.5+3.3=6.5m计算草图如下3.3.7消毒池（1）消毒设备:接触池消毒矩形折板式，加氯消毒。（2）设计依据：接触时间，并保证余氯不少于；加氯量为污水；3.4 污水处理辅助构筑物设计1.计量槽（1）概述：为提高水厂的工作效率和运行管理水平，并积累技术资料，总结运转经验，为今后处理厂的设计提供可靠的数据，必须设置计量设备，正确掌握污水量， 污泥量，空气量，以及动力消耗等。气体流量和耗电量有现成的计量装置可资应用，本设计只涉及污水的计量设备。设计依据：计量槽应设在渠道的直线上，渠道的长度不应小于渠道宽度的倍，在计量槽上游，直线段不小于渠宽的倍，下游不小于倍。当下游有跌水而无回水影响时，可适当缩短。计量槽中心线应与渠道中心线重合，上下游渠道的坡度应保持均匀，但坡度可以不同。计量槽喉宽一般采用上游渠宽的1/3-1/2。当喉宽w为0.25米时，为自由流，大于此数为潜没流。当喉宽w=0.3-0.25米时，为自由流，大于此数为潜没流。计量槽为自由流时，只需计上游水位，而当为潜没流时，则需同时计上下游水位。因此，本设计采用自由流情况，但无论自由流或潜没流都应在上下游设观测孔。计算计量槽时，除计算其通过最大流量时的工作条件外，尚需计算通过最小流量时的条件。2.浓缩池（1）型式：一般采用离心式浓缩池、浮选式浓缩池和重力浓缩池。重力浓缩池分为：间歇式和连续式.本设计采用重力间歇式浓缩池，运行时，应排除浓缩池中的上清夜，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此在浓缩池深度方向上的不同高度设上清夜排出管。 （2）设计参数：浓缩时间采用20h。当初次沉淀污泥时，其含水率一般为，污泥固体负荷采用80。浓缩后污泥含水率可达左右。污泥池的有效水深一般采用4米。浓缩池的上清液。应重新回流到初沉池前进行处理。3.5 污水处理厂平面布置设计1.污水厂平面布置及总面积污水处理厂平面布置包括:处理构筑物的布置,办公,化验及其它建筑物的布置,以及各种管道、道路、绿化等布置。（1）平面布置的一般原则1.处理权筑物的布置应紧凑，节约用地便于管理。2.处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，减少土方量。3.经常有人工作的建筑物如办公化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区应考虑向阳。4.在布置总图时，应考虑安装充分的绿化地带。5.总图布置应考虑远近期结合有条件时，可按远景规划水量布置并将构筑物分成若干系列，分期建设。6.构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般系用。7.污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。8.变电所的位置宜设在耗量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设。9.污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置，以免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。10.污水厂内应设超越管，以便发生事故时，使污水能超越一部成全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。(2）污水厂的平面布置具体位置1平面布置的内容处理构筑物的平面布置附属构筑物的平面布置（如鼓风机房，机修间等）管道道路及绿化带的布置2.具体布置的几点说明水处理构筑物呈“-”字形布置污水厂内的厂前区，水