污水处理厂课程设计教材

1、某市城市污水处理厂课程设计姓名 学号*0713112 指导老师 赵群英11 污水处理课程设计指导书一、 课程设计的目的 通过城市污水处理厂的课程设计，巩固学习成果，加深对污水处理课程内容 的学习和理解， 掌握污水处理厂设计的方法， 培养和提高计算能力、 设计和绘图 水平。在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型污水处理厂的工艺设计，锻 炼和提高分析及解决工程问题的能力。二、课程设计的要求 基本要求：完成设计说明书一份，工艺扩初设计图纸两张（ 1#），其中污水 处理厂平面布置图一张，污水和污泥处理工艺高程布置图一张。三、课程设计的内容1、根据水质、水量、地区条件、施工条件和一些污水处理厂运转情况

2、选定 处理方案和确定处理工艺流程。2、通过对比选定具体的构筑物。3、拟定各种构筑物的设计流量及工艺参数。4、计算的构筑物的有关尺寸，数目。 （设计时要考虑到构筑物及其构造、施 工上的可能性。5、根据各构筑物的确切尺寸，确定个构筑物在平面布置上的确切位置，结 合附属构筑物、厂区道路、绿化，最后完成平面图布置。6、根据平面布置，计算确定各个主要构筑物水面及管线的高程。最后完成 工艺高程图布置。7、绘制本设计任务书中指定的水厂平面，工艺高程图纸两张（ 1#图）。8、写出设计说明书。四、参考资料1、排水工程（第四版）教材（下册）2给水排水设计手册第一、五、十一册五、进度要求课程设计要求在两周内完成。

3、下发设计任务日期： 2014年 6月 2日 提交设计成果日期： 2014年 6月 14日污水处理厂课程设计任务书一、 设计原始资料a 设计题目： 某市城市污水处理厂课程设计b 题目背景1）城市概况： 该市地处东南沿海，北回归线横贯市区中部，该市在经济发 展的同时，城市基础设施的建设未能与经济协同发展，城市污水处理率仅为 3.4%，大量的污水未经处理直接排入河流，使该城市的生态环境受到严重的 破坏。为了把该城市建设成为经济繁荣、环境优美的现代化城市，筹建该市 的污水处理厂已迫在眉睫。该市有人口 52万，规划 10 年后发展到 62万人。该市是一个以轻工业、 冶金、家电、外贸为主题的新兴现代化城市

4、。2）自然条件：（1）地形地貌： 该市具有中低山、丘陵、盆地和平原等多种地貌类型，地势西北高，东南低。（2）工程地质： 该市地质岩层出露白垩系地层，该市地层覆盖层为第四纪近代冲击层，厚 4060 米，上层一般为耕植土、淤土、砂质粘土、亚粘土、细中砂和残积粘土。地基承 载力为 1.23.5kg/cm 2,地震等级为 6 级以下，电力供应良好。（3）气象资料： 该市地处亚热带，面临东海，海洋性气候特征明显，冬季暖和有阵寒，夏季高温 无酷暑，历年最高温度 38，最低温度 4，年平均温度 24。常年主导风向 为南风。（4）水文资料：该市内河流最高洪水位 +1 米，最低水位 3.5 米，平均水位 -2.

5、5 米，地下 水位为离地面 8.0 米，厂区内设计地面标高为 0.0 米, 城市污水排水管进入厂区 的标高为 -1m。3出厂水质出水水质； GB189182002城镇污水处理厂污染物排放标准 一级 A 标准c 工程设计规模：（1）污水量：根据该市总体规划和排水现状，污水量如下：1）生活污水量： 该市地处亚热带，夏季气候炎热，由于气候和生活习惯，该市在国内一向 属于排水量高的地区。 据统计和预测， 该市近期水量 150L/ 人d；远期水量 250L/ 人 d。2 ） 工业污水量：市内工业企业的生活污水和生产污水总量 4100m3/d 。3 ） 污水总量： 总污水量为生活污水量和工业污水量的总和。

6、（2）污水水质：进水水质： 生活污水 BOD5为200mg/L,SS为300mg/L，TN为 25mg/l,氨氮 为 15mg/L,pH 为 69，总磷为 2mg/L。工业废水 :BOD5为 500mg/L，SS为 300mg/L, TN为 50mg/l, 氨氮为 30mg/L,pH 为 69，总磷为 3mg/L。混合污水温度：夏季 28，冬季 10，平均温度为 20。（3）工程设计规模： 该市排水系统为完全分流制，污水处理厂设计规模主要按远期需要考虑， 以便预留空地以备城市发展所需。设计要求：a 根据以上资料，对该城市进行污水处理厂的扩大初步设计。b 编写设计说明计算书，包括确定合理的污水处

7、理工艺流程，污水和污泥构 筑物的设计计算，计算正确并附有必要简图。进行污水处理厂的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物、站内管 道系统及辅助建筑物的平面位置及标高。c 画出两张图： （2 号图纸 ） 污水处理厂平面布置图 污水和污泥处理工艺高程布置图 工业污水量 4100 m3/d 。有人口从 52万，规划 10 年后发展从 62 万1 污水处理工艺流程本工程，污水要求处理程度高，对SS,BOD5,NH3 N,P 去除率要求分别达到96.67%，95.35%,68.75%和 75%以上的要求； BOD5:N:P=100:12.09:0.93, 氮和磷 明显高于微生物所需要的 BOD5:N

8、:P=100:5:1 的比例要求，需要进行脱氮除磷 处理。1.1 采用生物脱氮除磷工艺的可行性分析。（ 1） BOD5:TN 是评价能否采用生物脱氮的主要指标，当城市污水 BOD5:TN 接 近 4，即可认为污水有足够的碳源供反硝化细菌利用。 本设计比例 BOD5:TN=8.27, 远大于标准，满足要求。（2）BOD5:TP 是评价能否采用生物除磷的主要指标，较高的 BOD5负荷可以取 得较好的除磷效果。 进行生物除磷的低限是 BOD5:TP=17，本工程 BOD5:TP=107.5 ， 能满足要求。据此分析，本设计可以采用生物法对污水进行脱氮除磷处理。工艺流程图2.1 设计流量根据城市总体规

9、划， 污水厂拟建于该城市南侧， 河流西岸，地势平坦， 拟建地面标高为 5m。该城市污水主干管终点 （ 污水厂进水口 ）的管内底 标高 411.00m，D=800m， i=0.002 ， v=1.15m/s ，h/D=0.56 。2.1 ：生活污水设计流量：近期排水量：Q 150 520000 78000000L /天 0.9m3 /s 900L /s 远期排水量：Q 250 620000 155000000L /天 1.79m3 /s 1790L / s2.2 ：生活污水总变化系数：近期：2.7 2.7K 1.28 Z0 .110.11Qd900远期： K Z 1.32.3 工业废水设计流量

10、近期排水量：Q 4100m3 / 天30.05m3 / s 5L / s2.4 工业废水总变化系数近期：2.7 2.7KZ Qd 0.1150.112.262.5 ：平均流量 ：平均流量 =生活污水流量 +工业废水流量近期： Q 0.9 0.05 0.95m3 / s远期： Q 1.79 0.05 1.84m3 / s2.6 ：最大设计流量：最大设计流量 =生活污水生活污水总变化系数 Kz工业废水工业废水时变化系数近期最大设计流量：Q 0.05 2.26 0.9 1.281.265m3 /s1265L / s远期最大设计流量：Q 0.05 2.26 1.79 1.182.23m3 / s223

11、0L / s前期；2.7 混合液 BoD5浓度后期：BoD5 200 1.79 500 0.05 208mg / L5 1.79 0.05BoD5200 0.9 500 0.050.9 0.05216mg /L3.1 处理程度计算3.1 ：SS的去除率 :SS原 SS出 100%SS原200 10100%20095%3.2: BoD5的去除率：出水中总 BoD5 10mg / L . 根据课本公式 BoD5 7.1bX aCe将出水中总的 BoD5 计算成活性污泥的 BoD5。公式中：b微生物自身氧化率。 d 1取值范围为 0.05 0.1 ；Xa在处理水的悬浮物固体中，在活性的微生物所占的比

12、例。 Xa 的取值：对高负荷活性污泥处理系统为 0.8 ；延时曝气系统为 0.1 ；其他活性污泥处理系统，在一般负荷条件下，可取 0.4 。Ce 活性污泥处理系统的处理水中的悬浮固体浓度mg/L。则出水溶解性 BoD5 为：BoD5 7.1bX aCe7.1 0.08 0.4 102.272mg / L则：BoD5的去除率为2 216 出水溶解性 BoD5 /216 100%216 2.272 /216 100%98.9%4：处理构筑物形式选择 ：4.1 ：粗格栅 ： 粗格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物 的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，

13、 并保证后续处理设施能正常运行的装置。a. 格栅的设计，应符合下列要求： 经初步核算每日栅渣量 0.2 m3/d 。所以采用机械除渣。 我国过栅流速一般采用 0.6-1.0m/s 。此次设计采用 0.9m/s 。格栅倾角一般采用 45-75 。机械清除国内一般采用 60-70本设计采用 60。格栅前渠道内水流速度一般取 0.4-0.9 m/s 。本设计取 0.9 m/s 。b. 设计参数：3设计流量： Qmax 1.265 m /s ；格栅间隙 : e 20mm ；过栅流速 : v10.90 m / s ； 格栅倾角：600栅条宽度 : s 0.01m ；2（1）确定格栅前水深，根据最优水力断

14、面公式 Q1 B1 v1 计算得:12栅前槽宽 B1 2Q1 2 1.2651.68m， 则栅前水深 h1 B1 1.68 0.84m2）栅条间隙数：n Q1 sin 1.265 sin60 77.8 （ 取 n=78）ehv20.02 0.84 0.93）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+en=0.01（78-1）+0.0278=2.33m考虑 0.5m 隔墙： B=2B0+0.5= 2 2.33 0.5 5.16m4）进水渠道渐宽部分长度： 进水渠宽： B Qmax1.265 1.63mhv1 0.84 0.95）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：L1L2L14.8422.42mB B

15、5.16 1.6o3 4.84m2tan 12 tan 20 o其中 1为进水渠展开角，取1=20 ）6）栅后槽总高度（ H）本设计取栅前渠道超高 h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.84+0.3=0.87mH=h+h1+h2=0.84+0.101+0.3=1.241m（7）栅槽总长度L=L 1+L2+0.5+1.0+ H 1/ tan =4.84+2.42+0.5+1.0+0.87/tan60 =9.26m4.2 污水提升泵房设计计算 本设计采用传统活性污泥法工艺系统， 污水处理系统简单， 只考虑一次提升。然后经平流沉砂池，自流通过初沉池、曝气池、二沉池及接触池，最后由出 水管

16、道排入纳污河流。设计流量： Q=1.265m3/s1）泵房进水角度不大于 45 度。2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保 证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于 0.8 。如电动 机容量大于 55KW时，则不得小于 1.0m，作为主要通道宽度不得小于 1.2m。3）. 水泵为自灌式b. 泵房设计计算各构筑物的水面标高和池底埋深计算见高程计算集水池容积： 考虑不小于一台泵 5min 的流量：Q822.253W 5 5 68.5m60 60 泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构 , 尺寸为 18 m 12m,泵房为半地下式泵房高 10m地下埋深 6m，水泵为自灌式

17、取有效水深 h=1.3m，则集水池面积为 :AW68.51.352.7m24.3 泵后细格栅设计计算1. 细格栅设计说明污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池， 细格栅用于进一步去除污水中较小 的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。2. 设计参数确定：已知参数： Kp=1.3 ，Qmax=0.95m3/s ，。栅条净间隙为 3-10mm，取 e=10mm，格栅安装倾角 600 过栅流速一般为 0.6-1.0m/s , 取v2 =0.9m/s, 栅条断面为矩 形，选用平面 A型格栅, 栅条宽度 S=0.01m，其渐宽部分展开角度为 200 设计流量： Qmax 1.265m3 /s过栅流速 :

18、 v2 0.90m / s ；栅条宽度 : s 0.01m ； 格栅倾角：600格栅间隙 : e 10mm ； 栅前流速： v1 0.70m/ s3. 设计计算细格栅设计两组，每组的设计流量为： Q 0.63m3 /s。1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q1 B1 v1 计算得栅前槽宽2B1 2VQ112 00.7475 1.34m，则栅前水深 h B21 1.234 0.67m2）栅条间隙数 n Q1 sin0.63 sin600 80ehv2 0.01 0.82 0.93）栅槽有效宽度 B=s（n-1 ）+en=0.01（80-1）+0.0180=1.59m考虑 0.5m 隔墙： B

19、=2B0+0.5= 2 1.59 0.5 3.68m4）进水渠道渐宽部分长度：进水渠宽： B Qmax1.265 2.7mhv1 0.67 0.75）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：L1B B 5.16 2.o7 6.8m2tan 1 2 tan 20o其中 1为进水渠展开角，取1=20 )L2L1 4.84222.42m6）栅后槽总高度（ H）取栅前渠道超高 h2=0.3m，则栅前槽总高度 H1=h+h2=0.82+0.3=1.12m栅后槽总高度 H=h+h1+h2=0.82+0.26+0.3=1.38m7）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+ H 1/tan =2.42+6.8+

20、0.5+1.0+1.12/tan60 =11.3m4.4 平流式沉砂池污水中将比重较大的颗粒去除， 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， 而有机悬浮颗粒则随水流 带起立平流沉砂池截留无机颗粒效果好， 属于最基本结构最简单造价较低廉的 沉砂设施，工作稳定，构造简单，排沉沙斗较方便，截流效果好。这里流量 Q按平均流量计算，所以 Q 0.95 475 m 3 / s21）平流沉砂池长度： L设： v 0.25m / s （流速要求在 0.15 0.3m/s ）； t 40s （停留时间要求为 30s60s）。则： L vt 0.25 40 10.

21、0m 。2）水流断面积 AQmaxv0.4750.251.9m23）池总宽度：设 2 格，取格宽 b 1.5m ； 则： B 2 b 2 1.5 3.0m4）有效水深： h2A 1.9h20.63m 1.2m ，满足要求。2 B 3.05）沉砂池室所需容积： V设计 T=2d，即考虑排泥间隔天数为 2 天，则每个沉砂斗容积为：V N x2t 520000 0.01 2 10.4m36）每个沉砂斗容积：设取一个分格有两个沉砂斗 , 则10.4222.6m3h1闸阀出水图4 平流式沉砂池计算草图BVo7）沉砂斗各部分尺寸设计斗底宽 a1=1.0m，斗壁与水平面的倾角为 60，斗高 hd =1.0m

22、，则沉砂斗上口宽：2hdtan602 1.0 0.50 1.65m1.7322 d 2 1.0ahda1 2 1.0 1.0 2.15mtan60a1 1.732沉砂斗容积：VO hd a2 aa1 a12 1.0 2.152 1.65 0.50 1.02 2.60m3 338）沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06 ，坡向砂斗，L2 L 2a 10 2 2.15 2.85m2则沉泥区高度为：h3 hd 0.06L2 1.0 0.06 2.85 1.17m池总高度 H:设超高 h1 0.3m ，则总高为H h1 h2 h3 0.3 0.63 1.17 2.1m9）验算最小流速：vmin

23、Qminn1Amin0.39m/ s0.15m/s ，符合要求。11.92（10）排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径 DN 200mm4.5 平流初沉池沉淀效果好， 对冲击负荷和温度变化适应能力强， 施工简单，布置紧凑排泥设备 趋于稳定适用于大、中、小型污水处理厂。进水处应设档板，其高出池内水面 0.1-0.15m. 挡板淹没深度为进水口处不应小于 0.25 ，溢流多采用三角堰出水， 水面宜高于齿高的 1/2 处，出水堰前需要设置收集和排除浮渣的设施。 设 2 个初 沉池。取 表面水利负荷 q=2 m3 /（ m 2 h） 沉淀时间 t=1h（1）沉淀区水域面积A=Q 1265

24、632.5 m2q22）有效水深 h2h2 qt 2 1 2m3）沉淀区有效容积V Ah2 632.5 4 2530m24）池长 取 V= 10mm/sL 3.6vt 3.6 8 2 57.2m总长度 L=57.2+0.5=0.3=58.0m（5） 池子宽 BB1= A 632.5L 57.211.0m6）池子高 HH h1 h2 h3 h4 0.3 2 0.3 4.8 7.4m7）校核长宽比57.211.05.2 48）校核长深比57.2414.3 104.6 曝气池传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，污水从池子首段进入池内，二沉池 回流的污泥也同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，流

25、出池外进入 二次沉淀池，进行泥水分离。污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得 到降解，浓度逐渐降低。传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可待90%以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式。本工艺设计曝气池采用廊道式，二沉池为辐流式，采用螺旋泵回流污泥。 根据要求，处理效率应 90。（1）曝气池按 BOD - 污泥负荷法计算设置近期曝气池 2 个，原水 BOD5 =200mg/l, 假定一级处理去除率为 25%，所以 BOD5浓度为 216（125%）=183.6 mg/lNsK2SefK2 0.02； Se 20mg/L ； 92.3； f 0.75带入值，有：Ns 0.02

26、20 0.750.9232)混合液污泥浓度： X0.33 kgBOD5 /( kgMLSS.d)查图 4-7 得到相应的SVI 值为 120. 且取 R 50 .则： X R.r.106(1 R).SVI (1 0.5) 1200.5 1.2 106 3333.33mg/L(3) 确定曝气池容积：V Q.S0 183.6 78000 13019m3Ns.X 0.33 3333.334)曝气池各部分尺寸确定：本设计设组 5 廊道曝气池， 在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道， 在两池中间设配水渠道与横向配水渠相连， 污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。曝气池平面图如图设 2 组曝气池，则每

27、组容积为：13019 6509.5m32F为：池深取 5m，则两组曝气池的面积F 6509.5 1302m25池宽取 6m，B/H 6 1.2。11.2 10m，符合要求。6LB设五廊道式曝气池：L 21743.4m55取超高为 0.5m ；则：廊道长： L1池总高度为： 6 0.5 6.5m近期设曝气池 2 个，远期备用 1 个4.7 辐流式二沉池 辐流式沉淀池：进水槽断面较大，而槽底的孔口较小，布水比较均匀，过水面 积大，下向流的流速小，可促使活性污泥絮凝。沉淀池内水流更稳、进出水配水 更均匀、存排泥更方便，提高了沉淀池容积利用系数。为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，

28、采用吸泥机 排泥。二沉池选用圆形的向心流辐流式沉淀池 , 即周边进水周边出水方式。该沉 淀池采用周边进水， 中心出水的幅流式沉淀池， 采用吸泥机排泥。 因其可设计的 个数较少 , 运行管理较简单 .向心流辐流式沉淀池在一定程度上也克服了普通辐 流式沉淀池中心进水流速较大对池底污泥干扰等缺点， 容积利用率大大提高较普 通辐流式沉淀效率更高 .计算草图如下图：平均日流量为：近期 0.95 86400 82080m3 /d 3420m3 / h 。曝气池混合液悬浮浓度 NW 3.0Kg / m3 ；回流污泥浓度 Cu 8.0Kg / m3 ，污泥回流比 R 0.6.h1超高，取 0.3m。h3缓冲层

29、高，机械排泥，取 0.3mh5污泥斗高度，取 1.5m1）沉淀池部分水面面积： F设池数 n 2个；表面负荷 q、 2m3 / m2.h ，则：A Q 、 3420 855m2n.q 、 2 22) 池子直径： DD 4A4 855 33m3.14(3) 单池设计流量：Q034220 1710m3 /h4)沉淀池有效水深：设 t 1.5hh2 q t 2 1.5 3m5) 池边高度： h0h0 h1 h2 h30.3 3 0. 33.66）沉淀池高度： HH h1 h2 h3 h4 h5 0.3 3 0.3 0.6 1.5 5.7m二沉池近期使用 2个；远期 1个，进入二沉池的管径取 DN40

30、0m。m出水管管 径 DN=1000m，沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为 2-3m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥 槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排至分配井中。排泥管采用DN200mm经. 校核满足要求。4.8 浓缩池1)曝气池系统每日增加的活性污泥量：XX Y(S0 Se)Q KdVX v0.6 (0.216 0.01) 78000 0.08 41526.5 2.1 2664.3Kg / d(2 ) 曝气池每日排出的剩余污泥量为： Q2X 2664.33) Q2666 Kg / d2 fX V 4则：2 个曝气池每日排出剩余污泥总量为

31、：666 2 1332Kg / d设 经 曝 气 池 后 污 泥 的 含 水 率 为 9900 ， 则 ： 湿 泥 量 为 ：1332100133200Kg / d20GL 304) 浓缩池平面面积： A 使用公式为： A XGL此设计中： G 0.8, 则：A X 133200 1 222m2GL 24 255) 本设计采用 4 个污泥浓缩池，则单个池面积为 55.5m26）浓缩池的直径： D8.4m，本设计取 9.0m 。7）浓缩池的容积： VV QT2479.64 1224 23119.91m式中： T - 浓缩池浓缩时间（ h），一般采用 1016h，本设计取 12h。8）沉淀池有效水

32、深：1.50mV 119.91 h22 A 79.94（9） 总高度：浓缩池的超高 h1取0.30m，缓冲层高度 h3取 0.30m，h4泥斗的垂直高度， 取 1.5m则总高度 H:H h1 h2 h3 h4 0.3 1.5 0.3 1.5 3.6m本设计最后确定浓缩池的总高度为 4m，近期考虑设 3 座，远期使用 1座， 各部分尺寸相同，采用污泥管道最小管径为 DN 150mm，间歇将污泥排出。 经 校核满足要求。4.9 污泥机械脱水1. 污泥机械脱水设计说明：污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置， 需对污泥做脱水处理， 使其含水率 降至 60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。（ 1） 污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比 较后选用。（ 2） 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于 98。（3）经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。(4) 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和 通道。(5) 脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料 仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。(6) 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小