城市污水厂设计实例

1、城市污水厂设计实例一、 城市污水基本情况1、 进水水质指标水量Q=15104m3/d，变化系数K=1.3，其他指标见表3-1。表3-1 城市污水进水水质指标指标CODcrBOD5SSTNTPpH单位（mg/L）2005001003001002502040486.57.52、处理要求处理后的污水应达到污水综合排放标准(GB89781996)的一级标准，见表3-2。表3-2 污水综合排放一级标准指标(mg/L)CODcrBOD5SSNH3NP(以磷酸盐计)pH一级标准602020150.569二、 粗格栅水量 Q=15104m3/d=6250 m3/h=1.7361 m3/s，取变化系数K=1.3

2、；则Qmax=QK=19.5104m3/d=8125 m3/h=2.26 m3/s； Qmin=Q/K=11.5385104m3/d=4807.69 m3/h=1.33m3/s；城市污水进水水质典型值取为：CODcr=350 mg/L，BOD5=250 mg/L，SS=200 mg/L，NH3N=30 mg/L，TP=5 mg/L。 栅槽宽度 栅条的间隙数n个 取=60，栅条间隙b=0.02m，栅前水深h=1.0m，过栅流速v=0.9m/s，格栅设四组，按四组同时工作设计，则（个）28（个） 栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m，取0.3m。设栅条宽度s=0.01m，则栅槽宽度：m1.

3、2m 通过格栅的水头损失h1 进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽m0.72m其渐宽部分展开角1=20，进水渠道内的流速为0.8m/sm0.7m 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m 通过格栅的水头损失h2 h2=h0k 栅后槽总高度H 设栅前渠道超高h1=0.4m1.5m 栅槽总长度L H1为栅前渠道深=h+h1=1.0+0.4=1.4m，取3.4m。 每日栅渣量W 取W1=0.08m3/103m3污水 采用机械清渣。格栅规格：3.6m1.2m，选用GH-1200型链式旋转格栅，60角安装。三、 提升泵房 水泵的选择进水管流速取为v=1.5m/s，则，取DN=1400mm。管内流速最小水量时

4、考虑三台水泵工作，则校核管内流速，满足要求。输水管，取DN=1400mm。考虑6台水泵，四用两备，最小水量时，运行三台泵。每台水泵的容量为集水池容积：相当于一台泵20min中的出水量，V=2031.9/3=677.1m3有效水深采用2m，则集水池的面积为F=677.1/2=338.6m2，集水池的底部设有集水坑，其深度取为0.5m，池底向坑口倾斜，坡度取为0.1。单台水泵供水能力Q=2031.3 m3/h 选用500QW2400-22潜水排污泵，四用两备。泵的参数：泵型号500QW2400-22，出水口径500mm，流量2400m3/h，扬程22m，转速740r/min，轴功率126.27kw

5、，配用功率220kw ，泵效率84.65%，泵重4280kg。 水泵的电机选用Y315M2A-4，其参数：转数1482r/min，功率220kw，功率92%。 起重设备选择泵重4280kg，电机重1160kg，总重428011605440kg因此选用LD型电动单梁桥式起重机LD1019.575，参数：起重量6T，跨度19.5m，运行速度75m/min。 泵房的设计泵房的宽：B21.0m泵房的长：L= 41.52420.96.027.0m泵房的高度：H= 18.0m。四、 细格栅 栅槽宽度 栅条的间隙数n个 取=60，栅条间隙b=0.01m，栅前水深h=1.0m，过栅流速v=0.9m/s，格栅设

6、两组，按三组同时工作设计，一格停用，两格工作校核，则（个）78（个） 栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m，取0.3m。设栅条宽度s=0.01m，则栅槽宽度：m1.9m 通过格栅的水头损失h2 进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽m0.95m其渐宽部分展开角1=20，进水渠道内的流速为0.8m/sm 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m0.7m 通过格栅的水头损失h2 h2=h0k 0.3m 栅后槽总高度H 设栅前渠道超高h1=0.4m 栅槽总长度L H1为栅前渠道深=h+h1=1.0+0.4=1.4m4.5m 每日栅渣量W 取W1=0.1m3/103m3污水 采用机械清渣。格栅规格：

7、4.5m1.9m。五、 曝气沉砂池 池子总有效容积VV=Qmaxt60=2.26560=678m3其中t为最大设计流量时的停留时间，取t=5min。 水流断面积A 取V1=0.10m/s， 则 池总宽度B 其中h2为有效水深，取h2=3m 每个池子宽度b 取n=2，b=B/n=7.5/2=3.75m宽深比 b/h2=3.75/3=1.25，满足要求。 池长L L=V/A=678/22.6=30m 每小时所需空气量 取d=0.2m3/m3污水q=dQmax3600=0.22.263600=1627.2m3/h风管的计算：干管：风量，风速v=10.0m/s管径 ，取d=250mm。则风速 支管：沿

8、池长方向布置向下的竖管，每2m设一根，距离池底0.7m，共152=30根，每根的风量，为了保证池中污水的旋流速度达到要求，取风速为v=5.0m/s，则管径，取d1=62mm。则风速 在支管的末端布置管径为50mm的横向穿孔管，单边向下45打孔，孔径选择4.0mm，间距为100mm。风机的选择：流量 Q=1627.2m3/h=27.12m3/min管长：干管：L=100m，支管：L1=90m 沉砂室沉砂斗体积V0设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为：9m3其中T=2d，K=1.3，X城市污水的沉砂量一般采用30m3/106m3污水。每个贮砂池的容积V0=V/2=4.5m3 贮砂斗各部

9、分尺寸计算设贮砂斗底宽b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高h3=0.35m贮砂斗上口宽 贮砂斗的容积 ， 满足要求。贮砂室的高度h3，池底坡度i=0.10.5，取i=0.5，坡向砂斗，则0.9m沉砂池总高度 H=h1+h2+h3=0.5+2.5+0.9=3.9m (设超高h1=0.5m) 验算最小流速在最小流速时，只有一格工作，Qmin=1.33m3/s 在0.080.12m/s之间，符合要求。六、 DE型氧化沟通过前面的处理，BOD5和CODcr的去除率为10%；SS去除率约为30%，则进入氧化沟的水质：BOD5=250（110%）=225mg/L ；CODcr=350(110%)

10、=315 mg/L ；SS=200(130%)=140mg/L。氧化沟设计流量：Q=Qmax=19.5104m3/d=8125 m3/h=2.3 m3/s设计进水水质：BOD5浓度S0=225mg/L；TSS浓度X0=140 mg/L；VSS=105mg/L(取城市污水VSS/TSS=0.75)；TKN=40 mg/L；NH3N=30 mg/L；碱度SALK=280 mg/L；最低水温T=14；最高水温T=25。设计出水水质：BOD5浓度Se=20mg/L；TSS浓度Xe=20 mg/L；NH3N=15 mg/L；TN=20 mg/L；污泥产率系数Y=0.55；混合液悬浮固体浓度（MLSS）X

11、=4000 mg/L；混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）Xv=3000 mg/L；内源代谢系数Kd=0.055；20脱硝率qdn=0.035kg（还原的NO3N）/kgMLVSSd。 去除BOD5 氧化沟出水溶解性BOD5浓度S 为了保证氧化沟出水BOD5浓度，必须控制氧化沟出水所含溶解性BOD5浓度S S=SeS1 S1为出水中VSS所构成的BOD5浓度S1=1.42(VSS/TSS)出水TSS(1e-0.235)=1.420.7520（1e-0.235）=14.56 mg/LS=SeS1=2014.56=5.44 mg/L 设计污泥龄。首先确定硝化速率N（取设计PH=7.0），计算公式

12、：NNH3N的浓度，mg/L；氧的半速常数，mg/L，取为1.3；O2反应池中溶解氧浓度，mg/L，取为2 mg/L；硝化反应所需的最小污泥龄，考虑到安全系数，取实际的污泥龄 好氧区体积根据氧化沟计算硝化区的方法，算出好氧区体积，对照污泥负荷计算的以有机物去除为主要目的的好氧区体积，看污泥负荷法的容积能否满足硝化的需要。好氧区体积：校核污泥负荷污泥负荷有点偏大，故重新核算。对于有机物的去除，污泥负荷取为反应器容积 因此该容积可以满足硝化的需要。故好氧区体积为 好氧区水力停留时间t1 剩余污泥量X去除每1kg BOD5产生的干污泥量： 脱氮 需氧化的氨氮量N1，氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12

13、.4%，则用于生物合成的总氮量为：需要氧化的NH3-N量N1=进水TKN出水NH3-N生物合成所需氮N0N1=40155.651=19.349mg/L 脱氮量Nr Nr=进水TKN出水TN用于生物合成的所需氮N0Nr=40205.651=14.349 mg/L 碱度平衡 硝化反应需要保持一定的碱度，一般认为，剩余碱度达到100 mg/L（以CaCO3计），即可保持PH7.2，生物反应能够正常进行。每氧化1mgNH3N需要消耗7.14mg碱度；每氧化1mg BOD5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO3N产生3.57mg碱度。剩余碱度SALK1=原水碱度硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5

14、产生碱度=2807.1419.349+3.5714.349+0.1（2255.44）=215.0mg/L此值可保持PH7.2，硝化和反硝化反应能够正常进行。 脱氮所需的容积V2脱效率qdn(t)=qdn(20)1.08(t20)14时qdn=0.0351.08(1420)=0.022kg(还原的NO3N)/kgMLVSS脱氮所需的容积 脱氮水力停留时间t2 氧化沟总容积V及停留时间t校核污泥负荷：d，满足要求。 需氧量计算 计算需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量剩余污泥中BOD5需氧量+去除NH3N耗氧量剩余污泥中去除NH3N的耗氧量脱氮产氧量a. BOD5需氧量D1 D1=aQ(S0S)

15、+bVX=0.5519.5104(0.2250.00544)+0.11443353.0=6.6853104kg/db. 剩余污泥中BOD5需氧量D2(用于生物合成的那部分BOD5需氧量)c. 去除NH3N的需氧量D3( 每1kgNH3N硝化需要消耗4.6kgO2)D3=4.6(TKN出水NH3N)Q/1000=4.6（4015）19.5104/1000=22425kg/dd. 剩余污泥中NH3N的耗氧量D4D4=4.6污泥含氮率氧化沟剩余污泥X1=4.60.1248886=5068.57kg/de. 脱氮产氧量D5（每还原1kgN2产生2.86kgO2）D5=2.86脱氮量=2.8614.34

16、919.5104/1000=8002.44kg/d总需氧量AOR=D1D2+ D3D4D5=6.685310412618.12+224255068.578002.44=63588.87kg/d考虑安全系数1.4，则AOR=1.463588.87=89024.42kg/d去除每1kgBOD5的需氧量： 标准状态下需氧量SOR好氧段曝气采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器设于距池底0.2m处，出口处的淹没水深为h=3.8m，氧转移效率EA=20%，设计温度T=25，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。Cs(20)20时氧的饱和度,取Cs(20)=9.17 mg/L；Cs(25)25时氧的

17、饱和度,取Cs(25)=8.38 mg/L；CL溶解氧浓度，取2mg/L；修正系数，取0.85；修正系数，取0.95；T进水最高温度，； =所在地区实际气压/1.013105，取为1.0。空气扩散器出口处绝对压力：h为空气扩散器出口处水深。曝气设备选用BYW-1.2，曝气量0.83m3/h个，服务面积0.30.75m2/个，氧利用率2025%，动力效率45.6kgO2/kwh，阻力300mmH2O。直径D=200mm，厚度=20mm，微孔平均孔径150m，孔隙率4050%。 空气离开曝气池表面时，氧的百分比为：曝气池中平均溶解氧浓度：标准需氧量为：考虑安全系数k=1.4，则最大时标准需氧量为：

18、SORmax=1.4SOR=1.44131.40=5783.96kg/h曝气池的平均供气量为： 设计供气量=kGs=1.468787.9=96303.06m3/h，取为96304m3/h。去除每1kgBOD5的标准需氧量：每小时每立方米污水供气量=96304/8125=11.85m3空气/m3污水，满足鼓风曝气规范大于3的要求。每个释放器服务面积为0.5m2，每座氧化沟共108个小环路均匀分布在池底，每个环路有阀门控制。风管的计算：管径：主干管：流量Q1=96304/2=48152m3/h=13.38m3/s风速取v=10m/s，管径 取主干管管径为DN=1400mm。则风速干管：每条氧化沟设

19、2根干管。干管流量Q2 =流速取为v=12m/s，则管径 ，取DN1=900mm。则流速 ，满足要求。支管：每根主管设54根支管，流量 ，流速取为v=14.0m/s，则管径 ，取为DN2=200mm。则流速 ，满足要求。所需空气压力p（相对压力）：=49.98kpa式中：h1供风管道沿程阻力，m；h2供风管道局部阻力，取h1+h2=0.5mH2O；h3曝气器淹没水头，h3=3.8mH2O；h4曝气器阻力，h4=0.3mH2O；h富余水头，h=0.5mH2O。风机的选择：风量：Q=96304m3/h=1605.1m3/min；选用八台离心式鼓风机，五用两备。则每台风机的风量为：Q1=1605.1

20、/5=321.0m3/min 氧化沟尺寸设2座氧化沟，单座氧化沟有效容积V1 =V/2=145809/2=72904.5m3，有效水深为3.5m，则面积为A=V1/h=20829.86m2每组沟道采用相同容积V0= V1/2=36452.25m3每组沟道单沟宽度B=23.0m，有效水深h=3.5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度b=0.3m每组沟道面积A=V0/h=3.6452104/3.5=10414.93m2弯道部分的面积直线段部分面积直线段长度，取190m。则氧化沟的规格：2236.0m92m4.0m 进水管和出水管进出水管流量管道流速V=0.9m/s，则管道过水断面管径，取1200mm

21、。校核管道流速，满足要求。七、 厌氧池 确定污泥浓度X=4g/L，污泥指数SVI=120mL/g，回流污泥浓度回流比，取75%，符合要求。 厌氧池容积厌氧池容积VA=Q(1+ R)t=8125.2（1+0.75）0.9=12797.19m3（t为水力停留时间）每座氧化沟前设一座厌氧池，每座厌氧池容积为：采用厌氧池，有效水深5m，面积厌氧池的规格：225m26.5m5.5m（超高0.5m）厌氧池内设潜水搅拌机，所需功率按5w/m3污水计算，混合全池污水所需功率为7109.555=35.6kw。选用QJB5.0/12-620/3-480型混合搅拌机，每座氧化沟设8台。其参数：额定功率：5kw，叶轮

22、直径：620mm，叶轮转速：480r/min，水推力：1800N。 污泥回流设备污泥回流比R=75%；污泥回流量QR=RQ=75%19.5104=14.625104m3/d=6.09103 m3/h，设回流泵房两座，每座内设4台潜污泵（三用一备）单泵流量Q1=QR/6=1015.7m3/h。选用350QW1200-18型潜水排污泵，其参数：出水口径350mm，流量1200 m3/h，扬程18m，转速990r/min，轴功率69.51kw，配用功率90kw ，泵效率83.5%，泵重1870kg。八、 二沉池每座氧化沟设2座二沉池，则n=4。 沉淀部分水面面积F根据生物处理厂的特性，选取二沉池表面负荷q=1.0m3/m2h 池子直径D，取D=51m。 校核固体负荷Gkg/（m2d） 沉淀部分的有效水深h2，设沉淀时间t=2.0h 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。（XR二沉池底流生物固体浓度，取为10000mg/L）每个沉淀池污泥区的容积V=10875/4=3946.4m3 污泥区高度h4 污泥斗高度 设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D2=2.0m，上部直径D1=