污水处理厂设计计算(共47页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录41专心-专注-专业第一章 绪论一、设计任务与内容为了强化工程设计训练，培养解决复杂工程问题的能力。根据所给资料设计一座15000m3/d处理规模城市污水处理厂。污水处理工艺一般包括以下内容：根据城市的现状设计选择厂址，处理工艺流程设计说明，处理构筑物型式选型说明，处理构筑物或设施的设计计算，主要辅助构筑物设计计算，主要设备设计计算选择，污水厂总体布置，处理构筑物、主要辅助构筑物、非标准设备设计图绘制，编制主要设备材料表。二、设计要求 1设计规模15000m3/d处理规模城市污水处理厂。 2进出水水质单位：mg/LCODcrBOD5NH3-NSS磷酸盐（以P计）进

2、水250100301505出水402010200.5三、设计依据（1）水污染控制工程（2）污水处理厂设计与运行（3）广东省地方标准（DB44/26-2001）（4）总图制图标准（GB/T50103-2001）（5）建筑制图标准（GB/T50104-2001）（6）建筑结构制图标准（GB/T50105-2001）（7）给水排水制图标准（GB/T50106-2001）第二章 工艺流程及说明一、工艺流程采用A2/O工艺。工艺流程图如下：污水提升泵站沉砂池初沉池厌氧池缺氧池好氧池二沉池接触池浓缩池消化池消化气体细格栅 混合液回流 粗格栅 排江 污泥回流 照明等 剩余污泥 二、工艺流程说明 （一）工艺原

3、理：1厌氧池：流入原污泥水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥。该池主要功能为释放磷，使污水中磷的浓度升高，溶解性有机物被生物吸收而使污水中BOD5浓度下降。NH3N因细胞合成而被去除一部分，使污水中浓度下降，但NH3N含量无变化。2缺氧池：反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流液带入的大量NO 3-N和NO2-N还原为N2释放至空气中。BOD5浓度下降，NO 3-N的浓度大幅度下降，而磷的变化很小。3好氧池：有机物被微生物生化降解而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3N浓度显著下降，但该过程使NO 3-N浓度增加，磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快速度下降。 好氧池将NH3-N完全硝化

4、，缺氧池完成脱氮功能；缺氧池和好氧池联合完成除磷的功能。（二）工艺特点：1厌氧、缺氧，好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时除有机物，脱氮，除磷的功能。2工艺流程简单，总的水力停留时间少于其他同类工艺。3在厌，缺，好氧交替运行下，丝状菌不会大量产生，不会发生污泥膨胀。4脱氮效果受混合液回流比大小的影响，以2Q为限，除磷效果受回流污泥中夹带DO和NO 3-N的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。第三章 污水处理构筑物设计计算第一节 粗格栅一、设计说明粗格栅用以截留水中的大悬浮物或大漂浮物，以减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。二、设计参数设计流量Q=15000

5、m3/d=625m3/h =0.174 m3/s=174L/s最大流量栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.8m/s,栅条(断面形状为圆形)宽度s=20mm，格栅间隙b=30mm,栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60,单位栅渣量w1=0.05m3栅渣/103m3污水。三、设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽，则栅前水深,（2）栅条间隙数（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+bn=0.02（24-1）+0.0324=1.18m,（4）进水渠道渐宽部分长度1：进水渠展开角（5）栅槽与出水渠道连接的渐窄部分长度,（6）过栅水头损失（h1） 因栅条横截面为圆形，取=1

6、.79，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=3 ：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为圆形断面时，=1.79：格栅安装倾角，60（7）栅后槽总高度（H） 取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.43+0.3=0.73m 栅后槽总高度H= H1+h1 =0.73+0.1=0.83m（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tan=0.44+0.22+0.5+1.0+0.73/tan60=2.58m（9）每日栅渣量W=QW1 =1500010000.05=0.75m3/d0.2m3/d 所以宜采用机械格栅清渣（10）计

7、算草图如下：四、机械设备选型采用HF型回转式格栅除污机，可连续自动清除污水中细小的毛发、纤维及各种悬浮物。该设备由电动减速机驱动，牵引不锈钢链条上设置的多排工程塑料齿片和栅条，将漂浮污物送上平台上方，齿片与栅条旋转过程中自行将污物挤落，属于自清式污机的一类。根据上述计算选HF1100回转式格栅机。第二节 污水提升泵房一、设计说明提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。二、设计参数设计流量Q=15000m3/d=625m3/h =0.174 m3/s=174L/s最大流量泵房工程结构按远期流量设计。三、泵房设计计算采用A2/O工艺方案，污水处理系

8、统简单，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、A2/O、二沉池及接触池，最后由出水管道排出。 各构筑物的水面标高和池底埋深见第五章的高程计算。污水提升前水位-5.23m（即泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.65m（即细格栅前水面标高）。所以，提升静扬程Z=3.65-（-5.23）=8.88m,水泵水头损失取2m从而需水泵扬程H=Z+h=10.88m再根据设计流量=938m3/h，采用2台MF系列污水泵，单台提升流量469m3/s。采用MF系列污水泵（8MF-13C）3台，二用一备。该泵提升流量482m3/h，扬程11.1m，转速970r/min，功率22kW。占

9、地面积为，即为正方形边长为9m泵房,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，地上5m。水泵为自灌式。计算草图如下：第三节 细格栅一、设计说明细格栅用以截留水中的悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，并保证后续处理设施能正常运行的装置。二、设计参数设计流量Q=15000m3/d=625m3/h =0.174 m3/s=174L/s最大流量栅前流速v1=0.6m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条(横截面为锐边矩形)宽度s=10mm，格栅间隙b=10mm,栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60,单位栅渣量w1=0.10m3栅渣/103m3污水.三、设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面

10、公式计算得栅前槽宽，则栅前水深,（2）栅条间隙数, 取n=60设计两组格栅，每组格栅间隙数n=30（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+bn=0.01（30-1）+0.0130=0.59m,所以总槽宽为B=0.592+0.2=1.38m（4）进水渠道渐宽部分长度（1：进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接的渐窄部分长度,（6）过栅水头损失（h1） 因栅条横截面为锐边矩形，取=2.42，则（7）栅后槽总高度（H） 取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.77+0.27=1.04m（8）格栅总长度L=L1+L2+0

11、.5+1.0+H/tan=0.62+0.31+0.5+1.0+1.04/tan60=2.87m（9）每日栅渣量W=QW1 =1500010000.1=1.5m3/d0.2m3/d 所以宜采用机械格栅清渣。（10）计算草图如下：四、机械设备选型采用HF型回转式格栅除污机，可连续自动清除污水中细小的毛发、纤维及各种悬浮物。该设备由电动减速机驱动，牵引不锈钢链条上设置的多排工程塑料齿片和栅条，将漂浮污物送上平台上方，齿片与栅条旋转过程中自行将污物挤落，属于自清式污机的一类。根据上述计算选HF1000回转式格栅机。第四节 沉砂池一、设计说明沉砂池的作用是去除污水中相对密度较大的无机颗粒，其工作原理是以

12、重力分离为基础，即控制进入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。采用平流式沉砂池，它具有截留无机颗粒处理效果好，结构简单的优点，分两格。二、设计参数设计流量Q=15000m3/d=625m3/h =0.174 m3/s=174L/s最大流量设计流速：v=0.25m/s水力停留时间：t=40s三、设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2540=10m（2）水流断面积：（3）池总宽度：设计n=2格沉砂池，每格宽取1.2m0.6m，中间隔墙厚0.2m，池总宽度（4）有效水深：（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天， 则总容积为其中

13、X：城市污水沉砂量0.03L/m3 污水，每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗，则每个沉砂斗容积为 V=0.94=0.23m3（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=0.5m，则沉砂斗上口宽： 贮砂斗下口面积： 贮砂斗上口面积：沉砂斗容积： V1 =0.26m3V=0.23m3，符合要求（7）贮砂室高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，取b=0.5m坡向沉砂斗长度为 则沉泥区高度为h3= hd+0.06l2 =0.5+0.063.67=0.72m （8）池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.43+0

14、.72=1.45m（9）进、出水渐宽部分长度： （10）池总长度： （11）校核最小流量时的流速： =Q=0.174m3/s， 符合要求（12）计算草图如下：四、机械设备选型选用行车提板式刮砂机，MP系列新型刮油机专为平流沉砂池设计的既可刮油又可刮砂。选用4MP刮砂机，适用于池宽4m，刮砂速度1.5m/min，电机功率2.6-6kw。第五节 初沉池设计计算一、设计说明 初沉池用于除去部分的悬浮固体和部分呈悬浮状态的有机物。二、设计参数设计流量Q=15000m3/d=625m3/h =0.174 m3/s=174L/s最大流量表面负荷 q=2.0m3/(m2.h),沉淀时间 t=1h。三、设计计

15、算(1)总的有效沉淀面积A=(2) 设两个沉淀池并联排列 一个沉淀池有效沉淀面积为 A1=234m2 池子直径 D= (3) 沉淀部分有效水深： h2=qt=2m (4) 沉淀部分所需容积： V=468m3 (5) 污泥部分所需容积： Q日平均流量，m3/d T两次清泥间隔时间，2d C1进水悬浮物浓度，kg/m3 C2出水悬浮物浓度，kg/m3 -污泥密度，约等于1000 kg/m3 污泥含水率，% 说明：采用机械排泥初沉池，T=4h (6) 污泥斗容积设污泥斗上部分半径r1=2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角=,污泥斗高度 h5=(r1-r2)tg=(2-1)tan=1.73m 污泥斗容

16、积：V1= h5(r12+r1r2+r22)=(22+21+12)=12.7m3(7) 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积： 设池底径向坡度0.05,则圆锥体高度 h4=(R- r1)0.05=0.3m 圆锥体部分污泥容积： V2=h4(R2+Rr1+r12)=0.3 (8.52+8.52+22)=29.3m3 污泥斗总容积： V=V1+V2=12.7+29.3=42m337.5m3 (8) 沉淀池总高度 设超高h1=0.3m， 缓冲层高 h3=0.5m H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2+0.5+0.3+1.73=4.83m (9) 沉淀池池边高度 H=h1+h2+h3=0.3+2+0.

17、5=2.8m (10) 径深比 =8.5在沉砂池与后续的生物处理构筑物之间设一个超越管； 超越管直径D=800mm铸铁管V=1.004m/s。 2座初沉池采用套筒式配水井进行配水。四、机械设备选型 选用中心传动刮泥机，型号为CG18A3.5。第六节 A2/O设计计算一、设计说明进入生化处理构筑物水质指标的确定：设污水经过一级处理后，进入生化处理构筑物各水质指标浓度为：一级处理对污染物的处理效果污染物原水浓度（mgL-1）一级处理去除率（）进入生化池浓度（mgL-1）CODCr25040150BOD51002080SS1505075TN301027TP5253.75二、设计参数确定设计流量Q=1

18、5000m3/d=625m3/h =0.174 m3/s=174L/s最大流量最低温度T=150C，活性污泥挥发性固体含量比PL =MLVSS/MLSS=0.7,BOD5污泥负荷LS=0.15kgBOD5/ (kgMLVSS.d)200C时反硝化速率为Kde =0.12kgNOx-N/(kgMLVSS.d),污泥产率系数Y=0.6kgVSS/kgBOD5内源呼吸速率Kd=0.04d-1剩余污泥含水率Ps=99%三、设计计算（一）厌氧池设计计算 厌氧池平均停留时间tp=1.5h Vp=回流污泥浓度,污泥回流比,则混合液污泥浓度为（二）缺氧池设计计算 进入缺氧池的Nk=27mg/L,计算时取出水N

19、te=7mg/L则TN去除率为：,则由：得到，混合液回流比=235%.缺氧池容积Vn为： Vn=缺氧池的停留时间tn为：tn=（三）好氧池设计计算据硝化菌的最大比增长速率=0.47d-1,稳定运行下硝化菌的比增长速率：,当Na=1.0mg.L,Kn=1.0mg/L时,.泥龄,取泥龄为14d，好氧池水力停留时间t为：t so ：好氧池进水的平均BOD5，g/m3se ：好氧池出水的平均BOD5，g/m3好氧池容积V=（四）A2/O池尺寸计算：A2/O总容积Vtotal=V+Vp+Vn=5545+1912+1463=8920m3 总停留时间ttotal=t+tp+tn=5.8+2+1.5=9.3h

20、.设有效水深h=5.0m，则有效面积为S=采用5廊道式推流反应池，廊道宽b=7.5m,反应池长度,校核：,(满足要求),(满足要求)。取超高为0.5m，则反应池总高,（五）好氧池补充碱度：（每氧化1gNH3-N需要消耗碱度7.14g，每还原1gNH3-N可产生碱度3.57g）硝化消耗碱度 mg/L反硝化产生碱度 处理出水剩余碱度为 50mgCaCO3/L，则需投入碱度 （六）剩余污泥量计算 硝化菌生成的污泥量 ， 式中硝化菌产率系数取=0.1kgVSS/kgNH3-N 异氧菌生成污泥量 ， 每天产生的挥发性剩余污泥量为： ， 剩余污泥PL =VSS/SS=0.7，则每天产生剩余污泥量： 污泥含

21、水率为PS =99%时，剩余污泥体积为 VS=。（七）反应池进、出水系统计算 (1)进水管与进水井 反应池进水管设计流量 Q1 =， 管道流速，管道过水断面积A1， 管径，取进水管直径DN=1000mm。进水井孔口尺寸取为1.0m1.0m,进水井平面尺寸取为3.6m3.6m. (2)回流污泥管 反应池回流污泥管设计流量： ， 取管道流速管道过水断面积A2，管径，取进水管直径DN700mm。 (3)出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算： ，堰宽b=7.5m, , 堰上水头， 出水孔过流量Q4=Q3=0.87m3/s，孔口流速， 孔口过水断面积A4。 孔口尺寸取为1.0m1.0m,进水井平面尺寸取

22、为3.6m3.6m。 (4)出水管 反应池出水管设计流量Q5=Q4=0.87m3/s， 管道流速v5 =0.8m/s，管道过水断面积A5， 管径，取出水管直径DN1000mm。 校核管道流速v5 。(5)混合液回流管 混合液流量， 管道流速，管道过水断面积A6， 管径，取进出水管直径DN700mm。 校核管道流速v6。（八）曝气系统设计计算 (1)需氧计算1)降解有机物需氧量，2)硝化氨氮需氧量 ，3)污泥氧当量 ，4)反硝化过程提供化合态氧当量 ，5)总氧量。最大需氧量O2（t）max=1.4O=1.42283=3196kg/d.(2)鼓风曝气系统设计 采用膜片式微孔扩散器，敷设于距池底0.

23、3m处，淹没水深H=4.7m，最不利温度为。查排水工程第3版得水中溶解氧饱和度=9.17mg/l ，=7.3mg/l 1)空气扩散器出口处绝对压力=P+9.8H =1.013=1.4742)空气离开曝气池面，氧的百分比 ，式中：-空气扩散器氧的转移效率 ，取20% 3)曝气池混合液平均氧饱和度 最不利温度条件，按考虑代入各值得 =8.36mg/L换算为在条件下，脱氧清水的充氧量即： 式中： C=2 4)相应最时需氧量为： 5)曝气池平均时供气量： 曝气池最大时供气量： 6)每污水供气量： 空气/污水（九）空气管系统计算 按曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根干

24、管，在每根干管上设5对配气竖管，每根竖管供气量为： 曝气池平面面积为： 每个空气扩散器服务面积0.5545，则所需空气扩散器数为： 个 每个竖管上安设空气扩散器的数目为： 个 每个空气扩散器的配气量为： /h假设总压力损失为9.8K 四、机械设备选型1空压机选定 空气扩散装置安装在距曝气池池底0.3m处，因此空压机所需压力为：P=K空压机供气量：最大时： m3/min平均时： m3/min根据所需压力及空气量决定采用6台L53LD型罗兹鼓风机2台备用2混合液回流泵选定选用QZ型轴流式潜水电泵3台，2用一备，型号为350QZ-100，流量1188m3/h,扬程4.21m，转速1450r/min，

25、轴功率17N/kw，配用轴功率22N/kw，叶轮直径300mm，效率80.5%。第七节 二沉池设计计算一、设计说明为了使泥水分离以及混合液澄清、污泥浓缩并将分离得污泥回流到生物处理段，改善回流污泥得浓度和活性污泥处理系统的出水水质。本设计采用2座普通辐流式二次沉淀池，中心进水，周边出水，去除腐殖污泥（指生物法中的剩余污泥）。二、设计参数设计流量Q=15000m3/d=625m3/h =0.174 m3/s=174L/s最大流量每座设计进水量：Q=7500 m3/d， 表面水力负荷：qb =1.0 m3/ m2.h 固体负荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：t=3h

26、堰负荷： 1.7L/(s.m)三、设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m2（2）沉淀池直径： 有效水深为 h1=qbt=1.03 =3m2Qw/25.29m3/h。选用1PN污泥泵Q 516m3/h, H 11-14m, N 3kW。（3）剩余污泥泵房: 占地面积LB=4m3m。第三节 污泥浓缩池一、设计说明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，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。二、设计参数 进泥浓度：10g/L 污泥含水率P199.0，每座污泥总流量：W1269kg/d=126.9m3/d=5.29m3/h 设计浓缩后含水率P2=96.0 污泥固体负荷：

27、qs=45kgSS/(m2.d) 污泥浓缩时间：T=13h 贮泥时间：t=4h三、设计计算（1）浓缩池池体计算：每座浓缩池所需表面积 浓缩池直径 水力负荷 有效水深h1=qT=0.1413=1.8m浓缩池有效容积V1=Ah1=28.21.8=50.76m3 （2）排泥量与存泥容积:浓缩后排出含水率P296.0的污泥,则 按t=4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积 V24 41.325.28m3 泥斗容积 = m3 式中：h4泥斗的垂直高度，取1.2m r1泥斗的上口半径，取1.1m r2泥斗的下口半径，取0.6m设池底坡度为i=0.08，池底坡降为： h5= 故池底可贮泥容积： = 因此，总贮

28、泥容积为（3）浓缩池总高度： 取浓缩池的超高h2 =0.30m，缓冲层高度h3=0.30m，则浓缩池的总高度H为 =1.8+0.3+0.3+1.2+0.15=3.75m （4）浓缩池排水量：V=Vw-Q =5.52-1.32=4.2m3/h（5）浓缩池计算草图：四、机械设备选型 选用悬挂式污泥浓缩刮泥机。NG-10型中心传动浓缩机，池径D10m,池深H33.5m,周边线速度1.1r/min，电机功率0.370.55 kW。第四节 消化池一、设计参数 进泥量：经浓缩排出含水率P296%的污泥2 =231.725=63.45m3/d，设消化池1个，污泥龄。二、设计计算 消化池总容积为： V=2Vc

29、=63.4520=1269m3 池体设计 采用中温两级消化，容积比一级：二级=2：1，则一级消化池总容积为846 m3，用2座池，二级消化池总容积为423m3，用1座。 消化池直径用D10m，集气罩直径的d3=2m，高h4=2m,池底直径d2=2m,锥角采用= =。 故m, 消化池柱体高h1=7m, 消化池各部分容积： 集气罩容积 上盖容积 下锥体容积V2=V3 柱体容积 故消化池有效容积V=V1+V2+V3+V4=627.18m3423 m3 消化池各部分表面积 上盖面积 下锥体表面积 消化池柱体表面积 故消化池总表面积15.7+80.07+83.21+219.8=398.78m2 消化池产

30、生的气体用于照明等。计算草图:第五章 主要构筑物表一、主要构筑物一览表序号名称规 格数量设计参数主要设备1粗格栅LB=32m1座Q max=22500m3/dQh=938m3/h栅条间隙b=30mm栅前水深h=0.43m过栅流速v=0.8m/sHF1100型旋转式格栅除污机2台螺旋压榨机（300）1台螺旋输送机（300）1台钢闸门（1.61.3m）2扇手动启闭机2台2提升泵房LB=9m9m1座Qh=938m3/h单泵流量Q=469m3/h设计扬程H=10.8m选泵扬程H=12m采用MF-13C型潜水污泥泵3台（2用1备）钢闸门（1.4m1.4m）2扇手动启闭机2台手动单梁悬挂式起重机1台3细格

31、栅LB=4m3m1座Q max=22500m3/dQh=938m3/h栅条间隙b=10mm栅前水深h=0.47m过栅流速v=0.9m/sHF1000型旋转式格栅除污机2台螺旋压榨机（300）1台螺旋输送机（300）1台钢闸门（1.61.3m）2扇手动启闭机2台4平流式沉砂池LBH=15m62m1座Qh=938m3/h水平流速v=0.25m/s有效水深H1=0.43m停留时间t=40s贮砂时间为T=2d选用4MP刮砂机2台，适用于池宽4m，刮砂速度1.5m/min，电机功率2.6-6kw。LSSF-355螺旋式砂水分离器2台，其处理量为27L/s5抽砂泵房LB=8m4m1座65WL-30螺旋离心泵，Q=25m3/h，H32mH2O,电动机功率为7.5kW.2台6初次沉淀池D=17mH=5m2座沉淀时间为t=1h贮泥时间为T=4h选用