2022年城市污水处理厂工艺设计以及计算.docx

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1、城市污水处理厂工艺设计以及运算前 言课程设计是在我们完成水污染掌握工程课程课堂教案任务后进行地实践性教案环节.其目地是使我们加深对课堂所讲授地内容地懂得，以巩固和深化d 对水污染掌握工程所学地理论学问懂得，实现由理论与实践结合到技术技能地提高，在设计、运算、绘图方面得到锤炼 .在我国经济高速进展地今日，污水处理事业取得了较大地进展，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），更多地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、爱护水环境，造福子孙后代地思想已深化人心.近几十年来，污水处理技术无论在理论讨论方面仍是在应用发面，都取得了肯定地进步，新工艺、新技

2、术大量涌现，氧化沟系统和高效低耗地污水处理技术，如各种类型地稳定塘、土体处理系统、湿地系统都取得了长足地进步和应用.这些新工艺、新技术已成为水污染防治领域地热门讨论课题.在国家科委、建设部、国家环境爱护局地组织和领导下，广 泛、深化地开展了这些课题地科学讨论工作，取得了一批令人瞩目地讨论成果.本次设计地题目是污水处理厂设计.要熟识国家建设工程地基本设计程序以及与环境工程专业相关地步骤地主要内容和要求，学习给水排水工程设计手册和相关设计规范等工具书地应用；提高对工程设计重要性地熟识，克服轻视工程设计地倾向，工程设计才能是工科本科毕业生综合素养才能地表达，在用人单位对应聘者工程设计才能地要求是较高

3、 .这次设计地主要内容有：针对城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物地工艺尺寸进行设计运算，确定其型式和主要尺寸，确定污水厂地平面布置和高程布置.最终完成设计运算说明书和设计图.设计深度一般为初步设计地深度.由于时间有限，设计中可能显现不足之处，请老师批判指正.目 录第一部分 设计说明书 .1.第一章 总论 .1.第一节 设计任务和内容 1.其次节 基本资料 .1.其次章 污水处理工艺流程说明 .2.第三章 处理构筑物设计 .2.第一节 格栅.2.其次节 沉砂池 .3.第三节 初次沉淀池3.第四节 曝气池 .3.第五节 二次沉淀池 .4.第四章 污水处理厂总体布置 .4.第一节 设计要点 .

4、4.其次节 污水厂高程布置 .5.其次部分 设计运算书 .5.第五章 设计运算 .5.第一节 格栅.5.1.1 设计说明 .5.1.2设计流量 .6.1.3设计参数 .6.1.4设计运算 .6.其次节 污水提升泵站8.第三节 沉砂池 .8.3.1 设计参数 .8.3.2 设计运算 .8.第四节 平流式初沉池 .9.第五节 A/O 生物脱氮反应池 .1 25.1 设计水量 .1 3.5.2 设计水质 .1 3.5.3 好氧区容积 V1（动力学运算方法）1. 35.4 缺氧区容积 V2（动力学运算方法）1. 55.5 曝气池总容积 .1 55.6 剩余污泥量 生物污泥产量 .1 65.7 反应池主

5、要尺寸 .1 7第六节 二沉池 .1 7.6.1 设计参数 .1 8.6.2 设计运算 1.8.第七节 混凝沉淀池 .1 97.1 折板式反应池 .1 97.2 平流式沉淀池 .1 97.3 快滤池 .1 9.第八节 接触消毒池与加氯间 .2 08.1 设计参数 .2 0.8.2 设计运算 .2 0.第九节 污泥处理系统 .2 19.1 浓缩池 .2 1.9.2 消化池 .2 2.第六章 污水厂总体布置 .2 3.第一节 污水厂平面布置 .2 3其次节 污水厂高程布置 .2 3第七章 课程设计地主要参考资料 .2 3第一部分 设计说明书第一章 总论第一节 设计任务和内容1.1 设计任务针对一座

6、二级处理地城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物地工艺尺寸进行设计运算，确定活水厂地平面布置和高程布置.最终完成设计运算说明书和设计图.设计深度一般为初步设计地深度 .1.2 设计要求在设计过程中，要发挥独立摸索独立工作地才能；本课程设计地重点训练，是污水处理主要构筑物地设计运算和总体布置.课程设计不要求对设计方案作比较，处理构筑物选型说明，按其技术特点加以说明.设计运算说明书，应内容完整（包括运算草图），简明扼要，文句通顺，字迹端正.设计图纸应按标准绘制，内容完整，主次分明.其次节 基本资料1. 市区全年主导风向为东风 .2. 水量为 65000 m3/d；生活污水和工业污水混合后地水质估

7、计为：BOD5 = 200 mg/L， SS = 220 mg/L， COD = 450 mg/L， NH4 -N 35 mg/L ，最低水温 12，最高水温26要求达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中地一级 A 标准 .污水厂设计进出水水质对比表单位 ：CODBOD5SSNH3 Nmg/L进水45020022035出水 50 10 1053、厂区总面积掌握在（280 X 380） m2 以内，污水进入格栅间水面相对原地面标高为一2 7m，二沉地出水井出水水面相对原地面标高为一0 30m.其次章 污水处理工艺流程说明污水处理厂地工艺流程是指在达到所要求处理程度地前提下

8、，污水处理各单元地有机组合；构筑物地选型就是指处理构筑物地挑选 .两者是相互联系，互为影响地 .城市生活污水一般以 BOD 物质为主要去除对象，因此，处理流程地核心是二级生物处理法 活性污泥法为主 .按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级 .由于一级处理地内容是去除污水中呈悬浮状态地固体污染物质，经过一级处理后地污水， BOD 只去除30%左右，仍不能排放；二级处理地主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性地有机污染物质（ BOD ），去除率可达 90%以上，去除后地 BOD 含量可降低到 20-30 mg/l. 但是仍达不到本课程设计任务地要求， BOD10mg/L, 所以要进行三级处理

9、 深度处理 .生活污水和工业废水中地污染物质是多种多样地，不能预期只用一种方法就能把全部地污染物质去除洁净，一种污水往往需要通过由几种方法组成地处理系统，才能达处处理要求地程度 .详细地流程为：污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去初SS 45%,BOD 20%. 污水进入 A/O 循环脱氮系统，经过脱氮处理后，总氮去除率在70% 以上， 在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥浓缩间.二沉池出水经絮凝沉淀过滤深度处理后、加氯消毒，排入水体.第三章 处理构筑物设计第一节 格栅格栅是由一组平行地金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井地进口处或

10、污水处理厂地端部，用以截留较大地悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物地处理负荷，并使之正常进行 .被截留地物质称为栅渣 .设计中格栅地挑选主要是打算栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等 .格栅断面一般多采纳矩形断面 .依据格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采纳机械格栅 .设计要点a、栅条间隙：人工清除为25 40mm，机械清除为 16 25mm；b、格栅上部必需设置工作台，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；c、机械格栅不宜少于2 台.d、污水过栅流速宜采纳0.6 1.5m/s ，本次设

11、计取0.6/s ；格栅前渠道水流速0.4 0.9m/s，本次设计取 0.9m/s.e、格栅倾角一般采纳45 75；本次设计取75.f、格栅水头缺失 0.027m.其次节 沉砂池沉砂池主要去除污水中粒径大于0.2mm 地砂粒，目地是为了防止砂粒对后续处理工艺和设备带来地不利影响.砂粒进入初沉池内会使污泥刮板过度磨损，缩短更换周期；砂粒进 入泥斗后，将会干扰正常排泥或堵塞排泥管路；进入泥泵后将使污泥泵过度磨损，使其降低使用寿命；砂进入带式压滤脱水机将大大降低污泥成饼率，并使滤布过度磨损.常用地沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和涡流式四种形式.平流式沉砂池具有结构简洁，处理成效较好地优点；竖式沉砂池处

12、理成效一般较差；曝气沉砂池地最大优点是能够在肯定程度上使砂粒在曝气地作用下相互磨擦，可以去除砂粒上附着地有机污染物，同时，由于曝气地气浮作用，污水中地油脂类物质会升到水面形成浮渣而被除去；涡流式沉砂池利用水力涡流，使沉砂和有机物分开，以达到除砂目地.本设计中选用平流沉砂池，它具有颗粒成效较好、工作稳固、构造简洁、排沙较便利等优点.设计要点型式：平流式 .水力停留时间宜选50s.沉砂量可选 0.05 0.1L m3，贮砂时间为2d，宜重力排砂 .贮砂斗不宜太深，应与排砂方法要求、总体高程布置相适应.第三节 初次沉淀池处理地对象是悬浮物质，同时可去除部分BOD5 ，可改善生物处理构筑物地运行条件并

13、降低其BOD 5 负荷 .设计中采纳辐流式初沉池，中心进水，周边出水.优点：机械排泥，运行牢靠，治理简洁，排泥设备定型化.设计要点型式：平流式 .除原污水外，仍有浓缩池、消化池及脱水机房上清液进入.表面负荷可选 2.0m3 （ m2h），沉淀时间 1.5h ， SS去除率 50 60 .排泥方法：机械刮泥 .沉淀地贮泥时间应与排泥方式适应，静压排泥时贮泥时间为2d.对进出水整流措施作说明.第四节 曝气池活性污泥地反应器是活性污泥系统核心设备，活性污泥系统地净化成效在很大程度上取决于曝气池地功能是否能正常发挥.设计采纳推流式曝气池，鼓风曝气.推流式曝气池设有廊道可提高气泡与混合液地接触时间，处理

14、成效高，构造简洁，治理便利.设计要点型式：传统活性污泥法采纳推流式鼓风曝气.曝气地进水配水点除起端外，沿流长方向距池起点1/2 3 4 池长以内可增加 2 3个配水点 .曝气池污泥负荷宜选0 3kg BOD5（ kgMLSSd），再按运算法校核 .污泥回流比 R= 30 80 ，在运算污泥回流设施及二沉地贮泥量时，R 取大值 .SVI 值选 120 150ml/g ，污泥浓度可运算确定，但不宜大于3500 mg L.曝气地深度应结合总体高程、选用地曝气扩散器及鼓风机、地质条件确定. 多点进水时可稍长些，一般掌握L 5 8B.曝气地应布置并运算空气管，并确定所需供风地风量和风压.第五节 二次沉淀

15、池沉淀或去除活性污泥或腐殖污泥.它是生物处理系统地重要组成部分.设计中采纳辐流式二沉池 .周边进水，中心出水 .优点：机械排泥，运行牢靠，治理简洁，排泥设备定型化.设计要点型式：中心进水，周边出水，辐流式二沉池.二沉地面积按表面负荷法运算. 选用表面负荷时，留意活性污泥在二沉池中沉淀地特点， q 应小于初沉地 .运算中心进水管，应考虑回流污泥，且R 取大值 . 中心进水管水流速度可选0 20 5m s，配水窗水流流速可选0.5 0.5m s.贮泥所需容积按排水工程（下）相关公式运算.说明进出水配水设施.第四章 污水处理厂总体布置第一节 设计要点平面布置原就参考第五章第四节内容，课程设计时重点考

16、虑厂区功能区划、处理构筑物布置、构筑物之间及构筑物与管渠之间地关系.厂区平面布置时，除处理工艺管道之外，仍应有空气管，自来水管与超越管，管道之间及其与构筑物，道路之间应有适当间距.污水厂厂区主要车行道宽6 8m，次要车行道3 4m，一般人行道1 3m，道路两旁应留出绿化带及适当间距.污泥处理按污泥来源及性质确定，本课程设计选用浓缩一机械脱水工艺处理，但不做设计 . 污泥处理部分场地面积预留，可相当于污水处理部分占地面积地20 30 .污水厂厂区适当规划设计机房（水泵、风机、剩余污泥、回流污泥、变配电用房）.办公（行政、技术、中控用房）、机修及仓库等帮助建筑.厂区总面积掌握在（ 280 X 38

17、0） m2 以内，比例 1： 1000. 图面参考给水排水制图标准 GBJ 106-87 ，重点表达构（建）筑物形状及其连接管渠.其次节 污水厂高程布置符合高程布置原就.构筑物水头缺失参考附表.水头缺失运算及高程布置参见排水工程（下）.污水进人格栅间水面相对原地面标高为一2 7m，二沉地出水井出水水面相对原地面标高为一 0 30m.污水泵、污泥泵应分别运算静扬程、水头缺失（局部水头缺失估算）和自由水头确定标程 .高程布置图横向和纵向比例一般不相等，横向比例可选1： 1000 左右，纵向 1：500左右 .其次部分 设计运算书第五章 设计运算第一节 格栅进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可

18、去除大尺寸地漂浮物或悬浮物，以爱护进水泵地正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程地杂物.拟用回转式固液分别机.回转式固液分别机运转成效好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采纳悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整修理便利，适用 于生活污水预处理 .1.1 设计说明栅条地断面主要依据过栅流速确定，过栅流速一般为0.61.0m/s，槽内流速0.5m/s 左右.假如流速过大，不仅过栅水头缺失增加，仍可能将已截留在栅上地栅渣冲过格栅，假如流速过小，栅槽内将发生沉淀.此外，在挑选格栅断面尺寸时，应留意设计过流才能只为格栅生产厂商供应地最大过流才能地80%，以留有余地 .格栅栅条间隙拟

19、定为25.00mm.1.2 设计流量a. 日平均流量Qd=65000m3/d 2708m3/h=0.75m3/s=750L/s Kz 取 1.2b. 最大日流量Qmax=KzQd=1.2 2708m3/h=3249.6m3/h=0.9m3/s1.3 设计参数栅条净间隙为 b=25.0mm栅前流速 1=0.9m/s 过栅流速 0.6m/s栅前部分长度： 0.5m格栅倾角 =75单位栅渣量： 1=0.05m3栅渣 /103m3 污水1.4 设计运算（ 1） 确定栅前水深依据最优水力断面公式Q2B1运算得：2B2Q210.750.91.3m hB120.64m所以栅前槽宽约 1.3m. 栅前水深 h

20、0.64m（ 2） 格栅运算说明： Qmax 最大设计流量， m3/s； 格栅倾角，度（ ）；h 栅前水深， m；污水地过栅流速，m/s.栅条间隙数（ n）为nQmaxsin= 0.75sin7576 条ehv0.0250.640.6栅槽有效宽度（ B ）设计采纳 .10 圆钢为栅条，即 S=0.01m.BSn1bn0.017610.02576 =2.65m选用 GH1400 型链条式回转格栅除污机，水槽宽度1.4M ，栅槽深度 5.2M ，通过格栅地水头缺失h2h2Kh02h0sin2gh0 运算水头缺失；g 重力加速度；K 格栅受污物堵塞使水头缺失增大地倍数，一般取3；阻 力 系 数 ，

21、其 数 值 与格 栅 栅 条 地 断 面 几 何形 状 有 关 ， 对 于 圆 形 断面 ，41.79s3bh231.7940.0130.02520.629.81sin750.027m所以：栅后槽总高度HH=h+h1+h2=0.64+0.3+0.027=0.967m（ h1栅前渠超高，一般取0.3m ） 栅槽总长度 LL 1BB12.651.31.85m2 * tan12* tan 20L 1L 22H 1h0.93mh1 0.3+0.64 0.94H 10.94LL1L 21.00.5tan1.850.931.00.5tan 754.53mL1 进水渠长， m； L2 栅槽与出水渠连接处渐窄

22、部分长度，m； B1 进水渠宽，； 1进水渐宽部分地绽开角，一般取20.栅槽地深度为 5.2M ，长度为 4.6M ，宽度 B 为 2.8M ， B1 为 1.3M（ 3）栅渣量运算对于栅条间距 b=25.0mm 地中格栅，对于城市污水，每单位体积污水烂截污物为W1=0.05m3/103m3 ，每日栅渣量为WQ max W1864000.750. 0586400 =2.7m3/dK z10001.21000拦截污物量大于 0.3m3/d，宜采纳机械清渣 .其次节 污水提升泵站污水提升泵站为后续地工艺供应水流淌力，满意污水排放所需高程需要和水头缺失地要求，设计流量为 2708m3/h ，提上升度

23、 5.5m ，设置五台泵 300QW720-6-22 型潜污泵，四用一备 .第三节 沉砂池采纳平流式沉砂池3.1 设计参数设计流量： Q=750L/s设计流速： v=0.25m/s水力停留时间： t=50s3.2 设计运算（1） 沉砂池长度：L=vt=0.25（2） 水流断面积：50=12.5mA=Q/v=0.75/0.25=3m2（3） 池总宽度：设计 n=2 格，每格宽取 b=2m0.6m ，池总宽 B=2b=4m（4） 有效水深：h2=A/B=3/4=0.75m（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，就每个沉砂斗容积VQ 1TX

24、1864000.75302864003.24m 31K 1061.2106每个沉沙泥斗容积：设每一分格有四个泥斗V0=3.240.405m 324（每格沉砂池设四个沉砂斗，两格共有八个沉砂斗）其中 X1 ：城市污水沉砂量3m3/105m3 ， K ：污水流量总变化系数1.2（6） 沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽 a1=0.5m，斗壁与水平面地倾角为60，斗高 hd=0.6m ，就沉砂斗上口宽：a2hd20.6a10.51.2mtan60tan 60沉砂斗容积：Vhd62a 22aa122a1 0.6 261.2221.20.620.62 0.504m 3（略大于 V1=0.405m3 ，符

25、合要求）（ 7 ） 沉 砂 池 高 度 ： 采 用 重 力 排 砂 ， 设 计 池 底 坡 度 为 0. 0 6 ， 坡 向 沉 砂 斗 长 度 为LL2a2212.521.220.24.95m就沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.6+0.064.95=0.9m池总高度 H ：设超高 h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.75+0.9=1.95m（8） 进水渐宽部分长度 :LB2B1421.811.1mtan 20tan 20（9） 出水渐窄部分长度 :L3=L1=1.1m（10） 校核最小流量时地流速： 最小流量即平均日流量vmin=Q 平均日 /A=0.75/3=0.2

26、50.15m/s ，符合要求第四节 平流式初沉池设 计 中 选 择 两 组 平 流 沉 淀 池 ， N=2组 ， 每 组 平 流 沉 淀 池 设 计 流 量 为0.752 =0.375m3/s ，从沉砂池流出来地污水进入配水井，经过配水井安排流量后流入平流沉淀池 .（1） 沉淀池表面积Q3600Aq式中 A沉淀池表面积（） Q 设计流量（ m3/s ）q表面负荷 m3/（ m2h ） ,一般采纳 1.5 3.0 m3/（ m2h）设计中取 q=2 m3（/（2） 沉淀部分有效水深m2h）A0.37536002=675 h2q t式中 h2沉淀部分有效水深（ m）t沉淀时间（ h） ,一般采纳

27、1.5 2.0h设计中取 t=1.5hh221.5=3m（3） 沉淀部分有效容积V Qt3600V 0.3751.53600 =2025 m3（4） 沉淀池长度Lvt3.6式中 L 沉淀池长度（ m）v 设计流量时地水平流速mm/s, 小于等于 7mm/s设计中取 v=5mm/sL51 . 53 .627 m（5） 沉淀池宽度BA L式中 L 沉淀池宽度（ m）B6752725m（6） 沉淀池格数1nBb式中 n1沉淀池格数（个）b 沉淀池分格地每格宽度（m）设计中取 b=6.3m（7） 校核长宽比及长深比25n16.33.96个（取 4 个）长宽比 L/b=27/6.3=4.3 4 符合要求

28、，防止池内水流产生短流现象.长深比 L/h2=27/3=9 8 符合长深比 8 12 之间地要求 （8） 污泥部分所需地容积：V1Q m axV 1 c 1c 2 100 T0 .375r 100 220o 110 n86400100261044 .5 m 3110096 4式中： c1进水悬浮物浓度（ t/m3 ）， 0.00022 c2 出水悬浮物浓度（t/m3 ）， 0.00011 r 污泥密度， t/m3 其值约为 1T 取 4do 污泥含水率 %（9） 污泥斗容积：污泥斗设在沉淀池地进水端，采纳重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，为防止污泥斗底部积泥，污泥斗底部尺寸一般小于0.5m，污泥斗倾角大于60oV1式中 V1 污泥斗容积（ m3）1 a 2a 2h413aa1 a 沉淀池污泥斗上口边长（m）a 1 沉淀池污泥斗下口边长（m），一般采纳 0.4 0.5mh4 污泥斗高度（ m）4设计中取 a =6.3m ，h =5.0m， a 1=0.5mV5116.3230.526.30.5 =72.15 m3污泥斗以上梯形部分污泥容积：V2l1l22h 4bh 4 270.36.3 0.010.21ml1270.30.527.8ml26.3m27.