环境工程污水处理设计1

1、环境工程污水处理设计第一章 总 论第一节 设计任务和内容1、设计题目某城市污水处理厂工艺设计2、设计计算内容对工艺构筑物选型作说明；主要处理构筑物（隔栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）的工艺计算；传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气、沉淀池为竖流式沉淀池；污水处理厂平面布置。3、设计成果设计计算说明书一份；设计图纸：污水处理厂平面图，单元设备工艺条件图；设计图纸用cad软件在计算机上完成并打印成设计文档第二节 基本资料1、污水水量与水质污水处理水量：13万m3/d污水水质：codcr 460mg/l，bod5 210mg/l，ss 240mg/l，氨氮18mg/l。2、处理要求污水经过二级处理后

2、应符合以下具体要求： codcr70mg/l，bod520mg/l，ss30mg/l，氨氮0.2m3/d因此宜采用机械清渣。（8）泵房设置由于该泵站为常年运转且连续开泵，故选用自灌式泵房。又由于该泵站流量较大，故选用矩形泵房。矩形泵房工艺布置合理，运行管理较方便，现已普遍采用。 集水间计算 选择水池与机器间合建式的方形泵站，用7台泵（2台备用） 每台水泵的流量为：q0=1500/5=300l/s； 泵型：12pwl型污水泵 每台泵流量：300l/s 扬程：12米 有效水深：h=1.5米， 池底做成斜坡泵房地面有一定坡度，坡向排水沟。沉砂池 本设计采用采用平流沉砂池，共设两座。1.长度公式 l=

3、vt v最大设计流量时的流速, m/s t最大设计流量时的流行时间, s设v=0.2m/s, t=50s(3060)l=vt=0.250=10m2.水流断面面积a=qmax/v =1.5/0.2=7.5 m23. 池子总宽度设n=4格 每格宽b=1.875mb= =7.5 m4. 有效水深h2= 1m (0.251)5.沉砂室所需容积 v=106 （56）x城市污水沉砂量，一般采用30m3/106m3 t清除沉砂的间隔时间，dkz生活污水流量总变化系数设t=2d；则：v=21.6 m36.每个沉砂斗容积设每一份格有2个沉砂斗v1=21.6/16=1.35 m37.沉砂斗各部分尺寸设斗底宽b1=

4、0.5m 斗壁与水平面的倾角为：55；斗高h3=1 m，沉沙斗上口宽：=1.9 m。则：沉砂斗容积v1= 1/3h3（2+ +b22）=1.61 m38.沉沙室高度 采用重力排沙，设池底坡度为i=0.02（0.01-0.02），则坡向沙斗h3= h3+0.06l2=1.06m；其中l2=（l-2-b）/2=3 m9.池总高度设超高h1=0.3mh= h1+ h2+ h3=2.36 m10.验算最小流速 在最小流量时: vmin=qmin/nwmin （57） qmin最小流量， m3/sn最小流量时沉砂池工作数目， 个wmin最小流量时沉砂池中的水流断面面积m2vmin =0.33m/s0.1

5、5m/s;因此合理。附图2-1 沉砂池计算图初沉池不同沉淀池的比较：平流式沉淀池由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成；流入装置由配水槽、挡流板组成，流出装置由流出槽与挡板组成，缓冲层的作用时避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮存、浓缩和排泥作用，排泥方式有静水压力法、机械排泥法。辐流式沉淀池 池型呈圆形或正方形，直径（或边长）6-60m，池周水深1.5-3.0m，用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05。可用作初沉池或二沉池。竖流沉式淀池池型可用圆形或正方形。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用4-7m。沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。本设计采用平流

6、式沉淀池，选用两座。1.沉淀池总面积设表面负荷q=2m3/(m2h)，n=2个，a=2700 则每座面积 a=1350 2.沉淀区总长度l=3.6ut=3.661.5=32.4 m；其中t=1.5（1-2），u=6 mm/s。3.沉淀区有效水深=qt=21.5=3 m（2-4m），满足要求。4沉淀区有效容积v=a=4050 5沉淀池宽度b=a/l=41.67 m42 m6.沉淀池分格数n=b/b；n=12，长深比一般取（8-12），取8.则每格长为24m，每格体积为337.5，约为338，因此b=4.7 m7污泥区设计（1）每日产生的污泥量w=snt/1000 s每人每天污泥量，l/（人/d）

7、n设计人口数, 个t两次清除污泥时间, dw=0.75000002/1000=700 则每格的污泥量为：=700/24=29.2 （2）污泥斗容积=29.329.2 ，因此合理。 （3）沉淀池总高度设h1=0.3mh=h1+h2+h3+h4 =6.4m曝气池类别主要工艺特征普通曝气推流式，长方折流廊道形，污泥增长曲线上某一段，曝气池与二沉池分建，鼓风曝气；阶段曝气推流式，长方折流廊道形，多点进水或渐减曝气，改善传统活性污泥法存在的负荷不均和需氧供氧失调的弊端；吸附再生推流式，长方折流廊道形，进水口在曝气池中部某一点，充分利用活性污泥的初期吸附能力，提高效率，减少体积；延时曝气推流式，长方折流廊

8、道形，污泥增长曲线末端，污泥负荷低，停留时间长，出水水质好，剩余污泥量少且稳定；完全混合完全混合，圆或方形，污泥增长曲线上某一点，曝气池与二沉池和建，表面曝气；深井曝气圆形深井构造，暴气提升循环流动，氧利用率高，高效高负荷；纯氧曝气多室串联，密闭纯氧曝气，气体循环，氧利用率高，混合液浓度高，容积负荷高，污泥沉降性能好，剩余污泥量少。本设计选择推流式普通曝气池。1污水处理程度的计算原污水的bod5(s0)为210mg/l，经沉淀池处理，bod5按降低25%考虑，则进入曝气池的污水：sa=210(1-25%)=157.5mg/l则非溶解性bod5=7.1xace=7.10.090.425=6.39

9、mg/l, 其中xa=0.4,ce=25mg/l,（0.05-0.1）取0.09。处理中溶解性bod5=25-6.39=18.61mg/l所以，去除率=88.2%2. 曝气池的计算与各部分尺寸的确定（1）曝气池的体积按污泥负荷计算：bod污泥负荷率的确定k值取0.0185；f=0.75nsksef/=0.018518.610.75/88.2=0.3 bod5/mlssd确定混合液污泥浓度已知ns得相应的svi值为120150取120 按式r1.2，r0.5混合污泥浓度值x106r污泥回流比x曝气池混合液污泥浓度，mg/lsvi污泥容积指数x =3300mg/l曝气池的体积计算公式为：v= q污

10、水设计流量m3/dsa原污水的bod5值kg/m3x曝气池内混合液悬浮固体浓度nsbod污泥负荷率 则 v =17235m3（2）曝气池容积设4组曝气池，每组容积为：v=17235/4=4309 m3 （3）每组曝气池面积池深取4m，则：a=4309/4=1077.3 （4）曝气池长度单个池宽取6m，即b/h=6/4=1.5，介于1-2之间，满足要求。池长l=a/b=35.9 m设5个廊道，则每个廊道长为:l/5=35.9m10,符合要求。取超高为0.5m，则曝气池的总高度为4.5m。3.曝气系统设计采用鼓风曝气系统（1）平均时需氧量的计算由公式o2=aqsr+bvxrxrxf=33000.7

11、5=2475查表得a=0.5, b=0.15代入各值，则：o2=13985.7kg/d=582.7 kg/h（2）最大时需氧量的计算根据原始数据，kz=1.2代入各值：o2(max)= 15490.3kg/d=645.4kg/h（3）每日去除的bod5值bod5=108333(157.5-18.6)/1000=15047.5kg/d（4）去除每kgbod5的需氧量o2=13985.7/15047.5=0.93kgo2/kgbod4.供气量的计算采用yhw-ii型微孔曝气器，敷设距池底2m处，淹没水深2m,计算温度为30，氧的转移效率为 ea=20 得水中溶解氧饱和度cs(20)=9.17mg/

12、l,cs(30)=7.63mg/l空气扩散器出口处的绝对压力（pb）按公式计算，即： pb=p+9.8103h p大气压力，取1.013105 h空气扩散装置的安装深度，m 代入各值，得pb=1.013105+9.82103=1.21105pa空气离开曝气池面时氧的百分比 空气扩散装置的氧的转移效率，取20%则qt=17.54曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）即：csb鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值,mg/lcs在大气压力条件下，氧的饱和度，mg/l qt氧的百分比最不利温度条件，按30考虑，代入各值，得csb=7.63（1.209/2.026+17.54/42）=7

13、.74mg/l换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量，即： 取系数=0.82；=0.95；c=2.0；=1.0t水温，30c代入各值，得：r0=1008.6kg/h相应的最大时需氧量为：r0(max)=1117.1 kg/h曝气池平均时供气量，即 gs=100 ea氧转移效率 代入各值，得gs=16810m3/h曝气池最大时供气量gs(max)=18618.3m3去除每kgbod5的供气量1681024/15047.5=26.8 m3空气/kgbod每m3污水的供气量为16810241.2/130000=3.72 m3空气/m3污水二沉池 采用辅流式沉淀池。1.沉淀部分水面面积设表面负荷q=2m

14、3/m2.h（0.82 m3/m2.h）， a=q/q=2708 m22.池子直径 共设4个沉淀池=a/4=677.08m2d=（4/3.14）1/2=29.37m 取30m3.沉淀部分有效水深设t=1.5小时则 =qt=3.0m4.沉淀部分有效容积v=t=1.5=2031.3 m3污泥部分所需的容积：设s=0.5l(人d),t=4h,v=10.4m3污泥斗容积：设r1=1.0,r2=0.5, =60，则 h5=(r1-r2)tg=(1.0 -0.5)tg60=0.87mv1= (r12+r1r2+r22)= 1.6m35.污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：设池底径向坡度为0.05，则h4=(r-

15、 r1) 0.05=(15-1) 0.05=0.7mv2= (r2+rr1+r12) =176.6m36.污泥总容积： v1+v2=1.6+176.6=178.2m310.4m37.沉淀池总高度：设h1=0.3m,h2=0.5m, h= h1+h2+h3+h4+h5=0.3+0.5+3+0.7+0.87=5.37m8.沉淀池池边高度： h=h1+h2+h3=0.3+0.5+3=3.8m9.径深比：d/ h2=30/3=10 （符合要求）主要设备说明第一节 拦污设备1.1格栅除污机 格栅除污机在污水处理中起拦截污物的作用。此设备由于工作环境恶劣，对设备运行的可靠性必须严格要求，应做到耐潮湿、耐水

16、浸、耐腐蚀、耐磨损、耐油粘、不堵塞、不卡机，部件运转灵活，运行无故障，使用寿命长。 主要技术参数： 设备宽度：1000mm-3000mm； 格栅间隙：5mm-70mm； 渠道深度：1000mm-6000mm； 电机功率：0.37kw-2.2kw； 安装倾角：60-85。1.2栅渣处理装置螺旋栅渣压渣机：螺旋栅渣压榨机利用螺旋挤压原理，榨去栅渣中的水份。 主要技术参数： 螺杆速率：5r/min； 排出干渣量：1.5m3-4.0m3； 栅渣含水率：50%55%； 电机功率：2.2kw-7.5kw。无轴螺旋栅渣输送机 ：用钢条加工成螺旋状，在传动装置的带动下使无轴螺旋缓慢转动，并带动栅渣将其移动到栅

17、渣堆放处。无轴螺旋栅渣输送机是替代传统皮带传送机的新型栅渣输送装置。技术关键是无轴螺旋的加工技术及驱动系统的设计。第二节 沉砂设备2.1行车式刮砂机 刮砂机为水下机械，应保证高可靠性和无故障运行。链、索应与导轨保证配合，应设置张紧机构，调整链、索的张紧度。应设置过力矩自动保护装置和超负荷报警系统。刮板线速：1m/min-3m/min，具有自动控制功能。2.2旋流沉砂器 旋流沉砂器是替代传统沉砂池及其刮砂设备的新型装置。旋流沉砂器通过水力旋流作用，并依靠机械搅拌辅助加强旋流而产生离心力，达到离心分离污水中固体颗粒的作用。 主要技术参数： 处理量：180m3/d； 池径：1830mm； 池深：26

18、00mm； 搅拌功率：1.1kw； 砂去除率：80%-85%； 停留时间：30s； 空气提升压力：58.8kpa。沉淀池排泥机械平流式沉砂池（一沉、二沉）专用排泥机械：牵引式吸泥机：虹吸式吸泥机：利用真空泵、引射器以抽吸法将泥排除。泵吸式吸泥机：利用泥浆泵的抽吸将泥排除。第四节 充氧曝气设备橡胶膜微孔曝气器 橡胶膜微孔曝气器是污水处理厂生化反应充氧曝气的基本器材。产品分为：盘式和管式两种。其原理是利用特殊橡胶材料的弹性，形成可张可闭的微小孔径。技术关键是橡胶膜材料的质量与性能和可张微孔的激光加工技术。 主要技术参数： 氧利用率：25%； 充氧效率：4.5kg0/kw.h第五节 水处理曝气专用风

19、机罗茨鼓风机 罗茨鼓风机是污水处理厂生化反应过程中鼓风传氧曝气的基本设备。该设备适用于各种规模城市污水处理厂曝气沉砂工艺过程的应用，也适用于小城市污水处理厂生化反应过程的鼓风曝气。第六节 污泥处理设备带式压榨过滤机 ： 带式压榨过滤机是城市污水处理厂污泥脱水中使用的机械，该设备适用于大、中型污水处理厂使用。关键技术：滤带自动纠偏的可靠性；滤带的选用及清洗效率，机架及零部件的防腐措施；整机工作的 plc 自动控制。主要技术参数： 滤带有效宽度：300mm-3000mm； 滤带运行速度：0.7m/min-5.0m/min； 重力过滤面积：1.95m2-10.7m2； 压榨过滤面积：0.5m2-15

20、m2； 电机功率：1.1kw-3.0kw； 清洗水压力：0.5mpa；第七节 污水、污泥泵潜污泵 潜污泵是城市污水处理污水提升、排进与排出的基本设备。 主要技术参数： 流量：7m3/h-10000m3/h； 扬程：5m-96m； 电机功率：0.55kw-300kw； 口径：50mm-600mm； 泵功率：78%-80%； 首次无故障时间：6000h，并实现群机自控。第八节 污水处理专用设备8.1 污水系列闸门 闸门是污水处理厂控制进水的专用设备。 主要技术参数： 闸门规格：300300mm-50005000mm； 压力（pn）：0.01mpa-0.15mpa； 正面金属密封：1.2l/min.

21、m；橡胶密封：0.1l/min.n；反面金属密封： 2.5l/min.m，橡胶密封：0.5l/min.m。8.2潜水搅拌器 潜水搅拌机主要用于活性污泥法（主要是氧化沟法和 sbr 法）污水生物处理的池底污泥的混合并兼有推流作用。技术关键：潜水电机密封可靠并有渗漏保护装置，搅拌叶轮的最佳水力设计和流场最大化。 主要技术参数： 叶轮直径：300mm-800mm； 电机功率：0.75kw-1.0kw； 转速： 200r/min-980r/min；最大混合量：9800m3。8.3明渠污水流量计 超声波明渠污水流量计主要用于处理出水的计量。该产品对于污水流量、流速的测量，属成熟技术。 主要技术参数： 测

22、量范围： 1m3/h-6000m3/h； 流量误差：5%； 时间误差： 5min/30d。污水厂总体布置主要构（建）筑物与附属建筑物1.1 格栅 污水厂的污水是由一根直径为1800 mm的管子从进水闸阀引入格栅间的。 栅前水深：h = 1.2 m 过栅流速：v =1.3 m/s 栅条间隙宽度：b =20 mm 格栅倾角500 栅槽宽1.2 m，共设两组，便于维修和清洗 栅渣量为7.56m3 /d，宜采用机械格栅清渣。1.2 污水泵房 由于该泵站为常年运转且连续开泵，故选用自灌式泵房。又由于该泵站流量较大，故选用矩形泵房。矩形泵房工艺布置合理，运行管理较方便，现已普遍采用。 集水间计算 选择水池

23、与机器间合建式的方形泵站，用7台泵（2台备用） 每台水泵的流量为：q0=1500/5=300l/s 泵型：12pwl型污水泵 每台泵流量：300l/s 扬程：12米 池底做成斜坡泵房地面有一定坡度，坡向排水沟。1.3 沉砂池污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有

24、机悬浮颗粒则随水流带起立。沉砂池主要有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。共设两个，每个平流沉砂池分4格，每格平面尺寸为7.5 m10m有效水深为1.00 m，设池内流速v =0.2 m/s，停留时间为50s沉沙室所需容积 设t=2d； v=21.6 m3 每个分格有1个沉沙斗 =1.35 m3 沉沙斗各部分尺寸 设斗底宽=0.5m，斗壁与水平面的倾角为：55度斗高=1m，沉沙斗上口宽 =1.9m 沉沙斗容积：=1.61 m3沉沙室高度 采用重力排沙，设池底坡度为：0.06坡向沙斗h3= 1.06m池总高度，设超高=0.3m h=+=2.36m验算最小流速 在最小流量时vmin=qmin/n

25、1wmin=0.33m/s0.15m/s污水经泵房提升后，经过进水管道、集水井、配水渠道、均匀的进入沉砂池。1.4 初沉池初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、bod的20%，按去除单位质量bod或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。初沉池的主要作用如下。 （1） 去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷。 （2） 使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果。 （3） 对胶体物质具有一定的吸附去除作用。 （4） 一定程度上，初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效果。减缓水质变化对后续生化系统的冲击。 （5） 有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池，发挥二沉池污泥的生物絮凝作用，可吸附更多的溶解性和胶体态有机物，提高初沉池的去除效率。 另外，还可在初沉池前投加含铁混凝剂，强化除磷效果。含铁的