2014污水处理厂课程设计说明书

城市污水处理厂课程设计说明书 学 院：河北工程大学城建学院 专业班级：给水排水工程09-4班 姓 名：李鹏辉 学 号： 指导老师：李思敏教授2012年10月1号目录第一章 总论41.1设计任务与内容.41.2设计原始资料.61.3设计水量及水质.71.4设计人口及当量人口的计算.101.5 污水处理程度.111.6 处理方法及流程.12第二章 进水泵站.13 2.1 泵站特点及布置形式.13 2.2 污水泵站设计计算.13第三章 一级处理构筑物.20 3.1 格栅.20 3.2 沉砂池.24 3.3 初次沉淀池29第四章 二级处理构筑物.33 4.1 曝气池.33 4.2 二沉池及污泥回流泵房.45第五章 消毒.49 5.1 消毒方式.49 5.2 液氯消毒的设计计算.49 5.3 平流式消毒接触池.50 5.4 计量设施.52第六章 污泥处理系统.56 6.1 污泥处理工艺流程的选择.56 6.2 污泥处理.56 6.2.1 浓缩池.56 6.2.2 消化池.61 6.2.3 污泥控制室69 6.2.4 沼气70 6.2.5 贮气柜.71 6.2.6 污泥脱水机房.73第七章 污水处理厂总体布置.74 7.1 污水处理厂平面布置.74 7.2 污水处理厂77第八章 劳动定员79 8.1 定员原则.79 8.2 确定工作人数.79城市污水厂课程设计说明书第一章 总论1、 设计任务书1.1、 设计任务与内容1.1.1、设计简介 本设计为给水排水工程专业课程设计，是四年学习的一个重要的实践性环节，本设计题目为： 华北某城市某污水处理厂设计 设计任务是在指导老师的指导下，在规定的时间内进行城市污水处理厂的设计。1.1.2、设计任务 根据设计任务书所给定的设计资料进行城市污水处理厂设计，完成一份设计说明书，绘制相关图纸，设计内容如下：（1） 污水处理程度计算：根据水体要求的处理水质以及当地的具体条件、气候与地形条件等来计算水处理程度。（2） 污水处理构筑物计算：确定污水处理工艺流程后选择适宜的各处理构筑物的类型。对所有单体处理构筑物进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸。（3） 污泥处理构筑物计算根据原始资料、当地具体情况以及污水性质与成分，选择合适的污泥处理工艺流程，进行各单元体处理构筑物的设计计算。（4） 平面布置及高程计算：对污水、污泥及水中处理流程要做出较准确的平面布置，进行水力计算与高程计算。（5） 污水泵站工艺计算：对污水处理工程的污水泵站进行工艺设计，确定水泵的类型扬程和流量，计算水泵管道系统和集水井容积，进行泵站的平面尺寸计算和附属构筑物计算。（6） 绘制1号图23张： 厂区平面布置图1张，比例1:300500。 污水、污泥处理工艺流程高程图1张，比例：横1：500；纵:1:100。 曝气池技术设计工艺图（一平、二剖）比例：1:50100。1.1.3 设计范围分流制城市二级污水处理厂设计1.2 设计原始资料（1） 排水体制 排水体制采用分流制排水。（2） 污水量 城市位于华北地区。 城市设计人口8.5万人，居住建筑内设有室内给水排水卫生设备和淋浴设备。 城市公共建筑污水量按城市生活污水量的30%计。 工业污水量为9100m/日，包括厂区生活和淋浴水。 城市混合污水变化系数：日变化系数Kd=1.1，总变化系数Kz=1.4。（3） 工业废水水质：悬浮物SS：178mg/LBOD5:169mg/LPH:77.4有毒物质：微量，对生化处理无不良影响。（4） 气象资料： 年平均气温：14 夏季平均计算气温：27 极端最高气温：40 冬季平均计算温度：-5 极端最低气温：-13 年降水量：600mm 结冰期：30天 主导风向： 夏季：南风 冬季：北方（5） 水体资料： 95%保证率的设计流量15m/s 出水口水体资料：最高水位：10.00m 平均水位：8.00m最低水位：6.00m （6） 污水厂厂区资料： 厂区地形平坦，地面标高为：12m; 地下水位：9.00m； 地基承载力特征值120KPa； 设计地震烈度8度； 入场口管底标高：5.00m; 管径：d=0.7m，充满度h/D=0.65。(7)混合污水处理程度 按悬浮物SS为：87%; 按BOD5为：90% 。1.3 设计水量及水质 本设计中设计水量的计算包括平均日污水量、最大日污水量、最大时污水量的计算；水质计算包括SS、BOD5等浓度的计算，在无资料时，一般应根据设计人口数及室外设计规范中的污物排放标准来计算。 1.3.1 设计水量 （1）计算平均日生活污水量Qp Qp1=qsN 式中： qs-居民区生活用水定额，取120L/（人.天）； -排放系数，一般为80%-90%，本设计取85%； N-设计人口； Q1=8.5100001200.85=8670m/d。（2）公共建筑污水量Qp2的计算Qp2=30%Qp1=30%8670=2601 m/d。（3）工业污水量Qp3的计算根据原始资料Qp3=9100 m/d。（4）平均污水总量Qp的计算 Qp= Qp1+ Qp2+ Qp3=8670+2601+9100=20371 m/d.（5） 设计最大日污水量Qmr的计算 Qmr=KdQp=1.120371=22408.1 m/d。（6）设计最大时污水量Qmax的计算 Qmax=KzQp=1.422408.1=31371.34 m/d.（7） 各设计水量汇入表1中。项目水量m/dm/hm/sL/s平均日污水量Qp30371848.790.236235.78最大日污水量Qmr22408.1933.670.259259.78最大时污水量Qmax31371.341307.140.363363.09表1.各设计水量汇总1.3.2设计进水水质计算（1）混合污水中悬浮物SS的计算Cs浓度的计算 Cs=1000.as/Qs. =1000.as/Qs 式中：as每人每天排放SS的克数，规范规定为4065g/(人.d),本设计取50g/(人.d) Qs每人每天排放水量，以L计； Qs每人每天用水量，以L计； 排放系数，取0.85；生活污水中SS浓度计算Cs1=100050/1500.85=392.16mg/L;工业废水(原始资料可知) Cs2=178mg/L; 混合污水中SS浓度计算 Cs=(Q生Cs1+Q工Cs2)/Q生+Q工式中：Q生-生活污水量，即8670+2601=11271m/d;Q工工业废水量，即9100 m/d;Css= (8670+2601) 392.16+1789100/20371 =296.49mg/L.(2)混合污水中BOD5浓度的计算CBOD5=1000.as/Qs. =1000.as/Qs 式中：as每人每天排放BOD5的 克数，规范规定为2550g/(人.d),本设计取40g/(人.d) Qs每人每天排放水量，以L计； Qs每人每天用水量，以L计； 排放系数，取0.85；生活污水中BOD5的计算Cs1=100040/1500.85=313.73mg/L;工业废水中BOD5的计算（可由原始资料获得） Cs2=169mg/L;混合污水中BOD5浓度的计算CBOD5=(Q生Cs1+Q工Cs2)/Q生+Q工式中：Q生-生活污水量，即8670+2601=11271m/d;Q工工业废水量，即9100 m/d;CBOD5= (8670+2601) 313.73+1699100/20371 =249.08mg/L.1.4、设计人口及当量人口的计算 N=N1+N2式中：N涉及人口数（人）； N1居住区人口数（人）； N2工业废水这算的当量人口数。N2可按下式计算：N2=CiQi/as式中：Ci工业废水中的BOD5或SS的浓度；Qi工业废水平均的日流量；asBOD5、SS污染物的排放标准。 工业废水按SS计算（as取50g/人.d）N2=Cs2Qp2/as=1789100/50=32396人=3.24万人；N=N1+N2=8.5+3.24=11.74万人； 工业废水按BOD5计算（as取40g/人.d）N2=CBOD5Qp2/as=1699100/40=人=3.84万人；N=N1+N2=8.5+3.84=12.34万人。1.5 污水处理程度1.5.1 混合污水处理程度指标（1）按SS为87%（2）按BOD5为90%1.5.2 出水浓度计算 去除率E=(Co-Ce/Co)100%得 Ce=Co(1-E)式中：Co、Ce进出水BOD5、SS的浓度。则出水BOD5浓度Ce=296.49(1-0.87)=38.5437mg/L； 出水SS的浓度Ce=249.08（1-0.9）=24.908mg/L。1.6 处理方法及处理流程1.6.1 处理方法本设计采用普通活性污泥法1.6.2 处理工艺流程进水泵房格栅贮砂池初沉池沉砂池污水外运图1：普通活性污泥法处理流程图剩余污泥污泥泵站回流污泥外运消化池浓缩池接触池二沉池曝气池第二章 进水泵站2.1.1 污水泵站的特点及形式 合建式矩形泵站 本设计流量较大，使用4台水泵，三用一备，这使得泵站规模较大，因此采用合建式矩形泵站，地下部分采用矩形或梯形，上部为矩形。组合形式更具有水力条件较好的特点，矩形及组合泵房多为开槽施工。2.1.2 泵站的布置 应用绿化带或建筑物进行隔离，并且宽度不应小于30m，还应考虑泵房内的排水和通风。2.2 污水泵站的设计2.2.1 设计依据 （1）设计流量应按最高日设计，并满足最大充满度的流量要求。 （2）选泵的时候，应该尽量选择同一型号的水泵，以便于检修，同时还应满足低流量时候的调节要求。 （3）泵站构筑物不允许地下水渗入，设计时应该考虑地下水的高度，设置有高于地下水位0.5m的防水措施。 （4）泵站形式的选择主要取决于水力条件及工程造价。2.2.2 泵站的设计与计算 （1）流量Q的确定 最大时流量Qmax：Qmax=31371.34m/d=1307.14 m/h=0.363 m/s=363.09L/s.(2)泵站按最大时流量Qmax选泵，工4台（3用1备），每台水泵的设计流量Q=Qmax/3=1307.14/3=435.7 m/h，查给水排水设计手册第册，选用200WLI-480-13型立式水泵，参数如下列表格所示：型号流量m/h扬程m轴功率KW效率%转速r/min重量Kg200WLI480-134801322.5769801200水泵的参数型号JmmBmmCmmDmmEmmFmmGmmHmm出口法兰mm进口法兰mm200WLI480-13DND1D2DND1D2410955795483500640750840200295340250335375水泵安装参数表（3）集水池容积的计算 泵站集水池容积以最大一台泵56min流量计算，则 V=480660=48m有效水深取3.0m，则集水池面积为 A=V/H=483=16集水池长取4m，则宽B=A/L=164=4m.集水井最高水位与最低水位差值为1.5m2m，取1.55m,则取最低水位为 H1=5+h/D-0.1-1.55查给水排水管道系统机械工业出版社，得最大流量为363L/s时，DN=700mm,h/D=0.65，流速V=1.35m/s，则最低水位H1=5+0.65-0.1-1.55=4m 最高水位H2=4+1.55=5.55m. 水泵扬程校核各构筑物水头损失及构筑物之间的水头损失h1如表2所示：构筑物水头损失（m）出场管0.2巴氏计量槽0.3接触池0.2二沉池集水井0.2二沉池0.6二沉池配水井0.2曝气池0.4初沉池集水井0.3初沉池0.5初沉池配水井0.2沉砂池0.2管路水头损失h2，如表3所示：各个管路水头损失（m）出水管 沉砂池0.3沉砂池 初沉池配水井0.4初沉池配水井 初沉池0.2初沉池 初沉池集水井0.2初沉池集水井 曝气池0.4曝气池 二沉池配水井0.4二沉池配水井 二沉池0.3二沉池 二沉池集水井0.3二沉池集水井 接触池0.3则h1=0.2+0.3+0.2+0.2+0.6+0.2+0.4+0.3+0.5+0.2+0.2=3.3m；h2=0.3+0.4+0.2+0.2+0.4+0.4+0.3+0.3+0.3=2.8m；所以总水头损失h=h1+h2=6.1m.出水口最高水位为10m，则集水井的最高水位为10+6.1=16.1m.泵站管路系统损失以1.5m计，泵内损失以2.0m计，自由水头以1.0m计，则所需扬程：10+6.1-4+4.5=11.1m0.15m/s;(11) 进水渠道 格栅的出水通过DN500的管道进入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入渠道，污水在渠道内的流速为： V1=Q/B1H1 式中： V1进水管道水流流速（m/s）; B1进水渠道宽度（m）,取0.8m; H1进水渠道水深（m）;取0.8m. V1=0.363/0.80.8=0.567m/s.（12）排砂管道 采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN200.（13）沉砂池布置图图53.3 初次沉淀池 33.1 初次沉淀池类型的选择 沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。沉淀池在废水处理中广为使用。它 的型式很多，按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。本次设计采用普通辐流式沉淀池。辐流式沉淀池，池体平面圆形为多，也有方形的。废水自池中心进水管进入池，沿半径方向向池周缓缓流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流出水渠。辐流式沉淀池多采用回转式刮泥机收集污泥，刮泥机刮板将沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗，再借重力或污泥泵排走。为了刮泥机的排泥要求，辐流式沉淀池的池底坡度平缓。 辐流式沉淀池半桥式周边传动刮泥活性污泥法处理污水工艺过程中沉淀池的理想配套设备适用于一沉池或二沉池，主要功能是为去除沉淀池中沉淀的污泥以及水面表层的漂浮物。一般适用于大中池径沉淀池。周边传动，传动力矩大，而且相对节能；中心支座与旋转桁架以铰接的形式连接，刮泥时产生的扭矩作用于中心支座时即转化为中心旋转轴承的圆周摩擦力，因而受力条件较好；中心进水、排泥，周边出水，对水体的搅动力小，有利于污泥的去除。 优点：采用机械排泥，运行较好，设备较简单，排泥设备已有定型产品，沉淀性效果好，日处理量大，对水体搅动小，有利于悬浮物的去除。缺点：池水水流速度不稳定，受进水影响较大；底部刮泥、排泥设备复杂，对施工单位的要求高，占地面积较其他沉淀池大，一般适用于大、中型污水处理厂。3.3.2 设计参数 普通辐流式沉淀池是圆形或者正方形，直径或边长60m，最大可达100m，池水深1.5-3m,采用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05，进水穿孔墙，孔穿率10%-20%。3.3.3 设计计算 （1）沉淀池表面积 取q0=2m/(m.h) , n=2座 A1=Qmax/n.q0=1306.8/4=326.7m （2）沉淀池直径D D=4A1/=4326.7/3.14=20.4m。 （3）有效水深h2 取沉淀时间为t=1.5h,则 h2=q0t=21.5=3m.（4）沉淀池总高度 每池每天污泥量W1（s取0.5L/人.d） W1=SNT/1000n=0.511.74100002/10002=58.7m 污泥斗容积V1用几何计算 V1=h5/3(r1+r1.r2+r2) 式中：r1取2m，r2取1m，h5=(r1-r2)tan=1.73m,则计算得， V1=12.7m. 池坡落差h4=(R-r1) 0.05=0.425m 因此，池底可贮存污泥体积为 V2=h4/3（R +Rr1+r1 ）=60.16m 总共可以贮存污泥体积V为： V=V1+V2=60.16+12.7=72.86m 58.7 m ，足够。沉淀池总高度H=1.73+0.425+0.5+3+0.3=5.955m （5）沉淀池周边外的高度 h1+h2+h3=0.3+3+0.5=3.8m （6）径深比校核 D/h2=21/3=7,在6到10之间，合格。（7）设计计算草图如图6所示：第四章 二级处理构筑物4.1 曝气池4.1.1 污水处理程度的计算及曝气池的运行方式（1）污水处理程度的计算 原污水的BOD5=249.08mg/L，经初沉池处理，BOD5按降低25%考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值Sa为： Sa=249.08（1-25%）=186.81mg/L 计算去除率，对此，首先计算处理水中非溶解性BOD5值， BOD5=7.1b.Xa.Ce 式中：Ce处理水中悬浮固体浓度，取值为24.908mg/L; b微生物自身氧化率，一般在0.005-1之间，取0.058； Xa活性微生物在处理水中所占比例，取0.4. BOD5=7.10.0580.424.908=6.366mg/L 处理水中溶解性BOD5值为24.908-6.366=18.542mg/L 去除率=186.81-18.542/186.81=0.9（2）曝气池的运行方式 以传统活性污泥法运行4.1.2 曝气池的计算与各部分尺寸的确定 曝气池按BOD-污泥负荷法计算 （1）BOD-污泥负荷率的确定 拟采用BOD-污泥负荷率为0.3Kg/(KgMLSS.d),但为了稳妥，需加以校核：Kz取0.0188，Se=18.542mg/L, f=MLVSS/MLSS=0.75, =0.9,代入各值，得： Ns=Kz.Se.f/=0.290.3KgBOD5/(KgMLSS.d) 计算结果确认，则Ns取0.3.（2）确定混合液污泥浓度（X） 根据已经确定的Ns值，查排水工程图4-7得相应的SVI值为100-120，则取SVI为120，取r=1.2,R=50%,得： X=Rr./(1+R)SVI=3333.33300mg/L（3）确定曝气池容积V V=Q.Sa/Ns.X Sa=186.81mg/L,取近似值187mg/L,代入各值得： V=20371187/0.33300=3848m（4）确定曝气池各部分尺寸 设置2组曝气池，每组容积为3848/2=1924m; 池深取4.2m，则每组曝气池的面积为： F=1924/4.2=458m 池宽B取4.5m，B/H=4.5/4.2=1.07，介于1-2之间，符合规定。 池长：F/B=458/4.5=101.8m L/B=101.8/4.5=22.6210，符合规定。 设五廊道式曝气池，廊道长： L1=L/5=101.8/5=20.3620m 取超高0.5m，则池总高度为 4.2+0.5=4.7m在爆气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水道，并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在面对初次沉淀池的一侧，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。4.1.3 曝气系统的计算与设计 设计采用鼓风曝气系统。 （1）平均时需氧量的计算 O2=aQSr+bVXv 查排水工程表4-19得：a=0.5,b=0.15 代入各值： O2=0.520371187-24.9081000+0.15384825001000=3093.9Kg/d =129Kg/h.（2）最大时需氧量的计算 根据原始数据K=Kz/Kd=1.4/1.1=1.3 代入各值得：O2(max)=0.520371(187-24.8)/1000 1.3 +38480.152500/1000 =149.55Kg/h.（3）每日去除的BOD5的值 BOD5=20371(187-24.908) 1000=3302Kg/d（4）去除每KgBOD的需氧量 O2=3093.9/3302=0.9370.94KgO2/KgBOD（5）最大时需氧量与平均时需氧量之比 O2(max)/O2=149.55/129=1.164.1.4 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4m,计算温度为30。 查排水工程附录得：水中溶解氧饱和度： Cs(20)=9.17mg/L; Cs(30)=7.63mg/L（1）空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）按下式计算： Pb=1.013+9.81000H Pa; 代入各值得，Pb=1.405Pa（2）空气离开曝气池面时，氧的百分比安下式计算： Ot=21(1-EA)/79+21(1-EA) 100% 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，取得12%,代入各值，得： Ot=18.96%（3）曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的条件考虑）按下式计算：Csb=Cs(Pb/2.206+Qt/42)最不利温度按30考虑，代入各值，得： Csb（30）=8.74mg/L（4）换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量，按下式计算： R0=RCs（20）/. .Csb（T）-C.1.024T-20 取值=0.82；=.95；C=2.0; =1.0 代入各值得，RO=180.55Kg/h 相应的最大时需氧量为： RO(max)=149.559.17/0.5518=209.3Kg/h（5）曝气池平均时供气量，如下式： Gs=(Ro/0.3 EA) 100% 代入各值，得： Gs=5015.3m /h（6）曝气池最大时供氧量 Gs(max)=(209.3/0.312) 100%=5814m/h（7）去除每KgBOD5的供氧量： （5015.3/3302）24=36.45m空气/ m污水（8）每m 污水的供氧量 （ 5015.3/20371）24=5.91m空气/m污水（9）本系统的空气总用量： 初拥鼓风机曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井中提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R取值60%，这样提升回流污泥所需要的空气量为： 80.620371/24=4074.2m/h总需氧量：5814+4074.2=9888.2m/h.4.1.5 空气管系统的计算 按图7所示曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管。在5根干管上设5对配气竖管。全曝气池共设50条配气竖管。每根竖管的供气量： 5814/50=116.28m/h曝气池平面面积为： 2045=900m每个空气扩散器的服务面积按0.49m计，则空气扩散器的个数为900/0.49=1837个，为安全计，本设计采用2000空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为：2000/50=40个。 每个空气扩散器的配气量为：5814/2000=2.907m/h 将已布置的空气扩散管及布置的空气扩散器绘制成空气管路计算图8、图9所示，并以此进行计算：图7 曝气沉砂池平面图图8 空气管路计算图1图9空气管路计算图2空气管路计算表见表5空气干管与支管及配气管的管径可查排水工程附录2确定。按照排水工程175公式4-102，计算当量长度Lo，并计算L+Lo，填入表5中的第8项与第九项，查排水工程附录3，确定第10项，第9项与第10项得到第11项。将表中11项各值累加，得到空气管路系统的总压力损失为： （h1+h2）=98.029.8=960.6Pa=0.96KPa网膜空气扩散器压力损失为5.68KPa，则总损失为： 5.88+0.961=6.861KPa为安全计，设计取值9.8KPa。4.1.6 鼓风机房空气压缩机选定 空气扩散器装置安装在距曝气池池底0.2m处，因此，空气压缩机所需要的压力为： P=(4.2-0.2+1.0) 9.8=49KPa空气压缩机供气量： 最大时：5814+4074=9888m/h=168.4m/min; 平均时：5015.3+4074.2=9089.5m/h=151.5m/min.根据所需要压力及空气量，决定采用LG40型空气压缩机6台，风压50KPa，风量40m/min,正常条件下，5用1备，余热用于加热污泥，室内设5t吊车一台，用于设备的安装和维修。表5，空气管路设计计算表4.2 二沉池及污泥回流泵房4.2.1 二沉池池型 沉淀池按池内水流方向的不同可分为平流式、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池，本次设计采用辐流式二次沉淀池。4.2.2 设计参数（1）池子直径和有效水深比值宜为6-12；（2）池径，不宜小于16m；（3）池底坡度，一般采用0.05；（4）采用机械刮泥；（5）进水采用中进周出。4.2.3 设计计算（1）沉淀区面积及池径 设4座