污水处理厂工艺设计及计算.docx
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污水处理厂工艺设计及计算
污水处理厂工艺设计及计算说明书
一、设计资料
1、水量水质资料
污水设计流量为5万t/d；起进水水质如下表
污水进水水质表
项目
BOD5
COD
SS
单位
Mg/l
Mg/l
Mg/l
数值
100
250
200
污水处理后的水质要求，具体数值入下表
污水出水水质表
项目
BOD5
COD
SS
单位
Mg/l
Mg/l
Mg/l
数值
20
60
20
2、气象资料
当地最高水温为30℃。
夏季主导风向为东南风。
3、厂区地形
污水处理厂北面200米处有一条河流，最高洪水位为46.00米，常水位为42.00米;污水处理厂地形平坦，设计标高为48.00米；地下水位标高为42.00米，地基良好;城市污水总管从污水厂南面进入，干管终点水面标高为43.00米，管径为1200mm。
二、处理工艺的选择
1、常用的几种城市污水处理工艺
（1）、传统活性污泥工艺
活性污泥工艺是污水处理的主要工艺,传统活性污泥工艺采用中等污泥负荷,曝气池为连续推流式。
若只要求去除有机污染物时,传统活性污泥工艺仍是一种可行的选择。
对传统活性污泥工艺进行的各种改进,产生了很多种不同的活性污泥工艺。
一些工艺较传统工艺处理功能增强,一些工艺运行更加稳定,而另外一些工艺的费用大大降低或运行更加方便。
这些改进可以分为：
池形的改进、运行方式的改进、曝气方式的改进、生物学方面的改进以及投加填料等几个方面。
（2）、氧化沟
氧化沟是活性污泥法的一种变型,其曝气池呈封闭的沟渠型,故它在水力流态上不同于传统的活性污泥法。
它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠,污水渗入其中得到净化,最早的氧化沟渠是加以护坡处理的土沟渠,是间歇进水间歇曝气的。
从这一点上来说,氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术。
氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成,最早的氧化沟不需另设初沉池、二沉池和污泥回流设备。
随着处理规模和范围逐渐扩大,通常采用延时曝气。
连续进出水,所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定,不需设置初沉池和污泥消化池,处理设施大大简化
（3）、A/O工艺
A/O工艺也叫厌氧好氧工艺,A（Anacrobic）是厌氧段,用于脱氮除磷;O（Oxic）是好氧段,用于除水中的有机物。
2、选择城市污水处理工艺时应着重考虑五个方面
（1）.投资省。
目前大部分污水处理项目都是国有资金投资的,我国是一个发展中国家,经济发展所需资金缺口庞大,控制投资对国民经济可持续发展大有益处。
（2）.运行成本低。
运行成本是污水处理厂能否正常运行的重要因素,是选择处理工艺的主要指标之一。
（3）.占地少。
土地资源是城市发展规划的重要因素。
（4）.脱氮除磷效果好。
随着我国大面积水体环境的富营养化,污水的脱氮除磷已经成为迫切需要解决的问题。
我国实施的国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）也明确规定了适用于所有排污单位,非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准,这就意味着选择污水处理工艺首先要考虑脱氮除磷的问题。
（5）.现代先进技术与环保工程的有机结合。
现代先进技术,尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善,为环保工程的发展提供了有力的支持。
目前,国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统,保证了污水处理厂的正常运行和稳定合格地出水,而我国在这方面还比较落后。
计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。
3、选择A/O工艺
A/O工艺的优点与缺点
（1）流程简单,不需外加碳源和后曝气池,以原污水为碳源,建设和运行成本较低。
（2）反硝化在前、硝化在后,设内循环,以原污水中的有机物作为碳源,效果好,反硝化反应充分。
（3）曝气池在后,使反硝化残留物得以进一步去除,提高了处理水水质。
（4）A段搅拌,只使污泥悬浮,而避免DO的增加。
O段的前段采用强曝气,后段减少气量,使内循环液的DO含量降低,以保证A段的缺氧状态。
A/O工艺的缺点
（1）由于没有独立的污泥回流系统而不能培养出具有独特功能的污泥,难降解物质的降解率较低。
（2）若要提高脱氮效率,必须加大内循环比,因而加大运行费用。
从外、内循环液来自曝气池,含有一定的DO,使A段难以保持理想的缺氧状态,影响反硝化效果,脱氮率很难达到90%。
（3）影响因素:
水力停留时间（硝化>6h,反硝化<2h）、循环比MLSS（>3000mg/L）、污泥龄（>30d）、N/MLSS负荷率（<0.03）、进水总氮浓度（<30mg/L）。
根据本工程特征，综合权衡各方，选取A/O工艺，工艺流程图如下：
六、设计计算
1、格栅
1.1设计说明
栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。
如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。
格栅栅条间隙拟定为30.00mm。
1.2设计流量：
a.日平均流量
Qd=50000t/d≈2083m3/h=0.579m3/s=579L/s
Kz取1.4
b.最大日、最大时流量
Qmax=Kz·Qd=1.35×2083m3/h=2812m3/h=0.78m3/s
1.3设计参数：
栅条净间隙为b=30.00mm栅前流速ν1=1.0m/s
过栅流速0.6m/s栅前部分长度：
0.5m
格栅倾角δ=60°单位栅渣量：
ω1=0.05m3栅渣/103m3污水
1.4设计计算：
1.4.1粗格栅计算
说明：
Qmax—最大设计流量，m3/s；α—格栅倾角，度（°）；
h—栅前水深，m；ν—污水的过栅流速，m/s。
栅条间隙数（n）为
=
栅槽有效宽度（
）
设计采用ø10圆钢为栅条，即S=0.01m。
=2.31（m）
通过格栅的水头损失h2
h0—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；
ξ—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，
所以：
栅后槽总高度H
H=h+h1+h2=1.0+0.5+0.020=1.520（m）（h1—栅前渠超高，一般取0.5m）
栅槽总长度L
L1—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，；α1—进水渐宽部分的展开角，一般取20°。
图一格栅简图
1.4.3栅渣量计算
对于栅条间距b=30.0mm的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水烂截污物为W1=0.05m3/103m3，每日栅渣量为
=4.0m3/d
拦截污物量大于0.3m3/d，宜采用机械清渣。
2、沉砂池
采用平流式沉砂池（两个每个两格，按照并联运行设计）
1.设计参数
设计流量：
Q=1.111m3/s（设2组，分为2格）
设计流速：
v=0.30m/s
水力停留时间：
t=50s
2.设计计算
（1）沉砂池长度：
L=vt=0.30×50=1.5m
（2）水流断面积：
A=Q/v=1.111/0.30=3.703m2
（3）池总宽度：
设计n=2格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=2b=2.4m
（4）有效水深：
h2=A/B=3.703/2.4=1.543m（介于0.25～1m之间）
（5）贮泥区所需容积：
设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积
（设两个沉砂池，每个2个格共有8个沉砂斗）
其中X1：
城市污水沉砂量3m3/105m3，
K：
污水流量总变化系数1.2
（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：
设计斗底宽a1=1.0m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=0.5m，
则沉砂斗上口宽：
沉砂斗容积：
（略大于V1=0.6m3，符合要求）
（7）沉砂池高度：
采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为
则沉泥区高度为
h3=hd+0.06L2=0.5+0.06×2.17=0.63m
池总高度H：
设超高h1=0.3m，
H=h1+h2+h3=0.3+1.543+0.63=2.473m
（8）校核最小流量时的流速：
最小流量即平均日流量
Q平均日=Q/K=0.926/1.2=0.772m3/s
则vmin=Q平均日/A=0.772/3.703=0.21>0.15m/s，符合要求
（9）计算草图如下：
3、初沉池
3.1采用中心进水辐流式沉淀池：
图四初沉池简图
3.2设计参数：
沉淀池个数n=2；水力表面负荷q’=1m3/（m2h）；出水堰负荷1.7L/s·m（146.88m3/m·d）；沉淀时间T=2h；
污泥斗下半径r2=1m，上半径r1=2m；剩余污泥含水率P1=99.2%
3.2.1设计计算：
3.2.1.1池表面积
3.2.1.2单池面积
3.2.1.3池直径
3.2.1.4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，取
3.2.1.5沉淀池部分有效容积
3.2.1.6沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）
3.2.1.7沉淀池周边（有效）水深
3.2.1.8污泥斗容积
3.2.1.9沉淀池总高度
H=0.55+5+1.73=7.3m
4、A/O
1.有效容积（V）
设：
日平均时流量为Q=80000m3/d=926L/s
BOD污泥负荷Ns=0.15KgBOD5/（kgMLSS·d）
污泥指数：
SVI=80
回流污泥浓度：
Xr=106/SVI×r（r=1）=12500mg/L
污泥回流比为：
R=50%
曝气池内混合污泥浓度：
MLSS=R/（1+R）×Xr=
×12500=4166.67mg/L
则：
2.缺氧池与好氧池的体积
设：
缺氧池与好氧池的体积比为1:
3,分两组
则：
缺氧池的体积为2080m3
好氧池的体积为6240m3
设：
有效水深为6m
则：
缺氧池面积346.67m2
好氧池面积1040m2
缺氧池的宽为10m，每格深为5m，长为35m
好氧池的宽为20m，每格深为10m，长为52m
好氧池长宽比为52/10=6.2，在5-10之间,符合要求
宽深比为10/5=2.0在1-2之间，符合要求
3.污水停留时间
t
=16639.98×24/80000=4.99h
A段停留时间是1.25h，O段停留时间是3.74h，符合要求。
4．剩余污泥量
W=aQ平Sa-bVXr+0.5Q平Sr
（1）降解BOD5生成的污泥量
W1=aQ平Sa=0.6×80000（0.15-0.02）=6240kg/d
（2）内源呼吸分解泥量
Xr=0.75×12500=9375mg/L，（fx=0.75）
W2=bVXr=0.05×16640×9.375=7800kg/d
（3）不可生物降解和悬浮物的量
W3=0.5Q平Sr=0.5×80000×（0.15-0.02）=5200kg/d
（4）剩余污泥量为
W=W1-W2+W3=6420-7800+5200=3820kg/d
湿污泥的体积
污泥含水率为P=99.2%
QS
=600m3/d
5．污泥龄为
θc
=40.94>10d（符合要求）
6．计算需氧量
查得：
每去除1kgBOD5需氧1.0-1.3kg,取1.2kg,去除1kgN需氧4.6kg
则：
碳氧化硝化需氧量1.2×80000×（0.15-0.02）+4.6×（0.03-0.005）×80000=21680kg
反硝化1gN需2.9克BOD5
由于利用污水BOD作为碳源反硝化会消耗掉一部分的BOD,这一部分需氧为2.9×（0.03－0.005）×80000=5800kg
则：
实际需氧量为21680-5800=15880kg/d=661.67取670kg/h
K=1.4
最大时需氧量为:
15880×1.4=22232kg/d=926.33取930kg/h
曝气方式采用机械曝气
5、二沉池
该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。
1．设计参数
设计进水量：
Q=10000m3/d（八组）
表面负荷：
qb范围为1.0—1.5m3/m2.h，取q=1.0m3/m2.h
固体负荷：
qs=140kg/m2.d
水力停留时间（沉淀时间）：
T=2.0h
堰负荷：
取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0L/（s.m）
2．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=1.0
2.0=2.0m<4m
（介于6～12）
（3）贮泥斗容积：
为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积：
则污泥区高度为
（4）二沉池总高度：
取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m
则池边总高度为
h=h1+h2+h3+h4=2.0+1.5+0.4+0.3=4.2m
设池底度为i=0.05，则池底坡度降为
则池中心总深度为
H=h+h5=4.2+0.53=4.73m
（5）校核堰负荷：
径深比
堰负荷
以上各项均符合要求
（6）辐流式二沉池计算草图如下：
6、接触消毒池与加氯间
采用隔板式接触反应池
1．设计参数
设计流量：
Q′=80000m3/d=926L/s（设一座）
水力停留时间：
T=0.5h=30min
设计投氯量为：
ρ＝4.0mg/L
平均水深：
h=2.0m
隔板间隔：
b=3.5m
2．设计计算
（1）接触池容积：
V=Q′T=80000×0.5÷24=1667m3
表面积
m2
隔板数采用8个，
则廊道总宽为B＝（8+1）
3.5＝31.5m取32m
接触池长度L=
取27m
长宽比
实际消毒池容积为V′=BLh=12
27
8=2592m3
池深取2＋0.3＝2.3m（0.3m为超高）
经校核均满足有效停留时间的要求
（2）加氯量计算：
设计最大加氯量为ρmax=4.0mg/L,每日投氯量为
ω＝ρmaxQ=4
80000
10-3=320kg/d=13.33kg/h
选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为8/3瓶,共贮用40瓶，每日加氯机八台，单台投氯量为1.5～2.0kg/h。
配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1—3m3/h,扬程不小于10mH2O
（3）混合装置：
在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式），混合搅拌机功率N0
实际选用JWH型机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率1.0Kw
解除消毒池设计为纵向板流反应池。
在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设
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