水污染控制工程課程設(shè)計某城市污水處理廠設(shè)計

1、目錄第一部分 設(shè)計說明書2一概況2二設(shè)計原則、依據(jù)、設(shè)計要求22.1設(shè)計原則：22.2設(shè)計依據(jù)：22.3設(shè)計要求：2三原始資料2四污水處理工藝流程的確定34.1工藝的確定34.2二沉池的比較和選擇4五污水處理構(gòu)筑物的選型及設(shè)計要點：55.1格柵55.2沉砂池55.3初次沉淀池55.4曝氣池65.5二次沉淀池6六污水處理廠平面布置及處理流程高程布置：66.1各處理單元構(gòu)筑物的平面布置：66.2污水處理廠的高程布置：7第二部分 設(shè)計計算書7一設(shè)計流量的計算7二污水處理構(gòu)筑物的工藝計算72.1 泵前粗格柵72.2 污水提升泵站92.3 沉沙池102.4 初沉池112.5 曝氣池132.6 二沉池23

2、2.7 消毒設(shè)備的計算：242.8 污泥濃縮池252.9 厭氧消化池292.10污泥干化（脫水）設(shè)備31三、 污水處理廠平面設(shè)計及處理高程計算323.1 污水處理廠的平面布置323.2 污水處理廠的高程布置32第一部分 設(shè)計說明書一概況設(shè)計的的污水處理廠的處理規(guī)模為11.5萬m3/d。本設(shè)計是針對我國中部某城市，該城市的全年平均氣溫21.8，最冷平均月氣溫9.7，最熱月平均氣溫32.6，最高溫度38.7，最低溫度0.0。夏季主風(fēng)向為：東南風(fēng)。二設(shè)計原則、依據(jù)、設(shè)計要求2.1設(shè)計原則：1）處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好；2）工藝先進，工藝流程盡可能簡單，構(gòu)筑物盡可能少，運行管理方便；3）污泥量少，污泥

3、性質(zhì)穩(wěn)定；4） 基建投資少，占地面積少。2.2設(shè)計依據(jù)：給水排水設(shè)計手冊第1、5、9、11冊；給排水工程快速設(shè)計手冊第2冊；排水工程。2.3設(shè)計要求：城市污水要求處理后水質(zhì)達到污水綜合排放標準（gb8978-1998）、一級排放標準，即ss20mg/l；bod520mg/l；codcr60mg/l。污泥處理后外運填埋。三原始資料1南方某城市污水處理廠處理規(guī)模為11.5萬m3/d。2城市污水的水質(zhì)如下表所示： （除ph外，其余項目單位為mg/l）項目bod5codcrsstnnh4+-ntp（以p計）ph原水水質(zhì)15030020035253.5693 城市污水從南面進入污水處理廠，污水處理后排入

4、北面的水體，要求處理后的水質(zhì)達到城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標準（gb18918-2002）中的一級標準的 b標準，即ss20mg/l,bod520mg/l，codcr60mg/l。污泥處理后外運填埋。4 污水處理廠廠區(qū)地形擬為平坦地形，標高為75.00米。廠區(qū)的污水進水渠水面標高為72.50米。（進水渠的寬及水深根據(jù)流量自行設(shè)計確定）。5. 受納水體洪水位標高為73.20米，枯水位標高為65.70米。常年平均水位標高為68.20米。6.全年平均氣溫21.8，最冷平均月氣溫9.7，最熱月平均氣溫32.6，最高溫度38.7，最低溫度0.0。7.夏季主風(fēng)向：東南風(fēng)。四 污水處理工藝流程的確定 4.1工藝

5、的確定 按城市污水處理和污染防治技術(shù)政策要求推薦，20萬t/d規(guī)模大型污水廠一般采用常規(guī)活性污泥法工藝，10-20萬t/d污水廠可以采用常規(guī)活性污泥法、氧化溝、sbr、ab法等工藝，小型污水廠還可以采用生物濾池、水解好氧法工藝等。對脫磷脫氮有要求的城市，應(yīng)采用二級強化處理，如a2/o工藝，a/o工藝，sbr及其改良工藝，氧化溝工藝，以及水解好氧工藝，生物濾池工藝等。 由于該污水處理只需去除bod5與ss,不考慮脫氮與除磷方面，所以選擇兩個比較好的方案：方案一：傳統(tǒng)活性污泥法,其流程為:污水中格柵提升泵房細格柵沉砂池初沉池曝氣池二沉池接觸池處理水排放方案二：厭氧池+氧化溝,其流程為: 污水中格柵

6、提升泵房細格柵沉砂池厭氧池氧化溝二沉池接觸池處理水排放1.6.1.1 工藝流程方案的比較和選擇 傳統(tǒng)活性污泥法氧化溝優(yōu)點: 1.有機物經(jīng)歷了第一階段的吸附和第二階段的代謝的完整過程,活性污泥也歷了一個從池道端的對數(shù)增長,經(jīng)減速增長到池末端的內(nèi)源呼吸的完全生長周期2.在池首端和前段混合液中的溶解氧濃度較低3.效果好,bod除率達90%以上缺點: 1.曝氣池首端有機污染物負荷高,耗氧速度也高2.暴氣池溶積大,基建費用高.3.供氧與需氧不平衡4.對進水水質(zhì),水量變化的適應(yīng)性較低,動行效果易受水質(zhì),水量變化的影響優(yōu)點: 1.可考慮不設(shè)初沉池,有機性懸浮物在氧化化溝內(nèi)能太到好氧穩(wěn)定的程度2.可考慮不單敲

7、邊鼓二次沉淀池,可少去污泥回流裝置.3.bod負荷低缺點: 1.占地面積較大 兩個方案都能達到處理水質(zhì)的要求,bod5,ss去除都能達到出水水質(zhì),工藝都是比較簡單的,在技術(shù)上都是可行的. 最終選擇厭氧池+氧化溝處理工藝是因為:氧化溝是活性污泥系統(tǒng)的新工藝,與傳統(tǒng)活性污法比較,期暴氣系具有以下各項效益:1.對水溫水質(zhì),水量的變動有較強的適應(yīng)性2.污污齡一般可達15-30d,為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的3-6倍. 可以存活,繁殖世代時間長,增殖速度慢的微生物,如硝化菌,在氧化溝內(nèi)可能產(chǎn)生硝化反應(yīng).如運行得當能夠具有反硝化脫氮的效應(yīng).3.污泥產(chǎn)率低,且已達到穩(wěn)定的程度,不需要再進行肖化處理.這一點可以少了硝

8、化池,在運行費用方面又可以省下一部份. 在與技術(shù)上經(jīng)濟上的造價以及運行費用的綜合比較, 厭氧池+氧化溝處理工藝是最終的選擇.4.2二沉池的比較和選擇類型優(yōu)點缺點適用條件平流式處理水量可大可少,有效沉淀區(qū)大,沉淀效果好,對水量水質(zhì)變化適應(yīng)性強,造價低,平面布置緊湊占地面積大,排泥因難(人工排泥),工作繁雜,機械刮泥易銹,配水不均地下水位高,施工困難地區(qū),適用流動性差比重大的污泥,不能用靜水壓力排泥,污水量不限輻流式處理水量較為經(jīng)濟,排泥設(shè)備己定型系列化,運行穩(wěn)定,管理方便結(jié)構(gòu)受力條件好排泥設(shè)備復(fù)雜,需具有較高的運行管理水平,施工嚴格適用處理水量大,地下水位較高的地區(qū)及工程地質(zhì)條件差的地區(qū) 經(jīng)上面

9、的圖表,可以看出,平流式與輻流式沉淀池都是可選的.平流式沉淀池對水質(zhì)沖擊變化效果好,但占在面積大,排泥因難,要人工排泥,所以不是太好. 雖然輻流式沉淀池排泥設(shè)備復(fù)雜,需具有較高的運行管理水平,施工嚴格,但是這些問題對于這個發(fā)展型的城市來說,這點問題并不是太大,管理水平可以請技術(shù)高的人才來管理,設(shè)施工.并且看到了它的優(yōu)點處理水量較為經(jīng)濟,排泥設(shè)備己定型系列化,運行穩(wěn)定,管理方便結(jié)構(gòu)受力條件好.所以選擇輻流式沉淀池作為二沉池是好的選擇. 五污水處理構(gòu)筑物的選型及設(shè)計要點：5.1格柵 用以截留較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負荷，并使之正常運行。要根據(jù)流量選擇清渣方式，人工清渣格柵

10、適用于小型污水廠，機械清渣格柵適用于柵渣量大于0.2m3/d。提升泵站前用中格柵，提升泵站后用細格柵。 設(shè)計參數(shù)： a、柵條間隙：人工清除為2540mm，機械清除為1625mm；b、格柵柵渣量：格柵間隙為1625mm時是0.100.05m3柵渣/10m3污水，格柵間隙為3050mm時是0.030.01m3柵渣/10m3污水；柵渣含水率一般為80，容重約為960kg/ m3 c、格柵上部必須設(shè)置工作臺，其高度應(yīng)高出格柵前最高設(shè)計水位0.5m，工作臺上應(yīng)安全沖洗設(shè)施； d、機械格柵不宜少于2臺。 e、污水過柵流速宜采用0.61.0m/s，格柵前渠道水流速0.40.9m/s； f、格柵傾角一般采用4

11、575；g、格柵水頭損失0.080.15m。 5.2沉砂池 用于去除比重較大的無機顆粒。本設(shè)計采用鐘式沉砂池，它利用機械力控制水流流態(tài)與流速，加速砂粒的沉淀并使有機物隨水流帶走。具有沉砂效果好、工作穩(wěn)定、清洗、排沉砂較方便等優(yōu)點。 設(shè)計參數(shù)： a、水力表面負荷為200 m3/ m2.h,停留時間約為2030s； b、進水渠道直段長度應(yīng)為寬度的7倍，并且不小于4.5米； c、進水渠道流速，在最大流量的4080情況下為0.60.9m/s,在最小流量時大于0.15m/s,但最大流量時不大于1.2m/s； d、出水渠道與進水渠道的夾角大于270。，兩種渠道均設(shè)在沉砂池的上部；e、出水渠寬度為進水渠道的

12、2倍，出水渠道直線段長度要相當于出水渠的寬度；5.3初次沉淀池 去除懸浮物質(zhì)，同時可去除部分bod5，可改善生物處理構(gòu)筑物的運行條件并降低其bod5負荷。本設(shè)計選用中心進水周邊出水輻流式沉淀池。它的優(yōu)點是進水中間進水管進水，然后經(jīng)過水流向四邊擴散，布水均勻；多位機械排泥，運行較好，管理方便，而且排泥設(shè)施已趨于穩(wěn)定型。 設(shè)計參數(shù)： a、沉淀時間為11.5h； b、表面水力負荷為1.53.0 m2/m3*h；校核負荷q1153.6 m3 (符合要求)。2.9 厭氧消化池1）設(shè)計參數(shù) 初沉污泥量： 濃縮后的剩余活性污泥： 污泥含水率：97% 干污泥比重：1.01 揮發(fā)性有機物：64%采用中溫消化。2

13、）消化池的容積計算 由于剩余活性污泥量較多，故采用揮發(fā)性有機物負荷為1.3kg/(m3d)，消化池總?cè)莘e為：，取17700m3 用兩級消化，容積比一級：二級=2：1，則一級消化池容積為11800m3，用四個，每個消化池容積2950m3，二級消化池兩個，每個容積2950m3。一級消化池擬用尺寸見圖：消化池直徑d用18m，集氣罩直徑d1=2m，高h1=2m，池底錐底直徑d2=2m，錐角15，h2=h4=2.4m。消化池柱體高度h3應(yīng)大于d/2=9m，采用h3=10m。消化池總高度h=h1+ h2+ h3+ h4=16.8m。消化池各部容積：集氣罩容積：上蓋容積：下錐體容積等于上錐體容積，v4=20

14、3.5m3。柱體容積：消化池有效容積：（合格）。二級消化池的尺寸采用一級消化池的尺寸。3）消化池各部分表面積計算：集氣罩表面積：池上蓋表面積等于池底表面積即：所以，池柱體表面積：地面以上部分地面以下部分4）消化池?zé)峁び嬎?a提高新鮮污泥溫度的耗熱量 中溫消化溫度td=35，生產(chǎn)泥年平均溫度為ts=17.3，日平均最低溫度ts=9.7。污泥投配率為5 則每座一級消化池投配的最大污泥量為v=29505=147.5 m3/d則日平均耗熱量為：最大耗熱量為：b消化池池體的耗熱量 消化池各部傳熱系數(shù)采用：池蓋k=2.93kj/(m2h)，池壁：地面以上k=2.5kj/(m2h)，地面以下及池底k=2.9

15、3kj/(m2h)。池外介質(zhì)為大氣，全年平均氣溫ta=21.8，冬季室外計算溫度t2=9.7。池外介質(zhì)為土壤，全年平均氣溫t1=12.6，冬季室外計算溫度t2=4.2。池上蓋全年平均熱耗量為：（熱損失系數(shù)為1.2）q2=fk（td-t1）1.2=11900kj/h最大耗熱量為：q2max=fk（td-t2）1.2=27371kj/h池壁地面以上全年平均耗熱量為：q3=fk（td-t1）1.2=13424 kj/h 最大耗熱量為：q3max=fk（td-t2）1.2=25730 kj/h池壁地面以下全年平均耗熱量為：q4=fk（td-t1）1.2=11542 kj/h最大耗熱量為：q4max=f

16、k（td-t2）1.2=15870 kj/h池底部分全年平均耗熱量為：q5=fk（td-t1）1.2=14913 kj/h最大耗熱量為：q5max=fk（td-t2）1.2=20505 kj/h每座消化池池體全年平均耗熱量為： qx=q2 +q3 +q4 +q5 =51779 kcal/h最大耗熱量為： qxmax= q2max +q3max +q4max +q5max =89476kcal/h 每座消化池總耗熱量全年平均耗熱量為：q=455445+51779=507224 kj/h qmax=706173+89476=795649 kj/hc熱交換器的計算消化池每天所需的熱量，是由污泥加熱循

17、環(huán)泵將污泥通過熱交換器加熱提供的，本設(shè)計采用池外套管式泥水交換器，套管中心走泥，套管間走熱水，熱水從上部向下流。生污泥在進入一級消化池之前，與回流的一級消化池污泥泥先混合，再進入一級消化池，其比例為1：2，全天均勻投配。進入消化池的生污泥量為：qs1=160/24=6.67 m3/h回流消化污泥量為：qs2=6.672=13.4 m3/h進入消化池的總污泥量為：qs= qs1 +qs2=20.1 m3/h內(nèi)管管徑選用dn60mm，外管管徑選用100mm，則污泥在內(nèi)管中的流速為：（符合要求1.52.0） 熱交換器的入口熱水溫度采用：tw=85（60-90）tw采用10 ，則循環(huán)水量為： 校核內(nèi)外

18、管之間熱水的流速為：（符合要求1.01.5） 生污泥與消化污泥混合后的溫度為：ts=（112+235）/3=27.33熱交換器的套管長度接下式計算：l=qmax1.2/dktm其中，tm=（t1t2）/（t1/t2）因為 t1=（twtw）tb= -46.67 ts=ts+qmax/qs1000=36.35所以 tm=（t1t2）/（t1/t2）=48.19 設(shè)每根長4m，其根數(shù)為：n=41.8/4=10.5根，選用11根2.10污泥干化（脫水）設(shè)備根據(jù)實際的的情況，選用3臺wl200離心脫水機，2用1備。三、 污水處理廠平面設(shè)計及處理高程計算3.1 污水處理廠的平面布置污水處理廠的平面布置包括處理構(gòu)筑物、辦公樓、化驗室及其他輔助建筑物以及各種管道、渠道、道路、綠化帶等的布置。3.2 污水處理廠的高程布置3.2.1 布置原則 污水處理工程的污水處理流程高程布置的主要任務(wù)是確定各處理構(gòu)筑物和泵房的標高,確定處理構(gòu)筑物之間連接管渠的尺寸及其標高;通過計算確定各部位的水面標高,從而使污水能夠在處理構(gòu)筑物之間通暢的流動,保證污水處理工程的正常運行。3.2.2 污水水頭損失計算構(gòu)筑物高程圖： 本設(shè)計以洪水位73.2m為控制點，排水口的管道底部距離洪水位0.5