污水厂设计说明书 梁聪文.docx
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污水厂设计说明书梁聪文
太原理工大学
污水处理厂设计说明书
学院：
环境科学与工程学院
专业班级：
环境工程0801班
姓名：
梁聪文
学号：
2008001879
指导教师：
苏冰琴宋秀兰
日期：
2011年12月
第一部分说明书-----------------------------------------3
第一章总论----------------------------------------------3
第二章总体设计------------------------------------------4
第二部分计算书-----------------------------------------5
第一章水质水量计算--------------------------------------5
第二章一级处理------------------------------------------5
第一节格栅--------------------------------------------6
第二节细格栅------------------------------------------8
第三节沉砂池------------------------------------------8
第三章二级处理（A/O工艺）--------------------------------9
第一节硝化反应器的计算-------------------------------10
第二节反硝化反应器的计算-----------------------------11
第三节其他A/O工艺中数据计算-------------------------12
第四节二次沉淀池-------------------------------------16
第四章接触池-------------------------------------------18
第五章污泥处理-----------------------------------------18
第六章高程计算-----------------------------------------20
第一部分说明书
第一章总论
一．设计题目：
T1市污水处理厂设计
二．设计资料：
1.自然条件：
（1）气象条件
全年平均气温9.3℃
夏季极端最高气温30℃
冬季极端最高气温-25℃
月平均水温13℃
全年主导风向西北风
全年平均降水量495mm
全年平均蒸发量907mm
（2）工程地质条件
地震烈度6度
最大冰冻深度77cm
（3）水文地质条件
地下水位埋深8m
2．污水资料：
（1）设计污水量Q=2.8万m³/d，Kz=1.5（工业废水占60%，生活污水占40%）
（2）污水水质：
生活污水水质：
BOD5=200mg/L，SS=300mg/L，TN=50mg/L，碱度=200mg/L
工业废水水质：
BOD5=220mg/L，SS=360mg/L，TN=58mg/L，碱度=180mg/L
（3）污水处理厂设计地面标高为365.2m
（4）污水提升泵房进水车间最低水位标高为362.3m
三．设计要求
污水处理后达到的出水水质：
BOD5=20mg/L，SS=20mg/L，TN=15mg/L，NH4-N≤5mg/L,NO3-N≤10mg/L
四．设计任务
1．污水处理程度的计算
2．工艺流程的选择（采用A/O工艺）
3．工艺构筑物计算（含水线，泥线，附计算草图）
4．绘制污水处理厂总平面图（1:
500）
5．绘制污水处理厂处理构筑物高程布置图（含计算）
五．设计成果
1．污水处理厂总平面布置图一张
2．污水处理厂高程布置图一张
3．污水处理设计计算说明书一份
六．主要设计参考资料
1．教材《排水工程》（下册）
2．《给水排水设计手册》第5（1,10）册
3．《给水排水快速设计手册》第二册
4．《室外排水设计规范》
5．有关的《给水排水标准图集》
第二章总体设计
一．设计原则
1．严格执行环保的各项规定，确保经处理后污水的排放水质达到有关排放标准。
2．采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机地结合起来。
3．采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。
4．平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地。
5．污水处理厂应尽量操作运行与维护管理简单方便。
二．工艺流程的确定
根据水质的分析，经一级处理后，BOD的去除率在30%左右，达不到排放标准，所以要选择二级处理流程。
三．方案选择
采用A/O工艺。
第二部分计算书
第一章水质水量计算
一．设计流量
平均日流量=2.8万m³/d
设计最大流量Qmax=Q生活×Kz+Q工业=28000×40%×1.5+28000×60%
=33600m³/d=1400m³/h=0.389m³/s
二．原水水质状况
城市污水中工业废水占60%，生活污水占40%。
则：
BOD5=（28000×1.5×200×40%+28000×220×60%）/33600=210mg/L
SS=（28000×1.5×300×40%+28000×360×60%）/33600=330mg/L
TN=（28000×1.5×50×40%+28000×58×60%）/33600=54mg/L
碱度=（28000×1.5×200×40%+28000×180×60%）/33600=190mg/L
三．处理程度分析
BOD5去除率=（210-20）/210=90.5%
SS去除率=（330-20）/330=93.9%
TN去除率=（54-15）/54=72.2%
第二章一级处理
一级处理采用物理处理法，主要去除漂浮物，悬浮物质，它属于二级处理的预处理，主要构筑物包括：
格栅，细格栅，沉砂池。
第一节格栅
格栅的作用是将污水中较大的悬浮物质或漂浮物质截留，安装在二级处理厂的端部，以便减轻后续处理构筑物的负荷，使之正常运行。
设计数据：
1.格栅的类型以及数量的选择取决于原水水质；
2.格栅的处理效果取决于格栅的栅条间隙；
3.过栅流速要防止栅条的堵塞；
4.自清流速为0.4～0.9m/s；
5.格栅倾角为45°～75°；
6.进水渠展开角α=20°；
7.为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1作为补偿。
格栅的计算图见下：
设栅前水深h=0.4m,过栅流速取v=0.9m/s,用粗格栅（50-100mm）,栅条间隙e=60mm,格栅安装倾角α=60°。
1.栅条的间隙数
取17
2．取栅条宽度s=0.01m
栅槽宽度B=s（n-1）+en=0.01×（17-1）+0.06×17=1.18m
3.进水渠道渐宽部分长度：
设进水渠道宽B1=0.65m，其渐宽部分展开角度α1=200（进水渠道内流速为0.77m/s）
l1=（B-B1）/（2×tg200）=（1.18-0.65）/（2×tg200）=0.73m
4．栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
l2=l1/2=0.37m
5.过栅水头损失
设栅条为矩形截面，取K=3,β=2.42，则
6．栅后槽总高度
取栅道前渠道超高h2=0.3m,栅前槽高H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m
H=h+h1+h2=0.4+0.024+0.3=0.724m
7．栅槽总长度
8．每日栅渣量
取W1=0.01m³/（10³·m³污水）
所以，为了改善劳动和卫生条件，本设计采用机械清渣。
第二节沉砂池
池的功能是去除比重较大的无机颗粒，设于初次沉淀池之前以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件，本工艺采用钟式沉砂池。
钟式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。
根据最大设计流量0.389m³/s，选择型号为550的钟式沉砂池。
其简图和各部分尺寸如下：
型号
流量（L/s）
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
L
550
530
3.65
1.5
0.750
1.50
0.40
1.70
0.60
0.51
0.58
0.80
1.45
第三节细格栅
细格栅是一级污水处理厂的主体构筑物用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是进一步去除污水中的悬浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。
设栅前水深h=0.4m,过栅流速取v=0.9m/s,用细格栅（3-10mm）,栅条间隙e=10mm,格栅安装倾角α=60°。
1．栅条的间隙数
取101
2．取栅条宽度s=0.01m
栅槽宽度B=s（n-1）+en=0.01×（101-1）+0.01×101=2.01m
4.进水渠道渐宽部分长度：
设进水渠道宽B1=0.65m，其渐宽部分展开角度α1=200（进水渠道内流速为0.77m/s）
l1=（B-B1）/（2×tg200）=（2.01-0.65）/（2×tg200）=1.87m
4．栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
l2=l1/2=0.94m
5.过栅水头损失
设栅条为矩形截面，取K=3,β=2.42，则
6．栅后槽总高度
取栅道前渠道超高h2=0.3m,栅前槽高H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m
H=h+h1+h2=0.4+0.26+0.3=0.96m
7．栅槽总长度
8．每日栅渣量
取W1=0.1m³/（10³·m³），
所以，为了改善劳动和卫生条件，本设计采用机械清渣。
第三章二级处理
污水的二级处理系统是城市污水处理厂的核心，一般采用生物处理方法，主要作用是去除污水中呈胶体和溶解态的有机污染物。
本设计采用A/O工艺作为二级处理系统，其基本流程为：
设计参数选择：
1.BOD5-污泥负荷为0.1～0.18kgBOD5/kgMLSS·d；
2.BOD5:
TN=（3～5）:
1；
3.水力停留时间：
硝化池≥6h，反硝化池2h左右；
4.循环比：
内回流200%～500%，外回流50%～100%；
5.MLSS=（2000～5000）mg/L；
6.污泥龄
c≥（20～30）d；
7.TKN：
MLSS≯0.05Gn/gMLSS·d
设计如下：
第一节硝化反应器的计算
设计条件如下：
水温13℃,NH4+-N≤5mg/L,NO3--N≤10mg/L
根据处理出水水质要求，系统完全硝化TN去除率为：
（54-15）/54=72.2%，拟采用A/O工艺。
假定污水中TKN由于同化去除百分比为10%，则由于微生物同化从剩余污泥中排除所去除的TN为54×10%=5.4mg/L
系统的负荷为：
1BOD5去除量=28000×（210-20）/1000=5320kg/d
2TN去除量=28000×（54-15）/1000=1092kg/d
3同化TN去除量=28000×5.4/1000=151.2kg/d
4硝化/反硝化TN去除量=1092-151.2=940.8kg/d
计算好氧池容积
设MLVSS/MLSS=0.7MLSS=3000mg/L
1、硝化菌的最大比增长速率：
T=13℃时,μN,max=0.47×e0.098（T-15）=0.47×e0.098（13-15）d-1=0.39d-1
在稳态运行条件下，N=3.0mg/L；KN=1.0mg/L时，
硝化菌的比增长速率为：
2、最小污泥龄:
（1/μ）N，min=1/μN=1/0.2925d=3.42d
设计污泥龄：
θcd=SF·θcm=4×3.42d=13.68d
3、含碳有机物的去除速率：
∵
∴
4、好氧池水力停留时间：
5、好氧池容积：
V=Qt=33600×0.31m3=10416m3，
分成两座好氧池，则每座容积为V/2=5208m3
6、F/M=（33600×210）/（10416×3000×0.7）=0.32kgBOD5/kgMLVSS·d符合
7、好氧池生物硝化产生NO3-—N总量TKNOx=54-5.4-5=43.6mg/L
硝化出水NH4-N取5mg/l
第二节反硝化反应器的计算
计算缺氧池容积
硝化产量NO3-—N为43.6mg/L，出水NO3-—N≤10mg/L
1、反硝化去除NO3-—N为：
43.6-10=33.6mg/L
去除NO3—N量为33.6×33600/1000=1128.96mg/L
2、在水温13℃时的反硝化速率为：
q0,13=q0,20θ（T-20）=0.09×1.05（13-20）=0.064kgNO3-—N/（kgMLVSS·d）
3、缺氧池容积：
分为两座，每座容积为VDN/2=4200m3
4、缺氧池水力停留时间：
t=V/Q=8400/33600d=0.25d=6h
5、系统总设计污泥龄=好氧池泥龄+缺氧池泥龄
=13.68+13.68×8400÷10416=25d（在15—30d）
第3节其他A/O工艺中数据计算
一、计算污泥回流比R
设二沉池回流污泥浓度Xr=8000mg/L
则R=X/（Xr-X）=3000/（8000-3000）×100%=60%（50%-100%）
二、计算内回流比I（200%——500%）
反消化速率fNO3-=[（43.6-10）÷43.6]×100%=77.1%
又fNO3-=（R+I）/（1+R+I）解得I=2.77=277%NO3-—N（200%-500%）
三、校核好氧池碱度
硝化消耗碱度：
7.14×43.6mg/L=311.30mg/L
反硝化产生碱度：
3.57×（43.6-10）mg/L=119.95mg/L
当处理出水剩余碱度为100mg/L（CaCO3计），原水碱度为190mg/L
需要补充碱度为=311.30-119.95+100-190=101.35mg/L（CaCO3计）
四、计算需氧量
BOD5去除量为5320kg/d
NH4+—N氧化量为：
33600×43.6/1000kg/d=1464.96kg/d
因为每去除1kg需氧（1.0—1.3）kg,设氧化1kgBOD5需氧1.1kg，所以，
1、碳氧化和硝化需氧量为：
1.1×5320+4.6×1464.96=12590.82kg/d
2、反硝化补偿氧量为：
2.9×（43.6-10）×28000/1000=2728.32kg/d
3、剩余污泥耗氧量为：
取Y=0.5
△X=YQ（So-Se）-KdXvV
=（0.5×28000×（210-20）-0.10×3000×0.7×10416）/1000
=472.64kg/d
1碳氧化：
1.42×472.64=671.15kg/d
2硝化：
0.125×4.6×671.15=385.91kg/d
所以实际需氧量：
12590.82-2728.32-671.15-385.91=8805.44kgO2/d=366.89kgO2/h
五、剩余污泥的计算
（1）剩余活性污泥量W1=472.64kgO2/d；
不可生化和悬浮物的计算：
该部分约占50%，经预处理可去除约40%
则
W2=
剩余污泥量W=
（2）污泥含水率99.5%
（3）污泥量
q=W/[1000（1-P）]=2684.64/[1000×（1-99.5%）]=536.93m3/d
六、曝气系统计算
（1）确定曝气池各部分尺寸
将好氧池分为2组，则每组容积为10416/2=5208m3
取池有效水深H=4.5m，则每组有效面积为F=5208/4.5=1157.33m2
池宽取5m,宽深比B/H=5/4.5=1.1,在1—2之间，符合要求。
池长L=F/B=1157.33/5=231.47m,长宽比L/B=231.47/5=46.29>10
设5廊道式曝气池，廊道长
取L1=47m
取超高为0.5m，则池子总高度为4.5m+0.5m=5m
（2）供气量计算
采用Wm-180型网状膜型中微孔空气扩散器，辐射于距池底0.2m处，淹没水深4.3m，计算温度定为13℃（按最大时计）。
查教材《排水工程》（下册）附录一得，
水中溶解氧饱和度：
Cs（30ο）=7.63mg/L，Cs（13ο）=10.60mg/L
空气扩散器出口处的绝对压力Pb值，
Pb=P+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×4.3=1.434×105Pa
（1）空气离开曝气面时，氧的百分比（取氧转移效率EA=12%）
（2）曝气池混合液中平均饱和度（按最不利的温度条件考虑）
（3）实际需氧量为R=366.89kg/h,且R0/R=1.33—1.61,取1.5。
在标准条件下，转移到曝气池混合液的总氧量，
即理论需氧量为R0=R×1.5=366.89×1.5=550.34kg/h
则最大时供气
（3）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根干管。
在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管。
全曝气池共设50条竖管。
每根竖管的供气量为
曝气池平面面积为
每个空气扩散器的服务面积按0.49m2计，则所需空气扩散器的总数为
个
为安全计，本设计采用5000个空气扩散器，则每个竖管上安设的空气扩散器的数目为
个=100个，每个空气扩散器的配气量为
选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路，如后图
（1）、
（2）
在空气流量变化处计算节点，统一编号后列表进行空气管道计算，见附表。
由网状膜空气扩散器的压力损失为5.88KPa,根据经验公式，空气管道系统的总压力损失为：
5.88+1.5=7.38KPa
为安全计，设计取值9.8KPa
（4）空压机的选定
空压机扩散装置安装在距曝气池池底0.2m处，因此空压机所需压力为：
P=（1.5+4.5-0.2）×9.8=56.84KPa
空压机供气量
最大时21294m3/h=355m3/min
根据所需压力及空气量，决定采用LG80型空压机6台。
该空压机风压70KPa,风量80m3/min
正常工作条件下，采用4台工作，2台备用，高负荷时5台工作，1台备用。
第四节二次沉淀池的设计及计算
二沉池是城市污水处理厂的一个重要的构筑物，是以沉淀池去除，生物处理过程中产生的污泥而获得澄清的处理水为其主要目的，其工作效果直接影响系统的出水水质和回流污泥浓度。
二沉池有别于其他沉淀池，其作用是泥水分离，污泥浓缩，并因水量、水质的变化还要暂时贮存活性污泥，一般二沉池有辅流式、平流式等三种形式，池型有圆形、方形。
本设计采用2座圆形普通辐流式沉淀池。
一、设计计算中参数的确定
1、设计表面负荷在1.5-3.0m3/m2·h，取qo=1.8m3/m2·h
2、沉淀池水力停留时间1.5—2.5h本设计取t=2.0h
二、设计计算
采用2座普通辐流式沉淀池，即n=2
1、沉淀池表面积
A1=Qmax/nqo=1400/（2×1.8）=389m2
池经D=（4A1/3.14）0.5=（4×389/3.14）0.5=22.3m，取D=24m
2、有效水深
h2，=qot=1.8×2.0=3.6m
3、污泥斗容积
V1=2T（1+R）QX/（X+Xr）=2×2×（1+0.6）×1400×3000/（3000+8000）=2444m3
4、污泥区高度
5、池区水深
6、沉淀池总长度
池底坡度0.06，d=2m
池中心和池边落差
超高
=0.3m污泥斗高度
=1.0m
H=
7、径深比校核D/h2,=24/4=6,满足（6—12）：
1，合格
8、出水堰长度校核
每池出水堰长度3.14×D=3.14×24=75.36m
出水堰负荷1400×1000/（3600×4）=97.22L/s
97.22/75.36=1.3L/（s·m）<2.9L/（s·m）,符合
第四章接触池
接触池是污水处理厂中一个必不可少的构筑物，一般情况下，污水经过一级处理，二级处理以及二沉池就已基本达到排放标准，设接触池的目的是为了一旦城市中发生流行病或其他特殊情况，让处理水通过接触池进行消毒，避免病毒扩散，正常情况下一般不使用接触池。
第五章污泥处理
污水处理中，产生大量的污泥，尤其是活性污泥，其中有机物易分解极不稳定，易产生臭味，且水含量大、体积大、处理运输困难，因此必须对取进行及时处理，目的是降低有机物含量，并减少水分，使水厂正常进行。
有害物质得到处理，有用物回收利用。
本设计采用重力浓缩池，运行方式为间歇式，池数为2个。
一、污泥浓缩池
1、污泥量
污泥浓缩池污泥量为每日产生污泥量为Q1=536.93m3。
2、污泥浓缩池计算
（1）上清液流出量设进出泥含水率分别为：
P1=99.3%,P2=96%
由Q1（1-P1）=Q2（1-P2）,得
Q2=Q1（1-P1）/（1-P2）=536.93×（1-99.3%）/（1-96%）=93.96m3/d
（2）水力停留时间
取上升流速V=0.08m/s,有效水深H=4m
t=H/V=（4×103/0.08）×1/3600=13.9h<16h
（3）水区容积
V1=t（Q1-Q2）=13.9×（536.93-93.96）/24=256.55m3
（4）单个浓缩池面积和单个尺寸
A=V1/H=256.55/4=64.14m2
D=（4A/π）1/2=9.04m取R=10m
（5）池区面积V=Q2tˊ取浓缩池tˊ=8h
则污泥所需容积为V=93.96×8/24=31.32m3
（6）浓缩池污泥斗高H=Rtan55°=5×tan55°=7.14m
（7）污泥斗容积V=1/3πR2·H=1/3π×52×7.14=186.92m3
两个浓缩池的泥斗总容积为2V=373.85>31.32m3
二、脱水
本设计采用机械脱水，在进入机械脱水前加入化学药剂絮凝剂，混凝剂进行污泥凝聚，提高脱水性能，机械脱水式利用过滤介质两边压力差做推动力使污泥水分被强制过滤，而固体颗粒被截留在介质上形成滤饼。
采用液压带式过滤机，由液压轴及滤布带回在液压浓缩段停留时间为10—20s，然后进入压榨段，时间1—5min。
第六章高程计算
构筑物间连接管渠水力计算表
项目
设计流量（L/s）
管渠设计参数
长度（m）
管径（mm）
1000i
流速（m/s）
二沉池至配水井
194.50
500
2.83
0.88
28.0
配水井至曝气池
389.00
700
3.37
1.13
6.5
曝气池至缺氧池
194.5
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