万吨城市污水处理厂工艺设计说明书.docx

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1、万吨城市污水处理厂工艺设计说明书862020年5月29日文档仅供参考污水厂设计说明书第一章 ZT市污水处理厂设计任务书第一节 设计任务及要求一、 设计任务。根据所给GZ市资料建一座污水处理厂。二、 设计要求1.根据以上资料,对该城市进行污水处理厂的扩大初步设计。2.编写设计说明计算书。3.画出两张图:1号图纸:污水处理厂平面布置图(1:500)。.1号图纸:污水和污泥处理工艺高程布置图(横比1:300;纵比1:500)第二节 基本资料 一、 设计原始资料全年主导风向 南风历年最高温度 38 最低温度 4 全年平均气温 24 厂区设计地面标高 +0.00m地震烈度 6级以下二、污水资料 1设计污

2、水 总污水量5.0万m3d,其中工业废水占60,生活污水占40。2.污水水质SSBOD5总氮TP碱度TKNCOD5(mgL)(mgL)(mgL)(mgL) (mgL)(mgL)(mgL)综合污水水质220200408100154001污水处理厂设计地面标高为0.00米。2污水提升泵房进水间污水管引入标高为-5m,。三、出水要求 污水处理后应达到国家污水排放标准一级B。表1 基本控制项目最高允许排放浓度(日均值) 单位: mg/L序号基本控制项目一级标准二级标准三级标准A标准B标准1化学需氧量(COD)50601001202生化需氧量(BOD5)102030603悬浮物(SS)102030504

3、动植物油135205石油类135156阴离子表面活性剂0.51257总氮(以N计)15208氨氮(以N计)5(8)8(15)25(30)9总磷(以P计) 12月31日前建设的11.535 1月1日起建设的0.513510色度(稀释倍数)3030405011PH6912粪大肠菌群数/(个/L)103104104注:下列情况下按去除率指标执行:当进水COD大于350mg/L时,去除率应大于60%;BOD大于160mg/L时,去除率应大于50%。括号外数值为水温12时的控制指标,括号内数值为水温12时的控制指标。项目名称数值BOD5 20mglSS20mglTN20mg/1NH3-N15mg/L;T

4、PlmglBOD520mgl SS20mgl 总氮(以N计)20mg/1 TPlmgl第二章 城市污水处理厂总体设计第一节 设计规模的确定一、 设计规模污水处理厂的设计规模以平均时流量计Q平均=5104m3/d=2083.33m3/hQ生活=Q40%=2104m3/d=833.33m3/h一、 设计流量设计时不考虑工业废水流量的变化。根据设计任务书可知生活污水总变化系数KZ=2.7Q生活0.11=2.7231.480.11=1.48Q生活平均日平均时污水流量(L/S)。Qmax=Q平均60%+Q平均40%1.48 =510460%+510440%1.48=59600m3/d=2483.33m3

5、/h处理程度确定一、 处理程度计算BOD5去除率 =200-20200=90%SS去除率 =220-20220=91%NH3-N去除率 =40-2040=50%TP去除率 =8-18=88%第三节 污水处理厂的工艺流程方案的选择根据进水水质分析,以及出水要求,选择采用A2/O与卡塞罗氧化沟工艺两种方案,在二者之间进行优化比较,选出最优方案。两个方案的工艺流程图如下:方案一 A2O工艺: 污泥回流 污水提升泵房沉砂池厌氧池细格栅排江接触池二沉池好氧池缺氧池粗格栅 混合液回流 硝化液回流污水剩余污泥 泥饼外运运脱水机房贮泥池浓缩池方案二 氧化沟工艺:污水提升泵房 粗格栅细格栅排江接触池氧化沟沉砂池

6、污水剩余污泥泥饼 外运脱水机房贮存池浓缩池根据进水水质及处理程度,该污水厂必须进行生物脱氧除磷三级处理。一级处理是由格栅沉砂池组成,其作用是去除污水中的固体污染物。经过一级处理BOD5可去除20%30%。二级处理采用生物处理方法,去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。三级处理,进一步处理难降解的有机氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性有机物,主要采用生物脱氮除磷法。本设计采用氧化沟工艺和A2/O工艺。但考虑到除磷的要求,方案一作为最优方案。判别水质是否符能够采用A2O工艺CODTN=40040=108TPBOD5=8200=0.040.2m3/d 宜采用机械清渣4、栅前槽高度工作台台面高出栅

7、前最高设计水位0.5mH1=0.5+0.7=1.2m过栅水头损失 h1=kh0 h0=v22gsin=Se43h0计算水头损失; g重力加速度;k格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数,一般取3;阻力系数,其数值与格栅栅条的断面几何形状有关,对于圆形断面因为栅条为矩形截面,取k=3,=1.79,代入数据得 =Se43=1.79(0.01/0.02)43=0.710mh0= v222gsin=0.710.85229.81sin70=0.025mh1=kh0=30.025=0.074m6.栅槽总高度H=h+h1+h2=0.7+0.074+0.3=1.07m取栅槽前渠道超高h2=0.3m。栅槽总长度L=

8、l1+l2+1.0+0.5+H1tgl1=B-B12tg1=1.7-1.42tg20=0.41ml2=l12=0.205mH1=h+h2=0.7+0.3=1.0mL=l1+l2+1.0+0.5+H1tg=0.41+0.205+1.0+0.5+1.0tg70=2.48ml1进水渠长,m; l2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度,m;B1进水渠宽,m; 1进水渐宽部分的展开角,一般取20。7. 采用钢筋混凝土管8. 采用两组格栅一用一备9.采用机械清污,选用链条回转式多杷平面格栅除污机GH-1700,安装角度70,宽度1700mm,整机功率1.5KW,栅条间距20mm。第二节 细格栅一、设计参数设计流

9、量 ,建四组Q设=Qmax4=0.6904=0.173/S栅前流速 V1=0.8m/s 过栅流速 V2=1m/s格栅倾角 ,栅条采用断面形状为圆形的钢条。直径S=10mm格栅间隙 e=5mm设单位栅渣 0.03m3栅渣/103m3污水设计计算栅条间隙数: 确定栅前水深。根据最优水力断面公式计算得:B1=2QmaxV1=20.1730.8=0.66m h=B2=0.33mV1栅前流速,取0.8m/s.B1栅前槽宽。h栅前水深。因此栅前槽宽约为0.66m。栅前水深h0.4m。.栅槽宽度n=Q设sinehv2=0.173sin750.00510.47=72.4个73个设计采用10圆钢为栅,即S=0.

10、01mB=Sn-1+en=0.0173-1+0.00573=1.09mQmax最大设计流量,m3s;格栅倾角,度();h栅前水深,m; v2污水的过栅流速,m/s。每日渣量W=Q设W=5960040.0310-3=0.45m3/d0.2m3/d 宜采用机械清渣4、栅前槽高度工作台台面高出栅前最高设计水位0.5mH1=0.4+0.5=0.9m过栅水头损失 h1=kh0 h0=v22gsin=Se43h0计算水头损失; g重力加速度;k格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数,一般取3;阻力系数,其数值与格栅栅条的断面几何形状有关,对于圆形断面因为栅条为圆形截面,取k=3,=1.79,代入数据得 =Se

11、43=1.79(0.01/0.005)43=4.51mh0= v222gsin=4.511.0229.81sin75=0.22mh1=kh0=30.22=0.66m栅槽总高度H=h+h1+h2=0.4+0.66+0.3=1.36m取栅槽前渠道超高 h2=0.3m。栅槽总长度L=l1+l2+1.0+0.5+H2tgl1=B-B12tg1=1.09-0.662tg20=0.59ml2=l12=0.30mH2=h+h2=0.4+0.3=0.7mL=l1+l2+1.0+0.5+H2tg=0.59+0.3+1.0+0.5+0.7tg75=2.58ml1进水渠长,m; l2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度,

12、m;B1进水渠宽,m; 1进水渐宽部分的展开角,一般取20。格栅清污机选用阶梯式格栅除污机RSS1200型,安装角度75,宽度1200mm,整机功率1.1kw,栅条间隙5mm。第三节 泵房 1.设计要点(1)泵站形式:(自灌式)考虑到场地地形、地势及水量采用半地下式方形泵站。(2)选泵原则:根据流量、扬程选择污水泵。2.设计参数选定设计流量:Qmax=689.80L/s,泵房工程结构按远期流量设计,考虑选取5台潜水排污泵(四用一备),则每台流量为:Q=689.804=172.45L/s=0.172m3/s。集水池容积采用相当于一台水泵的6min的流量,即:W=172.456051000=51.

13、74m33.泵房设计计算采用A2/O工艺方案,污水处理系统简单,对于新建污水处理厂,工艺管线能够充分优化,故污水只考虑一次提升。污水经提升后入旋流沉砂池,然后自流经过初沉池、A2/O池、接触池,最后由出水管道排入自然水体。各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。污水提升前水位-5.6m(既泵站吸水池最底水位),提升后水位m(即出水井水面标高)。因此,提升净扬程Z=25.6416.82=8.82m水泵水头损失取2.0m从而需水泵扬程H=Z+h=10.82m再根据设计流量780.5L/s=2809.8m3/h,采用5台QW系列污水泵,单台提升流量700m3/s。采用QW系列潜水污水泵(250QW7

14、00-12)5台,四用一备。该泵提升流量650m3/h,扬程12m,转速980r/min,功率37kW。占地面积为816.6=132.8m2,高15.54m,泵房为半地下式,地下埋深9.34m。 第四节 平流沉砂池一、长度:设平流沉砂池设计流速为v=0.25 m/s停留时间t=40s,则,沉砂池水流部分的长度(即沉砂池两闸板之间的长度): L =v*t=0.25*40=10m二、水流断面面积:(设两组沉淀池)A=Qmax/v=0.690/2/0.25=1.38m三、池总宽度 : 设n=2 格,每格宽b=0.9m,(未计隔离墙厚度,可取0.2m)则, B=n*b=2*0.9=1.8m四、有效深度

15、: h2=A/B =1.38/1.8=0.77m五、沉砂室所需的容积:共有两个沉砂池,每个池分两格,每格两个沉砂斗。 V=QmaxT86400XKz105=0.6928640031.48105=2.42m3V沉砂室容积,m;X城市污水沉砂量,取3 m砂量/10m污水;T排泥间隔天数,取2d;K流量总变化系数,为1.4。则每个沉砂斗容积为V=V/(222)=2.42/(222)=0.303 m.六、沉砂斗的各部分尺寸:设斗底宽a1=0.5 m,斗壁与水平面的倾角为55,斗高h3=0.45m,则 沉砂斗上口宽:a=2 h3/tg55+a1 =2*0.4/1.428+0.5 =1.13m沉砂斗的容积

16、:V3=h362a2+2aa1+2a12=0.4561.1322+21.130.45+20.452=0.316m3V七、沉砂室高度: 采用重力排砂,设池底坡度为0.06,坡向砂斗,L2=L-2a2=10-21.132=3.87mh3=h3+0.006L2=0.68m八、池总高度:设沉砂池的超高为 h1=0.5m,H=h1+h2+h3=0.50+0.77+0.68=1.95m九、进水渐宽及出水渐窄部分长度:进水渐宽长度 L1=B-B12tg1=1.8-1.2tg1=1.1m 出水渐窄长度 L= L=1.92m十、校核最小流量时的流速:最小流量为Qmin=3.75104m3/d=0.434m3/s

17、QVmin=Qmin/A=0.434/1.38=0.314m/s0.15m/s 符合要求。另外,需要说明的是沉砂池采用静水压力排砂,排出的砂子可运至污泥脱水间一起处理。十一、进水集配水井辐流沉淀池分为二组,在沉淀池进水端设置集配水井,污水在集配水井中部的配水井平均分配,然后流进每组沉淀池。配水井的中心管直径 (式5-14)式中 配水井内中心管直径(m);v配水井内中心管上升流速(m/s),一般采用v0.6 m/s。设计中取配水井内中心管内污水流速v=0.6 m/sD2=1.2m配水井直径 (式5-15)式中 D配水井直径(m)V配水井内污水流速(m/s),一般采用v=0.20.4m/s。设计中

18、取V=0.3 m/sD3=2.1 m第五节 辐流沉淀池该城市的设计人口数,根据资料,该城市排水量350L/(cap.d)N=500000.35=142858人采用中间进水周边出水的辐流沉淀池,如图沉淀池简图设计参数:水力表面负荷q=1.5m3/(m2h),出水堰负荷设计规范规定为1.7L/sm(146.88m3/md);沉淀池个数n=2;沉淀时间T=2h设计计算;一、池表面积A=Qmaxq=2483.331.5=1656m2二、单池面积A单池=An=828m2三、沉淀部分有效水深(h2)混合液在分离区泥水分离,该区存在絮凝和沉淀两个过程,分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响h2=qt=1.52=

19、3m四、池直径D=4A单池=4828=32.48m为保证规范要求:D/h2612, h2=3m因此设计时取33m五、沉淀池部分有效容积V=D24h2=2565m3六、沉淀池总高度1、每天污泥量V=SNT1000n=0.514285841000224=6.0m3S每人每日污泥量,L/(人.d),一般采用0.30.8,取S=0.5 L/(人.d)N设计人口数,N=142858人T两次清除污泥间隔时间,d,采用机械刮泥机,取T=4h; 2、污泥斗容积V1=h53r12+r1r2+r22h5污泥斗高度,m;r1污泥斗上部半径,m,取r1=1.8mr2污泥斗下部半径,m,取r2=0.8mh5=r1-r2

20、tan=1.8-0.8tan60=1.73mV1=1.7331.82+1.80.8+0.82=9.6m3污泥斗以上圆锥体部分容积V2V2=h43R2+Rr1+r12h4底坡落差,m;R池子半径,m;h4=R-r10.05=0.74m因此,池底可贮存污泥的体积为V2=0.74316.52+16.51.8+1.82=236.4m3共可贮存污泥体积为V1+V2=9.6+236.4=246m310.4m3可见池内有足够的容积。七、沉淀池总高度H,mH=0.3+3+1.73+0.74=5.77m八、径深比校核D/h2=11,在612的范围内,满足要求。因为池直径大于20m,宜采用周边传动的刮泥机。刮泥机

21、的主要技术性能设计参数有池径33m周边线限度1.53m/min单边功率0.75kw(为普通减速机拖动的刮泥机);单边单个轮压35KN。九、进水系统单池设计流量1242m3/h(0.345m3/s)进水管设计流量0.345m3/s设计参数V1=0.61.0m/s V2=0.20.4m/s、V3=0.05m/sV4=0.05m/s h=0.6m b=0.3m选用DN700钢管,进水管内流速校核V1=4QD1=40.3450.70.7=0.90m/s进水竖井D1=1100mmV1=4QD1=40.3451.11.1=0.36m/s设V3=0.2m/s,可算出中心管开孔数n=QV3bh=0.3450.

22、20.60.3=9.6个=10个D4=D22+4QV4=1.12+40.3450.05=3.16m挡板的设计挡板高度h穿孔挡板的高度为有效水深的1/21/3,则h=3.0/2=1.5m穿孔面积,挡板上开孔面积占总面积的10%20%,取15%,则:F=15%F=0.15D4h=0.153.161.5=2.23m2开孔个数n,孔径100mm,则n=4Fd2=42.230.12=284个十、出水系统1、环形集水槽流量q环=Q单2=0.3452=0.173m3/s2、环形集水槽设计槽宽 b=20.9kq环0.4=20.91.40.1730.4=1.02m(其中k为安全系数采用1.21.5)槽中流速v=

23、0.5m/s槽内终点水深h6=qvb=0.1730.51.02=0.339m槽内起点水深h5=32hk3h6+h62hk=3a q2gb2=31.00.17329.811.022=0.054mh5=32hk3h6+h62=320.05430.339+0.3392=0.487m3、校核当水流增加一倍时,q=0.345m3/s,v=0.8m/sh6=qvb=0.3450.51.02=0.676mh5=32hk3h6+h62hk=3a q2gb2=31.00.34529.811.022=0.227mh5=32hk3h6+h62=320.22730.676+0.6762=0.789m因此设计取环形槽内

24、水深为0.6m,集水槽总高度为0.6+0.3(超高)=0.9m,采用90三角堰。出水溢流堰的设计堰上水头H1=0.04m每个三角堰的流量q1q1=1.343H12.47=1.3430.042.47=0.0004733m3/s三角堰的个数n1=Q单q1=0.3450.0004733=729个三角堰中心距L1=Ln1=D-2b+D-20.4729=33-21.02+33-20.4729=0.272m进水处设闸门调解流量,进水中心管流速大于0.4m/s,进水采用中心管淹没或潜孔进水,过孔流速为0.10.4m/s,潜孔外侧设穿孔挡板或稳流罩,保证水流平稳;出水处应设置浮渣挡板,挡渣板高出池水面0.15

25、0.2m,排渣管直径大于0.2m,出水周边采用锯齿三角堰,汇入集水渠,渠内流速为0.20.4m/s;e.排泥管设于池底,管径大于200mm,管内流速大于0.4m/s,排泥静水压力1.22.0m,排泥时间大于10min。第六节 A2O工艺一、设计原始资料1、设计最大流量Q平均=20833.33/h=0.579m3/s2、设计进水水质水温:25 。项目名称数值COD400mg/LBOD5浓度S0200mg/LTSS浓度X0220mg/LVSS165mg/LMLVSS/MLSS0.75TN40mg/LNH3-N25mg/LTP8mg/L碱度SALK100mg/LPH7.07.53、二级出水水质 项目

26、名称数值BOD5 20mglTSS20mglTN(以N计)20mg/1NH3-N15mg/L;TPlmgl二、设计计算(用污泥负荷法)1、判断能否采用A2O法CODTN=40040=108TPBOD5=8200=0.04100mg/L,以(CaCO3)可维持pH7.2反应池主要尺寸:反应池总容积V=20202.02m3设反应池两组,单组池容V单=20202.022=10101.01m3有效水深h=4.5m单池有效面积S单=V单h=2244.67m2采用5廊道式推流反应池,设厌氧段、缺氧段各一条廊道,好氧段为三廊道,其宽为:b=8.5m;单组反应池长度L=S单B=2244.6758.5=52.8

27、2m校核b/h=8.5/4.5=1.89 (介于12,符合要求)L/b=52.82/8.5=6.21 (介于510,符合要求)取超高为1.0m,则反应池总高H=4.5+1.0=5.5m反应池进、出水系统计算进水管单组反应进水管设计流量Q1=Q2=500002=25000m3/d=0.289m3/s管道流速v=0.8m/s;管道过水断面积A=Q1v=0.2892=0.145m2管径D=4A/=0.430m.取DN500 mm回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量QR=RQ2=150000286400=0.289m3/s管道流速v=0.8m/s;管道过水断面积A=QRv=0.2892=0.145m

28、2管径D=4A/=0.430m.取DN500 mm反应池进水孔口尺寸:进水孔口流量Q2=(1+R)Q2=(1+1)50000286400=0.579m3/s孔口流速v=0.6m/s;孔口过水段面积A=Q2v=0.5790.6=0.965m2孔口尺寸取1.60.6m;进水井平面尺寸取为2.52.5m出水堰及出水井Q3=0.422gbH32=0.4229.818.5H32Q3=1+R+R内Q2=1+1+2Q2=1.157m3/s;b堰宽,b=8.5m;H堰上水头,m。H=(Q3/1.86b)2/3=(1.1571.868.5)2/3=0.175m出水孔过流量Q4=Q3=1.157m3/s孔口流速v

29、=0.6m/s;孔口过水段面积A=Q4v=1.1570.6=1.93m2孔口尺寸取2.01.0m;出水井平面尺寸取为2.52.5m出水管反应池出水管设计流量Q5=Q3=1.157m3/s孔口流速v=0.8m/s;管道过水断面积A=Q5v=1.1570.8=1.45m2管径D=4A/=1.36m.取DN1400 mm校核管道流速v=Q3A=1.1570.72=0.75m/s曝器系统设计计算设计需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD氧当量+NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N的氧当量-反硝化脱氮产氧量碳化需氧量D1=QS0-S1-e-0.235-1.42Px=500000.2-0.021-e-0.235-1.422900=13169.45-4118=9051.45(kgO/d)硝化需氧量 D2=4.6Q(N0-Ne)-4.612.4P=4.650000(40-20)-4.60.124