环境工程设计奥贝尔氧化沟.docx

1、环境工程设计奥贝尔氧化沟在我国经济高速发展的今天，污水处理事业取得了较大的发展，已有一批城市兴建 了污水处理厂，一大批工业企业建设了工业废水处理厂（站） ，更多的城市和工业企业 在规划、筹划和设计污水处理厂。水污染防治、保护水环境，造福子孙后代的思想已深 入人心。近几十年来，污水处理技术无论在理论研究方面还是在应用发面，都取得了一定的 进步，新工艺、新技术大量涌现，氧化沟系统和高效低耗的污水处理技术，如各种类型 的稳定塘、土体处理系统、湿地系统都取得了长足的进步和应用。这些新工艺、新技术 已成为水污染防治领域的热门研究课题。在国家科委、建设部、国家环境保护局的组织 和领导下，广泛、深入地开展了

2、这些课题的科学研究工作，取得了一批令人瞩目的研究 成果。不应回避，我国面临水资源短缺的严重事实，北方一些城市人民生活水平的提高和 工农业生产的发展已受到水资源不足的制约。城市污水和工业废水回用，以城市污水作 为第二水源的趋势，不久将成为必然。这就是我国污水事业面临的现实。作为给水排水 工程专业的学生，就更应该深刻地了解这种形势，掌握并发展污水处理的新工艺、新技 术，成为跨世纪的工程技术人才，将我国的污水处理事业提升到一个新的高度。本次设计的题目是污水处理厂设计。目的是让学生了解排水工程的设计内容与方 法，其中包括了城市排水管网的规划与设计和污水处理厂的建设以及工艺流程的选用， 收获甚多，为日后

3、的学习与工作积累了宝贵的经验。设计成果包括设计说明书与工艺平 面图、高程图。在此，还要对老师的悉心指导表示感谢。一设计题目 2二设计目的及任务 2三设计原始资料 2四 城市污水处理厂设计 24.1污水厂选址 24.2工艺流程 3五 . 处理构筑物工艺设计 45.1设计流量的确定 45.2格栅设计计算 45.3. 污水提升泵房设计计算 . 65.4平流式沉砂池设计计算 . 75.5平流式初沉池设计计算 . 95.6奥贝尔氧化沟设计计算 . 115.7. 普通辐流式二沉池设计计算 . 165.8 消毒 18六污泥处理工艺设计 196.1污泥浓缩池设计计算 . 196.2污泥消化系统设计计算 . 2

4、06.3贮泥池设计计算 216.4 脱水机选择 21七污水处理厂的平面布置 22八 污水厂的高程布置 228.1污水厂的高程布置 . 228.1.1控制点高程的确定 228.1.2各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 228.2污水系统高程计算 . 238.3污泥系统高程计算 . 24九小结 24十 参考文献 24一设计题目水污染控制工程课程设计二设计目的及任务1. 目的：本设计是水污染控制工程教学中一个重要的环节，要求综合运用所学的有 关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。2. 任务：根据已知资料， 进行城市污水处理厂的扩初设计。 要求确定污水处理流程， 计

5、算各处理构筑物的尺寸，布置污水处理厂总平面图和高程图。三设计原始资料（1）气温资料：年平均 15.6 摄氏度，夏季平均 20摄氏度，冬季平均 -10摄氏度。（2）常年主导风向：主导风向偏北风；（3） 污水处理厂地下土壤为亚粘土，平均地下水位在地表以下 20m（4）水量40000m3/d,总变化系数 1.2。（5）进水水质： BOD5=150mg/L ，SS=220mg/L ，COD=180mg/L ，NH+-N=25mg/L ，要求 出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）一级 A标准。四 城市污水处理厂设计4.1污水厂选址未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体

6、产生严重污染，而且直接影响城市发 展发展和生态环境，危及国计民生。所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处 理。 在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。厂址对周围环境、基建投资及 运行管理都有很大影响。选择厂址应遵循如下原则：. 为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防 护距离，一般不小于 300米。. 厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于 500米的地方。. 厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。. 要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处 理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。. 厂址如

7、果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。. 厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。. 厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。4.2工艺流程 污水处理工艺流程 处理厂的工艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有 机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级。一级处理的内容是去除污水 中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后，污水中的 BOD只去除 30 %左右，仍不 能排放，还必须进行二级处理。二级处理的主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性 的有机污染物质（ BOD），去除率可达 9

8、7%以上，要达到城市污水排放一级 A标准，必须进 行三级处理。具体的流程为：污水进入水厂，经过格栅，由水泵提升到沉砂池，经初沉池沉淀 后，污水进入氧化沟进行生物处理。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵 房。二沉池出水经加氯处理后，排入水体。. 污泥处理工艺流程具体过程为：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池， 浓缩后的污泥进入贮泥池， 再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温消化。消化池的循环污泥进行套管加热，并 用搅拌。消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外，可用做农业肥料。具体的工艺流程如下图：五 . 处理构筑物工艺设计5.1设计流量的确定1.1平均日流量： 40000

9、m3/d1.2最大日最大时流量（设计最大流量） 变化系数取 K z1.2 ，而QhKz Qd ，则有：最大日最大时流量 QhKz Qd1.2 400004.8 万m3/h5.2格栅设计计算格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去 除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物， 并保证后续处理设施能正常运 行的装置。5.2.1设计参数确定：设计流量 Q1=0.56m3/s（设计 1 组格栅），以最高日最高时流量计算； 栅前渠道流速： v1=0.6m/s ， 过栅流速： v2=0.9m/s ；栅条宽度： s=0.01m， 格栅间隙： b=0.08m；栅前水深：

10、h=0.8m， 格栅倾角： =60；单位栅渣量： w1=0.08m3栅渣/103m3 污水。设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。5.2.2格栅尺寸计算格栅尺寸栅条间隙数：Qmax sinmax sinnbhv0.56 0.93 91(取 n=91)0.008 0.8 0.9有效栅宽：B=s(n 1) bn 0.01 (91 1) (0.008 91) 1.63m实际过栅流速为：Qmax sin 0.9m/ sbhn过栅水头损失h0(S)34 2.42 b410 33.26V2sin2g3.26 ( 0.92 ) 3 0.1172 9.81 2h2 Kh00.117 3 0.35 (一般为

11、 0.3-0.4m )h0：水头损失；k ：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取 k=3；：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时 =2.42 。3）栅后槽总高度（H）设计取栅前渠道超高h1=0.3mH1 h h1 0.80.3 1.1m则 H h h1 h2 0.8 0.3+0.35=1.45 m栅槽总长度A. 进水渠宽： B1 2h 1.6m1.63 1.600.41m2 tan 20其中 1 为进水渠展开角，取 1=20 ）B.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L10.41L2 120.21m2栅槽总长度H1L L1 L2 0.5 1.0+ 1 =2.76m 1 2 tan

12、(5)每日栅渣量在格栅间隙在 8mm的情况下，每日栅渣量为：0.56 0.08 86400 3.2 (m3 /d)1.20 1000所以宜采用机械清渣5.3. 污水提升泵房设计计算5.3.1提升泵房设计说明 本设计采用活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提 升后入沉砂池，然后自流通过初沉池、氧化沟、二沉池，最后由出水管道排入水体。 设计流量： Q=0.56m3/s1）泵房进水角度不大于 45 度。2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸， 并不得小于 0.8 。如电动机容量大于 55KW时，则不得小于 1.0m

13、，作为主要通道宽度不得小于 1.2m。3）泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为 15 m12m，高 12m，地下埋深7m。4）水泵为自灌式。5.3.2泵房设计计算 各构筑物的水面标高和池底埋深计算见高程计算。污水提升前水位 43（既泵站吸水池最底水位） , 提升后水位 53.96m（即沉砂池前水 面标高）。所以，提升净扬程 Z=53.96-43=10.96m水泵水头损失取 2m，安全水头取 2 m从而需水泵扬程 H=15m再根据设计流量 0.5m3/s ，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用 2 台 350QW1200-18-90型潜污泵（流量 1200m3/h，扬程 18m，转速

14、990r/min ，功率 90kw），Q Qmax 0.56 0.28m3 /s 1000m3 / h四用一备，流量： 2 2泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构 , 尺寸为 15 m12m,泵房为半地下式 ,地下埋深 7m，水泵为自灌式。5.4平流式沉砂池设计计算5.4.1. 沉砂池的选型：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于 0.2mm，密度 2.65t/m3 的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由 于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进 入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；旋

15、流沉砂池则 是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环 流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮 物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果 好的优点。本设计采用平流式沉砂池。5.4.2设计计算5.4.2.1 设计资料图4 平流式沉砂池计算7草 / 图265.4.2.1设计参数确定设计流量：Qmax =48000m3/h=0.56m3/s （设计组池子，每组分为 3 格）设计水深 h2=1.0m 设计流速： v=0.3m/s 水力停留时间： t=30s设计沉砂量 X=3m3/10 5m3污水

16、5.4.2.3 池体设计计算（1）沉砂池长度： L vt 0.3 30 9m（2）水流断面面积： A Qmax / v 0.56 /0.30 1.87m 23）沉砂池总宽度：设计 n=3 格，每格宽 b B 0.62m n4）有效水深：h2 1.0m5）沉砂斗容积：设计 T=2d，即考虑排泥间隔天数为 2 天，则沉砂斗容积QmaxTX40000 2 3 3V55 2.4mKz105105V 2.43V00.8m30 3 3每格沉砂池设1 个沉砂斗，三格共有三个沉砂斗）其中城市污水沉砂量： X=3m3/10 5m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽 b1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为

17、 60，斗高 h3=1.0m，则沉砂斗上 口宽：沉砂斗容积：V1 h3 (b22 b1b2 b12) 1.0 (1.652 1.65 0.50 0.502) 337）沉砂池高度：h3 h3 0.06L2 1.11m 池总高度 H ：设超高 h1=0.3m， H h1 h2 h3 2.41m8）校核最小流量时的流速：Qmin minn1 Amin最小流量一般采用即为 0.2Qmax，则Qmin 0.2 0.56min min 0.18m / s 0.15m / s ，符合要求 . n1Amin 0.625.5平流式初沉池设计计算本设计选择一组平流流式沉淀池，每组设计流量为 0.56m3/s ，从

18、沉砂池流出来的污 水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。沉淀时间 t=1.5h计算草图如图5.5.1设计计算1） 沉淀区表面积表面负荷一般采用 1.5-3.0 m3 /（m2 h） ，本设计取 q =2.5 m3 /（m2 h），沉淀池座数 n=1Q 3600 0.56 3600 2F 800m2 nq 2.5（2）沉淀部分有效水深设沉淀时间 t = 1.5h , 有效水深： h2 =qt =2.5 1.5=3.75m（3）沉淀部分有效容积3V Ah2 800 3.75 3000m3（4）沉淀池长度L 3.6vt 3.6 4.5 1.5 24.3m（5）沉淀池总宽度A 800B

19、 32.9m （取 B=33m）L 24.3（6）沉淀池的数量，取每个池子宽度为 b=4.8m n B 33 6.9 （取 n=7）b 4.8 校核长宽比，则 L 24.3 54, 满足要求b 4.8（7）污泥区的容积 设进水悬浮物浓度 C0 为 220mg/m3，出水悬浮物浓度 C1 以进水的 55%计，初沉池污泥 含水率 p0=95%，污泥容重取 r=1000kg/m3，取贮泥时间 T=2h，污泥部分所需的容积：Q（C0 - C 1）T 100 48000 （0.22 0.22 0.45） 2 100 3 V= = 232.32m （ 100- p 0） 1000 （100 95）则每个沉

20、淀池污泥所需的容积为 33.2m3（8）沉淀池总高度设贮泥斗上口宽 4.5m，下口宽 0.5m，倾角取 =60，坡度取 0.01 ，则 h4 4.5 0.5 tan 60o 3.46m42h4 （24.3 0.3 4.5） 0.01 0.201m设沉淀池超高 h1=0.3m，缓冲层高 h3 =0.5m，沉淀池总高度：H h1 h2 h3 h4 h4 8.01m（9）污泥斗容积V1 1h4 （S1 S2 S1S2） 26m33(10)污泥斗以上圆锥体部分污泥容积V2 (L1 L2)h4 b 0.201 4.8 (25.1 4.5) 14.3m3 22其中 L1 24.3 0.3 0.5 25.1

21、m污泥总体积：V= V1+ V2 =26+14.3 =40.3 m 333.2m3 ，满足要求。(11)排泥量设进水悬浮物浓度 C0为 220mg/m3，出水悬浮物浓度 C1 以进水的 55%计，初沉池污泥 含水率 p0=95%，污泥容重取 r=1000kg/m3，取贮泥时间 T=2h，污泥体积：干污泥量 Qd 220 40000 0.45 3960Kg / d污泥体积 V Qd /(1 95%) 79.2m3 / d5.6奥贝尔氧化沟设计计算5.6.1设计参数污泥负荷率 Ns 0.05 0.08kgBOD / (kgMLSS d)水力停留时间 T h ：10 -48污泥泥龄 :t s ：去除

22、BOD 5时，5 - 8,去除BOD 5并硝化时，10 - 20，去除BOD 5并反硝化时， t s=30d， Y=0.48污泥回流比 R%:50 100污泥浓度 X(mg/L):2000-6000 ，取 X 4000mg / L前期处理 SS去除率按 45%计算， BOD5 的去除率按 30%计算，则进入氧化沟的水质： BOD5 150 (1 30%) 105mg / L ， SS 220 (1 45%) 121mg / L ，COD 180mg / L,NH4 N 25mg/ L出水水质达到 GB18918-2002一级 A 标准)BOD5 10mg/L, SS 10mg/L ，COD 5

23、0mg / L,NH 4 N 5mg/L 设计计算简图平面尺寸计算5.6.2(1)氧化沟总容积的计算碳氧化、氮硝化区容积 V1 的计算YQLr tsXB反硝化区容积V140000 0.48 (105 10) 30313680m脱氮量 W计算4000V2的计算kgN/d)10) 573.8(kgN / d)1000W Q(N0 Ne) 0.124YQLr25 5 105 40000 ( 0.48 0.1241000反硝化区污泥量 G(kg)反硝化区容积 V2(m3)G 22000 3V2 5500m32 X 4则氧化沟总容积 V V1 V2 13680 5500 19180m3VT 水力停留时间

24、 Q24 1918011.5h 16h48000 ，满足要求(2)剩余污泥量的计算 Wx(kg/d )0.48 40000 95 651.4kg / d1000(1 0.06 30)湿泥量QsWx(1 p) 1000651.41000(1 0.995)3130.3m3 / d(3)需氧量 O2(kg/d )的计算(4)换算成 20条件下标准状况下的需氧量：则充氧量的比例一般为外沟：中沟：内沟 =65:25:10.(5)氧化沟尺寸的计算(6)2192 (r 7.5 0.25 7.5 0.25 9) 22A1 则1V1 2192m2 hA2V2 548m2 h氧化沟的直线长度L,取外、中、内沟宽分

25、别为 7.5m、 7.5m和 9m.L 则A1 5481 = 11.42m2(B外+B中+B内) 2 (7.5 7.5 9)中心岛半径 r， A2A外 A中 A内 ，则设计氧化沟的有效水深 h7.5 7.59 (r 7.5 0.25 72.5) 2 7.5 (r 72.5) 2 7.5求得 r 2.28m,取 r 2.3m1） 进出水管及调节堰的计算 出水管计算33进出水管流量 Q 48000m /d 0.56m / s ，进出水管控制流速 V 1.0m / s进出水管直径4Q 4 0.56v 3.140.84m,取 D =900mmQ 0.56V20.89m / s 1m/ s校核出水管流速

26、A 3.14 0.452，满足要求出水堰计算32 出水堰按薄壁堰计算，则 Q=1.86bH 2 ，取堰上水头高 H 0.2m，b Q 3 0.56 3 3.36m, 取 b 3.4m1.86H 2 1.86 0.23则2考虑调节堰的安装要求（每边留 0.3m），则出水竖井长度 L 0.3 2 b 4m 2出水竖井宽度 B取 1.2m,则出水竖井平面尺寸为 L B 4 1.2 4.8m2，出水井出水孔尺寸 b h 3.4m 0.5m 。正常运行时，堰顶高出孔口底边 0.1m, 调节 堰上下调节范围为 0.3m，出水竖井位于中心岛，曝气转碟上游。（2） 曝气设备的选择选择曝气转碟直径 D=1400

27、m，m单碟充氧能力为 1.3kgO2/（hds）, 每米轴安装碟 片数不大于 5 片。选择每米轴安装碟片数为 4 片A.外沟道245n 188.5 片，取 n 189片所需碟片数 n， 1.3n 5.4 组，取 6组所需转碟组数， 9 4 13.65片5片 校核每米轴安装碟片数， 9-0.25 2 ，满足要求 则外沟道安装曝气转碟 6 组，每组转碟上游 32 个碟片。1.27kgO2/(h ds )1.3 kgO2 /(h ds) 校核充氧能力 32 6B.中沟道n 104 80片，取 n 80 片所需碟片数 n， 1.3则中沟道安装曝气转碟 3 组，每组转碟上游 27 个碟片1.28 1.3

28、kgO2 /(d hs) 校核充氧能力 27 3C.内沟道55.5n 55.5 42.6 片，取 n 43片所需碟片数 n， 1.32片5片 校核每米轴安装碟片数， 7.5 0.25 2 ，满足要求55.5校核充氧能力 3 15则内沟道安装曝气转碟 3 组，每组转碟上游 15 个碟片。1.23kgO2 /(h ds)1.3 kgO2 /(h ds)15m。则共设 A型（短轴）曝气转碟 6 组，轴长 9m，B型曝气转碟 3组，轴长 则外沟道碟片数 32 6 192片中沟道碟片数 27 3 81片内沟道碟片数 15 3 45片5.7. 普通辐流式二沉池设计计算为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均

29、匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用吸泥机排泥。计算草图如图5.7.1设计参数表面负荷： q=0.9 m3/ m 2.h沉淀池个数 n=2；沉淀时间 T=2h 污泥回流比 R%:50 100取 R=50污泥浓度 X(mg/L):2000-6000 ，取 X 4000mg / LXr 10000 mg / L5.7.2沉淀池设计计算 沉淀部分水面面积Q 3600 0.56 3600 1111m2nq 0.9 2 池子直径校核固体负荷 GLGL24 (1 R)Q0XF24 1.5 1000 411112129.6(kg /m2h) 150，满足要求沉淀部分有效水深设沉淀时间 t = 2.5h ,有效水深： h 2 qt 2.5 0.9 2.25m 污泥区的容积 V2T(1 R)QX24(X Xr )2 2 1.5 40000 400024 (4000 10000)32857m3污泥区高度 h4污泥斗高度：池底径向坡度为 0.05 ，底部直径 D2=1.6m，上部直径 D1=3.2m，倾角为60则h4 D1 2D2 tan60o3.2 1.63 1.4m污泥斗体积 V11h24 (D12D1 D2 D22)3.14 1.4122(3.222