課程設計--日處理20萬噸污水廠設計計算說明書.docx

此文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除日處理20萬噸污水廠設計計算說明書負責人：羅嘉健 組員：唐天鶴、陳英煒、林炯曉、錢嘉豪 目 錄一、 總論1. 設計任務及要求22. 設計原始資料2二、 總體設計概況1. 污水廠規(guī)模32. 污水處理廠工藝流程3三、 排水單體構筑物設計計算1. 集水池32. 提升泵站53. 中格柵和細格柵74. 曝氣沉砂池105. 氧化溝116. 輻流式沉淀池127. 接觸消毒池158. 加藥及加氯間159. 回流污泥泵站1710. 污泥濃縮池1711. 貯泥池及污泥脫水間19四、 其他設計1. 輔助建筑物的設計202. 道路及其他20五、 污水廠總體布置1. 污水廠平面布置212. 污水廠高程布置22一、 總論1. 設計任務及要求通過城市污水處理廠的課程設計，鞏固學習成果，加深對污水處理課程內容的學習與理解，掌握污水處理廠設計的方法，培養(yǎng)和提高計算能力、設計和繪圖水平。在教師指導下，基本能獨立完成一個中、小型污水處理廠的工藝設計，鍛煉和提高分析及解決工程問題的能力。2. 設計原始資料2.1項目概況：該鎮(zhèn)位于南方地區(qū)，風景優(yōu)美，山清水秀，但近年來因為工業(yè)的快速發(fā)展，排放的大量工業(yè)廢水造成河流等水體水質日益惡化。為保護環(huán)境，該鎮(zhèn)規(guī)劃建設一座城鎮(zhèn)污水處理廠，將生活污水和工業(yè)廢水集中處理。 2.2設計水質: 進水BOD濃度為160mg/L、COD濃度為300mg/L、SS濃度為160mg/L由于BOD/COD=0.530.45，故污水的可生化性能好。2.3處理目標：城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入GB3838 地表水類功能水域（劃定的飲用水水源保護區(qū)和游泳區(qū)除外），執(zhí)行一級B的排放標準，即： 2.4溫度、氣象條件：2.4.1風向及風速：常風向為東南風，最大風速8m/s； 2.4.2氣溫：月平均最高氣溫37.2,最低氣溫5.1。 2.5廠址地形、地物情況：廠區(qū)地面基本平坦，高差相差1米左右，高程在2526米之間，廠區(qū)基本上是河灘地，周圍很大面積內沒有農田。2.6水文地質條件：2.6.1流經該市河流的最高水位為24.00m，最低水位22.80m，平均水位23.00m，河水最高水溫25，最低水溫8，平均水溫142.6.2地下水水位高程為21.00m，地下水無侵蝕性。2.6.3工程地質良好，土質基本上是砂礫石層，地基承載力1820TM2，適宜于工程建設；2.6.4最大積雪深度0厘米，最大凍土深度0厘米，地震設防等級：6級以下。 2.7用電條件：處理廠址附近能夠提供雙電源或雙回路的供電需求。二、 總體設計概況1. 水廠規(guī)模根據(jù)資料，污水廠設計流量20萬m3/d=8333.4m3/h2. 給水處理廠工藝流程格柵、集水池提升泵站細格柵污水水泥餅外運處理貯泥池污泥脫水間投氯污泥濃縮池污泥回流泵站河流接觸消毒池輻流式沉淀池氧化溝曝氣沉砂池三、 排水單體構筑物設計計算1. 集水池1.1集水池有效容積：1.1.1 容積不應小于最大一臺水泵5min的出水量， 最大一臺水泵出水量為：1.1.2 集水池容積：1.1.3 集水池長寬設計為L=6m，B=13m1.2吸水管尺寸：1.2.1 吸水管：設計管徑d=0.8m，流速1.2.2 吸水喇叭口：管徑D（1.251.5）d，取D=1.2m1.3集水池水位：1.3.1 喇叭口吸水水位：按照給水排水設計手冊（第5冊）城鎮(zhèn)排水中，當吸水喇叭口流速v=1.0m/s時，h=0.4m；當v=2.0m/s時，h=0.8m。故吸水水位 ，取0.65m1.3.2 喇叭口離池底高度：h=0.8D=0.81.2=0.96m，取1m1.3.3 最低水位：h1=h+h=0.65+1=1.65m1.3.4 最高水位：設進水口離格柵距離為1.1m， 取h2=3.7m1.3.5 集水池高度：取超高0.5m，過柵水頭損失h3=0.3m，格柵工作臺高度h4=3.2m H=h1+h2+h3+h4+0.5=1.65+3.7+0.3+3.2+0.5=9.35m如下圖所示：2. 提升泵站2.1水泵選型2.1.1 水泵種類：采用無阻塞離心泵2.1.2 水泵主要參數(shù)：設計流量為8334m3/h 進水泵房輸水至處理廠的水泵揚程：H=H1+H2+h1+h2（預留12m） 水泵基準面與最低水位幾何高度：H1=5.35m 水泵基準面與曝氣沉砂池水面幾何高度：H2=4.8m吸水管路總水頭損失h1= iL+1v2/2g+2v2/2g其中查表（鋼管）1000i=3.375 L=7m彎頭局部阻力系數(shù)1=1.05 喇叭口局部阻力系數(shù)2=0.39 v=1.56m/s則h1=0.024+0.13+0.049=0.203m輸水管路總水頭損失：h2=1.2+0.5=1.7m故H=5.35+4.8+0.203+1.7=12.1m選用KWPK500-630型無堵塞離心泵，選用4臺，3用1備。 重量：1850kg其他參數(shù)如下：2.2動力設備2.2.1 電動機型號：Y355-6 選用4臺，3用1備。2.2.2 電動機主要參數(shù)：功率220kW 重量：2170kg2.3起重設備2.3.1 起重機型號：LDT3.2-S2.3.2 起重機參數(shù)：2.4泵房及機組布置2.4.1機組布置：采用直線單行布置，形式如下2.4.2泵房尺寸：機組間距取1.8m，主通道取1.2m，安裝檢修通道取2.3m，故長度:L=28m起重機跨度最低位7.5m,故取寬度:B=9m泵房高度：H=10m3. 中格柵和細格柵3.1設計公式：柵槽寬度：細格柵柵條間隙： 中格柵柵條間隙：進水渠道寬：阻力系數(shù)：格柵的水頭總水頭損失：柵槽總高度：柵前渠道深：進水渠漸寬部分長度：柵槽與出水渠漸窄部分長度：柵槽總長度：每日柵渣量： 3.2細格柵設計參數(shù)S柵條寬取0.01mQmax每日最大流量取2.315m/sb柵條間隙取0.008mv過柵流速取1m/s格柵傾角取601漸寬展開角取20h柵前水深取0.4mn1格柵個數(shù)取3個柵條斷面的形狀系數(shù)（斷面取英杯水為半圓的矩形）取1.67h2渠道超高取0.3mW1每1000m3/s所產生的柵渣取0.07m3K格柵堵塞時水損的增大系數(shù)取3K2生活污水流量總變化系數(shù)取1.5 3.3細格柵設計計算：個mmmm 3.4細格柵中設備參數(shù)：格柵的清洗選用機械清洗工作臺高于最高水位0.5m，設有安全和沖洗設備正面過道寬2m，側面過道為1m所以單個格柵的尺寸為8.5mx6.1m，設計4個（3用1備）清洗設備：ZF型自動固液篩分機3.5中格柵設計參數(shù)S柵條寬取0.01mQmax每日最大流量取2.315m/sD水泵類型及口徑取500mmv過柵流速取0.8m/s格柵傾角取751漸寬展開角取20h柵前水深取0.4mn1格柵個數(shù)4個（1個備用）柵條斷面的形狀系數(shù)（斷面取英杯水為半圓的矩形）取1.67h2渠道超高取0.3mK格柵堵塞時水損的增大系數(shù)取33.6中格柵設計計算所以b取0.016m個3.7中格柵中設備參數(shù)格柵的清洗選用機械清洗工作臺高于最高水位0.5m，設有安全和沖洗設備正面過道寬2m，側面過道為1m所以單個格柵的尺寸為8.2mx13.6m，設計1個于集水池內。清洗設備：ZF型自動固液篩分機4. 曝氣沉砂池曝氣沉砂池 設計最大流量Q=2.32m/s設計參數(shù)：最大流量流行時間t=2min 水平流速v1=0.1m/s 池底坡度i=0.54.1曝氣池有效容積：V=Qt60=2.32260=278.4m34.2水流斷面面積：4.3池總寬度：設有效深度h2=3.2m，則總寬度:沉砂池設左右兩格，單池池寬3.625m，池底坡度0.5，超高0.5m，總高4.8m。如下圖：4.4每格沉砂池實際進水斷面面積：4.5池長： 4.6每格沉砂池砂斗容量：4.7每格沉砂池實際沉砂量：設含砂量為20m3/106m3污水，每兩天排砂一次， 4.8每小時所需空氣量：設曝氣管浸水深度為3m，查閱給水排水設計手冊（第5冊）城鎮(zhèn)排水可得單位池長所需空氣量為28m3/（mh）， 式中（1+15%）為考慮到進出口條件而增長的池長。故選用220-TR型號曝氣機，供氣量-水深為400-3（m3/hm），兩用一備。5. 氧化溝處理水量Q總=200000m3/d=8333.4m3/h進水水質BOD=160mg/L COD=300mg/L SS=160mg/L出水水質BOD=20mg/L COD=60mg/L SS=20mg/L設MLSS=3300mg/L、MLVSS=2475mg/L、水力停留時間為16h、污泥泥齡為30d、流速為0.3m/s5.1容積計算V總=Q總T=8333.416=133334.4m3故采用4座相同4廊道氧化溝，即V單=V總4=13333.44=33333.6m3設計氧化溝的有效深度為4.0m（超高0.7m），寬度為16.0m?？倻祥LL=V單H0B=33333.6416=520.9m600m，符合要求。實際中選取524.0m。因為取4廊道，所以每廊道的長度L0=5244=131m，寬度B0=164=64m。為增加水力條件，每彎道中設計一道導流墻，導流墻超高0.2m。5.2每座日產泥量每池污泥量根據(jù)污泥泥齡計算：X=VXC=5244163.330=3689kgSS/d5.3每座剩余污泥量QW=36890.75=4918.7kg/d如由池底排除，二沉池排泥濃度為7.7g/L，則每個氧化溝產泥量為4918.77.7=639m3/d=26.7m3/h5.4計算污泥回流比R：氧化溝中懸浮固體（MLSS）濃度：3300mg/L，回流污泥濃度：7700mg/L，R=33007700-3300=75%（符合75%-150%）5.5每座氧化溝的需氧量根據(jù)如下公式計算，采取經驗系數(shù)a=0.5、b=0.1O2=aQSr+bVMLVSS=0.52000004(160-20)1000+0.133333.62.475=11750kg/d5.6每座氧化溝的所需充氣量根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，平均水溫為14，即污水中飽和溶解氧濃度：Cs=46831.6+14=10.26mg/L由于采用機械表面曝氣機CS=CS，采用經驗系數(shù)=0.8、=0.9、=1OS=O2CS(20)CST-C1.024(T-20)F式中F取0.7、CS（20）=9.07mg/L、C=2mg/L代入數(shù)據(jù)，可得OS=30330kg/d=1264kg/h。5.7曝氣設備的選擇選取HDS（大功率）倒傘型表面曝氣機，型號為HDS400C，葉輪直徑D為4000mm，充氣量為297kgO2/h（污水中充氣量約為80%-85%）。數(shù)量n=1264（2970.85）=5臺，設計備用率為100%，故每座氧化溝的曝氣機數(shù)量為10臺，設置在溝渠的端部。5.8核算氧化溝污泥負荷 LS=S0X=1603300=0.0485kgBOD/(kgMLSSd）符合0.030.08的要求。6. 輻流式沉淀池輻流式沉淀池（周進周出） 設計流量Q=8334m3/h設計參數(shù)：氧化溝混合液懸浮濃度Nw=3.3kg/m3 回流污泥濃度Cu=7.7kg/m3 污泥回流比R=0.75 沉淀時間t=2h 池數(shù)n=4 設計表面負荷q=1.3m3/(m2h)6.1沉淀池尺寸：6.1.1 沉淀部分水面面積：6.1.2 直徑：，取D=50m6.1.3 實際水面面積：6.1.4 實際表面負荷：6.1.5 單池設計流量：6.1.6 校核堰口負荷：出水堰負荷小于1.7L/（sm），故符合要求。 校核固體負荷： 故符合要求。6.1.7 沉淀池各區(qū)高度：澄清區(qū)高度： 污泥區(qū)高度：設污泥停留時間t=2h， 池邊深度徑深比： 池子直徑與有效水深比值宜為612，故符合。 沉淀池高度：設池底坡度為0.05，泥斗直徑d=7m池中心與池邊落差：，超高h1=0.45m，泥斗高度h4=1.7m沉淀池高度:H=h1+h2+h3+h4=0.45+4.72+1.1+1.7=8m6.1.8 泥斗體積核算：單池產泥量為26.7m3/h，泥斗體積應大于2小時產泥量， 故滿足要求。6.2配水系統(tǒng)設計6.2.1 配水槽：配水槽采用環(huán)形平底槽，等距離布設水孔，設計流量： Q=（1+R）Q0=1.752083.5=3646m3/h 設配水槽寬B=1.5m，水深H1=0.6m 配水槽流速：6.2.2 配水孔平均流速： 式中t導流絮凝區(qū)平均停留時間，一般取360720s； 運動粘度，設水溫為20，則為1.0610-6m2/s； Gm導流絮凝區(qū)平均速度梯度，一般取1030s-1； vn配水孔平均流速，一般取0.30.8m/s，符合。 每池配水槽孔數(shù)： 取284個 式中d1孔徑，一般取0.050.1m，取0.8m 孔距：6.3出水系統(tǒng)設計6.3.1 出水堰:采用三角堰出水，設堰上水頭H=0.05m，三角堰角度=90則單個堰口過堰流量：6.3.2 堰口數(shù)量n1=Q/q=3646/（7.8310-43600）=1293.4 取1294個6.4排泥6.4.1 刮泥機選型：池徑為50m（大于20m，一般采用周邊傳動刮泥機），有效水深約4.7m，選用CG50B型周邊傳動刮泥機，參數(shù)如下：池徑50m 池深5m 周邊速度-4m/min 電動機功率1.52kW6.4.2 泥量：氧化溝單池產泥量為26.7m3/h，污泥回流比為75% 回流污泥量：V1=26.70.75424=1923m3/d 排泥量：V2=26.70.25424=640.8m3/d7. 接觸消毒池設計流量：Q=2.3152=1.158m3/s（設計兩座）水力停留時間：T=0.5h=30min設計投氯量：=0.8mg/L設計有效水深：h=3m，超高0.3m水流流速取0.16m/s7.1接觸池容積V=Qt=1.1583060=2084.4m37.2接觸池表面積F=Vh=2084.43=694.8m27.3廊道寬b=Qhv=1.15830.16=2.4125m，實際取2.5m，實際流速為0.1544m/s7.4接觸池寬：采用9個隔板，則有10個廊道，B=102.5=25m7.5接觸池長度L=VB=694.825=27.792m，實際取28m。7.6接觸消毒池尺寸示意圖：8. 加藥及加氯間8.1消毒藥劑液氯（儲備3t，體積為2m3 假設使用D100的鋼瓶（HJW400-100-3.0S），則需20個鋼瓶，假設一堆每5個瓶子放在一起，同時保留0.5m的過道則需一個3mx3m的正方形區(qū)域來放置）8.2加氯間尺寸及布局加氯間安放加氯設備(用自動真空加氯機：真空加氯，安全可靠，計量正確，可手動和自動控制，有利于安全消毒和提高自動化程度。容量小于10kg/h，采用掛墻式安裝方式。)，液氯蒸發(fā)器（前面兩個建成7.5mX5m的區(qū)域），漏氯吸收設備（建在液氯瓶旁邊的4mx5m區(qū)域）所以加氯間大小為8mx9m加氯濃度為0.8mg/L，接觸時間40min加氯量上式子中：a最大加氯濃度取0.8mg/LQ1需消毒水量取8333.33m3/h所以8.3加藥量在機械脫水前，污泥要經過化學調質，本設計采用PAM混凝，投加量為5kg/t干泥經濃縮排出含水率97.5%的污泥Q=205.056m3/d，即Q干=205.0560.025=5.1264m3/d故所需每日PAM投加量約為5.12645=25.632kg（實際取25.7kg）加藥間應儲存PAM藥劑15日的投加量，即為385.5kg。其密度為1.302g/cm3，故占地約為0.3m3。8.4加藥系統(tǒng)9. 回流污泥泵站每座輻流式沉淀池排泥量為26.7m3/h，氧化溝的污泥回流量為75%，故每個泵的流量為20.025m3/h（設置4個泵）。9.1水泵選型9.1.1 水泵種類：采用無阻塞離心泵9.1.2 水泵主要參數(shù)：單泵污泥回流流量為21m3/h 回流泵房污泥回流至氧化溝揚程：H=H+h（預留12m） 水泵基準面與氧化溝水位幾何高度：H=8+0.3=8.3m 輸泥管路總阻力損失：h=0.5m 故H=8.3+0.5=8.8m 選用KWPK50160型無堵塞離心泵，選用6臺，4用2備。 其他參數(shù)如下：9.2動力設備9.2.1 電動機型號：Y160M1-2 選用6臺，4用2備。9.2.2 電動機主要參數(shù)：功率11kW 重量：118kg9.3泵房及機組布置9.3.1 機組布置：采用直線單行布置。9.3.2 泵房尺寸：機組間距取1.8m，主通道取1.2m，安裝檢修通道取2.3m， 故長度：L=15m 寬度：B=5m 高度：H=4m10. 污泥濃縮池設計采用重力濃縮，由于日處理水量為20萬噸，大于2萬噸/每天，選用圓形輻流式連續(xù)流污泥濃縮池。刮泥方式：用帶柵條的刮泥機設計有效水深h1=4m10.1濃縮池面積：活性污泥量為640.8m/d。活性污泥含水率取99.2%，污泥固體濃度為7.7g/L，污泥固體負荷取60kg/(.h)。注：污泥負荷范圍是30-60kg/（.h），代入的污泥負荷能使算出來的停留時間不小于12小時即可。則濃縮池面積為：S=7.7640.860=82.236m2水深為4m，停留時間為：T=9682.236640.8=12.32h（大于12h，符合要求）則濃縮池直徑：D=10.24m（實際取10.5m）水力負荷：u=0.31m3/(h)有效水深：h1=4m濃縮池有效容積：V=S*h1=3.14（10.52）24=346.36m310.2排泥池底坡度：0.01濃縮后的污泥含水率為97.5%，則濃縮后剩余污泥量為：U=0.32640.8=205.056 m/d排泥間隔時間：4h，則貯泥區(qū)所需容積為V貯泥=34.176m3（實際取35m3）池底高度為：h2=0.01=0.0110.52=0.0525m（實際取0.06m）泥斗高度為：h3=tan55（r1-r2）=1.43m其中，選取泥斗與水平面的傾角為55、泥斗上口半徑r1=1.25m、泥斗底部半徑r2=0.25m泥斗容積為：V泥斗=h3(r1+r1r2+r2)=2.9m3則濃縮池總高度：根據(jù)設計選取濃縮池超高h4=0.3m 緩沖層高度h5=0.3m總高H=h1+h2+h3+h4+h5=4+0.06+1.43+0.3+0.3=6.09m濃縮池排水量：Q=（640.8-205.056）24=18.156 m/h11. 貯泥池及污泥脫水間經濃縮排出含水率97.5%的污泥Q=205.056m3/d，設貯泥池1座，貯泥時間T=12h11.1池容積為V=QT=205.0560.5=102.528m311.2貯泥池尺寸（將貯泥池設計為正方形）LBH=4.74.74.7=103.823m3貯泥池中選取攪拌機攪拌污泥，防止污泥沉淀、結塊。11.2污泥機械脫水11.2.1加藥處理采用PAM混凝，投加量為5kg/t干泥經濃縮排出含水率97.5%的污泥Q=205.056m3/d，即Q干=205.0560.025=5.1264m3/d故所需每日PAM投加量約為5.12645=25.632kg（實際取25.7kg） 11.2.2脫水設備采用帶式壓濾機污泥脫水負荷：150kg/(m.h)沖洗水壓：0.5MPa濾帶寬度：1m壓濾機型號：DYQ-1000A，其尺寸為430017002000 ，總共設置兩臺壓濾機主要參數(shù)：有效帶寬（m）最大沖水耗量(m/h)沖洗水壓力（MPa）處理能力（kg/(h.)）功率 (kW)泥餅含水率（%）160.450-5002.265-7511.2.3空壓機選型根據(jù)壓濾機型號選擇合適的空氣壓縮機，空氣壓縮機型號：Z-0.036/7 排氣量：0.036m/min 排氣壓力：0.7MPa 功率：0.37kW配置兩臺（一用一備）11.2.4沖洗泵選擇沖洗