水污染控制工程课程设计SBR工艺

1、水污染控制工程课程设计50000m3/d SBR工艺城市污水处理厂设计院系：生物与化学工程系班级：11级环境工程姓名：学号：118752011002014年5月污水厂设计任务说明设计题目：某城市污水处理工程规模为：处理水量Q=5.0104m3/d,污水处理厂设计进水水质为 BOD5=120mg/L CODcr=240 mg/L SS=220 mg/L, NH3-N=25 mg/L TP=2.0-3.0mg/L ;出水水质执行污水综合排放标准（GB8978-1996） 一级标 准，即 CODc匕60 mg/L, BOD520mg/L, NH3-NC 15mg/L, SS< 20mg/L,磷

2、酸盐 （以P计）< 0.5mg/L 0要求相应的污水处理程度为：E CODcB75% E BOD决83.3%, E SS>90.9%, E NH3-NJ>40% EP> 75%-83.3%1、设计处理水量：日处理量：50000 m3/d秒处理量：0.579 m3/s500003 .Q0.579m / s 579L / s24 3600根据室外排水设计规范，查表并用内插法得：Kz 1.38平均日流量（L/学）515407010020。500>1000旅变化系数九32,0L8L7L5L 51.41.3注,当污水平均日就量为中间数值时，般变化系数可用内插法求得.所以设计

3、最大流量：33_3Qmax Kz Q 1.38 50000 69034m3/d 2876.4m3/h 0.799m3/s2、确定其原水水质参数如下：BOD=120mg/L CODcr=240 mg/L SS=220 mg/LNH-N=25 mg/L TP=2.0-3.0mg/L3、设计出水水质符合城市污水排放一级A标准：BOD 5<20mg/L COCCr<60 mg/L SS < 20mg/LNH-N<15mg/L磷酸盐（以P计）< 0.5mg/L4、污水处理程度的确定根据设计任务书，该厂处理规模定为：50000m3 / d进、出水水质：项目COD(mg/L)B

4、OD(mg/L)SS(mg/L)NH-N(mg/L)TP(mg/L)进水240120220252.0-3.0出水602020150.5去除率75%83.3%90.9%40%75%-83.3%5.SBR工艺流程图鼓风机房进水进 水 闸 井粗提格升栅泵井房计细量格井-栅渠旋 流 沉 沙 池*SB R排 池入河流剩余污泥滤液栅渣压榨外运事故排放污水系统的设计计算一、进水闸井的设计1污水厂进水管进水管设计参数：(1)取进水管径为 D=1000mm流速v=1.00 m/s,设计坡度 I=0.005 ;(2) 最大日污水量Qmax=0.799m3/s；(3) 进水管管材为钢筋混凝土管；(4) 进水管按非满

5、流设计，充满度h/D=0.75， ， n=0.014。(5) 管内底标高为-5.0m，(2) 进水管设计计算：(1)充满度 h/D=0.75,则有效水深 h=1000X 0.75=750mm 已知管内底标高为-5m,则水面标高为：-5.0+0.75=-4.25m ;(3) 管顶标高为：-5.0+1.0=-4.0m ；(4) 进水管水面距地面距离0.0 4.25=4.25m。2进水闸井参数设计进水闸井的作用是汇集各种来水以改变进水方向，保证进水稳定性。进水闸 井前设跨越管，跨越管的作用是当污水厂发生故障或维修时，可使污水直接排入 水体，跨越管的管径比进水管略大，取为1200mm。其设计要求如下：

6、设在进水闸、格栅、集水池前；形式为圆形、矩形或梯形；尺寸可根据来水管渠的断面和数量确定，但直径不得小于1.0m 或1.2m；井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得淹没来水官管顶。考虑施工方便以及水力条件，进水闸井尺寸取2X4m井深7m井内水深 0. 75m， 闸井井底标高为0.0m， 进水闸井水面标高为-5.0m， 超越管位于进水管顶1m 处，即超越管管底标高为-3.0m。二、中格栅井及提升泵房中格栅井：7.0X4.0X7.0 (H) m3分 2组1 设计参数处理水量Q=50000md秒流量 Q1=0.579n3/s最大设计流量 Q=KZ*Q1=1.38*0.579=0.799 m3/s分两

7、组格栅，每组格栅最大设计流量Qmax=0.3995 m/s栅前流速vi=0.7m/s ,过栅流速V2=0.9m/s栅条宽度取s=0.01m,格栅间隙e=20mm格栅倾角业=75° ,栅前水深h =0.55m图1中格栅计算草图3.设计计算(1)确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Qmax B计算得：栅前槽22Qmax2 0.3995Bi1.1范 B1i J 1.1m,则栅刖水深 h 一 一 0.55mv10.722(2)栅条间隙数 n QmaX、Sin0.3995、sin7539.7(取n 40)ehv20.020 0.55 0.9式中：n中格栅间隙数Qmax最大设计流量，m3/se一

8、栅条间隙,mmh一栅前水深，mv 过栅流速，m/s 一格栅倾角(3)栅槽有效宽度,栅槽宽度一月比格栅宽0.2-0.3m ,取0.2B=s (n-1) +en+0.2=0.01 X (40-1 ) +0.020 X 40+0.2=1.39m式中：B栅槽宽度，m；s一格条宽度，取0.01m(4)进水渠道渐宽部分长度Li 且且 1.39 1.1 0.398m 2tan 1 2tan20(其中进水渠渐宽部分展开角a 1=20 )(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 L1 0.199m2(6)过栅水头损失(>)因栅条边为矩形截面，取 k=3,则._4_ 2vA20.01 30.9hi kh

9、0 k sin 3 2.42 ()3 sin 750.115m2g0.0202 9.81其中& =B(s/e )4/3h 。：计算水头损失k :系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取 k=3阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时B =2.42(7)栅后槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m,栅前槽总高度H=h+h=0.55+0.3=0.85m栅后槽总高度 H=h+h+h2=0.55+0.115+0.3=0.965m(8)格栅总长度 L=L1+L2+1.0+0.5+ H 1/tan a=0.398+0.199+1.0+0.5+0.85/tan75 =2.32m式中：L一栅

10、槽总长度，mL1 一中格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度，mL2 中格栅与提升泵房连接处渐窄部分长度， R1Hi一栅前槽总高度(7)每日栅渣量Qmax W0 86400 w k 总 1000式中：w每日栅渣量，m3/dw0一栅渣量，m3/103m3污水，当栅条间隙为 1625mm w。 0.10 0.05m3/103m3污水；当栅条间隙为 3050mm, w0 0.03 0.01m3/103m3污水。取w 0.01m3/103m3 污水w -99 0.01 86400 0.5m3/d>0.2m3/d,故采用机械沥查。 1.38 10004.格栅除污机的选择：根据计算，可选用CH型正靶回转式格

11、栅除污机，主要技术参数：表HG-1500型回转式格栅除污机技术参数栅条间隙(mrm池深栅宽(mrm安装角度(。)排栅门局度(mm10-50中等深度800-200060-90800三、污水提升泵房1 泵房工程结构按远期，流量设计当流量小于 2mzs时，常选用下圆上方形泵房1。本设计Qmax 0.799m3/s,故选用下圆上方形泵房。采用SBRT艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充 分优化，故污水只考虑一次提升。图+31 WL型无堵塞污水泵房2 (1)污水进入污水厂的标高为-5m,过格栅白勺损失为0.115m,设计流量Q=799L /s ,则集水池正常水位=-5+0.115

12、=-4.855m(2)出水口距离泵房 50m 出水口水面4m(3)集水池底标高-7.185m(4)泵房标高0m3 (1)按进水管设计流量Q=799L/S,设5台泵(1备用)，则每台水泵的容量为 799/4=199.75 (取 200)集水池容积，采用1台泵相当于6min的容量:W=200*60*6/1000=72而有效水深采用2.0,则集水池的面积：F=72/2=36n2.池底坡度为i=0.2倾向 集水坑；选泵前扬程的估算集水池正常水位与出水口水位差为：4- (-4.885 ) =8.885m(3)出水管水头损失：按每台有单独的出管口计：Q=200L/S,选用管径为DN400的铸铁管。查表知(

13、设计手册01) v=1.19m/s 1000i=5.04出水管水头损失沿程损失(50+6) *0.00504=0.28224m局部损失按沿程损失的30%； 0.3*0.28224=0.0847m吸水管水头损失沿程损失 4.885*0.00504=0.0246局部损失按沿程损失的30%； 0.3*0.0246=0.0074(4)总扬程 H=0.0074+0.0246+0.28224+0.0847+8.885=9.284m4选泵假设选用泵的扬程为12m查手册，可采用250WL60+15型立式排污泵表250WL600-15型立式排污泵技术参数排出口效率径(m/h(mD(r/min(kW(%(kg)径

14、(mrm)(mrm25075012735327712003005总扬程核算吸水管：无底阀滤水网 DN=400,=3;90 0铸铁弯头4个，DN400,=0.6;偏心渐缩管 DN400 dn300 ,=0.18h1=0.00504*4.885+(3+4*0.6+0.18)*(1.19)A2/(2*9.81)=0.427出水管；偏心渐宽管dn300 DN400, =0.1390° 弯头 DN400（4个），=0.48 90° 弯头 DN400(4个)，=0.3活门，=1.7 (开启70° )h2= (50+6) *0.00504+(0.13+0.48*4+1.7+0.

15、3*4)*(1.19)A2/(2*9.81)=0.6395H=h1+h2+h3+H1+H2=0.427+0.6395+0.5+8.885=10.45m<12m符合所选泵，故可选择250WL600-15型立式排污泵。二、计量井电磁流量计：Q=03000 m3/h,=800mm,饴三、细格栅渠及旋流沉砂池细格栅渠：1 .设计参数：设计流量 Cmax=0.799 m3/s栅前流速vi=0.7m/s ,过栅流速V2=0.8m/s栅条宽度s=0.01m,格栅间隙e=10mm格栅倾角a =75°2 .计算草图如下栅条工作平台3 .细格栅的设计计算2确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Qma

16、x整计算得:栅前槽宽2Q maxVi2 0.39950.71.1m,则栅前水深h竺21.120.55m(2)栅条间隙数：Qmax 工 sinn 细;e细hv式中：n细一细格栅间隙数Qmax 最大设计流量,0.3995m3 / s (按一组计)e细一栅条间隙，取10mm即0.01m；h一栅前水深，取0.55mv过栅流速，取0.8m/s ;一格栅倾角，取75 ;取90根0.3995 sin 75 “c89.30.01 0.55 0.8(3)栅槽宽度Bo栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3m ,取0.2Bs（n 细 1） en+0.2式中：B栅槽宽度，m；s一格条宽度，取0.01mB 0.01 90

17、10.01 90 0.2 1.99m(4)细格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度L1根据最优水力断面公式Qmax曳-工则进水渠宽2则进水渠宽&2Q；ax . 2 0,1.1m设进水渠宽B1 1.11m,渐宽部分展开角B B11.99 1.111.21m2tan20 2 tan 20(5)细格栅与出水渠道连接处渐窄部分长度L 2L2 U 0.61m(6)细格栅的过栅水头损失v2 .h细 k s/b 3 sin 2g式中：h细一细格栅水头损失，m一系数，当栅条断面为矩形时候为 2.42;k一系数，一般取k=3。h细3 2.42 0.01/0.010.82 9.81sin 750.229m(7)栅

18、后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m,有：H h h 细 h2 0.55 0.229 0.3 1.079 m为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h细作为补偿(8)栅槽总长度tan75L Li L2 0.5 1.0 h h2式中：l一栅槽总长度，m0.55 0.3L 1.21 0.61 0.5 1.0- 3.55mtan 75(9)每日栅渣量Qmax W0 86400k 总 1000式中：式中：w每日栅渣量，m3/dw0 栅渣量，m3 /103m3污水，当栅条间隙为1625mmwo 0.10 0.05m3/103m3 污水；当栅条间隙为 3050mm w0 0.03 0.01m3/103m3

19、污水。取W0 0.01m /10 m污水0.799 0.01 8640033,w 0.5m /d>0.2m /d ,故术用机械清渣。1.38 10004 .格栅除污机的选择根据计算，可选用云南电力修造厂江苏一环集团公司生产的ZSB-4000型转刷网算式格栅除污机，主要技术参数：表3-2 XHG-2600型旋转式格栅除污机技术参数每米深过水流量3(m/h )网毛刷转速(r/min)安装角度电动机功率(kw)格栅间距(mm0.8917.970-80 o2.2-5.510旋流沉砂池：1 .计算草图如下:-g累学一向)2 .设计参数：(1) .旋流沉砂池I为一种涡流式沉砂池，其最高时设计流量时，

20、停留时间不 应小于30s,设计水力表面负荷宜不大于 200m3/m2 h ,有效水深宜为1.0-2. 0m,池径与池深比宜为2.0-2.5进水渠道流速，在最大流量的 40%-80%青况下为0.60.9m/s ;(3).沉砂池的超高取0.3m。(4)选定两座旋流沉砂池，则Qd Q-Jkz 50000 1.38 /(2 24) 1436.5=1437 5 m3/ h =399.5L/S。 2(5). 规格选择查给排水设计手册第05期表5-10,选择直径3.65m的旋流式沉砂池I ,各部分尺寸如下表：表 旋流式沉砂池I的部分尺寸(项型号流里(L/s)ABCDEFGHJKL5505303.651.50

21、.751.500.41.700.600.510.580.81.40005(6)参数校核a:表面负荷 q=4QD/(3.14*A 2)=4*1437.5/(3.14*3.652)=137.45 m 3/(h - m2)b:停留时间沉砂区体积 V=3.14*A2J/4 + 3.14G* (A2+AB+6/12=3.14*3.652*0.58/4 +3.14*0.60* (3.652+3.65*1.5+1.5 2) /12=9.37 m 3停留时间 HRT=3600*V/QD=3600*9.37/1437.5=23.5s<30sc:参数调整。停留时间不足，沉砂池水深 J调整为1.0m,则V =

22、3.14*3.65 2*1/4 +3.14*0.60*(3.65 2+3.65*1.5+1.5 2) /12=13.76m3HRT=3600*V/QD=3600*13.73/1437.5=34.46s>30sd:进水渠流速 V=QD/(3600*C*H)=1437.5/(3600*0.75*0.51)=1m/s出水渠流速 V=QD/(3600*D*H)=1437.5/(3600*1.5*0.51)=0.52m/s3.排砂方法:本设计采用空气提升器排砂，该提升装置由设备厂家与桨叶分离机成套供应4.排砂量计算城镇污水的沉砂量按20m3/106m3污水计算，其含水率为60%容重约为1500kg

23、/m3 ,则总沉砂量为 50000 20 10 6 1.0m3/d沉砂池的沉砂经排砂泵装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步分离砂和水，需配套砂水分离器。消除沉砂的时间间隔为2d,根据排砂量2m3/次，选用LSSF-260无轴螺旋砂水分离器。四配水井1:草图中心配水井(有墙板)2:设计要求(1)水利配水设施基本原理是保持各个配水方向的水头损失相等(2)配水渠道中的水流速度不应大于1m/s,以利于配水均匀和减少水头损 失3:设计计算(1)进水管径D 配水井进水管的设计流量 Qa产2875m/h,当进水管径D i =1100mm查水利计算表，知 V=0.837m/s,满足设计要求(2)矩形宽顶

24、堰进水从配水井底中央进入。经等宽度堰流入6个水斗再由管 道接入6座构筑物，每个构筑物的分配水量为 q=2875/6=479.17m3/h=133.1 9L/ so配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管(3)堰上水头H。因为出水溢流堰的流量在一般情况下大于100L/S时采用矩形堰，小于100时采用三角堰，本设计采用矩形堰(堰高h取0.5m)。矩形堰流量 q mobH . 2gH式中q 一矩形堰流量，m/sH一堰上水头，mb堰宽，m取1.0mm 0流量系数，通常采用 0.3270.332 ,取0.33贝 UH 3 0.13319*0.13319/0.33*0.33*1*1*2*9.81 0.203 m(4

25、)堰顶厚度。根据有关资料，当2.5<B/H<10时，属于矩形宽顶堰。取B=0.6m,这时B/H=2.956,故该堰属于矩形宽顶堰。(5)配水管径D2设配水水管管径D2 =450mm查水利计算表，知V=0.837m/s (6)配水漏斗上口口径 D 按配水井内的1.5倍设计，D=1.5D=1.5*1100=1650mm 五 生物脱氮除磷氧化池1 .确定其原水水质参数如下：BOD=120mg/L CODcr=240 mg/L SS=220 mg/LNH-N=25 mg/L TP=2.0-3.0mg/L2 .设计出水水质符合城市污水排放一级A标准：BOD 5<20mg/L CODr&

26、lt;60 mg/L SS < 20mg/LNH-N<15mg/L磷酸盐(以P计)< 0.5mg/L3设计计算(1)运行周期 反应器个数 m=6个，周期时间为t=6h ,周期数02=5,每周期处理水量Q=1388.89mi。每周期分为进水、曝气、沉淀、排水、闲置5个阶段。进水时间为t F=t/n式中：tF每池每周期进水所需时间，h;t一一个周期运行的时间，h;n每个序列反应池个数；贝U t F=6/6=1hMLS皱4000mg/L,污泥界面沉速为u=4.6*10 4*X-1.26 =4.6*10 4*4000-1.26 =1.33m曝气池浮水高度hi=1.4m,安全水深取0.

27、5m,则沉淀时间 t s= (1.4+0.5) /1.33=1.4h反应时I可 t R=t-t s-t F-t d-t b=6-1.4-1-1-0.5=2.1h式中：t d一排水时间宜为1.01.5h,这里取1.0h;tb一闲置时间，此时间应根据现场具体情况而定，这里为了计算方便，取 0.5h反应时间比 e=t Rt=2.1/6=0.35h(2)曝气池体积经过处理后排出的水的BOD由溶解性BO济口悬7?性BOD组成，其中只有溶解性 BODMf工艺计算有关。出水溶解性 BOD可用下式估算：Se=$-7.1KdfCe式中：Se出水溶解性 BOD, mg/L;Sz出水总 BO& mg/L,取

28、 Sz=20mg/L;Kd活性污泥自身氧化系数，d-1,典型值为0.06d-1;f出水中MLVSSf MLSS勺比值，对于生活污水f值为0.75;C e 出水 SS, mg/L,取 Ce =20mg/L;贝U S e=20-7.1*0.06*0.75*20=13.6mg/L因为活性污泥理想的营养平衡式为 BOD:N:P=100 5: 1所以即使进水中BOD=12 0mg/L全部被去除也只需6mg/L的N。故进水TN较高。为满足硝化要求，曝气段 污泥泥龄止取25d,污泥产率系数Y取0.6,活性污泥自身氧化系数 Kd取0.06d- 1 0曝气池体积 V YQ c(So Se)/eXf(1 Kd c

29、) 0.6*50000*25*(120-13.6)/0.35*4000*0.75*(1+0.06*25)=30400m复核浑水高度hi SBR池共设6座，有效水深H=5m则浑水高度hih i =HQ/(n2V)=5*50000/(6*30400)=1.371.4m与假设值相同(4)复核污泥负荷 Ls=QS/eXV=50000*120/(0.35*4000*30400)=0.14 (kgBOD/kgMLSS)(5)剩余污泥产量剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成。剩余生物污泥Xv计算公式为：Xv YQ So S KdVf X 10001000凡与水温有关，水温20°寸Kd(20)=0.0

30、6d-1,根据室外排水设计规范(GB 50014-2006)的有关规定，不同水温时应进行修正。这里假设水温为20° C。则剩余生物污泥量为：XvXs式中:0.6*50000*106.4/1000 -0.35*0.06*30400*0.75*4=1276.8Q(1 fbf) CLCe 50000 (1 0.7 0.75)年八严 4750kg/d10001000C0设计进水 SS, mg/L,取220mg/L;b进水中可生化部分比例，设 f b=0.7 ;剩余污泥总量XXvXS 1267.8+4750=6026.8kg/d(6)复核出水BODLch24S024 12024 K2XftRn

31、224 0.0168 4000 2.1 0.75 64.37 mg/L式中：K2动力学参数，取值范围 0.0168-0.0281 ,这里取0.0168;复核结果表明，出水水质可以满足要求。(7)复核NH-N微生物合成去除的氨氮NW可用下式计算。Nw 0.12 -XV 0.12 12768 0.0031mg/L Q50000这里微生物合成使出水氨氮仍高于设计出水标准。故要考虑硝化作用，出水 氨氮计算采用动力学公式。m(T)m(15)DOKoDO1-0.833 (7.2-pH)0.098*(T-15)e式中；m(15)一标准水温(15°。时硝化细菌最大比增长速度，d-1, m(15)=0

32、.5d-1;T 设计条件下污水温度，。C这里取20° CDO 曝气池内平均溶解氧，mg/L, DO=2.0mg/L;K o溶解氧半速度常数，mg/L, Ko=1.3mg/L;pH 一污水pH值，取7.2 ;将有关参数代入得20.098*(20-15)-1m(20) 0.5 1 0.833 (7.2 7.2) e.-=0.495 d-;1.3 2硝化细菌增长半速度常数Kn也与温度有关，计算公式为：Kn=Kn(i5)* e0.118*(T-15) =0.5* e0.118*(20-15)=0.9mg/L式中：Kn(i5)一标准水温(15° C时硝化细菌半速度常数，mg/L, K

33、N(15)=0.5mg/L;硝化细菌增长速度为1,1-1N(20)bN0.04 0.08 dc 25式中：bN硝化细菌自身氧化系数，d-1 ,受水温影响，修正计算为：bN (T) =bN (20)*1.04 T-20,bN(20)=0.04d-1;Ne(20)Kn (20) n(2o)m(20)N(20)出水氨氮为0.9 0.08 0.173mg/L 0.495 0.08复核结果表明，出水水质可以满足要求。(8)设计需氧量计算设计需氧量包括氧化有机物需氧量、污泥自身需氧量、 氨氮硝化需氧量和出水带走的氧量。有机物氧化需氧系数a =0.5 ,污泥需氧系数b =0.12 0氧化有机物和污泥需氧量

34、AOR为120 1364000AOR aQ (So &) ebXVf 0.5 50000 () 0.35 0.1230400 0.7510001000=6490.4 kg/d进水氨氮N)=25mg/L,出水氨氮Ne=0.173mg/L,硝化氨氮需氧量 AOR为No Ne eVXf25 0.1730.35 4000 30400 0.75、AOR2 4.6(Q0.12) 4.6 (50000 0.12 )10001000 c10001000 25=4775.4kg/d反硝化产生的氧量AORAOR32.86(QNo TNe10000.12eVXf1000 c2.86(5000025 20 0

35、.173 0.35 4000 30400 0.750.12 10001000 25=2642 kg/d总需氧量为 AOR=4775.4+6490.4-2642=8623.8kg/d=359.325kg/h(9)标准需氧量SORAOR Cs(2o)CSb(T)C工程假设在0海拔地区，大气压力为1.013*10 5pa,则 =1微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度H=4.7n)其绝对压力为Pb=p+9.8*10 5H=1.013*105+0.098*10 5*4.7=1.47105 pa微孔曝气头氧转移效率8为20%气泡离开水面时含氧量为Ot21(1 Ea)79 21(1 Ea)100%17

36、.5%污水水温为 为20° C清水氧饱和度G(20)=9.17mg/L,则曝气池内平均溶解氧饱和度CSbCs(20)pbOt(p) 10.48 mg/L202600 42查附录九，Q(20)=9.17mg/L、=0.85、0.95, 则标准需氧量为359.325 9.17 SOR 0.85 0.95 1 10.48 2487.2kg/h1、,：1111-rSOR487.2_ . 3. /clc 31 仝气用重 8120 m/h=135.3m/min0.3Ea 0.3 0.2(11)曝气池布置SBR反应池共设6座。每座曝气池长53m,19m宽，水深，超高0.5m,有效体 积为5066.67m3, 6座反应池有效体积30400ml。污水处理厂每组SBR 也的运行情况如下表所示表污水处理厂每组SBR的运行情况项目第一小时 第二小时 第三小时 第