SBR法污水处理工艺设计计算书.docx

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SBR法污水处理工艺设计计算书

SBR法污水处理工艺设计计算书

第一章课程设计任务书

一、课程设计目的和要求

本课程设计是水污染控制工程教学的重要实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中熟悉并掌握污水处理工艺设计的主要环节，掌握水处理工艺选择和工艺计算的方法，掌握平面布置图、高程图及主要构筑物的绘制，掌握设计说明书的写作规范。

通过课程设计使学生具备初步的独立设计能力，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，训练设计与制图的基本技能。

二、课程设计内容

1、污水水量、水质

（1）设计规模

设计日平均污水流量Q=学号1—25*8000

学号26—48*3000m3/d;

设计最大小时流量QaF设计日平均污水流量/12—学号*100m3/h

（2）进水水质

COD=600mg/L,BOD=300mg/L,SS=300mg/L，NH-N=35mg/L

2、污水处理要求

污水经过二级处理后应符合以下具体要求：

COD<100mg/L，BOI5K20mg/L，SS<20mg/L，NHkN<15mg/L。

3、处理工艺流程

污水拟采用学号1—10活性污泥法

学号26—48生物膜法工艺处理。

4、气象资料

该市地处内陆中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候。

年平均气温9~13.2C,最热月平均气温

21.2~26.5C,最冷月-5.0~-0.9C。

极端最高气温42C,极端最低气温-24.9C年日照时数2045小时。

多年平均降雨量577毫米，集中于7、8、9月，占总量的50~60%受季风环流影响，冬季多北风和西北风，

夏季多南风或东南风，市区全年主导风向为东北风，频率为18%年平均风速2.55米/秒。

5、污水排水接纳河流资料：

该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位（50年一遇）为

380.0m,常水位为378.0m，枯水位为375.0m。

6厂址及场地现状

该镇以平原为主，污水处理厂拟用场地较为平整，交通便利。

厂址面积为

35000吊。

厂区地面标高384.5~383.5米，原污水将通过管网输送到污水厂，来水管管底标高为8米（于地面下8米）。

受纳水体最高洪水位6米，最低水位标高在-4米。

三、课程设计具体安排

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、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。

四、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。

（共5张2号图纸）

第二章SBR工艺流程方案的选择

2.1、SBR工艺主要特点及国内外使用情况：

SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，与传统污水处理工艺不同，SBF技术

采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。

它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBF技术的核心是SBF反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功能于一池，无污泥回流系统。

经过这个废水处理工艺的废水可达到设计要求，可以直接排放。

处理后的污泥经机械脱水后用作肥料。

此工艺在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术，目前，已有一些生产性装置在运行之中。

它主要应用在城市污水、工业废水处理方面。

2.2、工艺流程图:

加氯间

机房

'■

S1

'汎砂池

U

初沉池

n

-

污泥

接触池

污泥浓缩池

干泥外运

脱水机房

图2.1SBR法处理工艺流程图

第三章设计计算

3.1原始设计参数

原水水量Q=42x30000=126000m3/d=5250m3/h

设计流量Qmax=126000-12-42x100=6300m3/h=1.75m3/s3.2格栅

3.2.1设计说明

格栅（见图3-1）一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻

力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到10~15厘米时就该

清洗。

格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50~100mm）,中格栅（10~40mm），细格栅（3~10mm）三种。

工作平台

h?

hi

h

1

//

'1

H

J.

li

500（1

lytga

rlooo1

h

图3-1格栅结构示意图

根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染

物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。

本设计栅渣量大于0.2m3/d

为改善劳动与卫生条件，选用机械清渣，由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组中格栅，既可达到保护泵房的作用，又经济可行，设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽，便于排除故障。

栅渣量与地区特点，格栅的间隙大小，污水流量以及下水道系统的类型等因素有关，在无当地资料时，可采用：

（1）格栅间隙16~25mm，处理0.10-0.05栅渣/103m3污水

（2）格栅间隙30~50mm，处理0.03-0.01栅渣/103m3污水栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3。

栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。

而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高，阻力损失小的优点。

3.2.2设计参数

（1）平均日流:

Qd=126000m3/d=5250m3/h=1.46（m3/s）

（2）最大日流量：

Qmax=1.75（m3/s）

（3）设过栅流速：

v=0.8m/s（取0.6~1.0m/s）

（4）通过格栅的水头损失：

（取0.08~0.25m）

（5）栅前水深：

h=0.4m（取0.3~0.5m）

（6）格栅安装倾角：

60（取60°~75°）

（7）机械清渣设备：

采用链条式格栅除污机

3.3.3设计计算

（1）中格栅（3个）

格栅间隙数n=Qmax5/^=1.75“”6°56个

3bh30.030.80.4

Qmax最大废水设计流量m3/S

――格栅安装倾角60°~75°取60oh――栅前水深mb――栅条间隙宽度取30mm

过栅流速m/s

验算平均水量流速=0.80m/s符合（0.65~1.0）

（2）栅渠尺寸

B2=s（n-1）+nb=0.02（56-1）+0.0356=2.78（m）

圆整取B2=3m

s――栅条宽度取0.02m

B2――格栅宽度m

Q1.75

Bi=_max=3=2（m）

h0.80.4

Bi——进水渠宽m

栅前扩大段

B2B-!

32

L1=2-=32°=1.37（m）

2tan2tan20

渐宽部分的展开角，一般采用20°

栅后收缩段L2=0.5Li=0.67（m）

h2

栅条总长度

hL=Li+0.5+———+1.0+L2tan

0.40.3

=1.37+0.5+-+1.0+0.67

tan60°

=3.94（m）

h2

栅前渠道超高，采用0.3m

（3）

水通过格栅的水头损失

设栅条断面为锐边矩形断面

s彳

（b）3

=2.42

k=3

h1亦

sink

2.42

业sin60°3

19.6

=0.12（m）

（4）

栅渣量（总）

10001.24

W=QmaxW86400=「750.03864°0=3653/d）1000Kz―

Wi取0.03,宜采用机械清渣。

选用

NC—400型机械格栅三台。

设备宽度400mm,有效栅宽250mm，有效栅隙30mm，运动速度3m/min.

水流速度w1m/s,安装角度60°，电机功率0.25kw,支座长度960mm，格栅槽深

度500mm,格栅地面高度360mm

3.3污水提升泵房

根据污水流量，泵房设计为LXB=1OX10m。

提升泵选型：

采用LXB型螺旋泵

型号：

LXB-1100

螺旋外径D:

1100mm

转速：

48r/min

流量Q:

875m3/h

提升高度：

5m

功率：

15Kw

购买6台，5台工作，1台备用。

3.4泵后细格栅（4个）

公式计算同上

（1）格栅间隙数n=°噺^^=1.75F'sin60=181（个）

3bh40.0050.90.5

其中b取5mm取0.9m/sh取0.4m

反带验算得=1.0m/s符合（0.6~1.0m/s）

（2）栅渠尺寸

B2=s（n-1）+nb=0.01（181-1）+0.005181=2.7（m）

圆整2.0m

栅条宽度s取0.01m

进水渠宽B1=Qmax=1.75/4=0.97（m）

h0.90.5

栅前扩大段L1==2.7哼=1.50（m）

2tan2tan30

取30o

栅后收缩段L2=0.5L仁0.75m

栅条总长度LL10.5丄』1.0L2

tan60

0.50.3

1.500.5-1.00.75

tan60o

fl

=4.2（m）

（3）水通过格栅的水头损失

设栅条断面为圆形断面

=1.83

2

hisink

2g

1.83（

0.01

0.005

4

）3

0.92

19.6

sin60o

=0.50m

（4）每日栅渣量W：

WQma

Kz1000

在b=5mm情况下，设栅渣量为0.05m3/103m3污水

XA/1.75864000.05—c…3“

W6.09>0.2（m3/d）

1.241000

采用机械清渣。

选用NC-300型机械格栅三台。

设备宽度300mm,有效栅宽200mm,有效栅隙5mm，运动速度3m/min,水流速度w1m/s,安

装角度60o，电机功率0.18kw,支座长度960mm,格栅槽深度500mm,格栅地面高度360mm

3.5曝气沉砂池

3.5.1设计说明

沉砂池有4种：

平流式、竖流式、曝气式、钟式和多尔式。

普通平流沉砂

池的主要缺点是沉砂中含有15%勺有机物，使沉砂的后续处理难度增加。

采用曝气沉砂池（见图3-2）可以克服这一缺点。

支管

扩散设备

坡度=0.1-0.5L

头部

支座

二亠斗■..集砂

1■■■「槽.

图3-2曝气沉砂池示意图

3.5.2

设计参数

（1）

旋流速度应保持：

0.25~0.3m/s

（2）

水平流速为0.06~0.12m/s

（3）

最大流量时停留时间为1~3min

（4）

有效水深应为2~3m，宽深比一般采用1~2

（5）

（6）

（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约

0.6~0.9m,送气管应设置

长宽比可达5,当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板

1m3污水的曝气量为0.2m3空气

调节气量的闸门

（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角,

在集砂槽附近可安装纵

向挡板

（9）池子的进口和出口布置应防止发生短路,

进水方向应与池中旋流

方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板

（10）池内应考虑设消泡装置[7]

3.5.3

设计计算

（1）池子总有效容积（V）设t=2min，则

VQmaxt601.75260210

m3

（2）水流断面积（A）设v,=0.1m/s（水平流速），则

A=Qmax=1^=17.5（m2）v10.1

（3）池总宽度（B）设h22.5m（设计有效水深），则

B=JA=l^=7（m）h22.5

每格池子宽度（b）设n=2格，则

B7

（5）

（6）

bB=-=3.5（m）n2

池长（L）

L=V=型=12（m）A17.5

每小时所需空气量（q）设d=0.2m3/m3（1m3污水所需空气量），则

qdQmax3600=0.21.75

3600=12

60（m3/h）

（7）沉砂室所需容积（V）设T=2d（清除沉砂的间隔时间）

，则

式中,

30

\/_QmaxXT864001.7530286400

V=

max

Kz106

6

1.2410

7（m3）

X城市污水沉砂量［m3/106

m3（污水）］取

Kz――生活污水流量总变化系数

（8）每个沉砂斗容积（V。

）设每一分格有2个沉砂斗，则

73

V0=一=1.75（m3）

22

（9）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a（=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55o

斗高h3=0.35m，沉砂斗上口宽:

a斗+a1=4+0.5=1.0（m）tan55o1.428

最终定沉砂斗容积:

V0=h3（2a22aa12a：

）

6

0.35223

=（212210.520.52）=0.2（m3）

6

（10）沉砂室高度（h3）采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂

斗，则，

h3=h3+0.062.65=0.35+0.159=0.5（m）

（11）池总高度（H）设超高h1=0.3m,则H=h+h2+h3=0.3+2.5+0.5=3.3（m）

（12）进水渠道：

设计中取进水渠道宽B1=3m水深H1=1m

贝UV=_^二143=0.48听。

B1H131心

（13）出水装置：

出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标

高恒定，堰上水头0.2m。

排水干管采用钢管，管径DN=1000mm

（14）排砂装置：

采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将排出沉砂斗至

砂水分离器，吸砂泵DN=300mm

3.6、初沉池设计

本工艺采用选用辐流式沉淀池。

最大设计流量：

Qmax1.75m3/s

Q3600

3.6.1、沉淀部分有效面积：

F

q

式中：

Q――设计流量，m3/s；

2

q表面水力负荷，m3/（mh）；（1.5〜2.5），取2.0

1.7536002

贝U，F3150m

2.0

43150“

则，D{-亦T63m

3.6.3、沉淀池有效水深：

h2qt

式中：

t――沉淀时间，一般取1.0〜3.0h;设计中取3.0h

则h22.03.06m

校核沉淀池直径与水深之比,

D/h,63/610.5符合在6〜12之间。

3.6.4、沉淀部分所需容积：

Vw

100c0Qmax

103（100P）

式中：

Vw初沉污泥量,

m3/d；

3

Q—沉淀池设计流量，m/d；

沉淀池中悬浮物的去除率，%一般取40%-60%

co

进水中悬浮物质量浓度，mg/L;

P污泥含水率，%

3

污泥密度，以1000kg/m计。

设计中取=60%P=97%采用重力排泥，两次清楚污泥间隔时间取1d,

、，1002000.41260001“3

VW3336m

10（10097）1000

辐流式沉淀池采用重力排泥，将污泥排入污泥斗，然后用静水压力将污泥排出池外。

365、沉淀斗容积:

设计中选择圆形污泥斗,

污泥斗上口半径2m底部半径1m倾角600

有效高度h5（21）

tan60°1.73m。

12

污泥斗容积乂§h5（a

2、

aa〔）

式中：

h5――污泥斗有效高度，m

a—污泥斗上口边长，m

ai――污泥斗底部边长，m

I223

贝U,V1.73（22112）4.04m3

3

122

沉淀池底部圆锥体体积V2-h4（RRrr）

3

式中：

h4——沉淀池底部圆锥体高度，m

R沉淀池半径，m

r沉淀池底部中心圆半径，m设计中取r=1m

设池底径向坡度为0.05，则h4（31.51）0.051.525m

贝U,V213.141.525（31.5231.5112）1635.6m3

33

所以，沉淀斗总容积V4.041635.61639.64m>80m，符合

3.6.6、沉淀池总高度：

Hh1h2h3

式中：

h1——沉淀池超高，一般取0.3m；

h3――沉淀池缓冲层高度，一般采用0.3m；

贝U,H0.360.31.5251.739.855m

3.6.7、进水装置：

本工艺辐流式沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。

进水管道采用钢管，管径DN=1000m，管内流速1.81m/s。

3.6.8、出水装置：

出水采用池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证池内水位标

Q2<

高恒定，堰上水头H（）3

v2gmb,

式中：

h---堰上水头（m；

Q---沉淀池内设计流量（m/s）；

m---流量系数，一般采用0.4〜0.5

b2---堰宽（m,等于沉淀池宽度。

2

则，H

/1.525“

（）3=0.47m

0.52.14••29.8

出水堰自由跌落0.2m后进入出水渠，出水渠宽B22m水流流速

V20.89m/s，采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水管道

采用钢管，管径DN=1000m，管内流速V=1.81m/s。

排水干管管径：

Qmax=1.525m3/s,取管径DN=1000mm流速VS=1.81m/s。

3.6.9、排泥管：

沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN400m，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.2m，将污泥排到池外集泥井内。

3.6.10、出水挡渣板：

浮渣用浮渣刮泥板收集，定期清渣，刮泥板装在刮泥机桁架的一侧，高出水面0.2m，在出水堰前设置浮渣挡板拦截浮渣，排渣管管径取为DN400mmn

3.7SBF反应池

3.7.1设计说明

根据工艺流程论证，SBF法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBF法。

SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。

该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。

其运行操作在空间上是按序排

列、间歇的。

污水连续按顺序进入每个池，SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。

SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段，如图3-3。

这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。

对于单个的SBR反应器来说，在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。

进水期反应期沉淀期排水期闲置期

图3-3SBR工艺操作过程

SBRX艺特点是：

（1）工程简单，造价低；

（2）时间上有理想推流式反应器的特性；

（3）运行方式灵活，脱N除P效果好；

⑷良好的污泥沉降性能；

（5）对进水水质水量波动适应性好；

（6）易于维护管理。

3.7.2SBR反应池容积计算

处理要求：

表3-1处理要求

项目

进水水质（mg/l）

出水水质（mg/l）

BOD

300

^20

COD

600

W00

SS

300

<20

NH3N

35

<15

设计处理流量

3

VsiVfVb=5250（m/h）

BOD5/CODcr=0.50

设SBR运行每一周期时间为8h，进水1.0h，反应（曝气）（4.0~5.0h）取4h,沉淀2.0h，排水（0.5h~1.0h）取1h

周期数:

24

SBR处理污泥负荷设计为Ns0.4kgBOD5/（kgMLSSd）

根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置6个

（1）污泥量计算SBR反应池所需污泥量为

mlss=MLVSs_qs^

0.750.75Ns

3

=12600（30020）1036540=121800［kg（干）］=121.8（t）

0.70.40.3

设计沉淀后污泥的SVI（污泥容积指数）=90ml/g，

（SBR工艺中一般取80~150）SVI在100以下沉降性能良好［9］。

则污泥体积为：

Vs=1.2SVIMLSS=1.29010-3121800=13154.4（m3）

（2）SBR反应容积

SBR反应池容积V=VsiVfVb

式中Vsi――代谢反应所需污泥容积m3

VF反应池换水容积（进水容积）m3

Vb保护容积m3

126000,小LCLC/3、

VF=1.0=5250（m

24

Vs=13154.4m3,则单池污泥容积为Vsi=V^6=2192.4（m3；

贝UV=2192.4+5250+Vb=7442.4+Vb

（3）SBF反应池构造尺寸SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区

SBR反应池单池平面（净）尺寸为5030m2（长比宽在11~21）

水深为5.0m池深5.5m

则保护容积为Vb=57.6m3

6个池总容积V=6V=67500=45000m3

3.73SBR反应池运行时间与水位控制

SBR池总水深5.0m,按平均流量考虑，则进水前水深为3.2m，进水结束后

5.0m,排水时水深5.0m,排水结束后3.2m。

5.0m水深中，换水水深为1.8m,存泥水深2.0m,保护水深1.2m,保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。

（见图3-4）

图3-4SBR池高程控制图

进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。

3.7.4排水口高度和排水管管径

（1）排水口高度

为保证每次换水V=5250m3的水量及时快速排出，以及排水装置运行的需要，排水口应在反应池最低水位之下约0.5~0.7m，设计排水口在最高水位之下

2.5m。

（2）排水管管径

每池设自动排水装置一套,

出水口一个，排水管1根；固定设于SBR墙上。

排水管管径DNIOOOmm

设排水管排水平均流速为

1.5m/s，则排水量为:

360.4（m3/h）

n2n23

qdv=0.31.5=0.106（m/s）=

44

则每周期（平均流量时