水污染控制工程課程設(shè)計(jì)某城市污水處理廠設(shè)計(jì)

1、目錄第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2一概況2二設(shè)計(jì)原則、依據(jù)、設(shè)計(jì)要求22.1設(shè)計(jì)原則：22.2設(shè)計(jì)依據(jù)：22.3設(shè)計(jì)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(jì)要點(diǎn)：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(jì)計(jì)算書(shū)7一設(shè)計(jì)流量的計(jì)算7二污水處理構(gòu)筑物的工藝計(jì)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(jì)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(jì)及處理高程計(jì)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(jì)說(shuō)明書(shū)一概況設(shè)計(jì)的的污水處理廠的處理規(guī)模為11.5萬(wàn)m3/d。本設(shè)計(jì)是針對(duì)我國(guó)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?yàn)椋簴|南風(fēng)。二設(shè)計(jì)原則、依據(jù)、設(shè)計(jì)要求2.1設(shè)計(jì)原則：1）處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好；2）工藝先進(jìn)，工藝流程盡可能簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物盡可能少，運(yùn)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(jì)依據(jù)：給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第1、5、9、11冊(cè)；給排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)第2冊(cè)；排水工程。2.3設(shè)計(jì)要求：城市污水要求處理后水質(zhì)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（gb8978-1998）、一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，即ss20mg/l；bod520mg/l；codcr60mg/l。污泥處理后外運(yùn)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(wàn)m3/d。2城市污水的水質(zhì)如下表所示： （除ph外，其余項(xiàng)目單位為mg/l）項(xiàng)目bod5codcrsstnnh4+-ntp（以p計(jì)）ph原水水質(zhì)15030020035253.5693 城市污水從南面進(jìn)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(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)（gb18918-2002）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的 b標(biāo)準(zhǔn)，即ss20mg/l,bod520mg/l，codcr60mg/l。污泥處理后外運(yùn)填埋。4 污水處理廠廠區(qū)地形擬為平坦地形，標(biāo)高為75.00米。廠區(qū)的污水進(jìn)水渠水面標(biāo)高為72.50米。（進(jìn)水渠的寬及水深根據(jù)流量自行設(shè)計(jì)確定）。5. 受納水體洪水位標(biāo)高為73.20米，枯水位標(biāo)高為65.70米。常年平均水位標(biāo)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(wàn)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(wàn)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(duì)脫磷脫氮有要求的城市，應(yīng)采用二級(jí)強(qiáng)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(gè)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(xì)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(xì)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(diǎn): 1.有機(jī)物經(jīng)歷了第一階段的吸附和第二階段的代謝的完整過(guò)程,活性污泥也歷了一個(gè)從池道端的對(duì)數(shù)增長(zhǎng),經(jīng)減速增長(zhǎng)到池末端的內(nèi)源呼吸的完全生長(zhǎng)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(dá)90%以上缺點(diǎn): 1.曝氣池首端有機(jī)污染物負(fù)荷高,耗氧速度也高2.暴氣池溶積大,基建費(fèi)用高.3.供氧與需氧不平衡4.對(duì)進(jìn)水水質(zhì),水量變化的適應(yīng)性較低,動(dòng)行效果易受水質(zhì),水量變化的影響優(yōu)點(diǎn): 1.可考慮不設(shè)初沉池,有機(jī)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(fù)荷低缺點(diǎn): 1.占地面積較大 兩個(gè)方案都能達(dá)到處理水質(zhì)的要求,bod5,ss去除都能達(dá)到出水水質(zhì),工藝都是比較簡(jiǎn)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?yàn)?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(xiàng)效益:1.對(duì)水溫水質(zhì),水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性2.污污齡一般可達(dá)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(shí)間長(zhǎng),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(yùn)行得當(dāng)能夠具有反硝化脫氮的效應(yīng).3.污泥產(chǎn)率低,且已達(dá)到穩(wěn)定的程度,不需要再進(jìn)行肖化處理.這一點(diǎn)可以少了硝

8、化池,在運(yùn)行費(fèi)用方面又可以省下一部份. 在與技術(shù)上經(jīng)濟(jì)上的造價(jià)以及運(yùn)行費(fèi)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(lèi)型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)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(duì)水量水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng),造價(jià)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(jī)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(dòng)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(jì),排泥設(shè)備己定型系列化,運(yùn)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(yùn)行管理水平,施工嚴(yán)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(duì)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(yùn)行管理水平,施工嚴(yán)格,但是這些問(wèn)題對(duì)于這個(gè)發(fā)展型的城市來(lái)說(shuō),這點(diǎn)問(wèn)題并不是太大,管理水平可以請(qǐng)技術(shù)高的人才來(lái)管理,設(shè)施工.并且看到了它的優(yōu)點(diǎn)處理水量較為經(jīng)濟(jì),排泥設(shè)備己定型系列化,運(yùn)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(jì)要點(diǎn)：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(fù)荷，并使之正常運(yùn)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(jī)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(xì)格柵。 設(shè)計(jì)參數(shù)： a、柵條間隙：人工清除為2540mm，機(jī)械清除為1625mm；b、格柵柵渣量：格柵間隙為1625mm時(shí)是0.100.05m3柵渣/10m3污水，格柵間隙為3050mm時(shí)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(tái)，其高度應(yīng)高出格柵前最高設(shè)計(jì)水位0.5m，工作臺(tái)上應(yīng)安全沖洗設(shè)施； d、機(jī)械格柵不宜少于2臺(tái)。 e、污水過(guò)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(wú)機(jī)顆粒。本設(shè)計(jì)采用鐘式沉砂池，它利用機(jī)械力控制水流流態(tài)與流速，加速砂粒的沉淀并使有機(jī)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(diǎn)。 設(shè)計(jì)參數(shù)： a、水力表面負(fù)荷為200 m3/ m2.h,停留時(shí)間約為2030s； b、進(jìn)水渠道直段長(zhǎng)度應(yīng)為寬度的7倍，并且不小于4.5米； c、進(jìn)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(shí)大于0.15m/s,但最大流量時(shí)不大于1.2m/s； d、出水渠道與進(jìn)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(jìn)水渠道的

12、2倍，出水渠道直線段長(zhǎng)度要相當(dāng)于出水渠的寬度；5.3初次沉淀池 去除懸浮物質(zhì)，同時(shí)可去除部分bod5，可改善生物處理構(gòu)筑物的運(yùn)行條件并降低其bod5負(fù)荷。本設(shè)計(jì)選用中心進(jìn)水周邊出水輻流式沉淀池。它的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)水中間進(jìn)水管進(jìn)水，然后經(jīng)過(guò)水流向四邊擴(kuò)散，布水均勻；多位機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，管理方便，而且排泥設(shè)施已趨于穩(wěn)定型。 設(shè)計(jì)參數(shù)： a、沉淀時(shí)間為11.5h； b、表面水力負(fù)荷為1.53.0 m2/m3*h；校核負(fù)荷q1153.6 m3 (符合要求)。2.9 厭氧消化池1）設(shè)計(jì)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(jī)物：64%采用中溫消化。2

13、）消化池的容積計(jì)算 由于剩余活性污泥量較多，故采用揮發(fā)性有機(jī)物負(fù)荷為1.3kg/(m3d)，消化池總?cè)莘e為：，取17700m3 用兩級(jí)消化，容積比一級(jí)：二級(jí)=2：1，則一級(jí)消化池容積為11800m3，用四個(gè)，每個(gè)消化池容積2950m3，二級(jí)消化池兩個(gè)，每個(gè)容積2950m3。一級(jí)消化池?cái)M用尺寸見(jiàn)圖：消化池直徑d用18m，集氣罩直徑d1=2m，高h(yuǎn)1=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(jí)消化池的尺寸采用一級(jí)消化池的尺寸。3）消化池各部分表面積計(jì)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?jì)算 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(jí)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(jì)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(jì)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(jì)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(guò)熱交換器加熱提供的，本設(shè)計(jì)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(jìn)入一級(jí)消化池之前，與回流的一級(jí)消化池污泥泥先混合，再進(jìn)入一級(jí)消化池，其比例為1：2，全天均勻投配。進(jìn)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(jìn)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(zhǎng)度接下式計(jì)算：l=qmax1.2/dktm其中，tm=（t1t2）/（t1/t2）因?yàn)?t1=（twtw）tb= -46.67 ts=ts+qmax/qs1000=36.35所以 tm=（t1t2）/（t1/t2）=48.19 設(shè)每根長(zhǎng)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(shí)際的的情況，選用3臺(tái)wl200離心脫水機(jī)，2用1備。三、 污水處理廠平面設(shè)計(jì)及處理高程計(jì)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(yàn)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(biāo)高,確定處理構(gòu)筑物之間連接管渠的尺寸及其標(biāo)高;通過(guò)計(jì)算確定各部位的水面標(biāo)高,從而使污水能夠在處理構(gòu)筑物之間通暢的流動(dòng),保證污水處理工程的正常運(yùn)行。3.2.2 污水水頭損失計(jì)算構(gòu)筑物高程圖： 本設(shè)計(jì)以洪水位73.2m為控制點(diǎn)，排水口的管道底部距離洪水位0.5