【《某城区污水处理厂工艺设计计算过程案例》6700字】

某城区污水处理厂工艺设计计算过程案例第1章污水处理厂设计计算1.1设计水质计算1.1.1原水水质表3-1城市污水水质表单位：mg/L指标CODCrBOD5SSTNNH3－N有机氮TP有机磷无机磷数值2801802254030105321.1.2处理后水质标准排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B排放标准，其主要水质指标应达到下列要求：表3-2出水水质标准单位：mg/L指标CODCrBOD5SSTNNH3－NTP大肠杆菌数（个/L）数值60.020.020.020.08.01.0104去除率≥79%，去除率≥89%，SS去除率≥92%，TN去除率≥50%，TP去除率≥80%。1.2确定污水处理方案的原则1、工艺设计科学化、合理化、智慧化；2、工艺能够稳定使用、高效使用、满足要求、达标排放；3、维护简单、从经济方面，减少费用；4、处理系统的运行成本应在技术合理、确保达标排放的条件下，降低运行费用；同时，不应采用将来在长线运行过程中需要大规模停产检修的工艺；5、设计污水处理系统时考虑避免二次污染，尽可能减少对周围环境的影响；6、采用较高程度的自动化控制系统。1.3污水处理方案主体技术的确定本工程是对福鼎市的污水处理以及管网，污水处理问题与人们的生活环境的矛盾日益突出，也就是要从水质、成本、技术、管理这几个方面发展，本次设计也是从这几个方面去设计，通过对工艺的比选，做到适合福鼎市现状的工艺。我国常用的污水处理工艺有氧化沟法、CASS、A/A/O工艺、氧化沟、SBR。本次设计的污水厂是中型规模，因此呢A/A/O工艺、和CASS工艺比较实用，在脱氮除磷方面，效果都很好，而且在结构方面，二者都具有结构简单的特点，因此在管理方面也都方便管理。当然这两个工艺也有各自的特点，和各自的发展，通过进一步对这两个工艺详细的比较来选择本工程污水处理工艺。1.1.1CASS主要特征1连续进水，间断排水CASS工艺可连续进水，这个优点可以说是和SBR工艺一个完美的结合，在排水方面优化很大，为SBR工艺提供了更高的发展空间，少了排水方面的束缚，当然CASS工艺设计的时候理论上是连续进水，虽然在实际操作中也不能做到理想化，也会有突发情况，不过这对处理系统的运行影响也不是很大。2

运行时序性

CASS反应池通常有四个阶段曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。3溶解氧周期性变化，浓度梯度高

CASS在反应阶段曝气，在沉淀和排水阶段不曝气，微生物的状态变化大，因此很好的实现了氧的利用，这个优点对工艺的处理效果，有很大帮助，而且有和而其他工艺相比突出了它的优势，提高了水质处理的效率；同时也是对CASS工艺与传统活性污泥法在氧利用率方面有了更清楚的认识，也对于以后工艺的优化，和污水处理技术有更大的帮助。优点1、工艺运行简单，占地小，费用低；2反应池浓度梯度高，推动力大；3、沉淀效果好；4不易发生污泥膨胀；5、适合分期建设。缺点1、控制方法表较单一；2、硝化反应和反硝化难以完全进行；3、效率较低；除磷效率局限性较大；自动化程度高，对工作人员要求高。A2/O工艺，又名A-A-O工艺，即厌氧-缺氧-好氧工艺，被称为最简单的同步脱氮除磷工艺。从这个意义上说，这个过程应称为生物脱氮除磷工艺。该过程的效率，可以实现:BOD5和SS90%~95%，总氮超过70%，磷为90%左右，适用于大中型城市污水处理厂。通过从我国污水排放的水质情况来看，处理后的污水排入封闭的水或水体所造成的水体富营养化，从而影响供水水源，在这方面A2/O的优势比较明显，对污水处理工艺的选择显而易见，也是这个原因我国对A2/O工艺的选择较多，主要是对水质的处理较好，对于水质问题较大的地区比较实用，但A2/O工艺的在投资相对较高、运行、操作方面比较复杂，因此难度较高于其它几种工艺。该工艺对废水中有机物和氨氮的去除率高。当总停留时间超过54h，COD可降至100mg/L，等指标均能达到排放标准，总氮的去除率达70%以上。缺氧反应器:功能是脱氮，硝态氮是通过内循环至好氧反应器，混合液流通量较大。好氧反应器和曝气池混合进入反应器的厌氧反应器，功能复杂，也是整个工艺的关键环节，去除BOD，吸磷，硝化。这个池中污泥含磷较高，混合液中小的含量高。优点脱氮除磷同步处理工艺；2、在厌氧(缺氧)和好氧交替运行条件下，丝状菌大量增殖，无污泥膨胀；3、SVI值小于100；4、污泥中磷含量高，肥效高；污泥去除率高，运行稳定；5、污泥沉降性能好。缺点1、磷氮难以高效去除；2、污泥增长局限性较大；3、传统AAO水质处理标准较低，后续处理复杂，适用于水质要求不高的地方。通过比较这两种工艺的优缺点，1、在技术操作，管理维护方面，简单方便是工艺稳定运行的最重要的条件，同时也效率的保障；2、没有经济的支持工程很难开展，结合福鼎市的经济发展，尽量减少土地利用，减少费用；3、水质要求，水体满足要求排放；4、对周围环境的影响，主要是噪音和臭气；5、方案的选择结合远近的使用。最终选择CASS工艺作为本工程处理工艺。1.4污水处理工艺流程进水→粗格栅→细格栅→旋流沉砂池→CASS反应池→消毒→出水第2章污水处理厂工艺设计计算2.1粗格栅设计计算1、粗格栅的设计参数（1）用机械清除，格栅栅条间隙宽度机械清除时宜为16～25mm，取25mm；（2）污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s，取0.9m/s；（3）格栅前渠道内的水速一般采用0.4～0.9m/s，取0.8m/s；（4）机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°，取60°；（5）格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m，取0.8m；（6）工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m；（7）通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m，取0.1m；（8）进水渠道渐宽处角度一般采用10°~30°，取20°；（9）栅前渠道超高一般采用0.3~0.5m，取0.3m；（10）采用带式输送机输送。（11）每日设1000m3污水的栅渣量，一般采用0.04~0.06m3/103m3。2、粗格栅的间隙数设计中选择2组格栅，即N=2组，每组格栅单独设置，每组格栅的设计流量为设计中取格栅栅前水深，格栅过栅流速，格栅倾角，格栅栅条间隙宽b=0.06m则粗格栅间隙数取10个。3、格栅槽宽度设计中取每条格栅栅条的宽度S=0.01m，则4、进水渠道渐宽部分的长度设计中取进水明渠宽度，渐宽处角度5、格栅与出水渠道连接的渐窄部分长度6、通过格栅的水头损失设计中取，设栅条断面为锐边矩形断面，则取7、栅后槽总高度设栅前渠道超高8、栅槽总长度L9、每日栅渣量在格栅间隙为16~25mm时，栅渣量，本设计的格栅间隙为20mm，取栅渣量为每1000污水产0.05，则因每日栅渣量大于0.2，故采用机械清渣。2.2进水泵房1、设计计算：污水管道接入进水井设计水位为-5.05m,泵房最低设计水位为-7.850m,配水井设计水位6.95m，管道水头损失和局部水头损失约1.5m，安全水头1.5m。（1）设计流量：2。（2）设计扬程：。（3）结构尺寸：（4）主要设备：一期配备潜污泵3台，大泵:流量,扬程H=15m,功率N=90kw,一用一备,两台均设变频器控制;小泵:二期再增设3台小泵，流量，扬程H=18m,功率N=90kw,两台设变频器控制。二期总共6台水泵，4用2备。电动葫芦，起重量2吨，起升高度18m，配用电机功率N=1.0+2×0.4=1.8kw。2、运行方式：水泵自动控制运行，根据水位控制水泵轮流工作，设高、低水位报警系统和水泵工况指示及报警系统，低水位时全部水泵停机。表4-1350QW1500-15-90型潜水式污水泵型号流量m3/h扬程m转速r/min功率kW效率%出口直径mm350QW1500-15-901500159909082.1350350QW1200-15-901200189909067.53502.3细格栅的设计1、设计参数（1）用机械清除，细格栅栅条间隙宽度机械清除时宜为1.5～10mm，取10mm；（2）污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s，取0.9m/s；（3）格栅前渠道内的水速一般采用0.4～0.9m/s，取0.8m/s；（4）机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°，取60°；（5）格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m，取0.8m；（6）工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m；（7）通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m，取0.1m；（8）进水渠道渐宽处角度一般采用10°~30°，取20°；（9）栅前渠道超高一般采用0.3~0.5m，取0.3m；（10）每日每1000污水的栅渣量，一般采用0.1~0.05/污水，取0.07/污水：（11）采用带式输送机输送。2、细格栅的间隙数设计中选择2组格栅，即N=2组，每组格栅单独设置，每组格栅的设计流量为。设计中取格栅栅前水深，格栅过栅流速，格栅倾角，格栅栅条间隙b=0.01m。则细格栅间隙数取60个。3、格栅槽宽度设计中取每条格栅栅条的宽度S=0.01m，栅槽宽度比格栅宽0.2~0.3，则4、进水渠道渐宽部分的长度设计中取进水明渠宽度，渐宽处角度5、格栅与出水渠道连接的渐窄部分长度6、通过格栅的水头损失设计中取，设栅条断面为锐边矩形断面，则取。7、栅后槽总高度设栅前渠道超高8、栅槽总长度L9、每日栅渣量取栅渣量为每1000污水产0.07，则因每日栅渣量大于0.2，故采用机械清渣。2.4旋流沉砂池的设计2.2.1旋流沉砂池的计算1、设计要求（1）旋流速度为0.25-0.40m/s，水平流速为0.1m/s。2、设计参数（1）沉砂池水力表面负荷不大于200m3/(m2·h)，最高时流量时水力停留时间不小于30s。沉砂区水深1.0~1.2m,径深比控制在2.0~2.5。（2）进水渠道直段长度应为渠道宽的7倍，并且不小于2.5m，以创造平稳的进水条件。（3）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;但最大流量不大于1.2m/s。（4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270°，以防止短流。出水渠道宽度为进水渠道的2倍，直线段不小于出水渠道宽度。（5）沉砂区与贮砂区的过渡段应有不小于25°的坡度，以利于砂粒滑人贮砂区。贮砂区底部锥斗坡度不小于45°。（6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内所需的水位。3、已知条件污水处理厂设计规模57500m3/d,综合变化系数K.=1.3，设计采用涡流式沉砂池，试确定涡流沉砂池尺寸。57500×1.3=74750=0.865。4、选型计算（1）设计流量沉砂池按最高时流量设计。本例最高时流量Qmax=57500×1.3=74750=0.865：沉砂池设2座，每座沉砂池设计流量Q=Qmax/2=3112.6/2=1557(m3/h)。（2）规格选择查表3-2，选择直径1.65m的涡流沉砂池，各部分尺寸见表3-3。（3）参数校核①表面负荷②停留时间a.沉砂区体积Vb.停留时间HRT：c.停留时间满足。③进水渠流速V1④出水渠流速V2（4）放空管管径D当旋流沉砂池需要进行检修时，需要将池中的水放空，因此要设置放空管。①旋流沉砂池的有效体积：V=。②放空时间：T=30min③放空管管径：D=250mm④校核放空管流速：根据《室外排水设计规范》第2.2.5条非金属排水管道的最大设流速为5m/s,第2.2.7条中排水管道在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s。因此，放空管流速v=0.167m/s是合理的。2.2.2旋流沉砂池的选择1、主要设备：旋流沉砂池两座。池径φ3650mm。配套气提砂式旋流除砂机2套，功率p=0.55kw；与除砂机配套的鼓风机2台,流量Q=1.54，风压39.2kpa，功率P=2.2kw；砂水分离器流量Q=20-40L/s。功率P=0.37kw；进水渠设置手动渠道2台闸门，渠宽750mm，渠深1100mm，水深600mm；出水渠设置手动渠道3台闸门，渠宽1800mm，渠深1100mm，水深600mm。2、运行方式：旋流沉砂池两座，采用旋流式沉砂池两座并排布置，进水渠上设检修闸板。出水经渠道汇合后通过渠道流向CASS池。在每座旋流沉砂池内安装有浆板搅拌机一台，并配套鼓风机和砂水分离器，沉砂经水力旋流浓缩器和砂水分离器分离后外运。2.5CASS生化池的设计2.5.1基本参数按平均日流量5.7500设计，共两组，每组两个池子，池子个数n=4；对于生活污水可取f=MLVSS/MLSS=0.75；根据现行《室外排水设计规范》第6.6.37条，污泥负荷的取值以同时脱氮除磷为目标时，宜按规范表6.6.20的规定取值，污泥浓度取值X=2500-4500mg/L，依据工程实际，取X=4000mg/L；MLVSS污泥浓度：；根据工程实际及规范，取BOD5污泥负荷有效水深一般规定H=4-6m是可行的，取H=5m，缓冲层高度ε=0.7m；沉淀时间ts=1h，排水时间tD=1h闲置时间tb=0h。2.5.2每座反应池容积对于充水比m,参照《室外排水设计规范》要求，仅需除磷时宜为0.25-0.5，需脱氮时宜为0.15-0.3，按工程实际，取0.23。则反应时间：可得每一个处理周期的时间。则每天的运行周期数为N=6，反应池子个数n=4，可得每个周期的进水时间：。每个周期单个反应池的进水量为：每座反应器反应池容积：每座反应池中选择区、预反应区、主反应区的体积比为1:5:30。1、好氧区（主反应池）计算（1）好氧区（主反应池）容积（2）好氧区长度比n1参照《室外排水设计规范》要求，矩形SBR反应池长宽比：间歇式进水（1-2）：1。设计取好氧区长宽比n1=2。（3）好氧区宽度（4）好氧区长度（5）好氧区实际容积2、厌氧区（生物选择池）计算（1）厌氧区容积V2（2）厌氧区长度比n2根据规范，取厌氧池长宽比为2.5（3）厌氧区宽度（4）厌氧区长度（5）厌氧区实际容积（6）根据《室外排水设计规范》第6.6.7条，厌氧区应采用机械搅拌，搅拌器功率，取潜水搅拌单池所需功率为，则潜水搅拌器总功率。单池中厌氧池分格数为一格，每格内设潜水搅拌器1台，则每台搅拌器功率为1.73kW。2.5.3缺氧区（预反应池）计算1、缺氧区宽度2、缺氧区长度3、缺氧区容积4、缺氧区平均水力停留时间5、缺氧区应采用机械搅拌，搅拌器功率，取潜水搅拌单池所需功率为，则潜水搅拌器总功率。单池中厌氧池分格数为一格，每格内设潜水搅拌器1台，每格内设置潜水搅拌器2台，则每台搅拌器功率为2.36kW。反应池单池有效容积反应池有效容积反应池平均水力停留时间放空管管径D当CASS生化反应池需要进行检修时，需要将池中的水放空，因此要设置放空管。取放空时间：T=3h，放空管管径D=500mm，校核放空管流速：金属排水管道的最大设计流速为10m/s，排水管道在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s。因此放空管的流速是合理的。6、需氧量、供氧量（即AOR）（1）需氧量(AOR)Y为污泥产率系数，取0.6；为衰减系数，取0.041，则因此（2）标准需氧量（SOR）①氧利用率采用微孔曝气器，气泡直径小，比表面积大，氧的利用率高，一般为28%-32%；采用JADS型曝气软管，5m水深时为26%-28%；采用组合式旋切曝气器为14%-21%；综合各类曝气设备的氧利用率，取。②曝气池溢出气体含氧量③曝气处绝对压力污水处理厂所在地区大气压为，故压力修正系数ρ=1。④夏季曝气池平均溶解氧考虑最不利情况，按夏季时最高水温计算设计需氧量。⑤需氧量修正系数⑥标准需氧量⑦总供氧量⑧最大供氧量剩余污泥设计剩余污泥量设SVI=100，估算剩余污泥浓度剩余污泥密度，则含固率。剩余污泥含水率剩余污泥体积设每周期排泥时间为沉淀时间的1/4，则每日总排泥时间剩余污泥泵台数每池各1用1备，共8台，运行4台。污泥回流设备宜≥2台，并另有备用，空气提升器可不备用。剩余污泥泵流量污泥泵选型，扬程H=8.0m，功率P=1.5kW。剩余污泥管管径d根据《室外排水设计规范》，取设计流速，计算污泥管径则取污泥管径d=400mm。CASS反应池每格池分为主反应区和预反应区，预反应区设选择区和兼氧区，进水与回流污泥在选择区混合，防止污泥膨胀。每格设潜水搅拌器6台，间歇搅拌，防止沉泥；设旋转式出水器1台，用于排出污水；潜污泵2台，作用是污泥回流和排出污泥。反应区均采用微孔曝气头曝气，曝气头均布置在池底。CASS生物池每日工作24h，分为6个周期，每个周期有曝气、沉淀、出水、闲置四个阶段。8002.5.4鼓风机房1、设计计算（1）设计供气量：（2）设计气水比；（3）微孔曝气器数量n采用微孔EPDM曝气器，每个能提供的空气量为2.0m2/h则微孔曝气数量个，考虑微孔器的损坏，考虑5%的备用，则微孔曝气器的数量n=21883x1.05=23000个。单个微孔曝气头服务面积为一般单个微孔曝气头服务面积个则微孔曝气数量合理。（4）鼓风机的选定①鼓风机所需压力设微孔曝气器出口距曝气池池底0.2m处，因此，鼓风机所需要压力为:②单池小时供气量(G)③单机供气量G.鼓风机采用3用1备，同--时间有2格池子曝气。则单机供气量为根据所需压力及空气量，查阅给排水设计手册第11册常用设备。决定采用RP-350型罗茨鼓风机4台，3用1备，二期另购2台，该型号鼓风机风压58.8kPa，风量Q=206m2/min。(5)主要设备: