水污染控制工程課程設(shè)計(SBR工藝)

1、水污染控制工程課程設(shè)計50000m3/d SBR工藝城市污水處理廠設(shè)計院系： 生物與化學(xué)工程系班級： 11級環(huán)境工程姓名： 學(xué)號： 118752011002014年 5 月23污水廠設(shè)計任務(wù)說明設(shè)計題目：某城市污水處理工程規(guī)模為：處理水量Q=5.0104m3/d,污水處理廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)為BOD5=120mg/L，CODcr=240 mg/L，SS=220 mg/L，NH3-N=25 mg/L，TP=2.0-3.0mg/L；出水水質(zhì)執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978-1996） 一級標(biāo)準(zhǔn)，即CODcr60 mg/L，BOD520mg/L，NH3-N15mg/L，SS20mg/L，磷酸鹽（以P計

2、）0.5mg/L。要求相應(yīng)的污水處理程度為：E CODcr75%，E BOD583.3%，E SS90.9%，E NH3-N40%，EP75%-83.3%。1 、設(shè)計處理水量： 日處理量： 50000 秒處理量： 0.579 根據(jù)室外排水設(shè)計規(guī)范，查表并用內(nèi)插法得：所以設(shè)計最大流量:2、確定其原水水質(zhì)參數(shù)如下：BOD5=120mg/L CODcr=240 mg/L SS=220 mg/L NH3-N=25 mg/L TP=2.0-3.0mg/L 3、設(shè)計出水水質(zhì)符合城市污水排放一級A標(biāo)準(zhǔn)： BOD520mg/L CODcr60 mg/L SS20mg/L NH3-N15mg/L 磷酸鹽（以P計

3、）0.5mg/L4、污水處理程度的確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，該廠處理規(guī)模定為：50000進(jìn)、出水水質(zhì):項目COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)進(jìn)水240120220252.0-3.0出水602020150.5去除率75%83.3%90.9%40%75%-83.3%5.SBR工藝流程圖泥餅外運污泥濃縮脫水排入河流柵渣壓榨外運進(jìn)水閘井粗格柵井提升泵房計量井細(xì)格柵渠 旋流沉沙池配水井SBR池沙水分離器鼓風(fēng)機房貯泥池剩余污泥除磷池濾液加藥沙水分離液上清液沙外運事故排放進(jìn)水污水系統(tǒng)的設(shè)計計算一、進(jìn)水閘井的設(shè)計1污水廠進(jìn)水管進(jìn)水管設(shè)計參數(shù)：(1) 取進(jìn)水管

4、徑為D=1000mm，流速v=1.00m/s，設(shè)計坡度I=0.005；(2)最大日污水量Qmax=0.799m3/s；(3)進(jìn)水管管材為鋼筋混凝土管；(4)進(jìn)水管按非滿流設(shè)計，充滿度h/D=0.75，n=0.014。(5)管內(nèi)底標(biāo)高為-5.0m，2.進(jìn)水管設(shè)計計算：(1)充滿度h/D=0.75，則有效水深h=10000.75=750mm；(2)已知管內(nèi)底標(biāo)高為-5m，則水面標(biāo)高為：-5.0+0.75=-4.25m；(3)管頂標(biāo)高為：-5.0+1.0=-4.0m；(4)進(jìn)水管水面距地面距離0.04.25=4.25m。2進(jìn)水閘井參數(shù)設(shè)計進(jìn)水閘井的作用是匯集各種來水以改變進(jìn)水方向，保證進(jìn)水穩(wěn)定性。進(jìn)

5、水閘井前設(shè)跨越管，跨越管的作用是當(dāng)污水廠發(fā)生故障或維修時，可使污水直接排入水體，跨越管的管徑比進(jìn)水管略大，取為1200mm。其設(shè)計要求如下：設(shè)在進(jìn)水閘、格柵、集水池前；形式為圓形、矩形或梯形；尺寸可根據(jù)來水管渠的斷面和數(shù)量確定，但直徑不得小于1.0m或1.2m；井底高程不得高于最低來水管管底，水面不得淹沒來水官管頂?？紤]施工方便以及水力條件，進(jìn)水閘井尺寸取24m，井深7m，井內(nèi)水深0.75m，閘井井底標(biāo)高為0.0m，進(jìn)水閘井水面標(biāo)高為-5.0m，超越管位于進(jìn)水管頂1m處，即超越管管底標(biāo)高為-3.0m。二、中格柵井及提升泵房中格柵井：7.04.07.0（H）m3分2組1設(shè)計參數(shù) 處理水量Q=50

6、000m3/d 秒流量Q1=0.579m3/s 最大設(shè)計流量Q=KZ*Q1=1.38*0.579=0.799 m3/s 分兩組格柵， 每組格柵最大設(shè)計流量Qmax=0.3995 m3/s 柵前流速v1=0.7m/s，過柵流速v2=0.9m/s 柵條寬度取s=0.01m，格柵間隙e=20mm 格柵傾角=75 ,柵前水深h =0.55m2.計算草圖如下3設(shè)計計算（1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得:柵前槽寬，則柵前水深（2）柵條間隙數(shù)式中：中格柵間隙數(shù)最大設(shè)計流量,m3/se柵條間隙,mm柵前水深，m過柵流速，m/s格柵傾角（3）柵槽有效寬度,柵槽寬度一般比格柵寬0.2-0.3m，取0

7、.2 B=s（n-1）+en+0.2=0.01（40-1）+0.02040+0.2=1.39m式中：柵槽寬度，； 格條寬度，?。?）進(jìn)水渠道漸寬部分長度（其中進(jìn)水渠漸寬部分展開角1=）（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（6）過柵水頭損失（h1）因柵條邊為矩形截面，取k=3，則 其中=（s/e）4/3 h0：計算水頭損失 k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3 ：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時=2.42（7）柵后槽總高度（H） 取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，柵前槽總高度H1=h+h2=0.55+0.3=0.85m 柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.55+0.

8、115+0.3=0.965m（8）格柵總長度L=L1+L2+1.0+0.5+ H1/tan=0.398+0.199+1.0+0.5+0.85/tan75=2.32m式中：柵槽總長度，m；中格柵的柵前進(jìn)水渠道漸寬部分長度，m；中格柵與提升泵房連接處漸窄部分長度，m。 H1柵前槽總高度（7）每日柵渣量式中：每日柵渣量，柵渣量，污水，當(dāng)柵條間隙為1625mm，污水；當(dāng)柵條間隙為3050mm，污水。取 ，故采用機械清渣。4.格柵除污機的選擇：根據(jù)計算，可選用CH型正靶回轉(zhuǎn)式格柵除污機，主要技術(shù)參數(shù)：表 HG-1500型回轉(zhuǎn)式格柵除污機技術(shù)參數(shù)柵條間隙（mm）池深柵寬（mm）安裝角度（）排柵門高度（mm

9、）10-50中等深度800-200060-90800三、污水提升泵房 1 泵房工程結(jié)構(gòu)按遠(yuǎn)期，流量設(shè)計當(dāng)流量小于2m3/s時，常選用下圓上方 形泵房1。 本設(shè)計，故選用下圓上方形泵房。采用SBR工藝方案，污水處理系統(tǒng)簡單，對于新建污水處理廠，工藝管線可以充分優(yōu)化，故污水只考慮一次提升。2 (1)污水進(jìn)入污水廠的標(biāo)高為-5m，過格柵的損失為0.115m，設(shè)計流量Q=799L/s，則集水池正常水位=-5+0.115=-4.855m（2） 出水口距離泵房50m，出水口水面4m（3） 集水池底標(biāo)高-7.185m（4） 泵房標(biāo)高0m3（1）按進(jìn)水管設(shè)計流量Q=799L/S，設(shè)5臺泵（1備用），則每臺水泵

10、的容量為799/4=199.75（取200）集水池容積，采用1臺泵相當(dāng)于6min的容量:W=200*60*6/1000=72m3有效水深采用2.0，則集水池的面積：F=72/2=36m2.池底坡度為i=0.2傾向集水坑；(2) 選泵前揚程的估算集水池正常水位與出水口水位差為：4-（-4.885）=8.885m(3)出水管水頭損失：按每臺有單獨的出管口計：Q=200L/S,選用管徑為DN400的鑄鐵管。查表知(設(shè)計手冊01） v=1.19m/s 1000i=5.04出水管水頭損失沿程損失 （50+6）*0.00504=0.28224m局部損失按沿程損失的30%為 0.3*0.28224=0.08

11、47m吸水管水頭損失沿程損失 4.885*0.00504=0.0246局部損失按沿程損失的30%為 0.3*0.0246=0.0074（4） 總揚程H=0.0074+0.0246+0.28224+0.0847+8.885=9.284m4 選泵假設(shè)選用泵的揚程為12m，查手冊，可采用250WL60015型立式排污泵表 250WL600-15型立式排污泵技術(shù)參數(shù)排出口徑（mm）流量（m3/h）揚程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）功率（kW）效率（%）重量（kg）進(jìn)水口徑（mm）25075012735327712003005 總揚程核算吸水管：無底閥濾水網(wǎng) DN=400，=3;90鑄鐵彎頭4個 ,DN400

12、，=0.6;偏心漸縮管 DN400dn300 ，=0.18h1=0.00504*4.885+(3+4*0.6+0.18)*(1.19)2/(2*9.81)=0.427出水管；偏心漸寬管dn300DN400,=0.1390彎頭DN400(4個),=0.4890彎頭DN400(4個),=0.3活門，=1.7（開啟70）h2=（50+6）*0.00504+(0.13+0.48*4+1.7+0.3*4)*(1.19)2/(2*9.81) =0.6395H=h1+h2+h3+H1+H2=0.427+0.6395+0.5+8.885=10.45m，故采用機械清渣。4. 格柵除污機的選擇根據(jù)計算，可選用云南

13、電力修造廠江蘇一環(huán)集團公司生產(chǎn)的ZSB-4000型轉(zhuǎn)刷網(wǎng)箅式格柵除污機，主要技術(shù)參數(shù)：表3-2 XHG-2600型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機技術(shù)參數(shù)每米深過水流量（m3/h）網(wǎng)毛刷轉(zhuǎn)速(r/min)安 裝角 度電動機功率（kw）格柵間距（mm）0.8917.970-802.2-5.510旋流沉砂池：1. 計算草圖如下：2.設(shè)計參數(shù)：(1).旋流沉砂池I為一種渦流式沉砂池，其最高時設(shè)計流量時，停留時間不應(yīng)小于30s，設(shè)計水力表面負(fù)荷宜不大于200，有效水深宜為1.0-2.0m，池徑與池深比宜為2.0-2.5(2)進(jìn)水渠道流速，在最大流量的40%80%情況下為0.60.9m/s；(3).沉砂池的超高取0.3

14、m。 (4)選定兩座旋流沉砂池, 則 =1437.5=399.5L/S。 (5).規(guī)格選擇 查給排水設(shè)計手冊第05期表5-10，選擇直徑3.65m的旋流式沉砂池I，各部分尺寸如下表： 表 旋流式沉砂池I的部分尺寸（m）型號流量()ABCDEFGHJKL5505303.651.50.7501.500.401.700.600.510.580.801.45(6) 參數(shù)校核 a:表面負(fù)荷 q=4QD/(3.14*A2)=4*1437.5/(3.14*3.652)=137.45 m3/(hm2) b:停留時間沉砂區(qū)體積V=3.14*A2J/4 + 3.14G*（A2+AB+B2)/12 =3.14*3.

15、652*0.58/4 +3.14*0.60*（3.652+3.65*1.5+1.52）/12 =9.37 m3停留時間HRT=3600*V/QD=3600*9.37/1437.5=23.5s30s d:進(jìn)水渠流速 V=QD/(3600*C*H)=1437.5/(3600*0.75*0.51)=1m/s出水渠流速V=QD/(3600*D*H)=1437.5/(3600*1.5*0.51)=0.52m/s3. 排砂方法：本設(shè)計采用空氣提升器排砂，該提升裝置由設(shè)備廠家與槳葉分離機成套供應(yīng)4. 排砂量計算 城鎮(zhèn)污水的沉砂量按污水計算，其含水率為60%， 容重約為，則總沉砂量為 沉砂池的沉砂經(jīng)排砂泵裝置

16、排除的同時，往往是砂水混合體，為進(jìn)一步分離砂和水，需配套砂水分離器。清除沉砂的時間間隔為2d，根據(jù)排砂量，選用LSSF-260無軸螺旋砂水分離器。四 配水井1：草圖 2：設(shè)計要求 （1）水利配水設(shè)施基本原理是保持各個配水方向的水頭損失相等 （2) 配水渠道中的水流速度不應(yīng)大于1m/s,以利于配水均勻和減少水頭損 失3：設(shè)計計算（1）進(jìn)水管徑D1 配水井進(jìn)水管的設(shè)計流量Qmax=2875m3/h,當(dāng)進(jìn)水管徑 D1 =1100mm,查水利計算表，知V=0.837m/s，滿足設(shè)計要求（2） 矩形寬頂堰 進(jìn)水從配水井底中央進(jìn)入。經(jīng)等寬度堰流入6個水斗再由管 道接入6座構(gòu)筑物，每個構(gòu)筑物的分配水量為q=

17、2875/6=479.17m3/h=133.1 9L/s。配水采用矩形寬頂溢流堰至配水管（3） 堰上水頭H。因為出水溢流堰的流量在一般情況下大于100L/s時采用矩形堰，小于100時采用三角堰，本設(shè)計采用矩形堰（堰高h(yuǎn)取0.5m）。矩形堰流量 式中 q矩形堰流量，m3/s H堰上水頭，m b堰寬，m，取1.0m m0流量系數(shù)，通常采用0.3270.332，取0.33則 m （4）堰頂厚度。根據(jù)有關(guān)資料，當(dāng)2.5B/H10時，屬于矩形寬頂堰。取B=0.6m,這時B/H=2.956，故該堰屬于矩形寬頂堰。 （5）配水管徑D2 設(shè)配水水管管徑D2 =450mm，查水利計算表，知V=0.837m/s(

18、6) 配水漏斗上口口徑D 按配水井內(nèi)的1.5倍設(shè)計，D=1.5D1=1.5*1100=1650mm五 生物脫氮除磷氧化池1.確定其原水水質(zhì)參數(shù)如下：BOD5=120mg/L CODcr=240 mg/L SS=220 mg/L NH3-N=25 mg/L TP=2.0-3.0mg/L 2.設(shè)計出水水質(zhì)符合城市污水排放一級A標(biāo)準(zhǔn)： BOD520mg/L CODcr60 mg/L SS20mg/L NH3-N15mg/L 磷酸鹽（以P計）0.5mg/L3 設(shè)計計算 （1）運行周期 反應(yīng)器個數(shù)n1=6個，周期時間為t=6h，周期數(shù)n2=5，每周期處理水量Q=1388.89m3。每周期分為進(jìn)水、曝氣、

19、沉淀、排水、閑置 5個階段。進(jìn)水時間為 tF=t/n式中：tF每池每周期進(jìn)水所需時間，h; t一個周期運行的時間，h； n每個序列反應(yīng)池個數(shù)；則 tF=6/6=1hMLSS取4000mg/L,污泥界面沉速為u=4.6*104*X-1.26=4.6*104*4000-1.26=1.33m曝氣池潷水高度h1=1.4m,安全水深取0.5m，則沉淀時間 ts=（1.4+0.5）/1.33=1.4h反應(yīng)時間 tR=t-ts-tF-td-tb=6-1.4-1-1-0.5=2.1h式中： td排水時間宜為1.01.5h，這里取1.0h； tb閑置時間，此時間應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況而定，這里為了計算方便， 取0.

20、5h反應(yīng)時間比 e=tR/t=2.1/6=0.35h（2） 曝氣池體積經(jīng)過處理后排出的水的BOD5由溶解性BOD5和懸浮性BOD5組成，其中只有溶解性BOD5與工藝計算有關(guān)。出水溶解性BOD5可用下式估算： Se=Sz-7.1KdfCe式中： Se出水溶解性BOD5，mg/L； Sz出水總BOD5，mg/L，取Sz=20mg/L； Kd活性污泥自身氧化系數(shù)，d-1,典型值為0.06d-1； f 出水中MLVSS與MLSS的比值，對于生活污水f值為0.75； Ce 出水SS，mg/L，取 Ce =20mg/L；則 Se=20-7.1*0.06*0.75*20=13.6mg/L因為活性污泥理想的營

21、養(yǎng)平衡式為BOD:N:P=100：5：1 所以即使進(jìn)水中BOD5=120mg/L全部被去除也只需6mg/L的N。故進(jìn)水TN較高。為滿足硝化要求，曝氣段污泥泥齡取25d，污泥產(chǎn)率系數(shù)Y取0.6，活性污泥自身氧化系數(shù)Kd取0.06d-1。曝氣池體積0.6*50000*25*(120-13.6)/0.35*4000*0.75*(1+0.06*25)=30400m3(3) 復(fù)核潷水高度h1 SBR池共設(shè)6座，有效水深H=5m，則潷水高度h1 h1 =HQ/(n2V)=5*50000/(6*30400)=1.371.4m與假設(shè)值相同（4) 復(fù)核污泥負(fù)荷LS=QS/eXV=50000*120/(0.35*

22、4000*30400)=0.14（kgBOD5/kgMLSS)（5) 剩余污泥產(chǎn)量 剩余污泥由生物污泥和非生物污泥組成。剩余生物污泥計算公式為: Kd與水溫有關(guān)，水溫20C時Kd（20）=0.06d-1，根據(jù)室外排水設(shè)計規(guī)范（GB 500142006）的有關(guān)規(guī)定，不同水溫時應(yīng)進(jìn)行修正。這里假設(shè)水溫為20C 。則剩余生物污泥量為：0.6*50000*106.4/1000 -0.35*0.06*30400*0.75*4=1276.8剩余非生物污泥量 式中：C0設(shè)計進(jìn)水SS，mg/L，取220mg/L; fb進(jìn)水中可生化部分比例，設(shè) fb=0.7；剩余污泥總量 1267.8+4750=6026.8k

23、g/d(6)復(fù)核出水BOD5 mg/L式中： K2動力學(xué)參數(shù)，取值范圍0.01680.0281，這里取0.0168;復(fù)核結(jié)果表明，出水水質(zhì)可以滿足要求。（7） 復(fù)核NH3-N 微生物合成去除的氨氮NW可用下式計算。 0.0031mg/L這里微生物合成使出水氨氮仍高于設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)。故要考慮硝化作用，出水氨氮計算采用動力學(xué)公式。e0.098*(T-15)式中；標(biāo)準(zhǔn)水溫（15C）時硝化細(xì)菌最大比增長速度，d-1，=0.5d-1； T設(shè)計條件下污水溫度，C，這里取20C； DO曝氣池內(nèi)平均溶解氧，mg/L，DO=2.0mg/L; KO溶解氧半速度常數(shù)，mg/L，KO=1.3mg/L； pH污水pH值，

24、取7.2；將有關(guān)參數(shù)代入得 e0.098*(20-15)=0.495 d-1；硝化細(xì)菌增長半速度常數(shù)KN也與溫度有關(guān)，計算公式為: KN=KN(15)*e0.118*（T-15)=0.5*e0.118*（20-15)=0.9mg/L式中：KN(15)標(biāo)準(zhǔn)水溫（15C）時硝化細(xì)菌半速度常數(shù)，mg/L，KN(15)=0.5mg/L；硝化細(xì)菌增長速度為0.08d-1式中：bN硝化細(xì)菌自身氧化系數(shù)，d-1，受水溫影響，修正計算為：bN（T）=bN（20）*1.04T-20,bN（20）=0.04d-1；出水氨氮為 0.173mg/L復(fù)核結(jié)果表明，出水水質(zhì)可以滿足要求。（8） 設(shè)計需氧量計算 設(shè)計需氧量

25、包括氧化有機物需氧量、污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量和出水帶走的氧量。有機物氧化需氧系數(shù)=0.5，污泥需氧系數(shù)=0.12。氧化有機物和污泥需氧量AOR1為 =6490.4 kg/d進(jìn)水氨氮N0=25mg/L,出水氨氮Ne=0.173mg/L，硝化氨氮需氧量AOR2為 =4775.4kg/d反硝化產(chǎn)生的氧量AOR3 =2642 kg/d總需氧量為AOR=4775.4+6490.4-2642=8623.8kg/d=359.325kg/h（9） 標(biāo)準(zhǔn)需氧量 工程假設(shè)在0海拔地區(qū)，大氣壓力為1.013*105pa，則=1微孔曝氣頭安裝在距池底0.3m處，淹沒深度H=4.7m，其絕對壓力為pb=p+9.8*105H=1.013*105+0.098*105*4.7=1.47105 pa微孔曝氣頭氧轉(zhuǎn)移效率EA為20%，氣泡離開水面時含氧量為污水水溫為20C，清水氧飽和度CS(20)=9.17mg/L，則曝氣池內(nèi)平均溶解氧飽和度為 mg/L查附錄九，CS(20)=9.17mg/L、=0.85、0.95， 則標(biāo)準(zhǔn)需氧量為487.2kg/h空氣用量 m3/h=135.3m3/min(11) 曝氣池布置 SBR反應(yīng)池共設(shè)6座。每座曝氣池長53m,19m寬，水深，超高0.5m，有效體積為5066.67m3，6座反應(yīng)池有效體積30400m3。污水處理廠每