某城镇污水处理厂设计方案.docx

1、某城镇污水处理厂设计方案某城镇污水处理厂设计方案1 设计任务及概况1.1 设计任务及依据1.1.1 设计任务 30万吨城市污水处理厂初步设计 1.1.2 设计依据及原则 1.1.2.1 设计依据给水排水工程快速设计手册1-5 给排水设计规范污水处理厂工艺设计手册三废设计手册废水卷1.1.2.2 设计原则(1)执行国家关于环境保护的政策符合国家地方的有关法规、规范和标准； (2)采用先进可靠的处理工艺确保经过处理后的污水能达到排放标准； (3)采用成熟 、高效、优质的设备并设计较好的自控水平以方便运行管理； (4)全面规划、合理布局、整体协调使污水处理工程与周围环境协调一致；(5)妥善处理污水净

2、化过程中产生的污泥固体物以免造成二次污染；(6)综合考虑环境、经济和社会效益在保证出水达标的前提下尽量减少工程投资和运行费用 1.1.3设计范围设计二级污水处理厂进行工艺初步设计1.2设计水量及水质1.2.1设计水量污水的平均处理量为=30=12500=3.47；污水的最大处理量为=15125=4.2；污水的最小处理量为日变化系数取为1.1时变化系数取K为1.1总变化系数取为1.211.2.2设计水质设计水质如表1.1所示表1.1 设计水质情况 项 目入水（）200200出水（）2530去除率（%）87.5851.3.3设计人口 (1)按SS浓度折算： 式中：Css-废水中SS浓度为200mg

3、/LQ -平均日污水量为30万m3/dass-每人每日SS量一般在35-55/人g.d 则： (2)按浓度折算 式中：-废水中浓度为200mg/L Q -平均日污水量为30万m3/d -每人每日BOD量一般在20-35/人gd取30/人g.d 则： 2 工艺设计方案的确定2.1方案确定的原则(1)采用先进、稳妥的处理工艺经济合理安全可靠(2)合理布局投资低占地少(3)降低能耗和处理成本(4)综合利用无二次污染 (5)综合国情提高自动化管理水平2.2污水处理工艺流程的确定2.2.1厂址及地形资料 该污水处理厂厂址位于某市西北部厂址所在地区地势比较平坦污水处理厂所在地区地面平均标高为40.50米地

4、震基本烈度为7度2.2.2气象及水文资料某市位于东经北纬属温带半湿润季风型大陆性气候多年平均温度7.4冬季长气候寒冷多偏北风最冷月（一月）平均气温-12.7；夏季多偏南风非采暖季节主导风向为东南风最热月（七月）平均气温24.6降雨集中在7-8月约占全年降雨的50%多年平均降雨量75毫米地面冻结深度1.2-1.4米2.2.3可行性方案的确定 城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源利用微生物的代谢作用使污染物降解它是城市污水处理的主要手段是水资源可持续发展的重要保证城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、AB法、氧化沟法、SBR法等等下面对传统活性污泥法和SBR法两种方案进

5、行比较（工艺流程见图2.12.2）以便确定污水的处理工艺传统活性污泥法的方案特点：(1)工艺成熟管理运行经验丰富；(2)曝气时间长吸附量大去除效率高9095%；(3)运行可靠出水水质稳定；(4)污泥颗粒大易沉降;(5)不适于水质变化大的水质；(6对氮、磷的处理程度不高；(7)污泥需进行厌氧消化可以回收部分能源；SBR法的方案特点：(1)处理流程简单构筑物少可不设沉淀池；(2)处理效果好不仅能去除有机物还能有效地进行生物脱氮；(3)占地面积小造价低；(4)污泥沉降效果好； (5)自动化程度高基建投资大；(6)适合于中小水量的污水处理工艺从上面的对比中我们可以得到如下结论：从工艺技术角度考虑普通曝

6、气法和SBR法出水指标均能满足设计要求但是SBR法对自动化控制程度要求较高且处理规模一般小于10万立方米/天这与实际情况不符（污水厂自动化水平不高且本设计规模属大型污水处理厂）故普通曝气法更适合于本设计对污水进、出水水质的要求（对P、N去除要求不高水质变化小）故可行性研究推荐采用普通曝气法为污水处理厂的工艺方案2.2.4工艺流程方案的确定 SBR法是间歇式活性污泥法或序批式活性污泥法的简称相对于传统活性污泥法SBR法工艺是一种正处于发展、完善阶段的技术因为从SBR法的再次兴起直至应用到今天只不过十几年的历史许多研究工作刚刚起步缺乏科学的设计依据和方法以及成熟的运行管理经验SBR法现阶段在基础研

7、究方面、实践应用方面、工程设计方面仍存在问题例如：SBR的适宜规模、合理的设计和运行参数的选择建立完整的运行维护和管理方法运行模式的选择于设计方法脱节等等 污水工艺流程的确定主要依据污水水量、水质及变化规律以及对出水水质和对污泥的处理要求来确定本着上述原则本设计选传统活性污泥法作为污水处理工艺图2.1 传统活性污泥法图2.2 SBR法2.2.5污泥处理工艺流程 目前污泥的最终处置有污泥填埋污泥焚烧污泥堆肥和污泥工业利用四种途径该厂的污泥主要来源于城市污水完全可以再利用只需在厂内进行预处理将重金属去除该厂的污泥用于农业是完全可能的目前暂时有困难也可将污泥用于园林绿化使污泥中的肥分得以充分利用污泥

8、也可得以妥善处置根据上述原则决定污泥采用中温厌氧二级消化再经机械脱水后运出厂外处置这时的污泥已基本实现了无害化不会对环境造成二次污染污泥消化产生的沼气用于烧锅炉和发电热量可满足消化池污泥加热需要电能供本厂使用2.3主要构筑物的选择2.3.1格栅格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质以保证后续处理单元和水泵的正常运行减轻后续处理单元的负荷防止阻塞排泥管道本设计中在泵前和泵后各设置一道格栅泵前为粗格栅泵后为弧形细格栅由于污水量大相应的栅渣量也较大故采用机械格栅栅前栅后各设闸板供格栅检修时用每个格栅的渠道内设液位计控制格栅的运行格栅间配有一台螺旋输送机输送栅渣螺旋格栅压榨输送

9、出的栅渣经螺旋运输机送入渣斗打包外运粗格栅共有三座两座使用一台备用栅前水深为1.4m过栅流速0.9m/s栅条间隙为50mm格栅倾角为60细格栅有四座三台使用一台备用栅前水深为1.05m过栅流速0.9m/s栅条间隙为20mm格栅倾角为602.3.2泵房 考虑到水力条件、工程造价和布局的合理性采用长方形泵房为充分利用时间选择集水池与机械间合建的半地下式泵房这种泵房布置紧凑占地少机构省操作方便水泵及吸水管的充水采用自灌式其优点是启动及时可靠不需引水的辅助设备操作简便泵房地下部分高6.2m地上部分6.3m共高12.5m2.3.3沉砂池沉砂池的形式有平流式、竖流式、辐流式沉砂池其中平流式矩形沉砂池是常用

10、的形式具有结构简单处理效果好的优点其缺点是沉砂中含有15%的有机物使沉砂的后续处理难度加大竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内无机物颗粒借重力沉于池底处理效果一般较差曝气沉砂池是在池体的一侧通入空气使污水沿池旋转前进从而产生与主流垂直的横向环流其优点：通过调节曝气量可以控制污水的旋流速度使除砂效果较稳定；受流量变化的影响较小；同时还对污水起预曝气作用而且能克服平流式沉砂池的缺点 综上所述采用曝气沉砂池池子共有六座；尺寸：12m16.8m4.59m；有效水深为2.5m2.3.4初沉池、二沉池 沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物按在污水流程中的位置可以分为初次沉淀池和二次沉淀池

11、初次沉淀池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离 沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂而平流式沉淀池具有池子配水不易均匀排泥操作量大的缺点辐流式沉淀池不仅适用于大型污水处理厂而且具有运行简便管理简单污泥处理技术稳定的优点 所以本设计在初沉池和二沉池都选用了辐流式沉淀池 初沉池共有六座直径为40m高为6.83m有效水深为3.6m为了布水均匀进水管设穿孔挡板穿孔率为10%-20%出水堰采用直角三角堰池内设有环形出水槽双堰出水每

12、座沉淀池上设有刮泥机沉淀池采用中心进水周边出水周边传动排泥 二沉池九坐直径为36m高为6.79m有效水深为3.5m也采用中心进水周边出水排泥装置采用周边传动的刮吸泥机其特点是运行效果好设备简单 污泥回流设备采用型螺旋泵2.3.5曝气池 本设计采用传统活性污泥法（又称普通活性污泥法）该法对BOD的处理效果可达90%以上传统活性污泥法按池形分为推流式曝气池和完混合曝气池推流式曝气特点是：废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的由于在曝气池内存在这种浓度梯度废水降解反应的推动力较大效率较高；推流式曝气池可采用多种运行方式；对废水的处理方式较灵活；由于沿池长均匀供氧会出现池首供气不足池尾供气过量的现象增加动力

13、费用的现象完全混合式曝气池的特点是：冲击负荷的能力较强；由于全池需氧要求相同能节省动力；曝气池与沉淀池合建不需要单独设置污泥回流系统便于运行管理；连续进水、出水可能造成短路；易引起污泥膨胀；适于处理工业废水特别是高浓度的有机废水综上根据各自特点本设计选择推流式活性污泥法在运行方式上以推流式活性污泥法为基础辅以分段曝气系统运行曝气系统采用鼓风曝气选择其中的网状微孔空气扩散器共有6座曝气池池型采用折流廊道式分五廊道池长为66m高为5.7m宽6m有效水深为5.2m污泥回流比R=30%2.3.6接触池城市污水经二级处理后水质改善但仍有存在病原菌的可能因此在排放前需进行消毒处理液氯是目前国内外应用最广泛

14、的消毒剂它是氯气经压缩液化后贮存在氯瓶中氯气溶解在水中后水解为Hcl和次氯酸其中次氯酸起主要消毒作用氯气投加量一般控制在1-5mg/L接触时间为30分钟接触池 总长为312.5m分14个廊道每廊道长23m宽4m2.3.7计量槽 为提高污水厂的工作效率和运转管理水平并积累技术资料以总结运转经验为今后处理厂的设计提供可靠的依据设计计量设备以正确掌握污水量、污泥量、空气量以及动力消耗等本设计选用巴式计量槽设在污水处理系统的末端2.3.8浓缩池浓缩池的形式有重力浓缩池气浮浓缩池和离心浓缩池等重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法按运行方式分为连续式和间歇式前者适用于大中型污水厂后者适用于小型

15、污水厂和工业企业的污水处理厂浮选浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的场合例如接触氧化污泥、延时曝起污泥和一些工业的废油脂等离心浓缩主要适用于场地狭小的场合其最大不足是能耗高一般达到同样效果其电耗为其它法的10倍从适用对象和经济上考虑故本设计采用重力浓缩池形式采用连续式的其特点是浓缩结构简单操作方便动力消耗小运行费用低贮存污泥能力强采用水密性钢筋混凝土建造设有进泥管、排泥管和排上清夜管浓缩池二座直径为24米浓缩时间14h2.3.9消化池消化池的作用是使污泥中的有机物得到分解防止污泥发臭变质且其产生的沼气能作为能源可发电用本设计采用二级中温消化池形采用圆柱形消化池优点是减少耗热量减少

16、搅拌所需能耗熟污泥含水率低一级消化池六座直径为24m消化温度为35二级消化池三座且尺寸与一级相同2.3.10污泥脱水 污泥机械脱水与自然干化相比较其优点是脱水效率较高效果好不受气候影响占地面积小常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等本设计采用带式压滤机其特点是：滤带可以回旋脱水效率高；噪音小；省能源；附属设备少操作管理维修方便但需正确选用有机高分子混凝剂另外为防止突发事故设置事故干化场使污泥自然干化3污水处理系统工艺设计3.1格栅的计算3.1.1粗格栅选用三个规格一样的粗格栅并列摆放两台工作一台备用 图3.1 格栅示意图3.1.2格栅的计算 (1) 栅条间隙数 式中：-栅条间隙

17、数个； -最大设计流量=4.2；-格栅倾角取= 60；-栅条间隙 取=0.05；-栅前水深取=1.4；-过栅流速取=0.9；-生活污水流量总变化系数根据设计任务书=1.21则：(2) 栅槽宽度 式中：-栅条宽度取0.01 则： =0.01（31-1）+0.0531=0.3+1.55=1.85(3) 通过格栅的水头损失 式中：-设计水头损失；-计算水头损失；-重力加速度取=9.8；-系数格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数一般采用=3；-阻力系数其值与栅条断面形状有关；-形状系数取=2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条）则： =0.28 =0.01 (4) 栅后槽总高度 式中：-栅前渠道超高取=0

18、.3则： =1.4+0.3+0.03=1.73(5) 栅槽总长度 式中： -进水渠道渐宽部分的长度；-进水渠宽取=1.7；-进水渠道渐宽部分的展开角度取=20；-栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度；-栅前渠道深.则：= =(6) 每日栅渣量 式中：-栅渣量取=0.01则： 0.2 宜采用机械清渣(7) 校核 式中：-栅前水速；一般取0.4m/s-0.9m/s-最小设计流量；=2.87-进水断面面积； -设计流量取= 则：在之间符合设计要求3.1.3选型选用型链式旋转格栅除污机其性能如表3.1所示表3.1 粗格栅性能表项 目型 号安装角过栅水速 电机功率 性 能型链式旋转格栅除污机600.9 1

19、.53.2泵房3.2.1泵房的选择选择集水池与机械间合建的半地下矩形自灌式泵房这种泵房布置紧凑占地少机构省操作方便 3.2.2泵的选择及集水池的计算(1) 平均秒流量(2) 最大秒流量(3) 考虑3台水泵每台水泵的容量为(4) 集水池容积采用相当于一台泵6分钟的容量集水池面积3.2.3扬程估算(1) 集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差 =45-(35+2.00.75-0.03-2)=10.53其中：-集水池有效水深取； -出水管提升后的水面高程取； -进水管管底高程取； -进水管管径由设计任务书； -进水管充满度由设计任务书； -经过粗格栅的水头损失取h=0.03由于资料有限出水管

20、的水头损失只能估算设总出水管管中心埋深0.9米局部损失为沿线损失的30%则泵房外管线水头损失为0.558m泵房内的管线水头损失假设为1.5米考虑自由水头为1米则水头总扬程： Hz=1.5+0.558+10.53+1=13.588m选用型污水水泵三台每台扬程集水池有效水深吸水管淹没深度喇叭口口径取泵房地下部分高6.2m地上部分6 .3m共 3.3细格栅3.3.1细格栅的计算：设四台机械格栅三台运行一台备用3.3.2格栅的计算(1) 栅条间隙数 式中：-栅条间隙数个；-最大设计流量=4.2；-格栅倾角取= 60；-栅条间隙 取=0.02；-栅前水深取=1.05；（一般栅槽宽度B是栅前水深h的二倍）

21、-过栅流速取=0.9； -生活污水流量总变化系数由设计任务书=1.21则： 取70个(2) 栅槽宽度 式中:-栅条宽度取0.01 则：=0.01（70-1）+0.0170=2.10(3) 通过格栅的水头损失 式中：-设计水头损失； -计算水头损失；-重力加速度取=9.8；-系数格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数一般采用=3；-阻力系数其值与栅条断面形状有关；-形状系数取=2.42（选用迎背水面均为半圆形的矩形栅条）；则：=0.96 =0.034 (4) 栅后槽总高度 式中:-栅前渠道超高取=0.3则：=1.05+0.3+0.103=1.453(5) 栅槽总长度 式中： -进水渠道渐宽部分的长度；

22、-进水渠宽取=1.9；-进水渠道渐宽部分的展开角度取=20；-栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度； -栅前渠道深则：=(6) 每日栅渣量 式中:-栅渣量取=0.07则： 0.2 宜采用机械清渣(7) 校核 式中：-栅前水速；-最小设计流量；A-进水断面面积；-设计流量取= 则： 在之间符合设计要求3.3.3选型选用型弧形格栅除污机其性能如表3-2所示表3.2 细格栅性能表项目圆弧半径栅条组宽重 量安装角过栅水速 电机功率 性能5001200600600.90.30.73.4沉砂池的计算3.4.1池体计算(1) 池子总有效容积 式中：-最大设计流量=4.2；-最大设计流量时的流行时间一般为1mi

23、n3min 此处取=2则： (2) 水流断面面积 式中：-最大设计流量时的水平流速取一般为0.06m/s-0.1m/s则： (3) 池子总宽度 式中：-设计有效水深取=2.5一般值为2m-3m则： (4) 池子单格宽度 式中：-池子分格数个取=6则： （5）校核宽深比: b/ =2.8/2.5=1.12在1-2范围内符合要求(6) 池长 则：(7) 校核长宽比：L/B=12/2.8=4.374符合要求(8) 每小时所需空气量 式中：-每污水所需空气量取=0.2则： 3.4.2沉砂室尺寸计算(1) 砂斗所需容积 式中：-城市污水沉砂量取=30； -两次清除沉砂相隔的时间取=2； -生活污水流量总

24、变化系数由设计任务=1.21则：(2) 每个砂斗所需容积 式中：-砂斗个数设沉砂池每个格含两个沉砂斗有6个分格沉砂斗个数为12个则：(3) 砂斗实际容积 式中：-砂斗上口宽； -砂斗下口宽取=1；-砂斗高度取=0.8；-斗壁与水平面倾角取=55则： =1.5 (4) 沉砂池总高度（采用重力排砂） 式中：-超高取=0.3； -砂斗以上梯形部分高度；-池底坡向砂斗的坡度取=0.1一般值为0.1-0.5 则： (5) 最小流速校和 式中：-设计流量取=；-最小设计流量；2.87-最小流量时工作的沉砂池格数个取=2；-最小流量时沉砂池中的水流断面面积为7.0 则：0.15符合设计要求3.4.3排砂 采

25、用重力排砂排砂管直径在沉砂池旁设贮砂池并在管道首端设贮砂阀门(1) 贮砂池容积 则：(2) 贮砂池平面面积 式中：-贮砂池有效水深取=2.5则： 3.4.4出水水质 查给排水设计手册2经曝气沉砂池去除率10%则:=3.5初沉池3.5.1池体尺寸计算(1) 沉淀部分水面面积 式中：-最大设计流量=12500； -池数个取=6；-表面负荷取=1.8则： (2) 池子直径 则： 取40(3) 实际水面面积 则：核算表面负荷：1.8符合要求.(4) 沉淀部分有效水深 式中：-沉淀时间取=2.0则： (5)校核径深比：D/=40/3.6=11.11在6-11内符合要求(6) 沉淀部分有效容积 则：(7) 污泥部分所需的容积 式中：-每人每日污泥量查给排水设计手册5取=0.6；一般范围为（0.3-0.8）-设计人口数人取=人；为SS的设计人口因为此处主要去除的就是SS -两次清除污泥相隔时间取=4则：(8) 污泥斗容积 式中： -污泥斗高度； -污泥斗上部半径取=2.0；-污泥斗下部半径取=1.0；-斗壁与水平面倾角取=60则：(9) 污泥斗以上圆锥部分污泥容积 - 式中：-圆锥体高度； -池子半径 i坡度此处取i=0.05则： (10) 沉淀池总高度