南方某城市日污水处理厂工艺设计 课程设计

排水课程设计学院环境与化学工程学院学号11024114姓名邢福华目录1总论311设计任务和内容312基本质料32污水处理工艺流程说明421处理工艺422构筑物选型43处理构筑物设计531设计流量的计算532格栅的设计5321设计要求5322设计参数6323设计计算633提升泵房8331流量确定8332集水池容积8333泵站扬程计算8334设备选用834平流式沉砂池8341设计参数9342计算935幅流式初沉池10351设计计算1136传统推流型曝气池13361设计参数1337幅流式二沉池19371设计计算2038接触池计算22381设计要求22382设计计算2239污泥处理构筑物设计22391污泥浓缩池22392浓缩池设计计算23393厌氧消化池计算254污水厂的布置2741污水厂平面布置2742污水厂高程布置271总论11设计任务和内容111设计题目南方某城市日污水处理厂工艺设计。112设计内容针对一座二级处理的城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水厂的平面布置和高程布置。最后完成设计计算说明书和设计图污水处理厂平面布置图、单体构筑物图和污水处理厂高程图。污水拟采用传统活性污泥法工艺处理12基本质料1污水水量与水质污水处理水量变化系数KZ122污水厂地势基本平坦，地面标高约为198M（采用黄海系标高）。进水管管径为18M，进水管管底标高为148M。3污水的主要来源绝大多数为居民生活污水，少量为工业废水与其他污水。4接纳水体X江5气象信息该区域属亚热带湿润气候，气候温暖，雨量充沛。年均气温为171C，全年日照时数为18531小时，历年无霜期258天。年平均风速为15M/S，全年静风约占25，年主导风向为主导风为NE东北风，出现频率为20。A风向项目所在地全年主导风为NNNENE北北北东北东风，出现频率分别为1639、1224、1470，最小频率的风向出现在WNW西北西，其出现频率为066，全年静风出现频率为2492。B风速项目所在地年平均风速为15M/S。9月平均风速最大，为20M/S，4月平均风速最小，为126M/S。水量15104M3/D污水水质CODCR300MGL，BOD5150MGL，SS200MGL，氨氮20MGL。6气象与水文资料风向多年主导风向为北东风；气温最冷月平均为35；最热月平均为325；极端气温，最高为419，最低为176，最大冻土深度为018M；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56M。7处理要求污水处理厂设计出水水质达到国家污水经二级处理后应符合以下具体要求CODCR60MGL，BOD520MGL，SS20MGL，氨氮8MGL。8厂区地形污水厂选址区域海拔标高在19751985M之间，平均地面标高为1980M。平均地面坡度为03005，地势为西北高，东南低。2污水处理工艺流程说明21处理工艺工艺流程1污水格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池重力浓缩池河流工艺流程2污水格栅沉砂池氧化沟二沉池重力浓缩池河流根据进水水量15104M3/D；污水水质CODCR300MGL，BOD5150MGL，SS200MGL，氨氮20MGL；污水经二级处理后应符合以下具体要求CODCR60MGL，BOD520MGL，SS20MGL，氨氮8MGL。为了管理方便和降低成本，选工艺流程1。22构筑物选型（1）平流沉砂池优点构造简单，除砂效果好，及除砂设备国产化率高。缺点表面附着15有机物的沉砂容易发生腐败，增加后续处理难度，需进行洗砂处理。（2）传统的推流曝气池优点真正有回流的推流系统污水处理效果较好。缺点耐冲负荷较差。（3）辐流式沉淀池优点排砂方便、管理简单、占地面积小、耐冲击力强等。缺点污泥颗粒大。（4）重力浓缩池优点贮泥能力强、动力消耗小。缺点占地面积大。3处理构筑物设计31设计流量的计算污水平均流量/SM73610245/DM10534DQ查资料可得，生活污水量总变化系数，由公式可得OKDQKAXSD/873613MAX32格栅的设计321设计要求1中格栅间隙一般采用1040MM；2格栅不宜少于两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用；3过栅流速一般采用0409M/S；4格栅倾角一般采用4575；5通过格栅的水头损失一般采用008M/S017M/S；6格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位05M，工作台有安全和冲洗设施；7格栅间工作台两侧过道宽度不应小于07M，工作台正面过道宽度人工清除，不小于12M；机械清除，不小于15M；8机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其它保护设备的措施；9设置格栅装置的构筑物必须考虑设有良好的检修、栅渣的日常清除。322设计参数1栅前水深H07M；2过栅流速V10M/S；3格栅间隙B25MM；4格栅安装倾角60；5设计流量Q150000M3/D6250M3/H1736M3/S，QMAXKZQ1201736208M3/S323设计计算（1）栅条间隙数N设栅前水深H07M，过栅流速V10M/S，栅条间隙B25MM，格栅倾角60。，取112条1072506SIN8BHVSIQNMAX设计两组格栅，则每组格栅的间隙数为56条。（2）栅槽宽度B设栅条宽度S001M，001561002556195M1SNB（3）进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道宽度15M，其渐宽部分展开角度20M620TG2519TBL11（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度31026L12（5）过栅水头损失1HM09536SIN98210542KSINGVBSK3423401式中阻力系数，锐边矩形取242K系数，一般采用3（6）栅后槽总高度H取栅前渠道超高，一般取03M，H203M。栅前槽总高度070310M21栅后槽总高度070095031095M（7）格栅总长度LM0136TAN0153062TANH015121（8）每日栅渣量WD/M481027810K64Q3总式中单位栅渣量，取007M3栅渣/污水3宜采用机械清渣。33提升泵房331流量确定QMAX15000012（243600）208M3/S；考虑采用四台潜污泵（三用一备）则每台流量。SMQ369082332集水池容积考虑一台泵不小于，则；MIN532076590MV取有效水深，则集水池面积；H329HA设计长宽为14M5M。333泵站扬程计算HST20791170053786M；泵站内水头损失024M，自由水头为10M，则泵站扬程为HHST024103786024105026M。334设备选用据扬程选用500QW260015160型,其参数为流量Q2600M3/H；扬程H15M。34平流式沉砂池平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点，故本设计采用平流式沉砂池，并设置2组。341设计参数设计流量QQMAX208M3/S设计流速V025M/S水力停留时间T50S（取3060S）342计算（1）长度设V025M/S，T50S，LVT02550125M（2）水流断面面积AAQMAX/V208/025832M2（3）池总宽度B设计N2格每格宽取B5M，则BNB2510M（4）有效水深H2H2A/B832/100832M（满足0251M之间）（5）沉砂室所需容积设计T2D，即考虑排泥间隔天数为2天，则沉砂斗容积366MAX1981043804MKTXQV总式中X城市污水沉砂量30M3/106M3，K总污水流量总变化系数12（6）每个沉砂斗的容积V0设每一分格有两个沉砂斗，31025982（7）沉砂斗各部分尺寸及容积设斗底宽A108M，斗壁与水平面的倾角为60（取5560），斗高12M，则沉砂斗上口宽AMTTHA192806G1260G3沉砂斗容积32221230808196AA6VMH（结果大于V0225M3，符合要求）。（8）沉砂室高度H坡向沉砂斗长度为M963201520AL2采用重力排砂，设计池底坡度为006，沉泥室高度为4616H23池总高度H设超高H103M，HH1H2H3030832144257M（9）校核最小的流速在最小流量时，只用一格工作（N11），符合要求。05M/S/S805NQVMI1I35幅流式初沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用机械刮泥。设置4座。（1）沉淀池个数或分格数不应少于两个，并宜按并联系列设计；（2）沉淀池的直径一般不小于16；（3）池子直径与有效水深比值不小于612；（4）池子超高至少应采用03M；（5）为了使布水均匀，进水管四周设穿孔挡板，穿孔率为1020。出水堰应用锯齿三角堰，堰前设挡板，拦截浮渣；（6）池底坡度一般采用005；（7）用机械刮泥机时，生活污水沉淀池的缓冲层上缘高出刮板03M，工业废水沉淀池的缓冲层高度可参照选用，或根据产泥情况适当改变其高度；（8）当采用机械排泥时，刮泥机由绗架及传动装置组成。当池径小于20M时用中心传动，当池径大于20M时用周边传动，转速为1015M/MIN（周边线速），将污泥推入污泥斗，然后用静水压力或污泥泵排除；作为二沉池时，沉淀的活性污泥含水率高达99以上，不可能被刮板刮除，可选用静水压力排泥；（9）进水管有压力时应设置配水井，进水管应由井壁接入不宜由井底接入，且应将进水管的进口弯头朝向井底。351设计计算（1）沉淀池表面积A设计进水量Q150000/246250M3/H按表面负荷算102465NQQAQ表面负荷取Q12M3/M2H1015M3/M2H（2）池子直径直径D，取41M。740134（3）沉淀部分有效水深取水力停留时间T15H,H2QT121518M（4）污泥斗容积取回流比R为80污泥回流浓度31084/1089/XMGLRKGM污泥斗容积3RSM21846904625812XQR1T2V每个沉淀池污泥区的容积V138462/4346155M3。（5）二沉池高度设污泥斗底部半径10M,上部半径25M，倾角为60度，则圆锥体2D1D高度为M3016TAN2056TAN2H143221241134DV圆锥体高度960505H1432221242M4514134D1V竖直段污泥部分高度312130546AVH214综合得污泥区高度M57496H44（6）总高度设超高为03M，缓冲层高度为05M，则1H317354081HH42136传统推流型曝气池采用传统活性污泥法。361设计参数设计流量，设四座。D/M105Q34MAX362污水处理程度1）原污水的BOD5（S0）为150，经过一级处理后，BOD5降低25考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5（SA）SA150（125）1125MG/L。2）计算去处率，首先计算处理水中非溶解性BOD5值，即EAEACBXBOD174215式中CE处理水中悬浮固体（SS）浓度，B微生物自身氧化率，取007；XA在处理水的悬浮固体中，有活性的微生物所占的比例。取XA04。代入各值得0497632047175EACBXBOD处理水中溶解性BOD5值SE为2040160MG/L则去除率861052363曝气池及曝气系统的计算1）曝气池BOD污泥负荷法计算取BOD污泥负荷率为03KGBOD5/（KGMLSSD），为了设计稳妥，需加以校核，公式为FSKNE2S式中动力学参数，取值范围0016800281，取002。2F750MLSV带入各值，得DKGMLS/BOD302886012FKN5E2S计算结果表明，NS值取03满足要求。2）确定混合液污泥浓度（X）根据已确定的NS值，查资料得SVI在120150ML/R之间，取130。RSVIR610X式中X曝气池混合液污泥浓度，MG/LR污泥回流比，取值范围3080，取50SVI污泥容积指数，取130R考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的有关系数，取12故MG/L307215011X66RSVIR3）曝气池有效容积V34S0182307NQ曝气池设两座，每座有效容积18281/4457025M34）曝气池布置本设计采用4组曝汽池，每座有效容积18281/4457025M3，取池深为H45米，那么每组的曝汽池的面积为，池宽取B7米，那么宽深比26105427MVF单单，符合12之间的要求。5/BH池长47FL单，符合要求04采用5廊道式，廊道长M2951L1池的总高度取超高05M，那么池的总高度为450550M在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有5个进水口（见下图）。364曝气系统的计算本设计采用鼓风曝气系统。1）平均时需氧量VR2VXBQSAO式中混合液需氧量，KG/D2O活性污泥微生物每代谢1KGBOD所需要的氧量，以KG计，范围A042053，取05经活性污泥微生物代谢活动背讲解的有机污染物量，RS33RM/KG0925/KG1025每KG活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，范围019011，取B016V曝气池容积单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，VX33M/KG12/KG103750带入各值，得KG/H5970KG/D16948695VBQSAO4VR22）最大时需氧量根据K12，带入各值得KG/H4628/D1508321860925105XBSA4VRMX23）每天去除的BOD5值KG/D710BOD454）去除每公斤BOD的需氧量KGBOD/3065NBA2S25）最大时需氧量与平均时需氧量之比159704628O2MAX365供气量的计算曝汽池中采用网状膜型中微孔空气扩撒器，敷设于距池底05米处，淹没水深85米，计算温度设定为30。查资料可得，水中溶解氧的饱和度CS（20）917MG/L；CS（30）763MG/L1）空气扩散器出口处的绝对压力HPB980式中PB空气扩散装置出口处的绝对压力，PA；H空气扩散装置的安装深度，85米；所以，代入数值可得。53510846108901398HPB2）空气离开曝气池面时，氧的百分比01279ATEO空气扩散装置的氧转移效率，取值12AE代入可得4318012792102791ATEO3）曝气池混合液中平均氧饱和度4210625TBSTSBOPC最不利温度按30考虑，代入各值可得LMGQPCTBSSB/31042810263742106255304）换算为条件下，脱氧清水的充氧量O2020041TTSBCR取值29580；C代入各值可得2020041TTSBCERHKG/762304123019580793相应最大时需氧量为HKGR/6870241301958079683MAX5）曝气池平均时供氧量30ASERG代入各值，得HMS/18627636）曝气池最大时供氧量ERGAS/90313030MAXAX7）去除每千克BOD5的供气量KGBODMBODRS/982137548623空气8）每污水供气量M3污水空气334/2105862QGS9）本系统的空气总用量除采用鼓风曝气外，本系统采用空气在回流污泥井提升污泥。空气量按回流污泥的8倍考虑，污泥回流比R取值50，提升回流污泥所需空气量为HM/250415083总需氧量190832500044083M3/H366空气系统计算在相邻两个廊道的隔墙上设一根干管，四组曝气池共10根干管。在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管。四组曝气池共设100条配气竖管。每根竖管的供气量HM/83190曝气池平面面积2462每个空气扩散器的服务面积按049M2计，则所需空气扩散器的总数为个738590为安全计，本设计采用8300个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为个1每个空气扩散器的配气量为H/M30289将表中11项各值累加，得空气管道系统的总压力损失为KPA2761A47641H21网状膜空气扩散器的压力损失为588KPA，则总压力损失为58812767156KPA为安全起见，设计取值98KPA。367空压机的选定空气扩散装置安装在距曝气池池底05M处，因此空压机所需压力为KPA4980154P空压机供气量最大时190832500044083M3/H73472M3/MIN平均时138612500038861M3/H64768M3/MIN根据所需压力及空气量，决定采用LG80型空压机10台。该型空压机风压50KPA，风量80M3/MIN。正常条件下，6台工作，4台备用，高负荷时8台工作，2台备用。37幅流式二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用机械刮泥。设置4座。（1）沉淀池个数或分格数不应少于两个，并宜按并联系列设计；（2）沉淀池的直径一般不小于16；（3）池子直径与有效水深比值不小于612；（4）池子超高至少应采用03M；（5）为了使布水均匀，进水管四周设穿孔挡板，穿孔率为1020。出水堰应用锯齿三角堰，堰前设挡板，拦截浮渣；（6）池底坡度一般采用005；（7）用机械刮泥机时，生活污水沉淀池的缓冲层上缘高出刮板03M，工业废水沉淀池的缓冲层高度可参照选用，或根据产泥情况适当改变其高度；（8）当采用机械排泥时，刮泥机由绗架及传动装置组成。当池径小于20M时用中心传动，当池径大于20M时用周边传动，转速为1015M/MIN（周边线速），将污泥推入污泥斗，然后用静水压力或污泥泵排除；作为二沉池时，沉淀的活性污泥含水率高达99以上，不可能被刮板刮除，可选用静水压力排泥；（9）进水管有压力时应设置配水井，进水管应由井壁接入不宜由井底接入，且应将进水管的进口弯头朝向井底。371设计计算（1）沉淀池表面积A设计进水量Q150000/246250M3/H按表面负荷算102465NQQAQ表面负荷取Q12M3/M2H1015M3/M2H（2）池子直径直径D，取41M。740134（3）沉淀部分有效水深取水力停留时间T15H,H2QT121518M（4）污泥斗容积取回流比R为80污泥回流浓度31084/1089/XMGLRKGM污泥斗容积3RSM21846904625812XQR1T2V每个沉淀池污泥区的容积V138462/4346155M3。（5）二沉池高度设污泥斗底部半径10M,上部半径25M，倾角为60度，则圆锥体2D1D高度为M3016TAN2056TAN2H143221241134DV圆锥体高度960505H1432221242M4514134D1V竖直段污泥部分高度312130546AVH214综合得污泥区高度M57496H44（6）总高度设超高为03M，缓冲层高度为05M，则1H317354081HH42138接触池计算采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥。381设计要求（1）连续流重力浓缩池可采用沉淀池形式，一般为竖流式或辐流式；（2）浓缩时间一般采用1016H进行核算，不宜过长，活性污泥含水率一般为99996；（3）污泥固体负荷采用2030KG/M2D，浓缩后污泥含水率可达97左右；（4）浓缩池的有效水深一般采用4M；（5）浓缩池的上清夜应重新回流到初沉池前进行处理；（6）浮渣挡板高出水面01015M，淹没深度为0304M。382设计计算（1）接触池容积，取4座每座7833M12603741QTV3M（2）格数取接触池水深H20M，单格宽B30M根据最佳比例，池长,水流长度540318L216037L每座接触池的分格数214/544，故分四格。复核池容，大于783M3M24BB31M192V39污泥处理构筑物设计选用浓缩厌氧消化机械脱水工艺处理。面积按污水处理面积的2030计算，预留工地。391污泥浓缩池采用幅流式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。392浓缩池设计计算1）污泥量的计算初沉池污泥量HMDQCW/6315/3791059710631二沉池污泥量RSFXVVKQSYDEA式中X每日增长的污泥量，KG/D；Y产率系数，取05；SA经过预先处理，污水含有的有机物（BOD）量，1125MG/L；SE经过活性系统处理，污水含有的有机物（BOD）量，20MG/L；Q设计污水量，150000M3/D；KD衰减系数，取009；V曝汽池的容积，18281M3；XVMLVSS，XV3KG/M3；代入各值可得VXVKQSYXDEADKG/6320118091502150则每日从二沉池中排除的剩余污泥量HMDMKGFXQRS/3612/54296/7503213所以，总剩余污泥量W156312362799M3/H67176M3/D2）浓缩池池体计算本设计中采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，污泥泵房将污泥送至浓缩池。设计参数进泥浓度90G/L进泥含水率P1994，出泥含水率P2970固体负荷QS30KG/M2D；污泥浓缩时间T16H贮泥时间T4H每座浓缩池所需表面积2S530137609QMWA每个池的面积A120153/210077M2浓缩池直径，取12MMD3147041浓缩池有效水深H1，取36MATW529浓缩池有效体积3176370HV确定污泥斗尺寸每个泥斗浓缩后的污泥体积HMPW/9547012913每个贮泥区所需容积31282954MTWV泥斗容积3222124379801031MRRH式中H4泥斗的垂直高度，取12MR1泥斗的上口半径，取20MR2泥斗的下口半径，取10M设池底坡度为005，池底坡降为MH27504105故池底可贮泥容积32212154971406037MRRV因此，总贮泥容积为（满足要求）。32343879178VVW浓缩池的超高H2取030M，缓冲层高度H3取050M，则浓缩池的总高度H为5431H360300501202755875M浓缩池排水量HMQW38295472浓缩池计算草图出泥进泥上清液393厌氧消化池计算该污泥为混合污泥，取含水率为97，挥发性固体（VSS）含量70，采用中温消化，去除VSS为50。（1）消化池有效容积取污泥龄为20D，则，取CVD2134597613MQW134353M（2）池体设计采用中温两级消化圆柱体型，容积比一级二级21，则一级消化池用2座，每座4478，二级消化池一座，容积4478。33M消化池直径取D20M，集气罩直径3M，高2M，池底锥体直