污水处理课程设计说明书.docx

1、污水处理课程设计说明书 第一章 总论 第一节 设计任务和内容1、设计任务题目：某城市日污水处理厂工艺设计 污水处理课程设计的任务在于加深理解所学专业知识，培养运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图方面得到锻炼。针对一座二级处理的城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸行设计计算，确定污水厂的平面布置和高程布置。最后完成设计计算说明书和设计图(污水处理厂平面布置图和污水处理厂高程图)。2、设计内容 （1）对工艺构筑物选型作说明； （2）主要处理设施(格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池)的工艺计算； （3）污水处理厂平面和高程布置。 第二节 基本资料 1、污水水量与水质污水处理水量

2、： 单号 双号 221班 17万m3/d 15万m3污水水质： CODcr 450mgL，BOD5 200mgL，SS 250mgL，氨氮15mgL. 2、处理要求污水经二级处理后应符合国家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）排放标准中二级标准的要求。即排放标准浓度见表1所示。表1 基本控制项目最高允许排放浓度基本控制项目最高允许排放浓度（日均值） 单位mg/l序号基本控制项目一级标准二级标准三级标准a 标准b 标准1化学需氧量（COD）50601001202生化需氧量（BOD5）102030603悬浮物（SS）10203050 续表 4动植物油135205石油类1351

3、56阴离子表面活性剂0.51257总氮（以n 计）1520-8氨氮（以n 计）5（8）8（15）25（30）-9总磷(以P计)2005年12月31日前建设的11.5352006年1月1日起建设的0.513510色度（稀释倍数）3030405011pH6-912粪大肠菌群数（个/l）10001000010000-注：下列情况下按去除率指标执行：当进水COD 大于350mg/l 时，去除率应大于60%；BOD 大于160mg/l 时，去除率应大于50%。括号外数值为水温12 时的控制指标，括号内数值为水温12 时的控制指标。 3、污水处理程度：污水处理程度见表2所列。表2 污水处理进出水水质项目C

4、ODcr （mgL）BOD5 （mgL）SS （mgL）氨氮（mgL）进水水质出水水质去除率45010077.8%2003085.0%2503088.0%15254、气象与水文资料风向：多年主导风向为北东风； 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、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0.300.5，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长380m，南北长2

5、80m。 第二章 污水处理工艺流程说明 第一节 处理工艺流程 污水拟采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如图1所示。 图1 污水处理工艺流程图 第二节 工艺方案分析 1、工艺方案概况：该设计项目污水处理的特点为：污水以有机污染为主，BOD5CODcr0.44，可生化性较好； 污水中主要污染物指标BOD5、CODcr、SS值比一般城市污水高70左右。重金属及其他难以生物降解的工艺尚应硝化，考虑到NH3-N浓度较低，不必完全脱氮。 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“普通活性污泥法

6、”。2、普通活性污泥法方案： 普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计及运行经验，处理效果可靠。自20世纪70年代以来，随着污水处理技术的发展，本方法在工艺及设备等方面又有了很大改进。在工艺方面，通过增加工艺构筑物可以成为“AO”或“A2O”工艺，从而实现脱N和除P。在设备方面，开发了各种微孔L曝气池，使氧转移效率提高到20以上，从而节省了运行费。 普通活性污泥法如设计合理、运行管理得当，出水BOD5可达1020mgL。它的缺点是工艺路线长，工艺构筑物及设备多而复杂，运行管理困难，基建投资及运行费均较高。国内已建的此类污水处理厂，单方基建投资一般为10001300元m3d

7、，运行费为0.20.4元(m3d)或更高。第三章 处理构筑物设计 第一节 格栅间和泵房 一、 选型说明因不采用池底空气扩散器形成曝气，格栅的作用主要是对水泵和后续处理设备起保护作用，保证整个污水处理系统的正常运行，故宜采用中格栅，并倾斜安装机械格栅,而提升水泵房选用螺旋泵，为敞开式提升泵，为减少栅渣量，格栅栅条间隙拟定为21.00mm。 二、 设计计算一 、格栅1、设计流量： 平均日流量: Qd15.0万m3d6250m3h1.97m3s 设计流量选用最大时流量: QmaxKzQd1.2062507500(m3h) 2.08m3s 式中 Kz变化系数，为1.2设置两座，每座流量为1.04 m3

8、s.2、设计参数：栅条间隙: b=22.0mm栅前槽宽: 1.44 m栅前水深: h=B1/2=1.44/2 m=0.72 m过栅流速: v1.0ms安装倾角: 603、格栅设计计算： 栅条间隙数(n):n = Qmax （sin）1/2 / b.h.v = 1.04（sin60）1/2 /0.0210.721.0 =64(个) 栅槽有效宽度(B): 设计栅条宽 S=0.02m.BS.(n1)+b.n0.02(64-1)0.022642.6(m)选用GH-2000链式旋转格栅除污机2台，水槽宽度B=2.0m，有效栅宽B=1.6m.实际过流流速:n=(B+S)/(S+b)= (1.6+0.02)

9、/(0.02+0.022) =40(条)v = Qmax （sin）1/2 / b.h.n = 1.04（sin60）1/2 /（0.0220.7240）= 1.49 ms1.50ms 进水渠渐宽部分长度L1 ：(取1=15) L1=(B-B1)/2tan1=(2.0-1.44)/2tan15=1.04（m） 栅槽与出水渠连接处的渐宽部分长度L2:L2=0.5L1=0.52（m） 过栅水头损失(h2)（栅条断面形状为正方形断面）: h2=k. .v2/2g. sin = k.b+s)/.b -1 2.v2/2g. sin =3(0.022+0.02)/0.640.022 -12 1.02/29

10、.8sin60=0.52(m) 式中： K格栅受污物堵塞时水头损失增大的倍数，一般取K=3.阻力系数 栅后槽的总高度H：H=h + h1+ h2 = 0.72+0.3 +0.52 =1.54(m) h1为格栅前渠道超高,为0.3m. 栅槽总长度L: L = L1+L2+0.5m+1.0m +H1/tan = 1.04+0.52+1.5 +(0.72+0.3)/ tan60= 3.65(m) 栅渣量计算: 对于栅条间隙b22.0mm的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水拦截污物为W10.06m3103m3。每日栅渣量为: W总= Qmax. W1/Kz1000 = 1.040.0686400/(

11、1.21000) =4.5 m3d.拦截污物量大于0.2m3d，宜采用机械清渣。4、设计示意图格栅设计示意图见图2所示。图2 格栅设计示意图二、污水提升泵站1、设计说明 采用传统活性污泥法工艺方案，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后流入沉砂池。然后通过初沉池、曝气池、二沉池、消毒池。2、设计计算污水提升前水位为-2.7m，二沉池出水井出水水面相对原地面标高为-0.3m. 单台泵流量：根据最大设计流量Qmax7500 m3h，按8用2备配置，单台泵流量q=7500/8 m3h = 937.5 m3h . 扬程估算：各处理构筑物的水头损失如下表3所示。表3

12、 各处理构筑物的水头损失构筑物名称水头损失（cm）构筑物名称水头损失（cm）格栅沉砂池沉淀池 平流 辐流1025102520405060配水井曝气池: 污水潜流入池 污水跌水入池1020255050150泵后构筑物总水头损失=出水井水损+ 沉砂池（平流式）水损 + 初沉池（平流式）水损 +曝气池（推流式）水损+二沉池（辐流式）水损+消毒接触池水损+自由水头 =0.3+0.2+0.3+0.4+0.55+0.2+0.5 = 2.45 m 取泵站内水头损失为0.4m，自由水头为1.0m，所以 水泵扬程= 常水位-最低水位+泵后构筑物总水头损失+ 泵站内水头损失 +自由水头 = -0.3( -2.7)

13、+2.45+0.5+1.0 =6.35 m 根据流量和扬程选择泵的型号： 选则8用2备250WD型立式离心式污水泵，采用自动耦合式安装形式，流量Q=1000m3h ，扬程H=25 m，转速980r/min,额定轴功率92 kW，效率=74%，允许吸上真空高度5m，叶轮直径D2460mm，泵重1160Kg.3、提升泵房 离心式泵泵体室外安装，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。第二节 沉砂池一、选型说明沉砂池的设置目的是去除污水中的泥沙，煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续构筑物的正常运行；平流式沉砂池是沉砂池最常用的一种，它的截留效果好，工作稳定，构造亦

14、简单。 污水经螺旋泵提升后进入平流式沉砂池，共两组对称于提升泵房中轴线布置，每组分为两格。沉砂池池底采用多斗集砂，沉砂由螺旋离心泵自斗底抽送至高架砂水分离器，砂水分离通人压缩空气洗砂，污水回至提升泵前，净砂直接卸人自卸汽车外运。二、设计计算1、设计参数 设计两组沉砂池，则每组设计流量为Qmax3750 m3h1.04 m3s，设计水力停留时间t50s，水平流速v0.2ms。2、池体计算 长度L： L= v.t =0.250 =10.0 m 水流断面面积A：A= Qmax/v=1.04/0.2 = 5.2 m2 池总宽度： 设n =2格，每格宽b =1.5 m，则B=n.b = 21.5 =3.

15、0 m 有效水深： h2 = A/B = 5.2/3.0=1.73m 沉砂室所需容积: 设T=2日， V = Qmax X.T86400/Kz106 = 1.0430286400 / (106 ) = 5.4 m3 每个沉砂斗容积: 设每一分格有两个沉砂斗，则 V0 = 5.4/(22)=1.3 m3 沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽b1=1.0 m，斗壁与水平面的倾角为55，斗高h3= 0.5 m 。(1) 沉砂斗上口宽：b2 = b1+ 2 h3/ tan55= 1.0 + 20.5/tan55=1.9 m (2) 沉砂斗容积：V0 = h3(b.b2 + b2.b1 + b12 )/3 = 0

16、.5（1.51.9+1.91.0+1.02）/3=1.1m3 沉砂室高度:采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗. h3 = h3 + 0.06 l2 = 0.5 + 0.06（ L-2b2-b）/2 = 0.5 + 0.06 ( 10- 21.9 -0.5)/2 = 0.67 m 池总高度：设超高h1=0.3m ，则 H = h1+h2+h3=0.3 + 1.73+ 0.67 = 2.7 m 3、进水、出水及撇油 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，出水挡墙高度均为1.0 m。沉砂池中会有少量浮油产生，出水端设置撇油管DN200，人工

17、撇除浮油，池外设置油水分离槽井。 4、排砂量计算 对于城市污水，采用平流式沉砂工艺，产生砂量约为X13.0m3105m3(1) 每日沉砂产量(QS)为QSQmax . X11800003.0/105 5.4(m3d) (含水率为P60)(2) 设贮砂时间为 t2.0 d则存砂所需容积为VQS .t10.8 m3折算为P85.0的沉砂体积为V 10.8 (100-60)/(100-85)=28.8 m3 3、设计示意图 沉砂池设计示意图如图3所示。图3 沉砂池设计示意图第三节 初沉池一、选型说明初沉池的作用是分离一部分悬浮物，以降低曝气池等后续设备的符合，废水从池的一端流入，另一端流出，水流在池

18、内作水平运动，池平面形状呈长方形。每格设一个贮泥斗，以贮存沉积下来的污泥。初沉池的入流和出流装置：初沉池的入流装置有配水槽盒挡流板组成，起均匀布水和消能作用，以保证设备的沉降效率及确保已沉淀污泥不被搅动。出流装置有流出槽盒挡板组成，一般采用自由堰型布置。二、设计计算1、设计参数 表面水力负荷q=2.2 m3(m2h)；沉淀时间t=1.5 h；最大设计流量时的水平流速v=4.9 mm/s.设为6座初沉池，则每座初沉池的设计流量为Qmax/6 = 2.08/6= 0.35 m3s 2、每座池的设计计算 沉淀池的表面积A：A=Qmax/q=0.353600 /2.2 = 572.7 沉淀区有效水深h

19、2:h2 = qt= 2.21.5 = 3.3 m 沉淀区有效容积V:V =Ah2 =572.73.3 = 1890 m 沉淀池长度L:L=3.6vt=3.64.91.5 =26.46 m 沉淀区的总宽度B:B=A/L=572.7/26.46 =21.6 m 采用多斗排泥，每座池子格数：设每格池宽b=5.4m，则n = B/b = 21.6/ 5.4= 4 （格） 为保证污水在池内均匀分布，池长与池宽比不宜小于4,长度与有效水深比不宜小于8.故校核长宽比、长深比： L/b = 26.46 / 5.5 =4.81 4 (符合要求) L/h2 = 26.46 / 3.3 = 8.02 8 (符合要

20、求) 污泥部分所需容积：Qmax = 150000 1.2 / 6 = 30000 Vw = Qmax (C0-C1).100/1000.(100-P0).T = 30000（250-125）100/ 10001000（100-96）2 = 187.5 m 式中: 为污泥容重取1000Kg/m，SS去除率设为50%; Po为污泥含水率，设为96%；初沉池进水和出水的悬浮固体浓度；分别为200mg/L、100mg/L;T污泥排泥时间间隔，设为2日。 每格池污泥部分所需容积： V= Vw / 4 =187.5/ 4 = 46.88 m 污泥斗容积V1：V1 = 1/3 h4 (S1+S2+(S1S

21、2)1/2 = 1/3 4.33（5.52 +0.52+(5.520.52)1/2 =52.0 m其中，储泥斗高度 h4 = (5.5 -0.5)/2 tan 600 = 4.33 m 污泥斗以上梯形部分污泥容积V2： V2 = 1/2(L1+L2).h4.b=1/2(27.26+5.5)0.25.5=18 m3其中L1=26.46+0.3+0.5=27.26m; L2=5.5m 污泥斗和梯形部分污泥容积： V1+V2 = 52+18 = 70 m3 46.88 m3 池子总高度H：设缓冲层高度h3=0.5m, h4=(26.46+0.3-5.5)0.01=0.21mH= h1+h2+h3+h

22、4= h1+h2+h3+h4+ h4=0.3+3.3+0.5+4.33+0.21=8.64m斗内污泥可用静水压或水射泵排除。3、设计示意图初沉池设计示意图如图4所示。图4 初沉池设计示意图第四节 曝气池一、选型说明曝气池的实质是一种生化反应器，是活性污泥系统的核心，活性污泥系统的净化效果，很大程度上取决于曝气池的设计，根据水量、水质和采用传统活性污泥法处理工艺，采用旋转推流式鼓风曝气比较理想。曝气池的选型，从理论上分析，推流优于完全混合，但由于充氧设备能力的限制，以及纵向混合的存在，实际上推流和完全混合的处理效果相近。若能克服纵向掺混，则推流比完全混合好，而完全混合抗冲击负荷的能力强。本工艺采

23、用推流式鼓风曝气。二、设计计算1、设计参数污泥负荷取Ls=0.3kgBOD5(kgMLSS.d)；曝气池中的MLSS取X = 3000mg/L；污泥泥龄取10d；污泥回流浓度取Xr=10000 mg/L；MLVSS/MLSS=0.82、池体计算 曝气池容积V： V = Q.(S0-Se)/Ls.X = 15104（200- 25）/(0.33000)=29167m.式中So,Se为进出水的BOD5,分别为200mg/L、25mg/L.曝气池主要尺寸：取池有效水深H=8m，设四座曝气池，每座池面积为：A1=V/ n.H = 29167/(48)=911.5m2取池宽B=12m，B/H=12/8=

24、1.5,在1-2之间，符合要求。池长L=A1/B=911.5/10=91.1m；L/B=91.1/12=7.6,在5-8之间，符合要求。设曝气池为三廓道式，每廓道长为L=L/3=91.1/3 = 30.4 m取超高为0.5m，故总高=8+0.5 = 8.5 m 水力停留时间t：t=V/Q=2916724/150000=4.67 h. 每天排除的剩余污泥量（按污泥泥龄计算）:X=V.X/c=(291673000/10)10-3=8750.1 kg/d. 取Xv=8750 kg/d. 污泥回流比R：由10000Qr=3000（Q+Qr）， 故R=Qr/Q=42.9%. 计算曝气池需氧量: O2 =

25、 Q.(S0-Se)/0.68 1.42 Xv =15104（200- 25）/0.68 1.4287501000 = 26178 kg/d. 空气量计算:该曝气池采用鼓风曝气，设曝气池的有效水深8 m,曝气扩散器安装距池底0.3m,则扩散器上的静水压7.7 m,其他相关参数选择：值取0.8，值取0.9，=1，曝气设备堵塞系数F取0.7，采用管式微孔扩散设备，EA=18%,扩散器压力损失：4kPa,20水中溶解氧饱和浓度为9.17mg/L。（1）扩散器出口处的绝对压力：Pd=P+9.8103H =(1.013105+9.81037.7)Pa = 1.77105 Pa （2）空气离开曝气池面时，

26、气泡含氧体积分数：0 =21.(1- EA )/79+21.(1- EA )= 21.(1- 0.18 )/79+21.(1- 0.18 )100%=17.9%（3）20是曝气池混合液中平均氧饱和度:Cs（平均）= Cs(Pd/2.026105+0 /42)=9.17（1.77105 /2.026105 +17.9/42）mg/L= 11.92 mg/L（4）将计算需氧量转化为标准条件下（20，脱氧清水）充氧量:Os=（O2 . Cs(20) ）/.（.Cs(T)-C）.1.024(T-20).F =(261789.17)/ 0.8(1.00.911.92-2.0)1.02400.7= 343

27、80 kg/d =1432.5 kg/h（5）曝气池供气量：Gs = Os /(0.28 EA) =1432.5/ (0.2818%) m/h = 28422m/h 空气管计算：每两相邻廓道设置一条配气干管，共设三条，每条干管设13对竖管共设78根竖管。每根竖管供气量为：28422/78 = 364.4 m/h空气管道中的压力损失，按照管道所通过的空气流量和管道长度及当量长度计算。取穿孔管的压力损失为0.5m。总压力损失为=0.5+0.2=0.7m，取1m. 选择风机：如果选择六台风机，四用两备，则单台风机风量：28422/4=7105.5 m/h=118.4min风机出口风压计算： 取管路压

28、力损失7kPa,扩散器压力损失4 kPa，则出口风压：P=H+hd+hf = 4.29.8+4+7+3(安全余量) kPa=55.16 kPa 根据所需压力和风量选用鼓风机为:离心鼓风机F8-18型六台，四用两备。三、设计示意图曝气池设计示意图如图5所示。图5 曝气池设计示意图第五节 二沉池一、选型说明 二沉池和曝气池是一个反应系统中不可分割的组合体，它们构成了活性污泥法的整个系统的重要组成部分。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(如避免横向错流、异重流对沉淀的影响、出水束流等)、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。向心式辐流二沉池，采用进水由中心导流管，经配水窗流入；二沉池出水经周边的溢流堰流出。多年来的实际和理论分析，认为此种形式的辐流沉淀池，容积利用系数比普通沉淀池高17.4，出水水质也能提高20.024.2(以出水SS和BOD5指标衡量)。该污水厂设计采用中心进水、周边出水辐流式二沉池。该类二沉池处理水量大，运行费用低，比较经济可靠。二、设计参数：表面水力负荷q=2.1m3(m2h)；沉淀时间t=2.0 h；中心进水管的水流速度v=0.4 m/s，配水窗水流速度设0.6 m/s ；设为6座二沉池，则每座二沉池