污水处理厂课程设计

1、广州大学市政技术学院课程设计任务书课程设计名称：某城市污水处理厂设计系 部环境工程系专业环境工程班级12环管1班姓 名 张锦超曾娟兰冯坚旭指导教师 杜馨2014 年 6 月15 日某城市污水处理厂设计目录1 .绪论1.1 设计基础资料及任务1.2 设计根据1.3 设计资料的分析2 .污水处理厂的设计水量水质计算3 .污水处理的工艺选择4 .污水处理厂各构筑物的设计4.1 格栅-4.1.1粗格栅-4.1.2泵后细格栅4.2 污水泵站4.2.1 选泵4.3 沉砂池设计计算4.4 氧化沟设计4.5 二沉池设计4.6 接触消毒池与加氯间4.7 污水厂的高程布置1 .绪论1.1 设计基础资料及任务（一）

2、城镇概况A城镇北临B江，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8.7%,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。A城镇计 划建设污水处理厂一座，并已获上级计委批准。目前，污水处理厂规划服务人口为19 万人，远期规划发展到25万人，其出水进入B江，B江属地面水田类水体，要求排入的污 水水质执行污水综合排放标准（GB18918-2002）中的一级标准中的 B类标准，主要水质指标为：CODK 60mg/L

3、,BOD）w 20mg/L,SS 20mg/L,TN 20 mg/L , NhkN w 15mg/L,TP 1000kz2.32.01.81.71.61.51.41.3由表可得：该污水处理厂的kz值为1.4 其中：k1日变化系数k2 时变化系数k3总变化系数(2-2)3)生活污水设计流量：Qi =QoKz =505.79父1.4 =708.11 L/s =61180m3/d(2-3)4)工业污水量：Q2 =18000m3/d -208.33 L/s5)最大设计流量：因市政公共设施及未预见污水量以10%故最大设计流量为Qmax =Q1 Q2 Q3 =61180m3/d 18000m3/d 0.1

4、Qmax = 87978m3/d为安全考虑设计水量采用88000m3/d2.2 城市污水水质计算表2-1进出水水质项目进水水质mg/L出水水质mg/L生活污水工业污水BOD29048020SS2002700.2 m3/d,符合要求。4.1.2泵后细格栅1.栅条间隙数（n）Qmax sin ;bhv1.02 sin45 1920.01 0.5 0.9式中：格栅倾角，此取45 ;b格栅间隙数，取10mm即0.01m；h栅前水深，取0.5m；v过栅流速，取0.9m/s。验算平均水量流速为0.9m/s ,符合0.81.0m/s2.栅槽宽度（B）B=S（n -1） bn =0.01 （107 -1） 0

5、.01 107 =2 m式中S 栅条宽度，栅条断面形状为锐边矩形，故栅条宽度为0.01m。3.通过格栅的水头损失（hi）1）由于选用格条断面为正方形，则阻力系数为：44S_1、2.420.01 .i 2,42b0.012）通过格栅的水头损失为：一 IV2 . c c c 0.92.c ch1 =k sin =3 2.42 sin45 = 0.2m2g2 9.84 .栅后槽总高度(H)H = hhih2 = 0.5 0.2 0.3 = 1,0 m5 .栅槽总长度（L）1）进水渠道渐宽部分的长度为:B - B12tg 112-0.82 tg20：1.6 m2）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度为：

6、, L11.6L2 0.8m223)栅前渠道深为：H1 =h h2 =0.5 0,3 -0.8 m4)栅槽总长度为：HL = L1 L2 1.0 0.5 L tgi=1.6 0.8 1.0 0.5 -08-6mtg206,每日栅渣量（WW 86400QmaxWi一 1000Kz86400 1.02 0.103,1000 1.4=6.29 m /d式中 W1栅渣量，细格栅，一般为 W=0.100.05 ,取 g0.10m3/103m3污水。4.2 污水泵站按进水管设计流量Q=1010L/s,取1000L/S。设5台水泵(1台备用)，每台水泵的容量为：1000/4=250L/s。集水池选用方形，与

7、机器间分建。集水池容积，采用相当于1台泵5min的容量3二75 m250 60 5W 二1000有效水深采用3m,则集水池面积为：A -75 -25m23集水池尺寸：宽度采用5m,长度为25/5=5m24.2.1 选泵1)泵扬程的估算城区排水干管进厂处管底设计标高为103ml细格栅水面标高为113.65m,泵的净扬程：H=113.65-103=10.65 m将安装高度、水头损失综合考虑，设计泵的扬程取13mb.流量：88000m3/d = 3667m 3/h,c.选泵选用300WQ950-15-9Q潜水泵4台，1台备用，其性能如下：表4-3 QW型潜水泵性能型号8M:3(m /h)扬程(m)功

8、率(kw)转速(r/m)效率(%)泵重(kg)出口直径(mrm300WQ950-15-90950159098083.211503004.3 沉砂池设计计算1设计参数平沉砂池的设计参数，按照去除砂粒粒径大于0.2mn比重为2.65确定。(1)设计流量。当污水自流入池时，按最大设计流量计算；当污水用泵抽升入池时，按 工作水泵的最大组合流量计算。(2)水平流速。应基本保证无机颗粒沉淀去除，而有机物不能下沉。最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s 。 停留时间。最大设计流量时，污水在池停留时间一般不少于30s, 一般为30-60S。(4)有效水深。设计有效水深不大于1.2m, 一般采用 0.

9、25-1.0m ,每格池宽不宜小于0.6m。(5)沉砂量。生活污水按计，沉砂含水率约为0.01-0.02L （人 d）计；城市污水按 1.5-3.0 m3/ （105n3污水）60%,贮砂斗的容积容重1.5t/ m3,贮砂斗的容积按 2d的沉砂量计，斗壁倾角为 55 -60。(6)沉砂池超高不宜小于 0.3m。设计参数确定：Q m a x=1018L/S,设计2组池子，每组分为 2格,每组设计流量Q=509L/s=0.509(m37s )设计流速：v=0.25m/s有效水深：0.8m水力停留时间：t= 40s2、池体设计计算图4平流式沉砂池计算草图(1) 沉砂池水流部分长度：L=v t式中v-

10、最大流速，m/s；t-最大设计流量的停留时间，s。L=0.3X40=12(m)2(2) 水流断面面积：A=Q/v=0.509/0.3=1.70 (m)(3) 池总宽度：设计 n=4格，每格宽取b=2m0.6m每组池总宽 B=2b=4.0(m)。(4) 有效水深：h2=A/B=1.70/4=0.425 (巾(介于 0.25-1m 之间)-、_5(5) 沉砂斗容积：V=QaXiTX 86400/Kz X 10V=N T%式中xi一城市污水沉砂量，一般取3n3/ (105吊污水)；X2一生活污水沉砂量，L/ (人d)；T一清除沉砂的时间间隔，d;设计T=2K z一流量总变化系数；N一沉砂池服务人口数

11、。Vi= (1.019/8 ) X3X 2X86400/ (1.45 X105) =0.46( m3(每个沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗)(6)沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1二0.50m,斗壁与水平面的倾角为60 ,斗高hd=1.0m,则沉砂斗上口宽：a=2h/tan60 + a 1=2X 1.0/tan60 0 +0.50=1.65(m沉砂斗容积：V= (hd/3) x (a2+ aa1+ a：)=(1.0/3 ) X ( 1.65 2+1.65 X 0.50+0.50 2) =1.27( m3) V1=0.65m3符合要求。(7)沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.

12、06 ,坡向沉砂斗长度：L2=(L-2a)/2=(12-2X 1.65)/2=4.35 (m)沉泥区高度 h3= h d+0.06L 2=1.0+0.06 义 4.35=1.26 ( m池总高度：设超高h1=0.3mH=h+h+%=0.3+0.3+1.26=1.86 (m )(8)验算：最小流量一般采用 0.75QV min=Q min/n A=0.75 X 1.019/1.7 =0.60 (m/s ) 0.15 m/s ,符合要求。(9)进水渠道格栅的出水通过 DN1200mrmj管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道，污水在渠道内的流速为： Vi=Q/(BiH)式中B1一进水

13、渠道宽度，m=本设计取1.5m。H一进水渠道水深，m=本设计取0.5m。Vi=0.509/ (1.5 X 0.5) =0.68( m/s)(10)出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：H= (Q/m b&g) 2/3=(0.936/ (0.4 X 1.5 X J2*9.8) )2/3 =0.23( rd式中m疏量系数，一般采用 0.4-0.5 ,本设计取0.4。(11)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=200m4.4氧化沟设计氧化沟分两座，每座处理水量Q=4.4万m3/d。总污泥龄：20dMLSS=4000mg/LMLVSS/M

14、LSS=0.7MLVSS=2800mg/L污泥产率系数(VSS/BOD5) Y=0.6kg / (kg.d)(1)好氧区容积计算出水中 VSS=0.7SS=0.7X20=14mg/LVSS所需BOD=1.42 X14 (排放污泥中 VSS所需得BOD通常为VSS的1.42倍) 出水悬浮固体 BOD5=0.7X 20X 1.42X ( 1-e-0.235) =13.6 mg/L 出水中溶解性 Se=BOD 5= 20-13.6 mg/ L=6.4mg/L150-6.4BOD5 去除率 =父 100% =95.7%150好氧区容积：内源代谢系数 Kd=0.05、，YQ(So-Se”c0.6 20

15、25000 (150 -6.4)3V 好氧=- =7746.5m(1 Kd uc)XV (1 0.05 20) 4000 0.7停留时间 1=且 =77465 24h=7.44h Q 25000“F Q(So-Se) (150 -6.4) 25000校核： = 0.17kgBOD5/(kgMLVSS d)MXVV 好氧 4000 0.7 7746.5满足脱氮除磷的要求。硝化校核：硝化菌比增长速率叱=!=0 05dn 20cfn为硝化菌在活性污泥中所占比例，原污水中BOD5/TKN=150/30=5 ,此时对应fn =0.054Yn =0.1kgVSS/kgNH4+-N (硝化菌产率系数)qn为

16、单位质量的硝化菌降解NH4+N的速率：qn =匕=005 =0.5Yn0.1实际硝化速率 rn = fn qn =0.054 0.5 =0.027d “硝化水力停留时间 tnN0 - Ne =一30二8 =0.291d,=6.98h :二 t =7.44hXv rn2800 0.027因而设计水力停留时间7.44h满足硝化要求。(2)缺氧区容积计算剩余污泥量:XwYQSo-Se)=0.6 25000=1084.5kg/d1000 (1 Kd)1000 (1 0.05 20)设其中有12.4%为氮，近似等于 TKN中用于合成部分为：0.124x 1084.5=134.487 kg/dXw 100

17、0Nte =- =5.38mg/LQ脱氮量W =Q TN。-(NH4 Ne)-(NO3-Ne)1000-0.124 1084.5 = 290.51kg /dT=20 摄氏度时，脱氮速率 Ndn = 0.06kgNO3 N / kgMLVSS d缺氧区容积：V缺氧Q(N0-Ne-Nte)Ndn X25000 k(30-20-5.38)0.06 4000=460.42 m3水力停留时间：tdn=”042 24 ：. 0.5hQ 25000(3)氧化沟总容积： 3总谷积：V、=V好氧V缺氧=8207m总水力停留时间：=t+tdn =7.94h氧化沟尺寸设计：氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深

18、3.5m,宽7m,氧化沟总长=8207 = 335.0m3.5 7 7746 5好氧段长度=77465 = 316.2m3.5 7460 42缺氧段长度=460.42 = 18.8m3.5 7721弯道处长度：3 7 21 =21=66m 22335 -66则单个直道长:2= 67.25m (取70m)故氧化沟总池长 =70+7+14=91m ,总池宽=7x4=28m (未计池壁厚)。校核实际污泥负荷 Ns = QS =000_竺0 = 0.114 kgBOD /kgMLSS dXV 40008207(4)剩余碱度计算已知产生100mg/L (以CaCO3计)，可使PH月.2。生物反应能够正常

19、进行，每氧化 1 mgNH3-N需要消耗7.141mg碱度，每氧化1mgBOD5产生0.1mg碱度，每还原1mgNO3- N产生3.57mg碱度。剩余碱度=进水碱度+3.57X反硝化NO3的量+0.1X去除BOD5的量-7.14X去除总氮的量=2507.1 X 4.62+3.57+0.1 X ( 1506.4) 7.14X17=250-32.802+3.57 14.46- 121.38=84.93 mg/L计算所得剩余碱度以 CaCO3计，此值可使PH月.2 mg/L(5)需氧量：Do2 =1.47Q(S。_Se) -1.42Xw 4.6Q(N0 _Ne) -0.124 4.6Xw -2.86

20、QTNo -(NH4 _Ne) -(NO3-_ Ne) =1.47 25000 (150-6.4) -1.42 1084.5 103 4.6 25000 (30 -20) -0.124 4.6 1084.5 103 -2.86 25000 (30 -8-5) =3090kg/d3090 9.170.9 (0.98 1 8.38-2) 1.024(25/0)=4719.83kgO2/da= 0.9 片 0.98 k1 C=2mg/LDO2 c20:：C28 _C1.024(t/0)考虑安全系数：R =1.2 4719.83 =5663.79kgOz/d =236kgOz/h曝气设备设计：查手册，

21、选用 DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径中= 3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h,每座氧化沟所需数量 n = 0-二=1.888取n=2台 125125(6)污泥回流量氧化沟系统中，如果已知回流污泥的含量，就可以根据下面简单的质量平衡式，计算出维持MLSS的回流污泥流量，即 QX0 +QrXr = (Q +Qr) X式中：Qr 回流污泥量m3/d ; Q 一污水流量m3/d ；X0一进水SS含量mg/L; Xr 一回流污泥含量 mg/L ,取10000g/L；根据上式，可得25000X250+ 10000 X Qr= (25000+Qr) X 400

22、0回流污泥量Qr=15625 ( m/d )X回流比R = XXr X 10-4.04 0“ 一4 = 66.7% ,实际取 70%考虑到回流至厌氧池的污泥为11%,则回流到氧化沟的污泥为59%。(7)剩余污泥量:剩余污泥量：XwYQ(So-Se)0.6 25000 (150-6.4)1000 (1 Kd)1000 (1 0.05 20)= 1084.5kg/d如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L,每个氧化沟产泥量 =1084.5 = 108.45m3/d10(8)氧化沟计算草草图如下:栏杆图5氧化沟计算草图4.5二沉池设计池型采用辐流沉淀池，其设计参数如下：日平均处理水量 22000m3

23、/d,表面 负荷取值范围为0.6-1.0 m3/(m2h),取为0.8m3/(m2h),则沉淀部分水面面 积：nq15000/242 0.8=572.9m21)沉淀池直径:2)实际水面面积:3)实际表面负荷:_ 23.142 2742=572.6mQnF22000/242 572.9=0.8m3/(m2h)4)单池设计流量：Q0 = Q = 22000 /24 = 458m2 / h n 25)校核堰口负荷:Qoq1 二2 3.6 二D4582 3.6 3.142 27= 0.75L/(s m) ；1.7L/(s m)校核固体负荷:q2 =(1 R)QoNw 24F_ (1 1) 458 3

24、24572.9= 115kg/(m2 d) ： 150kg /(m2 d)6)澄清区高度：设沉淀时间t=4.0h,（取值范围为2.0-5.0）则有:,Qt 458 4.0h2 = = 3.20m（有效水沫）F 572.9径深比：巴=2 =8.97 ,处于6-12之间，合设计要求h23.017)污泥区高度：设污泥停留时间t =2.0h,则 (1 R)QoNwIh2 =-0.5(NwCu)F(1 1) 458 3 2/=1.48 m0.5 (3 10) 572.98)池边深度：h2 =h2+h2 +0.3 = 3.2 +1.48 + 0.3 = 4.98m其 中 0.3m 为 缓 冲 层 高 度9

25、）污泥斗高度设污泥斗底直径D2=1.0m,上口直径D1=2m,斗壁和水平夹角60度，则D2 D1 h4=tan60 = 0.87m2210）沉淀池高度设池底坡度0.05,污泥斗直径d=2m,池中心与池边落差:, cc D -d cc 23-2 c ch3 = 0.05 = 0.05 = 0.525m22超高 =0.3m ,则总高度：H = h1 h2 hh hk = 0.30 4.98 0.525 0.87 = 6.675m取 H=6.7m。4.6接触消毒池与加氯间采用隔板式接触反应池1 .设计参数设计流量：Q =44000m3/d=509 L/s (设 2 座)水力停留时间：T=0.5h=30min设计投氯量为：p =4.0mg/L平均水深：h=2.0m隔板间隔：b=3.5m2 .设计计算(1)接触池容积：V=Q T=50% 10-3x30x60=916.2 m3V 916.22二表面积 A = = 458.1 mh 2隔板数采用2个，则廊道总宽为B= (2+1)乂3.5 = 10.5m取11m接触池长度L=L =2=丝8/= 43.6m 取44m B 10.5长宽比L=44 =12.6b 3.5实际消毒池容积为 V =BLh=11 44 2=968mi池深取2+0.3