污水厂设计(修改).doc

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1、1 总论1.1项目提出背景及投资的必要性随着工业化及城市化的迅速发展，该市的水环境污染问题日趋严重。地面水的污染问题影响了市区浅层地下水水质，从而危及市区居民生活用水和工业用水，限制了工业的发展和城市化的进程。为实现本市水质达标的目标，该市决定建设污水处理厂。1.2城市气象与水文资料 风向：多年主导风向为北、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，最低为一 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。1.3城市污水排污现状及处理要求污水水量

2、与水质 污水处理水量：16万 m3/d； 污水水质：CODcr 450mgL，BOD5 200 mgL，SS 250 mg/l，氨氮 15mgL。处理要求 污水经二级处理后应符合以下具体要求： CODcr70mgL， BOD520 mg/l， SS30mgL，氨氮5mgL。1.4 厂区地形 污水厂选址区域海拔标高在6466m之间，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为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280m。2 污水处理工艺计算工艺流程图原污水格栅提升泵 曝气沉砂池 氧化沟 二沉池 回流泵集泥井污泥压实外运污泥脱水机贮泥池污泥泵重力浓缩池污泥泵2.1格

3、栅格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物。本设计中，格栅于明渠连接，提升泵的来水首先进入稳压井后，进入格栅渠道。 格栅计算图2.1.1设计流量平均日流量Qd=15000 m3/d = 625 m3/h = 0.174 m3/s最大日流量Qmax=KzQd =1.19625 = 743.75 m3/h = 0.207 m3/s2.1.2 设计参数栅条间隙b=25.0 mm, 栅前水深h=0.8m, 过栅流速v= 0.6m/s,安装角度=602.1.3格栅计算1）栅条间隙数（n）为 n= 118 (条)2) 栅槽有效宽度（B）设计采用10圆钢为栅条，即S = 0.01m。B=S(

4、n-1)+bn=0.01117+0.025118= 4.12 m原污水来水水面埋深（相对标高）为2.5m,栅槽深度3.7m。3）过栅水头损失h2h2 = kv2/2gsin=31.79(0.01/0.025)4/3 (0.36/19.6) sin75=0.028m4） 栅后槽总高度HH=h+h1+h2=1.2m+0.3m+0.028m=1.528m5) 格栅总长度L设明渠数N1=2, 则明渠宽度B1=Qmax/(vh N1)=2.2/（0.61.22）=1.53mL=L1+L2+0.5m+1.0m+H1/tg= +0.5L1+1.5+1.5/tg75 = +0.5 +1.5+0.40=7.24

5、 m6）栅渣量计算取W1=0.05m3/(103m3污水)W=2.20.0586400/（1.191000）=8.0 m3/d拦截污物量大于0.2 m3/d，所以采用机械除污设备。2.2污水提升泵站2.2.1设计流量 7500m3/h2.2.2设计选型 采用5台螺旋泵，4用1备，该泵提升流量为2100 2300 m3/h，转速42r/min,功率55Kw,占地面积（216）m22.2.3提升泵房 螺旋泵泵体室外安装，电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定检修空间。提升泵房占地面积为（15.0+0.5+11.0）10.0=265.0 m2工作间占地面积为11.0 10.0=

6、110.0 m22.3曝气沉砂池2.3.1曝气沉砂池的设计参数：曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。2.3.2设计说明 污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池，并两组对称于提升泵房中轴线布置，每组分两格。设计流量为 Qmax=7500 m3/h=2.1 m3/s,设计水力停留时间 t=2.0min,水平流速v=0.085m/s,有效水深H1=2.50m。2.3.3池体设计计算 (a) (b)曝气沉砂池计算图(a)平面图；（b）横剖面图1) 曝气沉砂池有效容积（V）V= Qmax/6.0t=7500/602.0=250.0 m3共四格，每

7、格有效容积V1=V/4=62.5 m32) 沉砂池水流部分长度（L）L=vt=0.082.060=9.6m 取L=10m2.3.4曝气系统设计计算设计曝气量q=0.2 m3/ (m3/h)空气用量Qa=qQmax=0.27500=1500 m3/h供气压力p=19.6kPa2.3.5进水、出水 污水直接从螺旋泵出水渠进入，设置进水挡墙，出水由池另一端淹没出水，出水端前部设出水挡墙，进出水挡墙高度均为1.5m。2.3.6排砂量计算对于城市污水，采用曝气池工艺，产生砂量约为x1=2.03.0 m3/ 105m3每日沉砂量（Qs）为 Qs= Qmax x1=1800003.010-5=5.4 m3/

8、d (含水率为60% )2.4提砂泵房与砂水分离器 选用直径为0.5m钢制压力式旋流砂水分离器两台，一组曝气沉砂池一台。每组曝气沉砂设提砂泵房一座，配两台提砂泵，一用一备，共4台。选用合适的螺旋离心泵，提砂泵房平面尺寸：LB=(7.23.3)m22.5氧化沟2.5.1 设计说明 拟用卡罗塞氧化沟，去除COD与BOD之外，还应具备硝化和一定的脱氮作用，以使出水NH3-N低于排放标准，故污泥负荷和污泥泥龄应分别低于0.15kgBOD/(kgVSSd)和高于20.0d。氧化沟简图设计流量Q=16万 m3/d进水BOD5 S0=200 mgL 出水BOD5 Se=15 mgL进水氨氮 15mgL 氨氮

9、5mgL污泥负荷Ns=0.14kgBOD5/(kgVSSd)污泥浓度MLVSS=5000mg/L污泥f=0.6,MLSS=3000mg/L2.5.2 池体设计计算 氧化沟总容积V 70476.2 m3共设氧化沟四组，每组容积Vi=V/n=70476.2/4=17619.0 m3氧化沟设计有效水深为H1=3.5m,则每组氧化沟平面面积为Ai=Vi/H1=17619.0/3.5=5034m2设计每组氧化沟有6条沟，每沟断面尺寸为BH1=7.0m3.5m氧化沟直线段长105.3m，圆弧段长度7.175m每组氧化沟设出水槽一座，其中安装出水堰门来调节氧化沟内水位和排水量。每沟设出水堰两扇，启闭机两台。

10、2.5.3 曝气机设计选型1) 需氧量计算炭化需氧量为O1 O1=aQSr=0.5151040.0185=1.39104(kgO2/d)硝化需氧量为O2 O2=4.5QNr=4.516104(155) 10-3=0.72104(kgO2/d)污泥自身氧化需氧量O3 O3=bXrV=0.153.0169004=3.0104(kgO2/d)合计实际需氧量为 R= O1+O2+O3=5.11104(kgO2/d)2)曝气机数量 选用DY325倒伞型表面曝气机，N55Kw,单台每小时最大充氧能力125kgO2/h。曝气机所需数量为n,则n=R0/125=3200/125=25.6(台)每组氧化沟曝气机

11、数量n1=n/4=6.4,取7台2.5.4剩余污泥计算 氧化沟生物净产量为X，则X=yQSrKdXrV=0.70161040.1850.053.0416900=10580(kgVSS/d)氧化沟每日排除的污泥为WW=17.6103(kgSS/d) =735(kgSS/h)2.6 二沉池2.6.1设计说明 对于大规模的城市污水处理厂，一般在设计沉淀池时，选用平流式和辐流式沉淀池。为了使沉淀池内水流更稳、进水池配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该污水处理厂设计采用周边近水周边出水辐流式二沉池。设计流量Q=16万 m3/d表面负荷q=1.0m3/(m2h)水力停留时间T=2.0h设计

12、污泥回流比R=50%100%2.6.2池体设计计算二沉池工艺计算图1) 沉淀池表面积A A=Q/q=6667/1.0=6667m2共设四座二沉池，每座氧化沟对应一座二沉池，每座二沉池表面积Ai为 Ai=A/4=1666.8 m2二沉池直径D D= =46.1 m2) 效水深H1 二沉池有效水深为 H1=qT=1.02.0=2.0m3) 存泥区所需容积Vw氧化沟中混合液浓度X=5000mg/L,设计污泥回流比R=75%，则回流污泥浓度为Xr=11666.7mg/L。为保证污泥回流的浓度，污泥在二沉池的存泥时间不少于2.0h,即Tw=2.0h。二沉池污泥区所需存在泥容积Vw为Vw=14000.7m

13、34) 存泥区高度H2 每座二沉池存泥区容积Vw1 Vw1=Vw/4=3500.2 m3则存泥区高度H2 = Vw1/ Ai=3500.2/1666.8=2.1m5) 二沉池总高度H 取二沉池缓冲层高度H3=0.4m，二沉池超高H4=0.5m，则二沉池总高度H为 H=H1+H2+H3+H4=5.0m6) 排泥装置 沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2-3m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排至分配井中。排泥管采用DN200mm.2.7 回流污泥泵房2.7.1设计说明 二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及

14、排泥管排入池外套管筒阀井中，然后由管道输送至回流污泥泵站。其他污泥由刮泥板刮入污泥斗中，再由排泥管排入剩余污泥泵站集泥井中。 设计回流污泥量QR=40006667m3/h 污泥回流比R=50%100%2.7.2污泥回流泵设计选型1) 扬程 二沉池水面对相对地面标高为+0.50m，套筒阀井泥面相对高程为0.10.2m，回流污泥泵房泥面相对标高为0.20.3m。氧化沟水面相对标高为1.0m ,配水井最大水面标高为+1.31.5m。污泥回流泵所需提升高度为1.8m。2) 流量 两组氧化沟设一座回流污泥泵房，每泵房回流污泥量为16694000 m3/h。3) 选泵 选用螺旋泵4台，每站两台，单台提升能

15、力21002300 m3/h，提升高度为2.02.5m，电动机转速42r/min，电动机功率N=30Kw。污泥回流泵站一组占地面积为（15.07.7）m22.8污泥重力浓缩池设计计算2.8.1设计说明采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。计算草图如图所示： 重力浓缩池计算简图污泥总量计算及污泥浓度计算经部分污泥回流后，二沉池排放的剩余污泥量为： Q=468.8m3 /d ，本设计含水P率取为99.2%，浓缩后污泥含水率97% ，污泥浓度C为8g/L，二沉池污泥固体通量M采用30kg/(m2d)。2.8.2设计参数1）浓缩池面积 式中： C流入浓缩池

16、的剩余污泥浓度（kg/s），本设计取10kg/m3 Q二沉池流入剩余污泥流量（m3/h）， G固体通量，一般采用0.8-1.2；取1.0.本设计采用两个污泥浓缩池，单个池面积为 97.67m2 2) 浓缩池的直径D ，本设计取12.0m3) 浓缩池的容积 式中：T浓缩池浓缩时间（h），一般采用10-16h，本设计取16h。4) 沉淀池有效水深 5）浓缩后剩余污泥量6）池底高度辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转动将污泥推入泥斗。池底高度：7） 污泥斗容积 式中： 泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设计取550 a 污泥斗上口半径（m）；本设计取1.25m；

17、b 污泥斗底部半径(m)，本设计取0.25m。污泥斗的容积：8） 浓缩池总高度本设计取浓缩池超高h1 = 0.30 m，缓冲层高度h3 = 0.30 m， 9） 排泥管采用污泥管道最小管径DN150mm，间歇将污泥排出贮泥池。2.9贮泥池设计计算浓缩后的剩余污泥进入贮泥池，然后经投污泥泵进入污泥脱水间。本设计采用1座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。 浓缩后排出含水率为97%的污泥 125m3 /d。贮泥时间为24h,即1d。设计贮泥池为LBH=1063=180m3 满足要求。2.10机械脱水间设计计算2.10.1污泥机械脱水设计说明： 为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水

18、率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。1）污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。 2）污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98。3）经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 4）机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。 5) 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。2.10.2脱水机选择本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水 ，脱水设备选用带式压滤机，其主要技术指标为：干污泥产量600kg/L，泥饼含水率可以达到75%78%，单台过滤机的产率为24.629.4kg / ( m2 h),选用2台

19、，1用1备。工作周期定为12小时。机械脱水间平面尺寸设计为 LB= 20m12m。3 污水处理厂的平面布置3.1 总平面布置原则该污水处理厂，主要处理构筑物有：机械除渣格栅井、污水提升泵房、曝气沉砂池、提砂泵房、氧化沟、二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、贮泥池，脱水间等及若干辅助建筑物。总图平面布置时应遵从以下几条原则。1) 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。2) 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。3) 构（建）之间的间距应满足交通

20、、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。4) 管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。5) 协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。3.2 总平面布置结果污水由南边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管排入河流。污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东北部，占地较大的污水处理构筑物在厂区西部，沿流程自南向北排开，污泥处理系统在污水处理构筑物的西部。厂区主干道宽7米，两侧构（建）筑物间距不小于15米，次干道宽

21、4米，两侧构（建）筑物间距不小于10米。该厂平面布置特点为：流线清楚，布置紧凑。鼓风机房和回流污泥泵房位于曝气池和二次沉淀池一侧，节约了管道与动力费用，便于操作管理。输送管较短。节约了基建投资。办公室。生活住房与处理构筑物、泵房、消化池等保持一定距离，位于常年主风向的上风向，卫生条件与工作条件均较好。 具体布置见附图14.污水处理厂的高程布置4.1高程布置原则1) 充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。2) 调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又便于污水、污泥输送，并有利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。3) 做好污

22、水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。4) 协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。4.2高程布置结果从降低土建工程投资考虑，接触消毒池水面相对高程定为0.00m，则相应二沉池、氧化沟、曝气沉砂池水面相对标高分别为0.50、1.00、1.60m。这样布置亦利于排泥及排空检修。具体布置见附图2 参考文献1. 高俊发，王社平 主编. 污水处理厂工艺设计手册.北京：化学工业出版社，20032. 曾科，卜秋平 ，陆少鸣 主编. 污水处理厂设计与运行 .北京：化学工业出版社，20013. 张林生 主编. 环境工程专业毕业设计指南. 北京：

23、中国水利水电出版社，20034. 高廷耀，顾国维，周琪 主编. 水污染控制工程 第三版下册. 北京：高等教育出版社，20075. 孙东坡 主编. 水力学 郑州：郑州大学出版社，20076孙慧修 主编. 排水工程 第四版上册. 北京：中国建筑工业出版社，20097. 张智，张勤等编著 .给水排水工程专业毕业设计指南.北京：中国水利水电出版，1999附图1 总平面布置图 1:1000附图1 构建筑物一览表序号名称序号名称1传达室10贮泥池2食堂11污泥脱水间3宿舍楼12回流污泥泵房4停车棚13氧化沟5综合楼14曝气沉砂池6排球场15提砂泵房7篮球场16污水提升泵房8二沉池17格栅9污泥浓缩池附图2 高程布置图16