15万吨城市污水厂初步设计课程毕业设计说明书.doc
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1、吉 林 农 业 大 学课 程 设 计 计 算 书 题 目: 15万吨城市污水厂初步设计 目 录摘要:41 总论51.1设计任务及要求51.2基本资料52总体设计52.1工艺流程的确定52.2处理构筑物及设备型式选择62.2.1 格栅62.2.2 泵房72.2.3沉砂池82.2.4 沉淀池92.2.5 A2/O反应池122.2.6 接触池122.3 污泥处理构筑物设计说明132.3.1 污泥处理的意义132.3.2 污泥处理流程132.3.3 污泥泵房132.3.4 污泥的浓缩132.3.5 污泥的脱水152.4 污水处理厂主要设备表163 设计计算书193.1 设计基础数据的确定193.2 粗
2、格栅的设计193.2.1 设计参数203.2.2 设计计算213.3 泵房233.3.1 泵房形式选择233.3.2 选泵243.3.3 设计计算243.3.4 泵房草图253.4 细格栅253.4.1 设计参数253.4.2 设计计算253.5旋流沉砂池273.5.1设计参数:273.5.2设计计算:273.6 平流式初沉池283.6.1 设计参数293.6.2 设计计算293.6.3 进出水设计313.6.4 计算图333.7 曝气池(A/O)333.7.1设计参数333.7.2曝气池计算(A2/O池)333.7.3设备选型413.8 集配水井413.9 二沉池423.9.1 设计参数42
3、3.9.2 设计计算423.9.3进出水系统计算433.9.4 排泥量计算473.9.5 辐流式二沉池计算图如下:493.10 接触池493.10.1 消毒方法的选择493.10.2消毒接触池设计参数503.10.3 消毒接触池主体设计503.10.4 消毒接触池排泥设施513.10.5 进水部分设计513.10.6 消毒接触池平面图523.10.7 加氯间设计计算523.11 计量堰533.11.1 尺寸设计543.11.2 水头损失计算543.12 污泥处理构筑物的设计计算553.12.1污泥浓缩池553.12.2 污泥脱水间593.12.3 污泥泵房603.13 污水厂平面布置603.1
4、4 污水厂高程布置613.14.1 概述613.14.2 构筑物之间管渠的连续及水头损失的计算614水厂总体布置664.1水厂的平面布置664.2水厂的高程布置665设计体会66参考文献6666摘要:本设计根据给定的原始资料及相关要求,进行某城市污水厂工艺设计。污水厂设计水量为150000m3/d,考虑自用水量(自用水量系数为1.3),则最大污水量为195000m3/d。 该污水处理厂工程分两期建设,包括污水的一级处理阶段,厂区内设有污水二级处理工艺、中水回用工艺及污泥处理工艺。本设计对污水处理厂一级、 以及以 A2/O 法为主体的二级处理工艺流程的选择给予说明,对具体污水及污泥构筑物结构进行
5、了详细计算。A2/O工艺是缺氧-好氧生物脱氮工艺的简称,一般适用于要求脱氮的大中型城市污水厂。A2/O工艺具有流程简单、投资低、沉淀效果好等优点。 本设计要求处理后的水质满足国家城市污水排放水质标准城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级B标准。由于污水来源主要为生活污水,氮磷含量较高,由此设计中需要考虑到脱氮除磷。该厂二级生物处理主要采用A2/O处理工艺,主要构筑物为:泵前中格栅、提升泵房、细格栅、旋流沉砂池、平流式沉淀池、A2/O反应池、辐流式沉淀池、紫外线消毒渠。污泥处理构筑物有:重力浓缩池、污泥脱水机房等。 污水厂设计方案为:污水处理流程:粗格栅 污水提升泵房 细
6、格栅 旋流沉砂池 A2/O反应池 消毒接触池 排放;污泥处理流程:剩余污泥 浓缩池 贮泥池 污泥脱水机房 泥饼外运。 关键词: 城市污水; A2/O工艺;深度处理1 总论1.1设计任务及要求(1)独立思考,独立完成;(2)完成主要处理构筑物的设计布置;(3)工艺选择、设备选型、技术参数、性能;(4)提交成品:设计说明书、工艺流程图(总平面图、单体构筑物图)手工图(总平面图、单体构筑物图)项目BOD5SS入水(mg/L)200200出水(mg/L)2530去除率(%)87.5851.2基本资料该污水处理厂厂址位于某市西北部。厂址所在地区地势比较平坦。污水处理厂所在地区地面平均标高为40.50.地
7、震基本烈度为7度。2总体设计2.1工艺流程的确定考虑该设计是中型污水处理厂,A2/O工艺比较普遍,稳定,且出水水质要求不是很高,本设计选择A2/O工艺。2.2处理构筑物及设备型式选择2.2.1 格栅2.2.1.1 格栅的作用 格栅是由一组平行的的金属栅条制成的框架,斜置在污水流经的渠道上,或泵站集水井的井口处,用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物。在污水处理流程中,格栅是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。2.2.1.2 格栅的选择(1)格栅的选择:格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式。(2)栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水条件好,但刚度差。一般
8、多采用矩形断面。(3)栅渣清除方式:一般按栅渣量而定,当每日栅渣量大于0.2m3,应采用机械清渣。2.2.1.3粗格栅参数栅槽宽1.69 m,共设四组,便于维修和清洗栅渣量为4.54m3/d,宜采用机械格栅清渣。污水是由直径为1600 mm管子引入格栅间。栅前水深:h =0.54 m 过栅流速:v =0.9 m/s栅条间隙宽度:b =40 mm 格栅倾角2.2.1.4 细格栅参数污水厂的污水由直径为1600 mm的管子从提升泵站引入细格栅间。 栅前水深:h = 0.54 m 过栅流速:v =0.9 m/s 栅条间隙宽度:e =10 mm 格栅倾角600 栅槽宽2.87 m,共设四组,便于维修和
9、清洗。 栅渣量为12.02m3 /d,宜采用机械格栅清渣。2.2.1.5 格栅示意图见图1-2图1-2 格栅示意图2.2.2 泵房由于该泵站为常年运转且连续开泵,故选用自灌式泵房。又由于该泵站流量较大,故选用矩形泵房。矩形泵房工艺布置合理,运行管理较方便,现已普遍采用。2.2.2.1 水泵的选择 本工程中选用500WQ2700-16-185型潜水排污泵四台,它满足本设计中流量及扬程的要求,并且能够在高效区内运行。2.2.2.2 水泵的适用范围及性能特点(1) 适用范围: WQ型潜污泵是在吸收国外先进技术的基础上,研制而成的潜水排污泵。适用于市政污水处理厂、泵站、工厂、医院、建筑、宾馆排水。(2
10、) 性能特点:见表1-4表1-4 WQ型潜污泵性能型号流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)电动机功率(kw)效率(%)出口直径(mm)500WQ2700-16-185270016725185825002.2.2.3 污水提升泵房污水提升泵房见图1-3 图1-3 提升泵房2.2.3沉砂池2.2.3.1 沉砂池的作用沉砂池的作用是从污水中分离相对密度较大的无机颗粒,沉砂池一般设于倒虹管、泵站、沉淀池前,保护水泵和管道免受磨损,防止后续处理构筑物管道的堵塞,减小污泥处理构筑物的容积,提高污泥有机组分的含量,提高污泥作为肥料的价值。2.2.3.2 沉砂池的形式沉砂池有三种形式:平流式、曝气式和
11、涡流式。平流式矩形沉砂池是常用的型式,具有结构简单、处理效果较好的优点。其缺点是沉砂中含有15%的有机物,使沉砂的后续处理难度加大。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气,使污水沿池旋转前进,从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量,可以控制污水的旋流速度,使除砂效率较稳定,受流量变化的影响小,同时,还对污水起预曝气的作用。涡流式沉砂池是利用水力涡流,使泥砂和有机物分开,以达到除砂目的。该池型具有基建、运行费用低和除砂效果好等优点,在北美国家广泛应用。2.2.3.3 旋流式沉砂池考虑到除磷工艺的厌氧要求所以不采用曝气沉砂池,而采用现在应用比较广泛的旋流式沉砂池。具有占地省、除
12、砂效率高、操作环境好、设备运行可靠等优点。本工程选用旋流式沉砂池I,旋流式沉砂池I是一种涡流式沉砂池,由进水口、出水口、沉砂分选区、集砂区、砂提升管、排沙管、电动机和变速箱组成。污水由流入口沿切线方向流入沉砂区,利用电动机及传送装置带动转盘和斜坡式叶片旋转,在离心力的作用下,污水中密度较大的砂粒被甩向池壁,掉入砂斗,有机物则被留在污水中。调整转速,可达到最佳沉砂效果。沉砂用压缩空气经砂提升管、排沙管清洗后排出,清洗水回流至沉砂区。根据处理水量的不同,旋流式沉砂池可分为不同型号,各部分尺寸可查给排水设计手册第五册,本工程设计流量为2257L/S,可选用两座型号为1300型旋流式沉砂池I。A=54
13、80mm B=1500mm C=1100mm D=2200mm E=400mm F=2200mm G=1000mm H=610mm J=630mm K=800mm L=1850mm.2.2.4 沉淀池2.2.4.1 沉淀池的作用及形式沉淀池按工艺布置的不同,可分为初次沉淀池和二次沉淀池。沉淀池的处理对象是悬浮物质(约去除40%55%),同时可去除部分BOD5(约占总BOD5的20%30%,主要是悬浮性BOD5),可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。初沉池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二沉池是对污水中的以微生物为主体的比重小的、且因水流作用易发生上浮
14、的固体悬浮物进行分离。 沉淀池按池内水流方向的不同,可分为平流式沉淀池,辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。平流式沉淀池沉淀效果好、对冲击负荷和温度变化的适应能力强、施工简易。竖流式沉淀池适用于小型污水厂。辐流式沉淀池适用于大中型污水处理厂,运行可靠,管理简单。 本设计初沉淀选用平流式沉淀池,二沉池选用辐流式沉淀池。2.2.4.2 沉淀池设计参数见表1-9表1-9 设计参数表沉淀池类型沉淀时间(h)表面水力负荷m3/(m2h)污泥量污泥含水率(%)g/(pd)L/(pd)初次沉淀池0.5-2.01.5-4.516-360.36-0.8395-97二二次沉淀 池生物膜法后1.5-4.01.0-2.010
15、-26-96-98活性污泥法后1.5-4.00.6-1.512-32-99.2-99.62.2.4.3 初沉池外形尺寸见表1-10表1-10 初沉池尺寸池内水深(m)3L:h9L:B4.5污泥斗容积(m3)62.3池子总高度(m)8.77池子个数242.2.4.4 平流初沉池剖面图见图1-5图1-5 平流初沉池2.2.4.5 二沉池外形尺寸见表1-11表1-11 二沉池外形尺寸构筑物名称座数池径(m)池深有效深度(m)H1(m)H3(m)H4(m)H5(m)H6(m)二沉池44940.30.51.130.51.73注:表中H1为超高; H3为缓冲层高度;H4为沉淀池坡底落差;H5为刮泥机高;H
16、6为污泥斗高.2.2.4.6 辐流式二沉池剖面图见图1-6 图1-6 辐流二沉池2.2.5 A2/O反应池本设计生物反应池由8组3廊道组成,每个廊道长80米,宽7米,有效水深5米,超高0.5米,总高度为5.5米。工艺采用A2/O法,厌氧:缺氧:好氧=1:1:4,停留时间为9.7h,污泥回流比为100%。厌氧段、缺氧段之间设置一堵墙,因为它们在同一个廊道中,这样可以使各个部分有自己的处理空间。各个生物反应池进水管和回流污泥管同时进入进水井,在里面充分混合后进入厌氧廊道。在厌氧段和缺氧段各设8个潜水搅拌机,使泥水进一步混合,并且具有推流作用。污水中的总氮包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,四者
17、合称总氮TN。其中氨氮与有机氮合称凯氏氮TKN,这是衡量污水进行生化处理时氮营养是否充足的依据。在常规生活污水中基本不含亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,因此一般情况下,对于常规生活污水的TN=TKN,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮可视为零。厌氧段进水中可溶性磷与溶解性BOD5之比小于0.06,才会有较好的除磷效果。污水中CODcr/TKN8时氮的去除率可达80%,CODcr/TKN7时不宜采用生物脱氮。在A2/O阶段污泥泥龄受硝化细菌的世代时间和除磷工艺两方面影响。权衡这两方面,在A2/O阶段的污泥龄一般为1520d。好氧段的DO应为2mg/L,太高太低都不利。对于厌氧段和缺氧段,则DO值越低越好,但由于回流和进
18、水影响,应保证厌氧段DO小于0.2mg/L,缺氧段DO值小于0.5mg/L。回流污泥提升设备应用潜污泥泵代替螺旋泵,以减少提升过程中的富氧,使厌氧段和缺氧段的DO值最低,以利于脱氮除磷。厌氧段和缺氧段的水下搅拌器的功率不能过大(一般为5W/m的搅拌功率即可),否则会产生涡流,导致混合液DO升高,影响脱氮除磷的效果。原污水和回流污水进入厌氧段和缺氧段时应为淹没如流,以减少复氧。硝化的TKN的污泥负荷应小于0.05kgTKN/(kgKLSSd),反硝化进水溶解性BOD5浓度与硝态氮浓度之比大于4。水温一般不宜超过30。2.2.6 接触池污水经过以上构筑物处理后,虽然水质得到了改善,细菌数量也大幅减
19、少,但是细菌的绝对值仍然十分可观,并有存在病毒的可能。因此,污水在排放水体前,应进行消毒处理。本设计采用液氯消毒。接触池设计参数本设计采用四组3廊道推流式消毒接触反应池,见表1-15。 表1-15 接触池参数构筑物名称长度(m)宽度(m)容积(m3)池深超高h1(m)有效水深h2(m)池底坡降h3(m)污泥斗高h4(m)接触池357.59450.330.71.732.3 污泥处理构筑物设计说明2.3.1 污泥处理的意义污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物,除灰分外,含有大量的水分(95%99%)、挥发性物质、病原体、寄生虫卵、重金属、盐类及某些难分解的有机物,体积非常庞大
20、,且易腐化发臭,如不加处理的任意排放会对环境造成严重的污染。随着城市化进程加快,污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化,污水的排放量呈快速上升趋势,污泥的排放量也快速增长。污泥处理的目的是减量化、稳定化、无害化及为最终处置与利用创造条件。2.3.2 污泥处理流程污泥处理流程见图1-7剩余污泥 浓缩池 贮泥池 污泥脱水机房 泥饼外运图1-7 污泥处理流程2.3.3 污泥泵房2.3.3.1 二沉池回流污泥泵回流泥量:选型:端吸离心污泥泵两台,一台备用。 性能范围:流量 可达 扬程 可达2.3.3.2 混合污泥泵二沉池剩余污泥量: 初沉池泥量: 选型:立式污水污物泵两台,一台备用。 性能参
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