某城市日处理水量3万m3污水处理厂工艺设计.doc
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1、第1章 总论1.1给水处理课程设计任务及要求1.1.1设计题目某城市日处理水量3万m3污水处理厂工艺设计1.1.2 基本资料1、污水水量、水质(1)设计规模设计日平均污水流量Q=30000m3/d;设计最大小时流量Qmax=1500m3/h(2)进水水质污水水质:CODCr450mg/L,BOD5200mg/L,SS250mg/L,氨氮15mg/L。2、污水处理要求污水经一级处理后应符合以下具体要求:CODCr260mg/L,BOD5150mg/L,SS125mg/L,氨氮不变污水经二级处理后应符合以下具体要求:CODCr70mg/L,BOD520mg/L,SS30mg/L,氨氮5mg/L。3
2、、处理工艺流程污水拟采用传统活性污泥法工艺处理,具体流程如下:污水 格栅间 污水泵房 沉沙池 配水井初沉池 曝气池 二沉池 混合池 配水井回流泵辐流接触池 出水4、气象资料风向:多年主导风向为东北风; 气温:最冷月平均为-3.5;最热月平均为32.5;极端气温,最高为41.9,最低为-17.6,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;地下水水位,地面下56m。5、污水排水接纳河流资料:污水厂选址区域海拔标高在6466m之间,平均地面标高为64.5m。平均地面坡度0.30.5,地势为西北高,东南低。厂区征地面积为东西长380m,南北长2
3、80m。场地坐标: X 0.00 380.00 0.00 380.00 Y 0.00 0.00 280.00 280.00来水方位:X:100.00 Y: 50.00管内底标高:57.21米;管径D180mm;充满度h/D=0.7接纳水体:位于厂区西边,最高水位:56.08m1.1.3 设计任务1、 总体要求(1) 在设计过程中,要发挥独立思考独立工作的能力;(2) 本课程设计的重点训练,是污水处理主要构筑物的设计计算和总体布置。(3) 课程设计不要求对设计方案作比较,处理构筑物选型说明,按其技术特征加以说明。(4) 设计计算说明书,应内容完整(包括计算草图),简明扼要,文句通顺,字迹端正。设
4、计图纸应按标准绘制,内容完整,主次分明。2、 设计要点(1) 污水处理设施设计一般规定 该市排水系统为合流制,基本资料里为平均流量,污水流量总变化系数取1.2,截留雨季污水经初沉池可直接排入水体。 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。(2) 格栅 型式:平面型,倾斜安装机械格栅。 城市排水系统为暗管系统,且有中途泵站,仅在泵前格栅间设计中格栅。 格栅过栅流速不
5、宜小于0.6m/s,不宜大于1.5 m/s。 格栅水深应与入厂污水管规格(DN1800mm)相适应, 一般取管径0.7倍。 格栅尺寸计算的参数选择宜选中间值。 具体参数确定和计算参见环保设备设计与应用相关章节。(3) 沉砂池 型式:平流式,建议选用曝气沉淀池。 水力停留时间宜选50s。 沉砂量可选0.030.1L/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。 最小流量取平均流量的0.75。(4) 初沉池 型式:平流式。 除原污水外,还有浓缩池、消化池及脱水机房上清液进入。 表面负荷可选2.03.0m3/(m2h),沉淀时间1.52.0h,SS去除率
6、5060。 排泥方式:机械刮泥,静压排泥。 沉淀池贮泥时间应与排泥方式适应,静压排泥时贮泥时间为2d。 污泥斗容积参考沉砂池中计算公式 对进出水整流措施作说明。(5) 曝气池 型式:传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。 曝气池进水配水点除起端外,沿流长方向距池起点1/23/4池长以内可增加23个配水点。 曝气池污泥负荷宜选0.3kgBOD5/(kgMLSSd),再按计算法校核。 污泥回流比R30%80%,在计算污泥回流设施及二沉池贮泥量时,R取最大值。 SVI值选120150mi/g,污泥浓度可计算确定,但不宜大于3500mg/L。 曝气池深度应结合总体高程、选用的曝气扩散器及鼓风机、地质条件确
7、定。多点进水时可稍长些,一般控制L58B。 曝气池应布置并计算空气管,并确定所需供风的风量和风压。(6) 二沉池 型式:中心进水,周边出水,辐流式二沉池。 二沉池面积按表面负荷法计算。选用表面负荷时,注意活性污泥在二沉池中沉淀的特点,q应小于初沉池。 计算中心进水管,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0.50.8m/s。 贮泥所需容积按排水工程(下)相关公式计算。 说明进出水配水设施。(7) 平面布置 平面布置原则参考水污染控制工程第二十一章,课程设计时重点考虑厂区功能区划、处理构筑物布置、构筑物之间及构筑物与管渠之间的关系。 厂区平面布置
8、时,除处理工艺管道之外,还应有空气管,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68m,次要车行道34m,一般人行道13m,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厌氧消化机械脱水工艺处理,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的2030。 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)、机修及仓库等辅助建筑。 厂区总面积控制在(280380)m2以内,比例1:1000。图面参考给水排水制图标准GBJ10687,重点表达构(建
9、)筑物外形及其连接管渠,内部构造及管渠不表达。(8) 高程布置 高程布置的主要任务是通过计算水头损失确定主要控制点的标高,使污水能够沿流程在各处理构筑物之间通畅地流动。 水头损失主要由三部分组成,即构筑物本身、连接管和计量设备的水头损失。 高程布置原则及计算过程示意图参考水污染控制工程第二十一章。 构筑物本身水头损失参考水污染控制工程表21-4。 连接管水头损失根据以下公式或参见排水工程(下)。 h1 沿程水头损失,m;h2 局部水头损失,m;i 单位管长的水头损失,根据流量、管径和流速等查阅水污染控制工程(上)L 连接管段长度,m; 局部阻力系数,查给水排水设计手册1);g 重力加速度,m/
10、s2;v 连接管中流速,m/s。 i的参考选取值:入水干管 0.001;管到初沉池 0.0035;管到曝气池 0.008;管到二沉池 0.002;出水干沟 0.007。 局部损失取沿程损失的1020。 计量设备的水头损失按0.2m计算。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1、确定污水处理厂的工艺流程,对处理构筑物选型做说明;2、对主要处理设施(格栅、沉砂池、初沉池、污泥浓缩池)进行工艺计算(附必要的计算草图);3、按扩初标准,画出平面布置图,内容包括表示出处理厂的范围,全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性;4
11、、按扩初标准,画出高程布置图,表示出原污水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式;5、按扩初标准,画出主要处理构筑物的平面剖面构造图;6、编写设计说明书、计算书。1.1.4 设计成果1、设计计算说明书一份;2、设计图纸:平面和高程布置图、构筑物平剖面。第2章 总体设计 2.1 污水处理工艺流程的选择 由于河流的水质较好,污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求,主要的去除目的是BOD5和SS,本设计采用活性污泥法二级生物处理,曝气池采用传统的推流式曝气池。污水及污泥的处理工艺流程如图所示。原水提升泵房格栅 沉砂池初沉池曝气池二沉池 消毒接触池计量设备出水 回流污泥 污泥脱水外运污泥
12、消化池贮泥池污泥浓缩池2.2 处理构筑物选择污水处理构筑物形式多样,在选择时,应根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用曝气平流沉砂池,普通辅流式沉淀池,传统的推流式曝气池,平刘式消毒接触池,巴士计量槽,竖流式污泥浓缩池,矩形贮泥池,固定盖式消化池,采用带式压滤机进行污泥脱水。2.3设计水量的计算设计日平均污水流量Q=30000m3/d;设计最大小时流量Qmax=1500m3/h=416.67 L/s第3章 格 栅格栅射在处理构筑物之前,用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物,保重后续处理设施的正常运行。3.1中格栅的设计计算已知参数:Q=30000m3/d,Kz=1.2,Qmax=1500m3/
13、h=0.41667m3/s。栅条净间隙为b=20mm,格栅安装倾角=600 ,格栅数为N=1个, 过栅流速一般为0.6-1.5m/s ,取V=0.8m/s,栅条断面为矩形,选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m,栅前水深h=1800*0.7mm=1.26m,其渐宽部分展开角度为20。计算草图如下: 1、栅条的间隙数 由公式n= 式中Qmax-最大设计流量 m3/s -格栅倾角 () h-栅前水深 m v-过栅流速 m/sN-格栅数 个带入数据n=20 个2、栅槽宽度B=S(n-1)+bn式中: B-栅槽宽 m S-栅条宽度 m b-栅条间隙 m n-栅条间隙数 个 B=S(n-1)+bn=0
14、.01(20-1)+0.0220=0.59m 3、进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B1=0.50m,其渐宽部分展开角度为20进水渠内流速为v进=0.66m/s(0.4-0.9)l1=0.69m4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2 l2=5、通过格栅的水头损失h1由公式h1=k h0 式中:h0-计算水头损失,h0=-阻力系数,其值与栅条断面形状有关, 当为矩形时 =0.96 k-系数,一般采用3 故h0=0.96=0.027m h1=0.0273=0.08(0.080.15) 符合要求。设计中取0.10m。6、栅槽总高度H=h+h1+h2 式中h2-栅前渠道超高,一般采用0.3m H=1
15、.26+0.10+0.30=1.66m7、栅槽总长度L=l1+l2+1.0+0.5+ 式中 l1-进水渠道渐宽部分的长度 m B1-进水渠宽 -进水渠道渐宽部分的展开角度,一般可取20 l2-栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度 m H1-栅前渠道深m ,H1=h+h2 故 L=0.69+0.35+1.0+0.5+=3.4m 8、每日栅渣量W=式中:W1-栅渣量(m3/103m3污水) ,格栅间隙为20mm时 W1=0.05-0.10取0.07Kz-生活污水流量变化系数1.2 代入数值W=2.10m3/dW0.2 m3/d,所以宜采用机械清渣9、选型根据所计算的格栅宽度和长度,参考平面格栅的基本尺
16、寸选择格栅为PGA-15003000-20,清渣采用固定式清渣机清渣。机械格栅不易少于2台,如为1台,应设人工清除格栅备用,为防止格栅事故,一般要设旁通管,设计中取1台机械格栅。第4章 沉砂池 目前,应用较多的陈沙迟池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池。本设计中选用平流沉砂池,它具有颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沙较方便等优点。4.1平流沉砂池的设计计算已知参数 Qmax=0.41667m3/s 停留时间t取50s。 1、 长度 设v=0.23m/s则2、 水流断面积3、 池总宽度 设n=2格,每格宽b=1.2m4、 有效水深5、 沉砂斗所需容积设T=2d,沉沙量X取0.06L/m6
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- 城市 处理 水量 m3 污水处理 工艺 设计