环境工程设计奥贝尔氧化沟

1、、儿刖 百在我国经济高速发展的今天，污水处理事业取得了较大的发展，已有一批城市兴建 了污水处理厂，一大批工业企业建设了工业废水处理厂（站），更多的城市和工业企业在规划、筹划和设计污水处理厂。水污染防治、保护水环境，造福子孙后代的思想已深 入人心。近几十年来，污水处理技术无论在理论研究方面还是在应用发面，都取得了一定的 进步，新工艺、新技术大量涌现，氧化沟系统和高效低耗的污水处理技术，如各种类型 的稳定塘、土体处理系统、湿地系统都取得了长足的进步和应用。这些新工艺、新技术 已成为水污染防治领域的热门研究课题。在国家科委、建设部、国家环境保护局的组织 和领导下，广泛、深入地开展了这些课题的科学研究

2、工作，取得了一批令人瞩目的研究 成果。不应回避，我国面临水资源短缺的严重事实，北方一些城市人民生活水平的提高和 工农业生产的发展已受到水资源不足的制约。城市污水和工业废水回用，以城市污水作 为第二水源的趋势，不久将成为必然。这就是我国污水事业面临的现实。作为给水排水 工程专业的学生，就更应该深刻地了解这种形势，掌握并发展污水处理的新工艺、新技 术，成为跨世纪的工程技术人才，将我国的污水处理事业提升到一个新的高度。本次设计的题目是污水处理厂设计。目的是让学生了解排水工程的设计内容与方 法，其中包括了城市排水管网的规划与设计和污水处理厂的建设以及工艺流程的选用， 收获甚多，为日后的学习与工作积累了

3、宝贵的经验。设计成果包括设计说明书与工艺平 面图、高程图。在此，还要对老师的悉心指导表示感谢。目录一设计题目2二设计目的及任务2三设计原始资料24 城市污水处理厂设计24.1 污水厂选址24.2 工艺流程35 . 处理构筑物工艺设计45.1 设计流量的确定45.2 格栅设计计算45.3 . 污水提升泵房设计计算65.4 平流式沉砂池设计计算 75.5 平流式初沉池设计计算 95.6 奥贝尔氧化沟设计计算 115.7 . 普通辐流式二沉池设计计算165.8 消毒 18六污泥处理工艺设计196.1 污泥浓缩池设计计算196.2 污泥消化系统设计计算206.3 贮泥池设计计算216.4 脱水机选择2

4、1七污水处理厂的平面布置22八 污水厂的高程布置228.1 污水厂的高程布置228.1.1 控制点高程的确定228.1.2 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算228.2 污水系统高程计算238.3 污泥系统高程计算24九小结24十 参考文献24一设计题目水污染控制工程课程设计二设计目的及任务1. 目的：本设计是水污染控制工程教学中一个重要的环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。2. 任务： 根据已知资料，进行城市污水处理厂的扩初设计。要求确定污水处理流程，计算各处理构筑物的尺寸，布置污水处理厂总平面图和高程图。三设计原始资料（ 1）

5、气温资料：年平均15.6摄氏度，夏季平均20摄氏度，冬季平均-10摄氏度。（ 2）常年主导风向：主导风向偏北风；（ 3） 污水处理厂地下土壤为亚粘土，平均地下水位在地表以下20m（4）水量40000m3/d,总变化系数1.2。（ 5）进水水质：BOD5=150mg/L ， SS=220mg/L ， COD=180mg/L ， NH+-N=25mg/L ，要求出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002 一级Aft准。四 城市污水处理厂设计4.1 污水厂选址未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发 展发展和生态环境，危及国计民生。所以，在污水

6、排入水体前，必须对城市污水进行处理。 在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。选择厂址应遵循如下原则： . 为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米。. 厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。. 厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。. 要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。. 厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。. 厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。.

7、 厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。4.2 工艺流程 污水处理工艺流程处理厂的工艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级。一级处理的内容是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后，污水中的BO仅去除30 %左右，仍不能排放，还必须进行二级处理。二级处理的主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性的有机污染物质（BOD,去除率可达97%Z上，要达到城市污水排放一级 Aft准，必须进 行三级处理。具体的流程为：污水进入水厂，经过格栅，由水泵

8、提升到沉砂池，经初沉池沉淀后，污水进入氧化沟进行生物处理。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水经加氯处理后，排入水体。 . 污泥处理工艺流程具体过程为：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温消化。消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外，可用做农业肥料。具体的工艺流程如下图：五.处理构筑物工艺设计5.1设计流量的确定1.1 平均日流量：40000m3/d1.2 最大日最大时流量（设计最大流量）变化系数取Kz= 1,2，而Qh=Kz Qd ,则有：最大日最大时流量

9、 Qh= Kz Qd=1.2 40000= 4.8万m3/h5.2 格栅设计计算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，并保证后续处理设施能正常运行的装置。5.2.1 设计参数确定：设计流量Q1=0.56m3/s （设计1组格栅）,以最高日最高时流量计算；栅前渠道流速：v1=0.6m/s,过栅流速：v2=0.9m/s ;栅条宽度：s=0.01m,格栅间隙：b=0.08m；栅前水深：h=0.8m,格栅倾角：=60 ;单位栅渣量：w1=0.08m3#谓/103m3污水。设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的工作平自

10、二口口口 口。JLJ细稻棚水力计算簿图5.2.2格栅尺寸计算格栅尺寸栅条间隙数:Q - max /sin n bhv0.56 0.9391(取 n=91)0.008 0.8 0.9有效栅宽:B=s(n 1) bn 0.01 (91 1) (0.008 91) 1.63m实际过栅流速为:Qmax sin -ax0.9m / sbhn过栅水头损失(Sf42.42b410 33.26-V2 .h0sin2g3.26 (-0)0.1172 9.812h2 Kh00.117 3 0.35 (一般为 0.3-0.4m )h0：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

11、,与栅条断面形状有关，当为矩形断面时B=2.42。(3)栅后槽总高度(H)设计取栅前渠道超高h1=0.3mH1 hh10.80.3 1.1m则 H h hih20.8 0.3+0.35=1.45m栅槽总长度A.进水渠宽:Bi2h 1.6mB B,L112 tan 11.631.60 0.41m2tan20（其中a 1为进水渠展开角，取a 1=20）B.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L10.41L20.21m22栅槽总长度HiL L1 L2 0.5 1.0+-H=2.76m tan(5)每日栅渣量在格栅间隙在8mm勺情况下，每日栅渣量为:Q maxW Kd1 864000.56 0.08 8

12、6400331 = 3.2 (m /d) 0.2m / d10001.20 1000所以宜采用机械精渣。5.3 .污水提升泵房设计计算5.3.1 提升泵房设计说明本设计采用活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提 升后入沉砂池，然后自流通过初沉池、氧化沟、二沉池，最后由出水管道排入水体。设计流量：Q=0.56m3/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寸，则不得小于 1.0m,作为主要通道宽度不得小于 1.2m。3）泵站采用矩形平面钢

13、筋混凝土结构半地下式，尺寸为 15 mx 12m高12m地下埋深 7m4）水泵为自灌式。5.3.2 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。污水提升前水位43 （既泵站吸水7也最底水位），提升后水位53.96m （即沉砂池前水 面标高）。所以，提升净扬程Z=53.96-43=10.96m水泵水头损失取2m,安全水头取2 m从而需水泵扬程H=15m 再根据设计流量0.5m3/s ,属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用2台350QW1200-18-9Cffi潜污泵（流量 1200m3/h,扬程 18m 转速 990r/min ,功率 90kW）,q Qmax 丝6 0.28m3/s

14、 1000m3/h四用一备，流量： 22泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构，尺寸为15 mx 12m,泵房为半地下式，地下埋深7m水泵为自灌式。5.4 .平流式沉砂池设计计算5.4.1 .沉砂池的选型:沉砂池主要用于去除污水中粒径大于 0.2mm密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、 阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由 于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进 入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；旋流沉砂池则 是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环 流。

15、砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮 物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果 好的优点。本设计采用平流式沉砂池。5.4.2 设计计算5.4.2.1设计资料图4平流式沉砂池计算草图5.4.2.1设计参数确定设计流量：Qmax=48000r3/h=0.56m3/s (设计组池子，每组分为3格)设计水深h2=1.0m设计流速：v=0.3m/s水力停留时间：t=30s设计沉砂量X=3m/105ml污水5.4.2.3池体设计计算(1)沉砂池长度：L vt 0.3 30 9m(2)水流断面面积： A Qmax/v 0.56/0.30

16、 1.87m2(3)沉砂池总宽度:设计n=3格，h21.871.87m1.0每格宽b B 0.62mn(4)有效水深：h2 1.0m(5)沉砂斗容积：设计T=2d,即考虑排泥间隔天数为2天，则沉砂斗容积QmaxTX40000 2 35-5J101032.4mV。0.8m3(每格沉砂池设1个沉砂斗，三格共有三个沉砂斗)其中城市污水沉砂量：X=3rr/10 5m3.(6)沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽b=0.50m,斗壁与水平面的倾角为60 ,斗高h3 =1.0m,则沉砂斗上口宽:2h32 1.0b23 0.50 1.65mtan 60tan 60沉砂斗容积：h32.21.022V 一(b2b

17、1b2 bl ) 一(1.651.65 0.50 0.50 )33=1.27m(大于V=0.56m3,符合要求)5.5.1设计计算(7)沉砂池高度:采用重力排砂L 3b2 0.4L2-2则沉泥区高度为设计池底坡度为0.06 ,3 1.65 0.4 1.83m2坡向沉砂斗长度：h3 h3 0.06L2 1.11m池总高度H :设超高h1二0.3m,Hh1 h2 h3 2.41m(8)校核最小流量时的流速:Qminminn1 Amin最小流量一般采用即为0.2Qmax,则minQminn1 Amin0.2 0.560.620.18m/s 0.15m/s,符合要求.5.5 .平流式初沉池设计计算本设

18、计选择一组平流流式沉淀池，每组设计流量为0.56m3/s ,从沉砂池流出来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。沉淀时间t=1.5h计算草图如图(1)沉淀区表面积表面负荷一般采用1.5-3.0 m3/(m2 h),本设计取q =2.5 m3/(m2 h),沉淀池座数n=1Q 36000.56 36002F 800 mnq2.5(2)沉淀部分有效水深设沉淀时间t= 1.5h ,有效水深：h2=qt =2.5 Xl.5=3.75m(3)沉淀部分有效容积3V Ah2 800 3.75 3000m(4)沉淀池长度L 3.6vt 3.6 4.5 1.5 24.3m(5)沉淀池总宽度A

19、 800寸B 32.9m(取 B=33m)L 24.3(6)沉淀池的数量，取每个池子宽度为b=4.8mB 33 一n 6.9 (取 n=7) b 4.8校核长宽比，则L 丝 54,满足要求b 4.8(7)污泥区的容积设进水悬浮物浓度G为220mg/mi,出水悬7?物浓度G以进水的55%+,初沉池污泥含水率Po=95%污泥容重取r=1000kg/m3,取贮泥时间T=2h,污泥部分所需的容积：Q(C0 - C i)T X 10048000 (0.22 0.22 0.45) 2 1003V=； = 232.32m丫(100- p 0)1000 (100 95)则每个沉淀池污泥所需的容积为33.2m3

20、(8)沉淀池总高度设贮泥斗上口宽4.5m,下口宽0.5m,倾角取a =60 ,坡度取0.01 ,则4.5 0.5 tan60o 3.46m 2h4(24.3 0.3 4.5) 0.01 0.201m设沉淀池超高h1=0.3m,缓冲层高h3 =0.5m,沉淀池总高度：H h1 h2 hj h4 %8.01m(9)污泥斗容积1 3V1 1m( S2 . S1s2) 26m33(10)污泥斗以上圆锥体部分污泥容积V2 Uh4b 0.201 4.8 (25.1 4.5) 14%22其中 L1 24.3 0.3 0.5 25.1m污泥总体积：V= Vi+ V2 =26+14.3 =40.3 m 333.

21、2m3 ,满足要求。(11)排泥量设进水悬浮物浓度 Q为220mg/m,出水悬7?物浓度C以进水的55%+,初沉池污泥 含水率p0=95%污泥容重取r=1000kg/m3,取贮泥时间T=2h,污泥体积：干污泥量 Qd 220 40000 0.45 3960 Kg / d污泥体积 V Qd /(1 95%) 79.2 m3/d5.6 .奥贝尔氧化沟设计计算5.6.1 设计参数污泥负荷率 Ns 0.05 0.08kgBOD/(kgMLSS d)水力停留时间T h 10-48污泥泥龄：ts：去除80口5时,5-8，去除80口5并硝化时，10-20,去除BOD5并反硝化时，t s=30d,Y=0.48

22、污泥回流比R%:50 100污泥浓度 X(mg/L):2000-6000 ,取 X 4000mg / L前期处理SS去除率按45%+算，BOD5的去除率按30%+算，则进入氧化沟的水质：BOD5 150 (1 30%) 105mg / L , SS 220 (1 45%) 121mg /L ,COD 180mg/L,NH4 N 25mg/ L出水水质达到 GB18918-200级A标准)N 5mg/LBOD5 10mg/L , SS 10mg/L, COD 50mg / L, NH4设计计算简图平面尺寸计算5.6.2氧化沟总容积的计算.碳氧化、氮硝化区容积 V1的计算ViYQLrts40000

23、 0.48 (105 10) 30313680 mXB.反硝化区容积4000%的计算脱氮量W/计算(kgN/d)W Q(N0 Ne) 0.124YQLr40000 (25- 0.48 0.124 1051010001000)573.8(kgN/d)反硝化区污泥量G (kg)VDN573.820.026_ _42.2 10 kg反硝化区容积V2 (m3)G 220003V2 一 5500m3X 4则氧化沟总容积 V V V 13680 5500 19180m3VT 一水力停留时间Q24 1918011.5h 16h48000,满足要求(2)剩余污泥量的计算Wx (kg/d )YQL1 Kdts0

24、.48 40000 95651.4kg/d1000(1 0.06 30)湿泥量QsWx(1 p) 1000651.41000(1 0995)3130.3m /d(3)需氧量02 ( kg/d )的计算换算成20c条件下标准状况下的需氧量：AORCs(20)SOR r0a Cs(t)C 1.024T 20(0.85,0.95)一般情况下氧化沟的溶解氧浓度为外沟：中沟：内沟 =0.2:1:2 则充氧量的比例一般为外沟：中沟：内沟 =65:25:10.SOR则11758.2 490kgO2/h14271.9 9.17 0.65 0.85 (0.95 1.0 9.17 0.2) 14991.5 208

25、kgO2/h2657.2 111kgQ/h214271.9 9.17 0.25SOR 0.85 (0.95 1.0 9.17 1) 1214271.9 9.17 0.1SOR 0.85 (0.95 1.0 9.17 2) 1则总需氧量为:SOR SOR SOR SOR 490 208111 809( kgO2/h)(4)氧化沟尺寸的计算V设计奥贝尔氧化沟2座，则单座氧化沟的容积1918029590(m3)氧化沟弯道部分的体积占氧化沟总体积的 80%则V1氧化沟直道部分的体积占氧化沟总体积的 20%则V280% 9590 7672(m3)20% 9590 1918(m3)设计氧化沟的有效水深h

26、3.5m，超高取0.5m,外沟、中沟和内沟之间的隔墙厚为0.25m.A % 2192m2则 hA 548m2 h氧化沟的直线长度L,取外、中、内沟宽分别为7.5m、7.5m和9m.A5482(B外+B中 + B内)- 2 (7.5 7.5 9)11.42m中心岛半径r, A2刖/ 左，则97.57.52192 (r 7.5 0.25 7.5 0.25) 29 (r 7.5 0.25 一) 27.5 (r 一)222求得r2.28m,取 r 2.3m(1)进出水管及调节堰的计算出水管计算33 ,进出水管流量Q 48000m /d 0.56m /s,进出水管控制流速V 1.0m/s4Q4 0.56

27、仃D J J 0.84m,取 D=900mm进出水管直径 v 3.14Q 0.56V - 2 0.89m /s 1m/ s校核出水管流速A 3.14 0.45,满足要求。出水堰计算3出水堰按薄壁堰计算，则Q =86bH 2,取堰上水头高H 0.2m,b Q- -0.563.36m,取 b 3.4m1.86H5 1.86 0.232考虑调节堰的安装要求(每边留 0.3m),则出水竖井长度L 0.3 2 b 4m2出水竖井宽度B取1.2m,则出水竖井平面尺寸为L B 4 1.2 4.8m ,出水井出水孔尺寸b h 3.4m 0.5mo正常运行时，堰顶高出孔口底边0.1m,调节堰上下调节范围为0.3

28、m,出水竖井位于中心岛，曝气转碟上游。(2)曝气设备的选择选择曝气*$碟直径D=1400mm单碟充氧能力为1.3kgO2/ (hds),每米轴安装碟片数不大于5片。选择每米轴安装碟片数为4片A.外沟道245. 一.n 188.5片，取n 189片所需碟片数n,1.35.4组，取6组所需转碟组数，9 4 1每组转碟安装的碟片数,189-89 31.5片，取 32片6校核每米轴安装碟片数,3.65片5片，满足要求则外沟道安装曝气转碟6组，每组转碟上游32个碟片。245校核充氧能力321.27kgO2/(h ds)1.3 kgO2/(h ds)B.中沟道所需碟片数n,80片，取n 80片1.3所需转

29、碟组数,n7.5 4-2.75组，取3组 1每组转碟安装的碟片数,80 一 一一 26.7片，取27片3校核每米轴安装碟片数,27-13.7片5片7.5-0.25 2,满足要求则中沟道安装曝气转碟3组，每组转碟上游27个碟片。104校核充氧能力271.28 31.3kgO2/(d hs)C.内沟道所需碟片数n,55.51.342.6片，取n 43片所需转碟组数,n7.5 4-1.48组，取2组1,为了与中沟匹配，取3组。每组转碟安装的碟片数,4314.3片，取15片 3校核每米轴安装碟片数,151 2 片 5 片7.5 0.25 2,满足要求则内沟道安装曝气转碟3组，每组转碟上游15个碟片。5

30、5.5校核充氧能力3 151.23kgO2/(h ds)2018m 符合设计要求.6.3 贮泥池设计计算浓缩后的剩余污泥和初沉池污泥进入贮泥池，然后经投污泥泵进入消化池处理系统。本设计采用1座贮泥池。(1)污泥量的计算初沉池污泥量为79.2m3 /d ,浓缩后的二沉池污泥为21.7m3 /d。每日产生污泥量：_3Q Q1 Q2 79.2 21.7 100.9m /d消化后含水为92%则Q357.6m /d21.7 (1 0.97) 79.2 (1 0.95)(1 0.92)(2)贮泥池容积：周期为1d,3则 V Qt 57.6m(3)尺寸取池深 H=2m则 S 576 28.8m,则 D 6.

31、06m ,则取 D=6.0mo H 2(4)搅拌设搅拌机一台，功率为10Kw6.4脱水机选择(1)压滤机过滤流量为57.6m3,选择DY-3000型带式压滤机1台。(2)加药量设计流量为57.6m3,选用絮凝剂PAM投加量以干重的0.4%计，则W 0.4% (21.7 3% 79.2 5%) 60% 0.011t七污水处理厂的平面布置7.1 总平面布置原则 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。 构（

32、建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。 管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。 协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。7.2 具体布置见附图八污水厂的高程布置8.1 污水厂的高程布置污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。8.1.1 控制点高程的确定1

33、.进厂管流量为0.56m3/S,选用800mm勺钢筋混凝土圆管.8.1.2 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低）。水头损失包括：（ 1）水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；在作初步设计时可按下表估算。（2） 水流流过连接前后两构筑物的管道（包括配水设备）的水头损失，包括沿程与局部水头损失。（3） 水流流过量水设备的水头损失。构筑物水头损失表名称水头损失名称水头损失细格栅0.15沉砂池0.25提升泵房2初沉池0.52氧化沟0.4二沉池0.5污水管渠水力计算表名称设计a#（ l/s）水头损失出水口至二沉池5603.51二沉池至氧化沟5600.71氧化沟至初沉池5600.12初沉