污水处理厂.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流污水处理厂.精品文档.某城市日处理水量13万污水处理工艺设计水处理课程设计书学院： 专业： 指导老师： 时间： 目 录一、前言二、 设计任务及状况 1 设计题目 2 设计任务及原则 3 设计基本内容 4 污水处设施设计一般规定 5 设计原始资料 6 污水厂厂址选择 7 平面布置原则三、 污水处理工艺流程主要构筑物设计说明 1 集水井 2 格 栅 3 提升泵房 4 曝气沉砂池 5 初沉池 6 曝气池 7 二沉池 四、 污水处理系统工艺设计计算 1 集水井的计算 设计数据 格栅设计简图 集水井的计算 2 格栅的计算 3 泵的选型 4 曝气沉沙池的计算 设计数据 曝气沉沙池的计算 5 初沉池的计算 6 曝气池的计算池体计算曝气系统设计与计算供气量的计算空气管道系统计算 7 二沉池的计算 五、 污水厂的总体布置 1 主要构筑物与附属建筑物 2 污水厂平面布置 六、 总结 七、主要参考文献 附录前 言水是一切生存必不可少的物质之一，没有水的世界是无法想象的。虽然我国水资源总量非常丰富, 年径流总量2.711012m3,， 居世界第六位，但是由于人口众多，人均占有仅2263 m3，约为世界平均的1/4，属世界缺水国家之一。由于水污染控制的相对滞后，受到污染的水体逐年增加，又加剧了水资源的短缺。而中国迅速进行的工业化、城市化、不可避免地会加快水污染速度。据统计，年我国城市污水排放量已达亿立方米，其中绝大部分水未经有效处理而排入江河湖海。全国以上的城市水域受到不同程度的污染，近的重点城镇的集中饮用水源不符合标准。我国北方城市大部分受到资源型缺水困扰，南方多水地区由于受到不同程度的污染，已经呈现缺水趋势。因此，增加污水处理比例和将污水处理之后再回用是今后我国城市污水处理的趋势。今后年我国要新增万吨城市污水日处理能力。此外，我国城市污水再生利用项目已经启动，一些城市或区域正全面规划污水资源化工程。到年，我国城市污水处理率将达。城市污水包括生活污水、工业污水（受轻微污染的冷却水除外）、初期污染雨水三种。生活污水是指人类在日常生活中使用过的，并被生活废料所污染的水。初期污染雨水只指降雨初期雨水冲刷地面后形成的污染严重的雨水。城市污水的性质特征与下列因素有关：人们的生活习惯；环境气候条件；生活污水与生活污水所占比例；所采用的排水体制以及国家、地方部门对水质的要求等。城市污水排放至下水道时要满足污水排入城市下水道水质标准（），排放到水体时要满足污水综合排放标准（）。为有效的解决水污染问题，必须深入了解城市污水的各项特性。 一 设计任务及状况 1 设计题目 某城市日处理水量13万m3/d污水处理厂工艺设计2 设计任务及原则 （1）设计任务目的，污水处理课程设计的目的在于加深理解所学专业知识，培养运用所学专业知识的能力，在设计，计算，绘图方面得到锻炼。针对一座二级处理的城市污水处理厂，我们对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水厂的平面布置和高程布置。最后我们完成了设计计算说明书和设计图（污水处理厂平面布置图）。 （2）设计原则 、污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须确保污水厂处理后达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况(如施工条件)，在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构(建)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。 、污水厂设计采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌据和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用持积极慎重的态度。 、污水处理厂(站)设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等要尽可能采取合理措施降低工程造价和运行管理费用。 、污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。 、污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。 、污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全贮存等。 、污水厂的设计在经济条件允许情况下，厂内布局、构(建)筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。3 设计基本内容 根据城市的总体规划或现状与设计方案选择处理厂厂址；处理工艺流程设计说明；处理构筑物性型式选型说明；构筑物或设施的设计计算；污水处理厂的平面布置（见CAD平面布置图）。4 污水处理设施设计一般规定 、 该市排水系统为合流制，污水流量总变化系统数取1.2，截流雨季污水经初沉池直接排入水体。 、处理构筑物流量：曝气池之前，各种构筑物按最大日最大时流量设计；曝气池之后(包括曝气池)，构筑物按平均日平均时流量设计。 、处理设备设计流量：各种设备选型计算时，按最大日最大时流量设计。 、管渠设计流量：按最大日、最大时流量设计。、各处理构筑物不应小于2组(个或格)，且按并开设计。 5 设计原始资料 （1）污水水量与水质 污水处理水量：13万m³/d； 污水水质：COD=450mg/L, BOD=200mg/L, SS=250mg/L, 氨氮 15mg/L， pH=6-9。 （2）处理要求 污水经二级处理后以符合以下具体要求： COD<70mg/L, BOD<20mg/L, SS<30mg/L, 氨氮<5mg/L, pH=6-9 ( 3 ) 处理工艺流程 无水拟采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如下： 污水格栅集水井曝气沉沙池曝气池二沉池初沉池出水 （4）气象与水文资料 风向：多年主导风向为东东北风。 气温：全年平均气温为20ºC；最大冻土深度为0.18m。 水文：降水量多年平均为每年728mm； 蒸发量多年平均为每年1210mm； 地下水位，地面下5-6m。 （5）厂区地形 厂区征地面积为东西长380m，南北长280m。 6 污水厂厂址选择 污水厂厂址选择是进行设计的前提，应根据选址条件和要求综合考虑， 选出适用可靠、管道系统优化、工程造价低、施工及管理条件好的厂址。选址时， 应考虑以下几方面： 、应符合城市或企业现状和规划对厂址的要求； 、应与选定的污水处理工艺相适应，如选定氧化沟、稳定塘或土地处理系统为处理工艺时，必须有适当可利用的土地面积； 、厂址选择，应尽量做到少占农田和不占良田，选择在有扩建条件的地方，为今后发展留有余地； 、厂址必须位于给水水源下游，并应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主风向的下风向，为保证卫生要求，厂址应与城镇、厂区、生活区及农村居民点保持约300m以上的距离，但也不宜太远，以免增加管道长度，提高造价； 、厂址应在工程地质条件较好的地方，在有抗震要求的地区还应考虑地震、地质条件。目的是减少基础处理和排水费用，降低工程造价并有利于施工。一般应选在地下水位较低地基承载力较大，湿陷性等级不高，岩石无断裂带，以及对工程抗震有利的地段； 、厂址应尽量选在交通方便的地方，以利施工运输和运行管理，否则就要增辟道路，增加工程量和工程造价； 、厂址应尽量靠近供电电源，以利安全运行和降低输电线路费用。对大型或不允许间断供水的工程需要连接两路电源； 、当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时，厂址应考虑与用户靠近，或方便运输，当处理水排放时，应与受纳水体靠近； 、厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处，靠近水体的处理厂，要考虑不受洪水威胁； 、要充分地用地形，应选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物高程布置的需要，减少土方工程量。若有可能，宜采用污水不经水泵提升而自流进入处理构筑物的方案，以节省动力费用，降低处理成本。7 平面布置原则、按功能分区，配置得当。主要是指对生产、辅助生产、生产管理、生活福利等各部分的布置，要做到分区明确、配置得当、而又不过分独立分散。既有利于生产，又避免非生产人员在生产区通行和逗留，确保安全生产。在有条件时(尤其建新厂时)，最好把生产区和生活区分开，但二者之间不必设置围墙。 、功能明确、布置紧凑。首先应保证生产的需要，结合地形、地质、土方、结构和施工等因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管(渠)的长度，便于操作管理。 、顺流排列，流程简捷。指处理构(建)筑物尽量按流程方向布置，避免与进(出)水方向相反安排，各构筑物之间的连接管(渠)应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构(建)筑物下面，目的在于减少能量(水头)损失、节省管材、便于施工和检修。 、充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于放空、排泥，又减少了工程量，而另一些构筑物放在较低处，使水按流程按重力顺畅输送。 、必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能(尤其是对大中型污水处理厂)。、构(建)筑物布置应注意风向和朝向。将排放异味、有害气体的构(建)筑物布置在居住与办公场所的下风向；为保证良好的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。 二 污水处理工艺流程主要构筑物设计说明1 集水井作用：对水质水量进行调节、减少或避免冲击负荷对仪器设备的影响、酸性水和碱性水的中和、调节水温、临时储水。集水池容积：650.16 m³集水池底面积： 325.1 m²2 格栅作用：格栅是一组平行的金属栅条制成的框架，斜置于污水流经的渠道上，或泵站集水井进口处，用以截流大块的悬浮或漂浮状态的污物。栅槽宽度：4.5m格栅间隙数：152个通过栅的水头损失：0.105m栅后槽总高：0.905m栅槽总长度：9.16m每日栅渣量：10.40m³/d3 提升泵房作用：通过泵将污水提升到一定高度。选型：选用2.5pw型的泵 4 曝气沉砂池作用：曝气沉砂池从50年代开始研究和使用，当前有推广的趋势，这种沉砂池中水流旋转流速达0.250.30m/s，而水平流速可降低到0.010.1m/s，而不致使有机物下沉。它能去除粒径小于0.6mm的细纱，并且使沉砂中含有机物量小。这种沉砂池具有预曝气、脱臭、除泡和防止污水厌气分解及加速油类分离作用，这些特点为沉淀池、曝气池、消化池等构筑物正常运行及砂的干燥脱水提供了条件。池的总有效面积：216.72m³水流断面积：18.06m²池总宽度：9.03m池长：12m需气量：1300.32m沉砂池所需容积：7.80m³每个沉砂斗容积：3.9m³沉砂斗上口宽度：2.12m沉砂斗有效容积：2.71m³进水渠道的水流速度：2m/s出水装置的堰头损失：0.55m排砂装置：选用吸砂泵排砂5 初沉池 6 曝气池本设计采用传统活性污泥法（又称普通活性污泥法），该法对BOD的处理效果可达90%以上。传统活性污泥法按池形分为推流式曝气池和完混合曝气池。推流式曝气特点是：废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；推流式曝气池可采用多种运行方式；对废水的处理方式较灵活；由于沿池长均匀供氧，会出现池首供气不足，池尾供气过量的现象，增加动力费用的现象。完全混合式曝气池的特点是：冲击负荷的能力较强；由于全池需氧要求相同，能节省动力；曝气池与沉淀池合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理；连续进水、出水可能造成短路；易引起污泥膨胀；适于处理工业废水，特别是高浓度的有机废水。综上，根据各自特点本设计选择推流式活性污泥法。在运行方式上，以推流式活性污泥法为基础，辅以分段曝气系统运行。曝气系统采用鼓风曝气，选择其中的网状微孔空气扩散器。共有3座曝气池（1座备用），池型采用折流廊道式，分五廊道，池长为56m，高为5.5m，宽10m，有效水深为5.0m,污泥回流比R=50%。 7 二沉池三 污水处理系统工艺设计计算 1 集水井的计算 集水池容积：采用相当于一台泵6分钟的容量 W= m³ 集水池面积：设集水池有效水深（m）：取H=2mF=325.1m²2 格栅的计算 设计说明1、栅条间距 栅条间距按污水泵型号选定。若在处理系统前还应符合下列要求：、人工清渣：2540mm；、机械清渣：1625mm；、最大间距：40mm。 2、清渣方式： 大型格栅（每日格栅量大于0.2m3）应用机械清渣。3、含水率、容重： 格栅的含水率按80%计算；容重约为960kg/m3。4、过栅流速： 过栅流速一般采用0.61.0m/s。5、栅前渠内流速一般采用0.40.9m/s。6、过栅水头损失一般采用0.080.15m。7、格栅倾角一般采用45750。 格栅设计简图 格栅的计算(1) 平均秒流量=1.505 m³/s(2) 最大秒流量 m³/s污水流量总变化系数 取1.2（3）格栅间隙数式中：栅条间隙数，个；最大设计流量，=4.2；格栅倾角，取= 45；栅条间隙， ，取=0.02；栅前水深，取= 0.5；过栅流速，取= 1.0；生活污水流量总变化系数，由设计任务书=1.2。则： (4) 栅槽宽度式中：栅条宽度，取0.01 。 =m （5）通过格栅的水头损失阻力系数的计算公式如下表： 栅条断面形状公式说明（形状系数）矩形逆水面带半圆的矩形圆形逆水、背水面都为半圆的矩形=2.42 =1.83=1.79 =1.67正方形 为收缩系数一般0.64故此设计中采用矩形栅条断面形状 ，即= 式中:设计水头损失，；计算水头损失，；重力加速度，取=9.8；系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用=3；阻力系数，其值与栅条断面形状有关；形状系数，取=2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条）。则： = m =m(5) 栅后槽总高式中：栅前渠道超高，取=0.3。则：=0.5+0.105+0.3=0.905m （6）栅槽总长度 L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga(m)L1=(B-B1)/(2tga1)(m)L2=L1/2(m)H1=h+h2(m) 式中：L1进水渠渐宽部分的长度（m）B1进水渠宽（m） B1取1.9ma进水渠渐宽部分的展开角，取20度L2栅槽于出水渠连接处渐窄部分长度（m） 则：L1=(B-B1)/(2tga1)= L2=L1/2=mL=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga(m) =3.64+1.82+0.5+1.0+ =9.16m( 7 ) 每日栅渣量式中：W1栅渣量（m3/103 m3污水） 当栅条间距为1625mm时，W10.10.05，当栅条间距为3050mm 时，W10.030.01 K2生活污水流量变化系数，见下表：表为生活污水量总变化系数的值平均日流量46101525407012020040075016002.3222.12.01.891.801.691.591.511.41.31.2 故取=1.2 则： 宜采用机械清渣3 泵的选型 根据下表格栅的栅条间距与截污量可知选用2.5pw型的泵 格栅的栅条间距与截污量栅条间距（mm）截污量(L/人.d)格栅后可安装的水泵型号2040709046 2.7 0.8 0.52.5PW、2.5PWL 4PW、4PWL6PWL8PWL 4 曝气沉沙池的计算 设计数据a) 旋转速度：0.250.30 m/s；b) 水平流速：0.1m/s；c) 最大流量时停留时间：13min；d) 有效水深：23m，宽深比11.5；e) 长宽比可达5f) 供气量：每m3污水供气量0.2m3；g) 空气扩散装置安在池子一侧，距池底0.60.9m；h) 池子进出口布置注意防止短流，进水与旋转方向一致。 曝气沉沙池的计算(1) 池子总有效容积 式中：最大设计流量， 最大设计流量时的流行时间，一般为1min3min, 此处取=2。则： (2) 水流断面面积 A= 式中： 时的水平流速（m2/s）一般采用0.060.12， 取0.1 m2/s。 则：A= （3）池总宽度 式中：设计有效水深(m) 取2m 则： =m 把曝气沉砂池分为3格，每格宽为b=3.01m,宽深比=1.5,符合要求。 ( 4 ) 池长则： = ( 5 ) 需气量 式中： d每m3污水用气量(m3/m3 )，取0.2 （6）沉砂室所需容积 式中: 城市污水沉砂量，取=30； 两次清除沉砂相隔的时间，取=2；则： (7) 每个砂斗所需容积式中：，沉砂斗数量（个），取2个。则：（8） 沉砂斗上口宽度 式中： - 沉砂斗高度（m），取1.4m -沉砂斗壁与水平面的倾向，一般采用圆形沉砂池=55°，矩形沉 砂池=60°,取=60°， -沉砂斗底宽度（m）,一般采用0.4-0.5m，取=0.5m。 则： （9） 沉砂斗有效容积 则： （10） 进水渠道水流流速 式中:-进水渠道宽度（m），取1.8m -进水渠道水深（m），取0.5m 则： （11） 出水装置 式中：-堰上水头（m） -沉砂池内设计流量（m3/s） m-流量系数，一般取0.4-0.5，这里选用0.4 -堰宽(m), 等于沉砂池的宽度，取2.49m。 则: =m (12) 排沙装置 采用吸砂泵排沙 5 初沉池的计算 6 曝气池的计算1、池体计算：(1) 水中非溶解性含量：式中：微生物自身氧化率，一般在0.050.10之间，取=0.09；微生物在处理水中所占的比例，取=0.4；水中悬浮固体浓度，取=30。初沉池对的去除率按25计算，进入曝气池的浓度=200×125=150则：水中非溶解性=7.1×0.09×0.4×307.67(2) 处理水中溶解性含量：= 207.67=12.33 取处理水中的总含量150(3) 的去除率：E= × 100%= 91.78% (4) 污泥负荷率：式中：污泥负荷，；系数，取=0.02；系数，一般为0.70.8，取=0.8。则：=0.21 在0.20.4之间，符合设计要求。(5) 混合污泥浓度： 式中：污泥体积指数，取=120；污泥回流比，取=50%；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；则： =3333(6) 曝气池容积： 式中：进水设计流量，取=。(7) 单个池容积： 式中：曝气池个数，共设3组曝气池，(一组备用) 则： (8) 单个池面积： 式中：h池深， 取则： 核算宽深比,取池宽则:在12之间，符合设计要求。(9) 池总长： 则： (符合要求)(10) 单廊道长： 式中：廊道条数，个，取=5。则： (11) 池总高： 式中：超高，取=0.5。则2、曝气系统设计与计算(采用鼓风曝气系统)(1) 曝气池平均需气量： 式中：氧化每公斤需氧公斤数，取 ；污泥自身氧化需氧率，取 = =20091.4=837(2) 最大需氧量：= =21881.1=912式中：变化系数，取=1.2。 (3) 每日去除的量：(4) 则去除每千克的需氧量：(5) 最大需气量与平均需氧量之比：3、供气量本设计采用YHW-型微孔曝气器，氧转移效率为20敷设在距池底1.0m处，淹没水深4m,计算温度30.查表得温度为20时 (1) 空气扩散器出口处的绝对压力：式中：空气大气压力，取；(2) 空气离开水面时氧的百分比：式中：曝气池逸出气体中含氧百分数，%；氧利用率，%，取=20%。则：=17.54%(3) 曝气池混合液氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）： 换算成20时脱氧清水的充氧量为：(4) 相应的最大时需氧量：(5) 曝气池平均时供气量：(6) 曝气池最大时供气量：(7) 去除一千克的供气量：为(8) 每污水的供气量为 4、空气管道系统计算 在曝气池的两个相邻廊道的隔墙上布设一条空气干管，共5条空气干管。在每根干管上布设5对空气竖管，全曝气共设50根空气竖管。图3.3 空气管路布置简图图3.4 曝气头布置图 (1)微孔曝气器个数，每个曝气头通气量按计算，服务面积按计每个曝气池所需曝气头数为取4644个（2）每根竖管的供气量为（3）每个曝气头的供气量（4）曝气池每廊道纵向设3根曝气支管，每根支管设31个曝气头。（5）鼓风机的选择。曝气头安装在距水面4.0m处，鼓风机所需压力为鼓风机最大供气量为根据所需压力和空气量，选择8台LG60型空压机，风机分压为50，风量为。空压机7台工作，1台备用。高负荷时，7台工作，平时6台工作，低负荷时5台工作。 7 二沉池的计算四 污水厂的总体布置1 主要构筑物与附属建筑物 2 污水厂平面布置 五 总结 六 主要参考文献 柏景方 编«水处理工程设计计算» 哈尔滨工业大学出版社 2006 韩洪军、杜茂安、周彤 编 « 污水处理技术 » 中国建筑工业出版社 2006