5万m3∕d污水处理厂设计和5万m3／d-秦皇岛海港区污水处理厂的工艺设计

《水处理工程（二）》课程设计系别：专业：姓名：学号：指导教师：完成时间：20年12月30日目录第一章设计说明书 11.1设计概况 11.1.1基本概况 11.2设计原则、依据、设计要求 11.2.1污水处理厂设计原则 11.2.2设计依据 21.2.3设计要求 21.3原始资料 21.3.1基本资料 21.4污水处理工艺流程的确定 31.4.1工艺的确定 31.4.2二沉池的比较和选择 51.5污水处理构筑物的选型及设计要点 61.5.1格栅 61.5.2沉砂池 71.5.3初次沉淀池 71.5.4曝气池 71.5.5二次沉淀池 81.6污水处理厂平面布置及处理流程高程布置 81.6.1各处理单元构筑物的平面布置 81.6.2污水处理厂的高程布置 9第二章设计计算书 102.1设计流量的计算 102.1.1流量计算 102.2污水处理构筑物的工艺计算 102.2.1泵前粗格栅 102.2.2污水提升泵站 122.2.3沉沙池 132.2.4初沉池 152.2.5曝气池 172.2.6二沉池 242.2.7消毒设备的计算 262.2.8污泥浓缩池 272.2.9厌氧消化池 312.2.10污泥干化（脱水）设备 372.3污水处理厂平面设计及处理高程计算 372.3.1污水处理厂的平面布置 372.3.2污水处理厂的高程布置 38结束语 40参考文献 40第一章设计说明书1.1设计概况1.1.1基本概况本设计的的污水处理厂的处理规模为5万m3/d。本设计的城市的全年平均气温20℃，夏季平均30℃，冬季平均12℃1.2设计原则、依据、设计要求1.2.1污水处理厂设计原则1、贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。2、从实际情况出发，在城市总体规划的指导下，采取全面规划、分期实施的原则，既考虑近期建设又虑远期发展，使工程建设和城市发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。3、根据进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。4、妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。5、为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量改善工人操作条件。6、采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠，经济合理。7、为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，采用双回路电源，且污水厂设备有足够的备用率。8、污水处理厂征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，并留有发展余地。使厂区环境和周围环境协调一致。9、厂区竖向设计力求减少厂区土方量。10、厂区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与厂区周围景观协调。1.2.2设计依据1、室外排水设计规范；2、给水排水工程师常用规范选（上、下册）；3、给水排水设计手册1、5、7、9、10、11、12等分册；4、排水工程教材；5、给水排水快速设计手册；6、给水排水常用数据手册；7、污水处理工程方案设计；8、中国给水排水（期刊）；9、给水排水（期刊）；10、中国水网；11、万方数据库等。1.2.3设计要求城市污水要求处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1998）、一级排放标准，即SS30mg/l；BOD520mg/l；污泥处理后外运填埋。1.3原始资料1.3.1基本资料1、商丘市污水处理厂处理规模为5万m32、城市污水的水质如下表所示（除pH外，其余项目单位为mg/L）项目BOD5CODCrSSTNNH4+-NTP（以P计）pH原水水质30030030035253.57～7.4表1.1城市污水的水质3、城市污水从南面进入污水处理厂，污水处理后排入北面的水体，要求处理后的水质达到《城镇污水处理厂污水排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准的B标准，即SS≤20mg/L,BOD5≤20mg/L，CODCr≤60mg/L。污泥处理后外运填埋。4、污水处理厂厂区地形拟为平坦地形，标高为50.00米。厂区的污水进水渠水面标高为45.00米。（进水渠的宽及水深根据流量自行设计确定）。5、受纳水体洪水位标高为50.00米，枯水位标高为20.00米。常年平均水位标高为30.00米。6、全年平均气温20℃，最冷平均月气温12℃，最热月平均气温7、夏季主风向：西北风。1.4污水处理工艺流程的确定1.4.1工艺的确定污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合；构筑物的选型则是指处理构筑物的选择。两者是相互联系，互为影响的。城市生活污水一般以BOD物质为主要去除对象。由于经过一级处理后的污水，BOD只去除30%左右，仍不能排放；二级处理BOD的去除率可达90%以上，处理后的BOD含量可能降到20～30mg/L，但是仍达不到本课程设计任务的要求，BOD≤20mg/L,所以要进行深度，但由于本次课程设计时间只有仅仅两周，所以本设计只做到二级处理为止。该污水为典型的城市污水，BOD浓度适中，对处理水无特殊要求。由于该污水处理只需去除BOD5与SS,不考虑脱氮与除磷方面，所以选择两个比较好的方案：方案一：传统活性污泥法,其流程为:污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→接触池→处理水排放方案二：厌氧池+氧化沟,其流程为：污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→厌氧池→氧化沟→二沉池→接触池→处理水排放工艺流程方案的比较和选择，如下表，两方案都能达到处理水质的要求,BOD5,SS去除都能达到出水水质,工艺都是比较简单的,在技术上都是可行的。最终选择活性污泥法处理工艺是因为：（1）传统活性污泥法系统对污水处理的效果极好、BOD去除率可达90％以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。（2）经多年运行实践证实，传统活性污泥法处理系统存在着下列各项问题：①曝气池首端有机污染物负荷高，耗氧速度也高，为了避免由于缺氧形成厌氧状态，进水有机物负荷不宜过高，因此，曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；②耗氧速度沿池长是变化的，而供氧速度难于与其相吻合、适应，在池前段可能出现耗氧速度高于供氧速度的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象，对此，采用渐减供氧方式，可在一定程度上解决这一问题；传统活性污泥法氧化沟优点:1.有机物经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也历了一个从池道端的对数增长,经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期2.在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低3.效果好,BOD除率达90%以上缺点:1.曝气池首端有机污染物负荷高,耗氧速度也高2.暴气池溶积大,基建费用高.3.供氧与需氧不平衡4.对进水水质,水量变化的适应性较低,动行效果易受水质,水量变化的影响优点:1.可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化化沟内能太到好氧稳定的程度2.可考虑不单敲边鼓二次沉淀池,可少去污泥回流装置.3.BOD负荷低缺点:1.占地面积较大表1.2传统活性污泥法与氧化沟的比较由于活性污泥法工艺比较成熟，在与技术上经济上的造价以及运行费用的综合比较,活性污泥法工艺是最终的选择。1.4.2二沉池的比较和选择经下面的图表，可以看出，平流式与辐流式沉淀池都是可选的.平流式沉淀池对水质冲击变化效果好。但占在面积大，排泥因难，要人工排泥。所以不是太好，虽然辐流式沉淀池排泥设备复杂，需具有较高的运行管理水平。施工严格。但是这些问题对于这个发展型的城市来说，这点问题并不是太大,管理水平可以请技术高的人才来管理。设施工并且看到了它的优点处理水量较为经济。排泥设备己定型系列化，运行稳定，管理方便结构受力条件好。所以选择辐流式沉淀池作为二沉池是好的选择。类型优点缺点适用条件平流式处理水量可大可少,有效沉淀区大,沉淀效果好,对水量水质变化适应性强,造价低,平面布置紧凑占地面积大,排泥因难(人工排泥),工作繁杂,机械刮泥易锈,配水不均地下水位高,施工困难地区,适用流动性差比重大的污泥,不能用静水压力排泥,污水量不限辐流式处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水平,施工严格适用处理水量大,地下水位较高的地区及工程地质条件差的地区表1.3污水处理工艺流程图1.1污水处理工艺流程图1.5污水处理构筑物的选型及设计要点1.5.1格栅用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。要根据流量选择清渣方式，人工清渣格栅适用于小型污水厂，机械清渣格栅适用于栅渣量大于0.2m3设计参数：a、栅条间隙：人工清除为25～40mm，机械清除为16～25mm；b、格栅栅渣量：格栅间隙为16～25mm时是0.10～0.05m3栅渣/10m3污水，格栅间隙为30～50mm时是0.03～0.01m3栅渣/10m3污水；栅渣含水率一般为80％，容重约为c、格栅上部必须设置工作台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全冲洗设施；d、机械格栅不宜少于2台。e、污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s，格栅前渠道水流速0.4～0.9m/s；f、格栅倾角一般采用45°～75°；g、格栅水头损失0.08～0.15m。1.5.2沉砂池用于去除比重较大的无机颗粒。本设计采用钟式沉砂池，它利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走。具有沉砂效果好、工作稳定、清洗、排沉砂较方便等优点。设计参数：a、水力表面负荷为200m3/m2.h,停留时间约为20～30s；b、进水渠道直段长度应为宽度的7倍，并且不小于4.5米；c、进水渠道流速，在最大流量的40％～80％情况下为0.6～0.9m/s,在最小流量时大于0.15m/s,但最大流量时不大于1.2m/s；d、出水渠道与进水渠道的夹角大于270。，两种渠道均设在沉砂池的上部；e、出水渠宽度为进水渠道的2倍，出水渠道直线段长度要相当于出水渠的宽度；1.5.3初次沉淀池去除悬浮物质，同时可去除部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。本设计选用中心进水周边出水辐流式沉淀池。它的优点是进水中间进水管进水，然后经过水流向四边扩散，布水均匀；多位机械排泥，运行较好，管理方便，而且排泥设施已趋于稳定型。设计参数：a、沉淀时间为1～1.5h；b、表面水力负荷为1.5～3.0m2/m3·h；校核负荷q1′<4.34（m2/m3·c、每人每日污泥量为14～27g/（p·d）或0.36～0.83L/（p·d）；d、池径不宜小于16m，池底坡度一般采用0.05～0.10；e、污泥含水率为95～97%；f、池子直径与有效水深之比为6～12，缓冲层高度,非机械排泥时宜为为0.5m；机械排泥时，缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。1.5.4曝气池本设计选用传统活性污泥曝气池，采用鼓风曝气系统。所谓推流，就是污水从池的一端流入，在后继水流的推动下，沿池长度流动，并从池的另一端流出。设计参数：a、进水方式不限，出水多用溢流偃，水位较固定；b、曝气池池长与池宽之比（L/B），一般大于5～10；c、有效水深最小为3m，最大为9m；超高一般为0.5m，当采用表曝机时，机械平宜高出水面1m左右。 d、曝气池廊道的宽：深，多介于1.0～1.5之间；廊道长宜为50～70m；e、曝气池一般结构上分为若干单元，每个单元包括一座或几座曝气池，每座曝气池常由1个或2～5个廊道组成；当廊道数为单数时，污水的进、出口分别位于曝气池的两端；而当廊道数为双数时，则位于廊道的同一侧；f、在池底应考虑排空措施，按纵向留2/1000左右的坡度，并设直径为80～100mm的放空管。g、曝气池的进水与进泥口均设于水下，采用淹没出流方式。1.5.5二次沉淀池设计参数：a、沉淀时间为1.5～2.5h；b、表面水力负荷为1.0～1.5m2/m3·c、污泥量为10～21g/（p·d）；d、污泥含水率为99.2～99.6%；e、池径不宜小于16m，池底坡度一般采用0.05～0.10；f、池子直径与有效水深之比为6～12，缓冲层高度为0.5m。g、最大允许的水平流速要比初次沉淀池的小一半；h、中心管中的下降流速不应超过0.03m/s；其静水头可降至0.9m，污泥底坡与水平夹角不应小于50度。1.6污水处理厂平面布置及处理流程高程布置1.6.1各处理单元构筑物的平面布置a、贯通、连接各隔离构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；b、土方量作到基本平衡，并避开劣质土壤地段；c、在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气贮罐等，其间距应按有关规定确定；d、各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。1.6.2污水处理厂的高程布置a、选择一条距离最厂、水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统能够运行正常。b、计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。c、还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。第二章设计计算书2.1设计流量的计算2.1.1流量计算污水平均流量：查资料可得，生活污水量总变化系数，由公式可得：2.2污水处理构筑物的工艺计算2.2.1泵前粗格栅泵前粗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。设置两座格栅，拟用回转式固液分离机。1.设计参数①设计流量：平均日流量：Qd=0.58m最大日流量：Kd=1.416②栅前流速v1=0.7/s，过栅流速v2=0.9m/s③栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=40mm④栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°⑤单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣/污水2.设计计算确定格栅前水深：栅前水深h取为0.8m；栅条间隙数n设计两组格栅，则每组格栅的间隙数为13条。栅槽有效宽度=0.01(13-1)+0.04×13=0.64m进水渠道渐宽部分长度其中α1为进水渠展开角为，进水渠宽B1=0.5m。栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则其中：h0：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=3ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42，栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽总高度:=0.8+0.3=1.1m栅后槽总高度:=0.8+0.04+0.3=1.14m格栅总长度H1为栅前渠道深，H1=h+h2，m。⑨每日栅渣量W宜采用机械清渣(取=1.416)。图2.1格栅计算尺寸2.2.2污水提升泵站1.设计说明污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，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。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过初沉池、曝气池、二沉池及接触池，最后由出水管道排入河道。设计流量Qmax=0.82m32.设计计算污水提升前水位-5.9m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位2.69m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=2.69-（-5.9）=8.59m水泵水头损失取2m，从而需水泵扬程H=Z+h=10.59m。采用MN系列污水泵（30MN-33B）该泵提升流量4800m3/h，扬程10.6m占地面积为π52＝78.54m2，即为圆形泵房D＝8m,高10m,泵房为半地下式，地下埋深6m图2.2污水提升泵房计算草图2.2.3沉沙池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。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点，故本设计采用平流式沉砂池，并设置2组。1.设计参数设计流量：Q=Qmax=0.82m3设计流速：v=0.30m/s水力停留时间：t=40s2.设计计算①沉砂池长度L：L=vt=0.3×40=12m②水流断面积A：A=Qmax/v=0.82/0.3=2.73m2③池总宽度B：设计n=2格每格宽取b=5m，则B=nb=2×5=10m④有效水深h2：h2=A/B=2.73/10=0.273m（介于0.25～1m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，则沉砂斗容积式中：X1——城市污水沉砂量3m3/105m3，Kd——污水流量总变化系数1.416每格沉砂池设两个沉砂斗，则每格沉砂斗的体积:⑥沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽1=1.1m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：（大于V=2.9m3⑦沉砂池高度H：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为：沉泥区高度为：h3=hd+0.06L2=1.0+0.06×3.65=1.22m池总高度H：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.273+1.22=1.793m=2m⑧校核最小流量时的流速：，符合要求。计算草图如下：图2.3平流式沉砂池计算草图2.2.4初沉池本设计选用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用机械刮泥。1.设计参数设计流量Qmax=2952m32.设计计算1）池子总表面积A：污水表面负荷q=2.5m3/（m2·2）有效水深h2：取水力停留时间t=1.5hh2=qt=2.5×1.5=3.75m3）每池一次的排泥量W：每次总排污泥量W1：式中：W1——每座沉淀池每天污泥量，m3/d；C0——进水的悬浮物浓度，；C1——沉淀出水的悬浮物浓度，；p0——污泥含水率，取97％；γ——污泥容重，取1000kg/m3；t——两次排泥的时间间隔，初沉池按2d考虑。所以，每次的总排污泥量：设置2组初沉池，则每个初沉池的排泥量为：W=W1/2=283.4/2=141.7m4)污泥斗容积的计算：取，，池底倾斜度i＝0.05，＝60°，半径R＝D/2＝28/2＝14m，根据计算草图计算，污泥斗高度：污泥斗容积：坡底落差：池底可贮存污泥的体积：可以贮存污泥的体积，所以有足够的体积贮存污泥。5)沉淀池总高度：式中，h1——超高，取0.3m；h2——沉淀区高度，m；h3——缓冲区高度，取0.3m；h4——污泥区高度，m；h5——污泥斗高度，m。所以，=7m沉淀池周边处的高度：径深比较校核：，符合径深比6～12的要求。6）计算草图：图2.4辐流式沉淀池计算图2.2.5曝气池采用传统曝气法，曝气池为廊道式。1.设计参数设计流量Qmax=7.08万m3/d，设4座。2.污水处理程度1）原污水的BOD5（S0）为210，经过一级处理后，BOD5降低25%考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5（S0）：S0=210（1-25%）=157.5mg/L。2）计算去处率，首先计算处理水中非溶解性BOD5值，即：式中：Ce——处理水中悬浮固体浓度，300；b——微生物自身氧化率，取0.07；Xa——在处理水的悬浮固体中，有活性的微生物所占的比例。取Xa＝0.4。代入各值得：处理水中溶解性BOD5值为：60－4.0＝56.0mg/L则去除率η：3.曝气池及曝气系统的计算与设计1）曝汽池BOD－污泥负荷法计算取BOD－污泥负荷率为0.3kgBOD5/（kgMLSS·d），为了设计稳妥，需要加以校核，校核公式：式中：；；；。代入各值可得计算结果表明，Ns值取1.3是合适的。2）确定混合液污泥浓度（X）根据已经确定的Ns值，查资料得相应得SVI值在100～120之间，取值为115。式中：——曝汽池混合液污泥浓度，mg/L；——污泥回流比，取0.5；——污泥容积指数，取115；——是考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的有关系数，取1.2。所以，3）曝汽池容积的确定根据公式式中——BOD－污泥负荷率；——污水设计流量，为5万m3/d；——曝汽池混合液污泥浓度，3400mg/L；——原污水的BOD5值，mg/L；——曝汽池的容积，m3。所以，4）确定曝气池各部分尺寸的确定本设计采用4组曝气池，每组的容积为取池深为h＝6.0米，那么每组的曝汽池的面积为：取池宽B＝7米，那么宽深比，符合1～2之间的要求。①池长：②长宽比：③设曝汽池为五道廊道式，廊道长：。④池的总高度取超高0.5米，那么池的总高度为：6＋0.5＝6.5米在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有5个进水口（见下图）。图2.5曝气池片面图在面对初沉池的一侧（前侧），在每组曝气池的一端，廊道I进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。4.曝气系统的计算与设计本设计采用鼓风曝气系统。平均时需氧量的计算：式中：O2——混合液需氧量，kgO2/d；——活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧量，取＝0.5；Q——污水流量，Q＝50000m3/d；Sr——经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，Sr＝（157.5－60）×10-3kg/m3＝0.0975kg/m3——活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧量，取＝0.15；V——曝汽池容积，V＝7720.6m3；Xv——单位曝汽池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，Xv＝（0.75×3400）×10－3＝2.550kg/m3；所以代入各值可得2）最大时需氧量的计算根据原始数据K＝1.4，代入各值可得：3）每天去除的BOD5值：4）去除每公斤BOD的需氧量：5）最大时需氧量与平均时需氧量之比：5.供气量的计算：曝汽池中采用网状膜型中微孔空气扩撒器，敷设于距池底0.2米处，淹没水深4.8米，计算温度设定为30℃查资料可得，水中溶解氧的饱和度：Cs（20）=9.17mg/L；Cs（30）=7.63mg/L1）空气扩散器出口处的绝对压力：式中：Pb——空气扩散装置出口处的绝对压力，Pa；H——空气扩散装置的安装深度，4.8米；所以，代入数值可得。2）空气离开曝气池面时，氧的百分比：——空气扩散装置的氧转移效率，对网状膜型中微孔取值12％。代入可得：3）曝气池混合液中平均氧饱和度：最不利温度按30℃4）换算为条件下，脱氧清水的充氧量：取值代入各值可得：=相应最大时充氧量为：5）曝气池平均时供氧量：代入各值，得6）曝气池最大时供氧量：7）去除每千克BOD5的供气量：8）每污水供气量：9）本系统的空气总用量：本系统采用空气在回流污泥井提升污泥。空气量按回流污泥的8倍考虑，污泥回流比R取值50%，提升回流污泥所需空气量为：总需氧量：10016.7+8333.3=18350m3/h6.空气管系统计算：在相邻两个廊道的隔墙上设一根干管，共8根计算。在每根干管上设8对配气竖管，共10条配气竖管。全曝气池共设80条配气竖管。每根竖管供气量：曝气池平面面积：每个空气扩散器服务面积按0.49m2；为安全计，本设计采用3858个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为：，每个空气扩散器的配气量为：7.空压机的选定空气扩散装置安装在距池底0.2m处，因此空压机所需压力为：空气机供氧量：最大时：10016.7+8333.4=18350m3/h=764.6m3平均时：8488.9+8333.4=16822m3/h=700.9m3根据所需压力及空气量，决定采用LG60型空压机4台。该型空压机风50kP风60m3正常条件下，2台工作，2台备用；高负荷时3台工作，1台备用。2.2.6二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用机械刮泥。1.设计参数设计进水量：Q=Qmax/6=493m3表面负荷：q范围为1.0—1.5m3/m2·h，取q=1.5m3/m2水力停留时间：T=2.2h设置6座。2.设计计算1）每座沉淀池面积A:按表面负荷算：直径D：取20m2）有效水深为：h2=qT=1.52.2=3.3m3）污泥斗容积取回流比污泥回流浓度污泥区所需存泥容积：每个污泥斗的容积：4）污泥区高度池底坡度为0.05池底进口处4m。池底坡度降5）二沉池总高度缓冲层高度h4=0.5m,取超高为h1=0.4。则池边总高度为：H1=h1+h2+h3+h4=0.4++3.3+0.81+0.5=5.01m池中总高度为：H=1+h5=5.01+0.15=5.16m=5.2m6）径深校核合格。7）辐流式二沉池计算草图如下：图2.6辐流式沉淀池计算草图2.2.7消毒设备的计算经二次沉淀池后出水流经消毒池与氯接触达到消毒效果。采用4座隔板式接触消毒池。1.设计参数设计流量：Qmax=0.82m3水力停留时间：T=30min=0.5h平均水深：h=1.4m隔板间隔：b=3.5m设计投氯量为＝6.0mg/L(对二级处理水排放时，投氯量为5～10mg/L，这里取6.0mg/L)2.接触池的计算1）接触池污水停留时间：t=30min则每个接触池容积：V=Qmax×30×60/4=0.82×30×60/4=369m分4座，则每座的容积为：V1=V/4=92.3m2）取池内流速：v=0.6m/s过水面积：3）消毒池面积设水深h=1.4m，则每个消毒池面积：4）廊道总宽隔板数采用4个，则廊道总宽为：B=（4+1）b=5×3.5=17.5总长5）接触池长度m，取4m。6）取超高0.3m，总高H=1.4+0.3=1.7m。7）查资料，二级处理水排放要求投氯量为6mg/L。一天所需总氯气量：库存按15d计算，则库存量为：15q=15×425.1=6376.5kg8）氯瓶的选取：容量（公斤）直径（mm）长度(m)瓶自重（公斤）氯瓶总重（公斤）10008382.208001800表2.1氯瓶的选取参数氯瓶储量：1000kg/瓶，D=838；L＝2.20m。则需氯瓶数为n=6376.5/1000=6.4个，取用7个。本设计中，氯库和加氯间合建在一起，氯库中取两组轨道承载氯瓶，平均每组轨道上放8个氯瓶，则轨道的长度为8×0.838＝6.7米，取7米；宽为2×2.20米＝4.40米，取4.50米，并且考虑工作人员的通行过道，选用ZJ－I型转子加氯机30～65kg/h三台，二台工作，一台备用。氯库和加氯间和建成矩形，其尺寸如下：20m×5.5m。2.2.8污泥浓缩池采用幅流式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。1.浓缩池设计计算1）污泥量的计算①初沉池污泥量:②二沉池污泥量式中：△X——每日增长的污泥量，kg/d；Y——产率系数，取0.5；Sa——经过预先处理，污水含有的有机物（BOD）量，157.5mg/L；Se——经过活性系统处理，污水含有的有机物（BOD）量，20mg/L；Q——设计污水量，50000m3/d；Kd——衰减系数，取0.09；V——曝汽池的容积，7720.6m3；Xv——MLVSS，Xv＝2.5kg/m3；代入各值可得：＝3437.5-1737.1＝1700.4kg/d则每日从曝气池中排除的剩余污泥量：所以，总剩余污泥量W＝9.3+11.8＝21.1m3/h=506.4m浓缩池池体计算本设计中采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，污泥泵房将污泥送至浓缩池。①设计参数进泥浓度：5g/L。进泥含水率P1＝99.4％即固体浓度C=6kg/m3。出泥含水率P2=97.0％。浓缩后污泥浓度：qs=30g/L。污泥浓缩时间：T=16h。贮泥时间：t=6h。固体通量M=1kg/(m2·h)。②每座浓缩池所需表面积：每个池的面积：A1＝70.8/2＝35.4m③浓缩池直径：，取7m。浓缩池有效水深：h1=校核水力停留时间浓缩池有效体积：污泥在池中停留时间，符合要求。确定污泥斗尺寸每个泥斗浓缩后的污泥体积：每个贮泥区所需容积：泥斗容积：式中：h4——泥斗的垂直高度，取0.8mr1——泥斗的上口半径，取2mr2——泥斗的下口半径，取0.8m设池底坡度为0.05，池底坡降为：故池底可贮泥容积：=因此，总贮泥容积为：（满足要求）。浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.50m则浓缩池的总高度H为：=5.3+0.30+0.50+0.8+0.09=6.99m=7m图2.7浓缩池计算草图2.贮泥池计算1）设计参数进泥量:初沉池污泥量：经浓缩排出含水率的污泥流量：总泥量：贮泥时间:T=20h2）贮泥池的设计计算贮泥池容积：贮泥池设置2座，则每座容积为：V1=V/2=130m尺寸(设为正方形)，取边长为5.1m。则池的有效容积为：V1=5.1×5.1×5.1=132.7>130m32.2.9厌氧消化池1）设计参数初沉污泥量：浓缩后的剩余活性污泥：污泥含水率：97%干污泥比重：1.01挥发性有机物：64%采用中温消化。2）消化池的容积计算由于剩余活性污泥量较多，故采用挥发性有机物负荷为1.4kg/(m3·d)，消化池总容积为：，取2200m3用两级消化，容积比一级：二级=2：1，则一级消化池容积为1470m3，用两个，每个消化池容积735m3，二级消化池一个，容积为消化池直径D用14m，集气罩直径d1=1.5m，高h1=1.5m，池底锥底直径d2=1.5m，锥角15°，h2=h4=2m。消化池柱体高度h3应大于D/2=7m，采用h3=8m。消化池总高度H=h1+h2+h3+h4=13.5m。消化池各部容积：集气罩容积：上盖容积：下锥体容积等于上锥体容积，V4=102.6m3柱体容积：消化池有效容积：（合格）。二级消化池的尺寸采用一级消化池的尺寸。图2.8消化池3）消化池各部分表面积计算：集气罩表面积：池上盖表面积等于池底表面积即：所以，池柱体表面积：地面以上部分地面以下部分4）消化池热工计算A．加热生污泥耗热量中温消化温度TD=35℃，污水的年平均温度为Ts=20℃，日平均最低温度℃。每座一级消化池每日投配的生污泥量，。故全年平均耗热量为：最大均耗热量为：B．消化池池体的热损失（1.2为热损失系数）式中：F——池盖、池壁及池底的散热面积，；——池外介质的温度，℃，池外介质为大气时，计算平均热耗量，采用年平均气温，计算最大耗热量，采用冬季室外计算温度；池外介质为土壤时，采用全年平均气温；K——池盖、池底与池体的传热系数，。在合理的保温结构厚度下：池盖、池壁（池外为大气）、池底（池外为土壤）池外介质为大气，全年平均气温，冬季室外计算温度。池外介质为土壤，全年平均气温，冬季室外计算温度。=1\*GB3①池上盖全年平均热耗量为：最大耗热量为：=2\*GB3②池壁地面以上全年平均耗热量为：最大耗热量为：=3\*GB3③池壁地面以下全年平均耗热量为：最大耗热量为：=4\*GB3④池底部分全年平均耗热量为：最大耗热量为：=5\*GB3⑤每座消化池池体全年平均耗热量为：最大耗热量为：输泥管道与热交换器的耗热量。输泥管道与热交换器的耗热量可简化计算取前两项热损耗的5%~15%。即，设计取10%。每座消化池总耗热量：消化系统总耗热量：式中，n为一级消化池的个数。热交换器的计算：污泥加热的方法有池内加热和池外加热两种。池内加热是用热水或蒸汽直接通入消化池或通入消化池或通入设在消化池内的盘管进行加热，这种方法由于存在许多缺点，很少采用。目前最常用的方法是采用泥—水热交换器外加热兼混合的方式。热交换器的计算包括热交换器管长，热源、消化污泥循环量计算。污泥循环量确定。设计采用一座消化池对应一台热交换器，全天均匀投配。每个消化池生污泥量生污泥进入一级消化池前，与回流的一级消化污泥先混合再进入热交换器，生污泥与回流污泥的比为1:2。回流的消化污泥量污泥循环总量计算污泥出口温度。生污泥日平均最低温度为12℃。生污泥与消化污泥混合后的污泥温度：污泥出口温度热水循环量。热交换器入口热水温度采用,出水温度，。则热水循环量为：④热交换器口径确定。选用套管式泥—水热交换器，内管通污泥，管径DN45mm，内管外径D=65mm。污泥在管内流速（在1.5~2.0之间合格）。外管管径DN80mm，热水在外管内管间流速为：（在1.0~1.5m/s之间，合格）。热交换器长度L。由以上计算可知，故热交换器长度式中D——内管外径，m;K——传热系数，约为。故设每根热交换器长5m，则共有根数为：根，取4根2.2.10污泥干化（脱水）设备根据实际的的情况，选用3台WL—200离心脱水机，2用1备。2.3污水处理厂平面设计及处理高程计算2.3.1污水处理厂的平面布置在污水处理厂厂区内有各处理单元构筑物，连通各处理构筑物之间的管、渠及其他管线，辅助性建筑物，道路以及绿地等，在进行处理厂厂区平面规划、布置时，应一般考虑以下原则：功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。考虑近远期结合，便于分期建设，并使近期工程相对完整。流程力求简短、顺畅，连接各处理构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折。厂区绿化面积不小于30%，总平面布置满足消防要求。土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。在处理构筑物之间，应该保持一定的距离，以保证敷设连接管、渠的要求。一般的间距可取值5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化池等，其间距应按有关规定确定。以工艺流程的最合理连接为主要原则，同时尽量满足其他专业的基本要求。处理后的出水排放距离近，减少了管线基建投资。交通顺畅，使施工、管理方便。厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向、进水方向、排水方向、工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置，既要考流程合理、管理方便，经济适用，还要考虑建筑造型、厂区绿化及与周围环境相协调等因素。按照不同的功能分区将整个厂区分为生活及辅助生产区（厂前区）、污水预处理区、污水二级生化处理区和污泥处理区，各区可用道路或绿地分割。在工艺设计计算时，就应考虑单体建筑物和平面布置的关系，而在进行平面布置时，也可根据情况调整建筑（构）物的数目，修改设计工艺。该污水处理厂平面布置在满足工艺流程的前提下，利用原有的地形布置，大致分为生活区、污水处理区、污泥处理区三区，布置紧凑，进出水流畅，节省占地；其中，综合楼、宿舍、食堂、办公楼等在入场正门一侧附近，方便本厂职工办公和起居生活，同时也方便外来人员；格栅间气味大，污泥区设在主导风向的下风向。在脱水机房附近设有后门，以减少泥饼、栅渣外运时对环境的污染。污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及各种管道、渠道、道路、绿化带等的布置。2.3.2污水处理厂的高程布置1.布置原则污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高,确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高;通过计算确定各部位的水面标高,从而使污水能够在处理构筑物之间通畅的流动,保证污水处理工程的正常运行。2.污水水头损失计算构筑物高程图：图2.9构筑物高程图本设计以洪水位40.00m为控制点，排水口的管道底部距离洪水位0.5m。计算高程如下：高程（米）洪水位45.00排水管道水位46.30集水井水位46.80跌水0.4接触池水位48.20池深1.4接触池到集水井的沿程水头损失＝0.0027×8＝0.0216m二沉池出水水位48.22二沉池到接触池的沿程水头损失＝0.0042×10＝0.042m二沉池水位标高48.26曝汽池的水位48.31曝汽池到二沉池的沿程水头损失＝0.0037×13＝0.048m初沉池的水位48.36初沉池到曝汽池的沿程水头损失＝0.003×15＝0.045m沉砂池的水为位48.41沉砂池到初沉池的沿程水头损失＝0.0028×11＝0.031m进水渠的水位50.00栅槽水头损失＝0.06m出水渠的水位48.94结束语污水处理设备网东莞春雷环保工程有限公司PAGEIII参考文献1.给排水教研室编.排水工程（二）课程设计任务、指导书；2.张自杰，林荣忱，金儒霖编.排水工程（下册）（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，1999；3.韩剑宏主编水工艺处理技术与设计北京：化学工业出版社，2007；4.李亚峰尹士君主编给水排水工程专业毕业设计指南北京：化学工业出版社，2003；5.张志刚主编给水排水工程专业课程设计北京，化学工业出版社，2004；6.李圭白编.水质工程学.北京：中国建筑工业出版社，2004；7.韩洪军，杜茂安主编.水处理工程设计计算.北京：中国建筑工业出版社，2006；8.南国英，张志刚主编.给水排水工程工艺设计.北京：化学工业出版社，2004；9.尹士君，李亚峰等编著.水处理构筑物设计与计算.北京：化学工业出版社，2004；10.张智，张勤等编著.给水排水工程专业毕业设计指南.北京：中国水利水电出版，1999；11.化学工业出版社.水处理工程典型设计实例.北京：化学工业出版社；.12.中国市政工程西南设计院编.给水排水设计手册：第1册，北京：中国建筑工业出版社，1986；13.中国市政工程西南设计院编.给水排水设计手册：第5册，北京：中国建筑工业出版社，1986；14.中国市政工程西南设计院编.给水排水设计手册：第9册，北京：中国建筑工业出版社，1986；15.中国市政工程西南设计院编.给水排水设计手册：第11册，北京：中国建筑工业出版社，1986；16.《给水排水快速设计手册》（第二册，排水工程），中国建筑工业出版社。5万m3／d秦皇岛海港区污水处理厂的工艺设计目录12136摘要 I27844Abstract II3654第1章绪论 1279481.1课题背景 1219231.1.1城市污水处理厂背景 1241811.1.2城市概况 2185101.1.3自然条件 316746第2章工艺选择 429012.1废水水质 4136302.2工艺方案分析 5141202.3工艺比较 524702.3.1氧化沟法 583592.3.2SBR法 8109132.4工艺确定 9287822.5工艺流程 12168392.6厂址选择 12152792.6.1选择原则 1216789第3章污水处理工艺设计计算 143.1中格栅143.2污水提升泵163.3细格栅163.4曝气沉砂池17117083.4.1曝气沉砂池池体积算 173.4.2沉砂斗计算183.5配水井193.6氧化沟2062903.6.1硝化区容积的计算 20119973.6.2反硝化区容积的计算 21220873.6.3沉淀区容积计算 2153963.6.4氧化沟的尺寸 2276133.6.5需氧量计算 22184393.6.6校核 225193.6.7供氧量计算 23226183.7接触池 23316403.7.1二氧化氯消毒剂的设计计算 23259863.7.2接触池的设计计算 24206263.8泵的选型 24193363.9储泥池的计算 25184693.10污泥重力浓缩池 2598003.10.1氧化沟每日排放的剩余污泥量 25313883.10.2浓缩池的直径 25126273.11污泥脱水间的计算 26128723.11.1参数选取 26162713.11.2设计计算 27104913.12本章小结 2713279第4章污水处理厂总体布置 2933024.1污水处理厂的平面布置 29264124.1.1平面布置的一般原则和要求 29289234.1.2构筑物的平面布置 30285714.2污水厂的高程布置 30117134.2.1高程布置一般原则和要求 30232114.2.2高程的计算 31141594.3本章小结 334733结论 3326086致谢 3718628附录1 389485附录2 4427893附录3 49燕山大学本科生毕业设计（论文）第1章绪论PAGE6PAGE5第1章绪论1.1课题背景1.1.1城市污水处理厂背景城市污水、生活污水、生产污水或经过工业企业局部处理的后的生产污水，往往都排入城市排水系统，故把生活污水和生产污水的混合污水做城市污水。这些污水除含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、动植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗涤剂等物质外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。经处理后的污水，最后出路有三种:（l）排放水体；（2）灌溉田地；（3）重复使用。城市污水的水质与城市的规模、生活水平、工业企业的状况及废水的处理水平、排水系统的形式及完善程度、气候环境等因素有关。主要水质指标为：水温一般在10～20℃，COD为200～500mg/L，BOD5为100～300mg/L，pH=6.5～7.5，SS=100～250mg/L，可生化性较好，各种营养物质齐全，对一切有毒有害工业废水必须经行预处理后才能排入城市下水道，以免对城市污水处理系统造成冲击。城市污水处理按处理程度不同可分为预处理、一级处理、二级处理、深度处理和污泥处理及处置。预处理:主要包括格栅和沉砂池。其主要作用是截留大块物质、砂石，以保证后续设备的正常运行。一级处理:主要是初次沉淀池。目的是将污水中悬浮状态的固体污染物质尽可育出也沉降去除，经过一级处理后的污水，可去除50%左右的悬浮物，BOD一般只能去除30%左右，达不到排放标准。二级处理工艺:主要由曝气池和二沉池构成。它是城市污水处理厂的核心，一般采用生物处理方法中的活性污泥法，主要去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物（以BOD、COD表示）。经二级处理后，有机污染物质（即BOD、COD）的去除率可达90%以上，污水中BOD值可降至20～30mL，有机污染物达到排放标准。深度处理:通用的工艺有混凝沉淀和过滤。主要目的是为了满足高标准的受纳水体要求或会用于工业等特殊用途，它是城市污水处理未来发展的方向。污泥处理：污水处理厂的重要组成部分，主要包括浓缩、消化、脱水和干化等。多年来，我国城市基础设施建设滞后于经济发展，污水处理设施欠账太多。根据国家“九五”计划和建设部城市污水处理规划要求，到2000年，城市污水处理达标率为25%，2010年达到40%。因此，可以预测，未来十年内用于城市污水处理设施建设的投资将达上千亿元。活性污泥法一直是城市污水处理的主导工艺，为满足日益严格的环境要求，并降低运行成本，简化管理，许多新技术、新工艺、新设备被开发出来和推广应用，如：A-B法，A/O法，A/A/O法，SBR法，ICEAS（改进的SBR法），氧化沟及酸化水解与好氧法的串联处理工艺等，新工艺的应用大大提高了我国城市污水处理的总体水平，降低了投资和运行费用，缓和了环保投资严重不住的矛盾，提高了污水处理效率。1.1.2城市概况秦皇岛市历史悠久，是中国唯一以皇帝名号得名的城市，全国首批14个沿海开放城市之一，中国北方重要的对外贸易口岸，国务院批准的全国甲级旅游城市。秦皇岛市下辖海港区、北戴河区、山海关区三个城市区和抚宁、昌黎、卢龙、青龙满族自治区四个县。市区用地7812.4平方公里，全市人口280.54万人。其中海港区是秦皇岛市的政治、经济、文化中心。南临渤海，北依燕山，东毗历史名城山海关，西连避暑胜地北戴河。总面积204.7平方公里，总人口54.39万人。海港区是秦皇岛市的中心区，南临渤海，北依燕山，东毗历史名城山海关，西连避暑胜地北戴河，是全市政治、经济、文化的中心区。海港区环境优美，风光旖旎，休闲度假的最佳场所。1.1.3自然条件地理位置秦皇岛市位于河北省东北部，地理坐标东经118°33＇～19°51＇，北纬39°24＇～40°37＇。地势北高南低。海港区地处渤海西部，辽东湾两翼。海岸线东起山海关金丝河口，西止昌黎县滦河口，总长126.4公里。所辖海区15米等深线海域面积1000平方公里。气象条件秦皇岛市的气候类型属于暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，光照充足。因受海洋影响较大，气候比较温和，春季少雨干燥，夏季温热无酷暑，秋季凉爽多晴天，冬季漫长无严寒。辖区内地势多变，但气候影响不大。市区全年平均气温11.2℃，平均最高24.9℃，最低零下4.3℃，无霜期约189天，全年降雨量551.7毫米。主导风向夏季为西南风，冬季为西北风。年平均风速1.5～2.5m/s，最大瞬时风速26m/s。气象条件秦皇岛市的气候类型属于暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，光照充足。因受海洋影响较大，气候比较温和，春季少雨干燥，夏季温热无酷暑，秋季凉爽多晴天，冬季漫长无严寒。辖区内地势多变，但气候影响不大。市区全年平均气温11.2℃，平均最高24.9℃，最低零下4.3℃，无霜期约189天，全年降雨量551.7毫米。主导风向夏季为西南风，冬季为西北风。年平均风速1.5～2.5m/s，最大瞬时风速26m/s。河流水系秦皇岛市境内水系比较丰富。境内河流分属滦河与冀东沿海河流两大水系。滦河最大，境内流域面积达3774平方公里。全市地下水资源总量7.49亿立方米，全市多年平均水资源总量16.46亿立方米。流经海港区和源于本区的河流有大汤河、小汤河、新开河、排洪河、大马坊河、护城河、沙河，均属沿海小型水系，具有北方山溪性河流特点。第2章工艺选择第2章工艺选择2.1废水水质根据相关资料查询城市污水水质情况见下表表2-1城市污水水质情况107~109107~109107~108106~107No/100mlTotalcoliform20010050mg/lAlkalinity（asCaCO3)15010050mg/lGrease1005030mg/lChlorides502512mg/lFreeammonia854020mg/lNitrogen（totalasN)29016080mg/lTotalorganiccarbon（TOC)20105mg/lSettleablesolids755520mg/lfixed325200105mg/lvolatile850500250mg/lDissolvedtotal（TDS)503020mg/lSulfates1584mg/lPhosphorus（totalasP)35158mg/lOrganic1000500250mg/lCOD400220110mg/lBOD527516580mg/lvolatile350220100mg/lSuspendedsolids（SS)525300145mg/lfixed1200strong720mediumweak350Concentrationmg/lUnitSolidstotal（TS)contaminants本工程为秦皇岛海港区污水处理厂的工艺设计，本设计的总设计规模为5万m3／d。该污水处理厂主要收集的污水为生活污水、工业废水和初雨径流，处理后出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级A标准。设计进水水质和排放标准见表2-2。总变化系数1.3，生活污水70%，工业污水30%。表2-2海港区城市污水水质指标项目CODBO