说明书及计算书

1、第一章 设计说明书1.1概述1.1.1设计题目吉安市螺子山城市污水处理厂工程设计实战练习设计依据本设计依据环境工程基础实战练习确定设计题目。计算依据及设计参数依据给排水设计手册，水处理工程师手册，环境工程设计手册。1.1.3背景资料1，城市概况及自然条件（1） 自然条件吉安市是庐陵古城，位于江西的中西部，地处赣江中游地带，是江西省赣中地区经济文化中心，历史悠久，文化渊源。（2）城市规模2，城市供排水工程概况（1） 供水现状及存在的问题供水主要存在问题供水管网不完善，可靠性一般，用水普及率不高，部分地段无供水干管，水压不稳定，管网存在漏水现象。（2） 排水现状及存在的问题排水存在的主要问题：A，

2、未经处理的污水直接排入水体，对水体污染严重。B，管道阻塞较严重，影响居民日常生活。C，现地下排水管道主街道为涵管式，街巷大都为明沟式，影响市容环境卫生。1.2设计概要1.2.1设计资料1，污水处理厂位置选择2，处理水质、水量及要求设计水量40000m3/d，进水水质BOD5：100-150mg/L，SS：200-250mg/L，CODCr：200-300mg/L，NH4-N：35mg/L。污水排放执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准。即BOD520mg/L，SS20mg/L，CODCr60mg/L，NH4-N15mg/L。项目BOD5（mg/L）SS（mg/L

3、）CODCr（mg/L）NH4-N（mg/L）进水水质100-150200-250200-30035出水水质2020608要求处理率87%92%80%77%1.2.2工艺流程选择1，工艺流程方案比较根据污水处理厂进水水质及要求达到的出水指标，应采用二级生物处理可达到出水要求。工艺流程包括预处理段、一级处理段、二级生物处理段和污泥处理段。A，预处理预处理段通常包括粗、细隔栅，提升泵房和沉砂池，这是污水处理厂的必备工段。B，一级处理即初沉池，可以有效的去初部分SS，BOD5等，可以降低生物处理的费用。但有时考虑到生物处理阶段工艺要求，可以不设置初沉池。具体情况在后论述。C，二级生物处理对于不同的水

4、质，处理水量等情况可以选择不同的处理工艺。在方案选择一般遵循以下原则：（1）保证处理效果，工艺成熟，处理效果稳定，具有较强的耐冲击负荷能力。（2）基建投资少，能耗和运行费用低。（3）占地面积少。（4）运行管理方便，运行灵活，操作简单，经济实用，力求安全可靠。（5）污泥量少。（6）所选工艺应适应当地的水质和环境条件。根据本工程进水水质，水量及排放要求，污水二级处理工艺主要按照以下几种工艺进行比较选择。CAST工艺，T型氧化沟工艺，曝气生物滤池工艺。CAST工艺：CAST工艺是SBR工艺的变形，池体内用隔墙隔出生物选择区，兼性区和主反应区三个区域，三个区域的体积比大致为1:2:20。其优点有：运行

5、灵活，可调节各时段的时间；泥水分离受干扰，出水SS较低且稳定；不设置沉淀池，流程短，占地小。但由于其运行管理要求较高，对管理人员素质要求很高。T型氧化沟工艺：三沟式氧化沟运行方式可根据不桶的入流水质及出水要求而改变，所以系统运行灵活，操作方便，但要求自动控制程度高。三沟式氧化沟，将曝气与沉淀工序至于同意构筑物内，不需要污泥回流设备。三沟式氧化沟是一个AO活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化反硝化过程，能取得良好的BOD5去除效果和脱氮效果，依靠三尺工作状态的转换，可以免除污泥回流和混合液回流，运行费用大大降低。处理流程简单，省去二沉池，管理方便，基建费用低，占地少。其最大缺点是设备利用率低

6、。曝气生物滤池工艺：是接触氧化池和过滤结合在一起的工艺，是普通生物滤池的一种变形方式。曝气生物滤池不需设二沉池，水力负荷，容积负荷高，停留时间短，厂区布置紧凑，可以节省占地面积和建设费用。生物两大，滤料截留和生物膜的生物絮凝作用，抗击冲击负荷强，耐低温，不发生污泥膨胀，出水水质高。氧传输效率高，能耗低。但对进水SS要求较高，需对SS有较强处理效果的预处理工艺。曝气生物滤池水头损失较大。对反冲洗要求较高，需要对滤料充分冲洗，反冲洗水回流至初沉池，对出沉池有较大的冲击负荷。结合三个污水处理工艺，以下对其进行定性比较，以确定污水处理厂的二级生物处理工艺。污水处理方案比较表比较内容T型氧化沟法CAST

7、法BIOFOR法工艺特性比较1，工艺成熟，运行稳定。2，连续运行，进出水连续。3，对N有很好的去除效果，对P有一定的去除效果。4，较长的停留时间，可抵抗冲击负荷。5，采用表面曝气，设备分点布置，设备少操作简单，维修量少。但动力效率低。6，污泥沉降性好，稳定。1，工艺较成熟，稳定。2，交替运行以保持连续出水。3，对N,P都具有很好的处理效果。4，停留时间较长，可抵抗较强的冲击负荷。5，采用鼓风曝气，设有微孔曝气系统，动力效率高，能耗低。但曝气头易堵塞。6，污泥沉降性能好，稳定。1，工艺较成熟。适用于中小型污水处理厂。2，对BOD,SS处理效率都很高。3，抗击负荷能力强，处理效果稳定。4，无需设二

8、沉池和污泥回流系统，节省能耗。5，需要补充陶粒填料。6，增加了反冲洗系统用于填料的再利用。经济特性比较1，管理水平要求不高。2，易维修保养。3，单位经营成本低。4，总投资额1，管理水平要求高。2，曝气头易堵塞。3，单位经营成本低。4，总投资额1，管理水平要求较高。2，曝气头易于检修。3，单位经营成本4，总投资额综上所述，拟确定二级生物处理工艺为T型氧化沟法。D，污泥处理污水处理过程中产生的污泥，有机物含量较高且不易稳定，易腐化，并含有寄虫卵，处理不好将造成二次污染，故必须妥善处理。污泥处理的要求：（1） 减少有机物，使污泥稳定化。（2） 减少污泥体积，降低污泥后续处理费用。（3） 减少污泥有害

9、物质。（4） 利用污泥中可用物质，化害为利。（5） 因选用生物脱氮除磷工艺，故尽量避免磷的二次污染。污泥处理一般有厌氧消化，好样消化等方法，但考虑到工程规模较小，进水水质浓度不是很高，污泥产生量较少。本工程直接采用污泥直接浓缩脱水处理工艺。污泥浓缩有重力浓缩，机械浓缩，气浮浓缩等。本工程采用重力浓缩。污泥脱水方案，经过浓缩的污泥含水率任较高，体积较大，不易运输，需对其进行脱水处理。目前常采用的污泥脱水处理设备有板框压滤机，离心机，带式压滤机。考虑到脱水效率及设备价格，选择带式压滤机。污泥处置,我国污泥的处置主要有卫生填埋，焚烧，湿式氧化，厌氧氧化，自然干化，农用堆肥等。本工程采用外运填埋作为污

10、泥最终处置的方法。2，工艺流程方案确定粗格栅进水泵房沉砂池配水井T氧化沟细格栅消毒池出水泵房？剩余污泥泵房污泥浓缩池污泥脱水机房根据以上方案比较确定工艺流程，如下图：工艺流程高程图见附页。1.2.3工艺说明1，污水处理工艺（1） 格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。一般情况下，分中细两道格栅。本设计采用污水泵房前设置中格栅，细格栅在污水泵房之后并与沉砂池合建，设置格栅的主要作用是用来截流较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等杂质，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正

11、常运行。中格栅：栅条间隙宽度b=0.02m，格栅倾角=70°栅条间隙数36，栅条宽度s0.01m，格栅宽度B=1.07m，栅槽总长度L=3.12m，每日栅渣量1.44。采用链式机械清渣。细格栅：栅条间隙宽度b=0.01m，格栅倾角=60°，栅条间隙数68栅条宽度s0.01m，格栅宽度B=1.35m，栅槽总长度L=3.36m每日栅渣量2.16，采用链式机械清渣。（2） 污水泵房选择集水池与机器间合建式的方形泵站，考虑三台水泵，其中一台备用。集水池容积采用相当于一台泵6分钟的容量。有效容积：231.8m3，有效水深采用H=3m，则集水池面积为F：F=231.8/3=77.3m2

12、选用泵（3） 沉砂池沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，保证后续处理构筑物的正常运行。本设计中采用平流式沉砂池。长度：L=9m池总宽度：设n=2格，每格宽b=1.2m，B=2.4m有效水深:=0.9m，沉砂室容积：V=2.64每个沉砂斗的容积:每一分格有2格沉砂斗，=0.66池总高度 H=1.97m用最小流速核算符合要求（4） 分配井应为续有两组T型氧化沟，为使到达两组氧化沟的水量尽可能一样，设置配水井进行水量配置。先是堰式配水井将其分成两部分，再各自有一个三角配水井将来水分至T型氧化沟中。（水头损失会不会很大？或直接接两个三角分配井？）（5） T型氧化沟采用两组T型氧化沟，

13、对污水的BOD5，SS,COD,氨氮等进行处理。每组设置三条单沟。单沟直径为18m，直线部分长度为99m，沟间壁厚为250mm。每条沟内布置三个直径为1000mm，有效长度为9m的转刷曝气机。池体有效水深为3.5m，超高0.5m。剩余污泥有两边沟排出。具体设计参数及计算过程见第二章设计计算书。（6） 消毒池选择采用紫外消毒池，对处理水进一步进行消毒，保证出水大肠杆菌不超标。池过水水深为1.29m，有效宽度为1.7m，消毒渠长7.42m，采用溢流衍出水。选用UV3000PLUS紫外消毒设备，铺两组。计算得光照接触时间符合要求。（7） 出水泵房2，污泥处理工艺（1） 污泥泵房将剩余污泥进行提升使其

14、能够进入污泥浓缩池。泵房集泥体积为一台泵6分钟的抽泥量。有效泥深1.5m，有效集泥体积2.5m3，集泥区有效面积为1.7m2。选择泥泵（2） 污泥浓缩池浓缩池对污泥进行浓缩，减少剩余污泥的含水率，降低剩余污泥的体积，便于污泥进行脱水。设置两个采用带有竖向栅条污泥浓缩池。浓缩池直径为12.5m，高度为4.5m。采用重力自动排泥。（3） 贮泥室采用矩形贮泥池，贮存来自浓缩池污泥。便于后面的污泥脱水处理工艺。设计停留时间为8h，有效池深为3m，平面尺寸为4.5m×6m。（4）污泥脱水间对于从浓缩池后出来的污泥采用带式过滤，脱水后的泥饼含水率为7080%。脱水前污泥总量：28.6m3/d采用

15、的有机高分子混凝剂是聚丙烯酰胺，采用带式压滤机。选压滤机第二章 设计计算书2.1污水处理构筑物计算2.1.1设计流量计算1,设计参数：平均流量Qa=40000m3/d=1666.7m3/h=463L/s总变化系数KZ=1.392，设计计算：设计流量：Qmax=Kz×Qa=1.39×463 =644L/s Qmin=0.5Qmax=0.5×644=322L/s2.1.2泵前中格栅1，设计参数：设计流量Qmax=322L/s（设置2个中格栅）栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=20mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角

16、=70°设栅前渠道超高h2=0.3m,栅前水深h=0.5m单位栅渣量1=0.05m3栅渣/103m3污水格栅条断面为矩形断面,=2.42，k=3进水渠宽B10.7m,其渐宽部分展开角度120°2，设计计算：(1) 栅条间隙数(取36个)(2)格栅宽度B=s（n-1）+bn=0.01（36-1）+0.02×36=1.07m(3)进水渠道渐宽部分的长度(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度(5)通过格栅的水头损失(6)栅后槽总高度栅前槽高H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m H=h+h1+h2=0.5+0.112+0.3=0.912取0.95m栅槽总长度L=L1

17、+L2+0.5+1.0+0.8/tan=0.51+0.26+0.5+1.0+0.8/tan70°=3.12m(7)每日栅渣量W=Q平均日1=1.44m3/d>0.2m3/d 所以宜采用机械格栅清渣2.1.3提升泵房1.设计计算最大设计流量Qmax=0.644m3/s；平均秒流量为：463L/s选择集水池与机器间合建式的方形泵站，考虑三台水泵，其中一台备用。每台水泵的容量为(几备几用?）集水池容积采用相当于一台泵6分钟的容量。有效容积：W=644×60×6/1000=231.8m3有效水深采用H=3m，则集水池面积为F：F=231.8/3=77.3m22. 选

18、泵：?扬程估算2.1.4泵后细格栅1，设计参数：设计流量Qmax=322L/s（设置2个细格栅）栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=10mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60°设栅前渠道超高h2=0.3m,栅前水深h=0.5m单位栅渣量1=0.1m3栅渣/103m3污水格栅条断面为矩形断面,=2.42，k=3进水渠宽B10.9m,其渐宽部分展开角度120°2，设计计算：(2) 栅条间隙数(取68个)(2)格栅宽度B=s（n-1）+bn=0.01（68-1）+0.01×68=1.35m(3)进水渠道渐宽部分的长

19、度(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度(5)通过格栅的水头损失(6)栅后槽总高度栅前槽高H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m H=h+h1+h2=0.5+0.26+0.3=1.06m取1.10m栅槽总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.8/tan=0.62+0.31+0.5+1.0+0.8/tan60°=3.36m(7)每日栅渣量W=Q平均日1=2.88m3/d>0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣2.1.5平流式沉砂池1，设计参数设计流量：Q=644L/s（设计一组，分为两格）设计流速：v=0.30m/s 水力停留时间：t=30s2，设计计算（1）沉砂池长度：L=

20、vt=0.30×30=9.0m（2）水流断面积：A=Q/v=0.644/0.3=2.15m2（3）池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=2b=2.4m（4）有效水深：h2=A/B=2.15/2.4=0.90m （介于0.251m之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1=0.6m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高hd=0.5m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：V>V

21、1,满足储泥要求。（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为 则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.6+0.06×3.06=0.784m 池总高度H：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.9+0.77=1.97m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=1.65m（10）校核最小流量时的流速：最小流量即平均日流量Q平均日=Q/K=463/1.39=333L/s则vmin=Q平均日/A=0.333/2.15=0.16>0.15m/s，符合要求2.1.6分配井采用堰式配水井，两个出水管。1，设计参数设计流量：

22、Q=40000m3/d，配水井进水管管径D1=800mm2，设计计算（1） 进水流速：<（2） 矩形宽顶堰：每个后续构筑物分配水量采用矩形宽顶溢流堰至配水管。矩形堰流量，堰上水头：H(其中m0堰宽，取0.6m)堰顶宽度B,取B=1.2m。验算：在2.510之间，属于矩形宽顶溢流堰。（3） 配水管管径D2，取为600mm，得出水流速为0.82m/s。（4） 配水漏斗上口口径D，按进水管管径的1.5倍计算即两组三沟式氧化沟前，各有一个三角分配井。（计算）2.1.7三沟式氧化沟考虑本污水处理厂污泥不进行厌氧和好氧消化稳定，因此设计泥龄取30d，使其部分稳定。为提高系统抗负荷变化能力，选择混合液

23、污泥浓度MLSS为4000mg/L.平行设置两组氧化沟.即Q=20000×1.39m3/d。运行周期为8小时。具体设计参数及计算如下:1，设计参数污泥泥龄=30d,混合液污泥浓度MLSS=4000mg/Lf=MLVSS/MLSS=0.7,溶解氧浓度C=2.0mg/L每组沟中三条沟污泥浓度分布为4300，3400，4300mg/L污泥内源呼吸系数Kd取0.05d-1，污泥产率系数Y取0.5KgVSS/Kg去除BOD52，设计计算（1） 碱度核算：出水剩余碱度=进水碱度（以碳酸钙计）+3.57×反硝化硝基氮的量+0.1×去除BOD5的量-7.14×氧化沟总氮

24、的量未提供进水碱度的相关资料，就不对其进行计算。假设满足碱度要求。（2） 计算硝化菌的生长速率n硝化所需最小污泥平均停留时间cm，取最低温度15，氧的半速常数KO2取2.0mg/L,pH按7.2考虑。按出水标准（硝基氮）计算而得的污泥泥龄为12.75d。但考虑污泥的处理等因素，仍取为30d。（3） 计算去除有机物及硝化所需的氧化沟体积：按每组进行计算。污泥内源呼吸系数Kd取0.05d-1，污泥产率系数Y取0.5KgVSS/Kg去除BOD5。（4） 计算反硝化所需要增加的氧化沟的体积：反硝化条件时溶解氧的浓度DO=0.2mg/L，计算温度采取15，20时反硝化速率，取0.07mg硝基氮/（mgV

25、SS·d），则根据MLVSS浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化所需增加的氧化沟体积。由于合成的需要，产生的生物污泥中约含12%的氮，因此首先要计算这部的氮量。每日产生的生物污泥量为XVSSXVSS由此，生物合成的需氧量为12%722.8=86.7kg/d则每单位体积进水用于生物合成的氮量：反硝化硝基氮量NO3=35-15-3.12=17mg/L所需去除氮量SNO3=17×27800/1000=472.6kg/d因此，反硝化所要求增加的氧化沟的体积为（5）所以每组氧化沟的总体积为：V总=7743+4688=12430m3考虑沟中用于沉淀需要的体积，则氧化沟的总体积为V三沟=A

26、F-工艺反应有效系数，取为0.58（6） 确定氧化沟的工艺尺寸:氧化沟的有效深度3.5m,超高0.5m,中间分隔墙厚度b=0.25m。采用转刷曝气，有效长度9m。则每组沟中的每条沟宽为18m。三条沟道采用相同的容积，则每条沟道容积为21430/3=7143m3每条沟道面积为7143/3.5=2040.9m2弯道部分的面积直线部分的面积A2=A-A1=2040.9-261.45=1779.45m2直线段长度，取99m。（7） 每组沟需氧量的确定：速率常数K取0.22d-1如取水质修正系数，压力修正系数，温度为20，25时的饱和溶解氧浓度为标准状态需氧量为：采用直径D=1000mm的转刷曝气机，充

27、氧能力为，单台转刷曝气机有效长度为9m，动力效率为2.5kgO2/KWh.转刷曝气机有效长度所需要曝气转刷机台数取9台（每条沟内各3台）（8） 每组沟剩余污泥计算：剩余污泥由两条边沟排出。2.1.8消毒池采用紫外线消毒设施。1，设计参数：消毒池内水流流速取0.3m/s,光照接触时间取10-100s之间2，设计计算：（1） 灯管数：初步选用UV3000PLUS紫外消毒设备，每3800m3/d需要14根灯管，则（2） 消毒渠设计：按设备要求渠道深度为1.29m。则渠道过水断面面积为渠道宽度：，取1.7m。灯管直径为8.89cm，则沿渠道宽度可安装23个模块，故在沿渠道长度方向安装两组紫外灯，每组2

28、3个模块。渠道长度：每个模块长2，46m，两个灯组间距1.0m,渠道出水设堰板调节。调节堰与灯组间距1.5m.则渠道总长度L为：复核辐射时间符合要求。2.1.9出水泵房2.2污泥处理构筑物计算2.2.1污泥提升泵房1，设计计算：设置三台污泥提升泵一用一备，则每台泵的运输流量为集泥区的有效容积为一台泥泵6分钟的抽泥量设有效水深为1.5m，则集泥区的有效面积取1.7m2。2，选泥泵2.2.2浓缩池1，设计参数：进泥含水率：含水率一般为99.299.6%，取99.4%。即浓缩后污泥含水率：当剩余污泥含水率采用99.299.6%时，浓缩后的污泥含水率宜为9798%，取97%。即设计规范选择污泥固体通量为30kg/m2·d取浓缩时间T=15h，超高0.3m，缓冲高度0.3m，浓缩池设机械刮泥机，池底坡度i=0.05，污泥斗下底直径D1=1.0