城市污水廠設(shè)計(jì)實(shí)例

1、城市污水廠設(shè)計(jì)實(shí)例一、 城市污水基本情況1、 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)水量Q=15×104m3/d，變化系數(shù)K=1.3，其他指標(biāo)見(jiàn)表3-1。表3-1 城市污水進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)指標(biāo)CODcrBOD5SSTNTPpH單位（mg/L）2005001003001002502040486.57.52、處理要求處理后的污水應(yīng)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB89781996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3-2。表3-2 污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)(mg/L)CODcrBOD5SSNH3NP(以磷酸鹽計(jì))pH一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)602020150.569二、 粗格柵水量 Q=15×104m3/d=6250 m3/h=1.7361 m3/

2、s，取變化系數(shù)K=1.3；則Qmax=Q×K=19.5×104m3/d=8125 m3/h=2.26 m3/s； Qmin=Q/K=11.5385×104m3/d=4807.69 m3/h=1.33m3/s；城市污水進(jìn)水水質(zhì)典型值取為：CODcr=350 mg/L，BOD5=250 mg/L，SS=200 mg/L，NH3N=30 mg/L，TP=5 mg/L。 柵槽寬度 柵條的間隙數(shù)n個(gè) 取=60°，柵條間隙b=0.02m，柵前水深h=1.0m，過(guò)柵流速v=0.9m/s，格柵設(shè)四組，按四組同時(shí)工作設(shè)計(jì)，則（個(gè)）28（個(gè)） 柵槽寬度B柵槽寬度一般比格柵寬

3、0.20.3m，取0.3m。設(shè)柵條寬度s=0.01m，則柵槽寬度：m1.2m 通過(guò)格柵的水頭損失h1 進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度L1設(shè)進(jìn)水渠寬m0.72m其漸寬部分展開(kāi)角1=20°，進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為0.8m/sm0.7m 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度m 通過(guò)格柵的水頭損失h2 h2=h0×k 柵后槽總高度H 設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)1=0.4m1.5m 柵槽總長(zhǎng)度L H1為柵前渠道深=h+h1=1.0+0.4=1.4m，取3.4m。 每日柵渣量W 取W1=0.08m3/103m3污水 采用機(jī)械清渣。格柵規(guī)格：3.6m×1.2m，選用GH-1200型鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)格柵，60&

4、#176;角安裝。三、 提升泵房 水泵的選擇進(jìn)水管流速取為v=1.5m/s，則，取DN=1400mm。管內(nèi)流速最小水量時(shí)考慮三臺(tái)水泵工作，則校核管內(nèi)流速，滿(mǎn)足要求。輸水管，取DN=1400mm?？紤]6臺(tái)水泵，四用兩備，最小水量時(shí)，運(yùn)行三臺(tái)泵。每臺(tái)水泵的容量為集水池容積：相當(dāng)于一臺(tái)泵20min中的出水量，V=2031.9/3=677.1m3有效水深采用2m，則集水池的面積為F=677.1/2=338.6m2，集水池的底部設(shè)有集水坑，其深度取為0.5m，池底向坑口傾斜，坡度取為0.1。單臺(tái)水泵供水能力Q=2031.3 m3/h 選用500QW2400-22潛水排污泵，四用兩備。泵的參數(shù)：泵型號(hào)50

5、0QW2400-22，出水口徑500mm，流量2400m3/h，揚(yáng)程22m，轉(zhuǎn)速740r/min，軸功率126.27kw，配用功率220kw ，泵效率84.65%，泵重4280kg。 水泵的電機(jī)選用Y315M2A-4，其參數(shù)：轉(zhuǎn)數(shù)1482r/min，功率220kw，功率92%。 起重設(shè)備選擇泵重4280kg，電機(jī)重1160kg，總重428011605440kg因此選用LD型電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)LD1019.575，參數(shù)：起重量6T，跨度19.5m，運(yùn)行速度75m/min。 泵房的設(shè)計(jì)泵房的寬：B21.0m泵房的長(zhǎng)：L= 4×1.52×42×0.96.027.0m泵房

6、的高度：H= 18.0m。四、 細(xì)格柵 柵槽寬度 柵條的間隙數(shù)n個(gè) 取=60°，柵條間隙b=0.01m，柵前水深h=1.0m，過(guò)柵流速v=0.9m/s，格柵設(shè)兩組，按三組同時(shí)工作設(shè)計(jì)，一格停用，兩格工作校核，則（個(gè)）78（個(gè)） 柵槽寬度B柵槽寬度一般比格柵寬0.20.3m，取0.3m。設(shè)柵條寬度s=0.01m，則柵槽寬度：m1.9m 通過(guò)格柵的水頭損失h2 進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度L1設(shè)進(jìn)水渠寬m0.95m其漸寬部分展開(kāi)角1=20°，進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為0.8m/sm 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度m0.7m 通過(guò)格柵的水頭損失h2 h2=h0×k 0.3m 柵后

7、槽總高度H 設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)1=0.4m 柵槽總長(zhǎng)度L H1為柵前渠道深=h+h1=1.0+0.4=1.4m4.5m 每日柵渣量W 取W1=0.1m3/103m3污水 采用機(jī)械清渣。格柵規(guī)格：4.5m×1.9m。五、 曝氣沉砂池 池子總有效容積VV=Qmax×t×60=2.26×5×60=678m3其中t為最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的停留時(shí)間，取t=5min。 水流斷面積A 取V1=0.10m/s， 則 池總寬度B 其中h2為有效水深，取h2=3m 每個(gè)池子寬度b 取n=2，b=B/n=7.5/2=3.75m寬深比 b/h2=3.75/3=1.25，滿(mǎn)足要

8、求。 池長(zhǎng)L L=V/A=678/22.6=30m 每小時(shí)所需空氣量 取d=0.2m3/m3污水q=d×Qmax×3600=0.2×2.26×3600=1627.2m3/h風(fēng)管的計(jì)算：干管：風(fēng)量，風(fēng)速v=10.0m/s管徑 ，取d=250mm。則風(fēng)速 支管：沿池長(zhǎng)方向布置向下的豎管，每2m設(shè)一根，距離池底0.7m，共15×2=30根，每根的風(fēng)量，為了保證池中污水的旋流速度達(dá)到要求，取風(fēng)速為v=5.0m/s，則管徑，取d1=62mm。則風(fēng)速 在支管的末端布置管徑為50mm的橫向穿孔管，單邊向下45°打孔，孔徑選擇4.0mm，間距為100

9、mm。風(fēng)機(jī)的選擇：流量 Q=1627.2m3/h=27.12m3/min管長(zhǎng)：干管：L=100m，支管：L1=90m 沉砂室沉砂斗體積V0設(shè)沉砂斗為沿池長(zhǎng)方向的梯形斷面渠道，沉砂斗體積為：9m3其中T=2d，K=1.3，X城市污水的沉砂量一般采用30m3/106m3污水。每個(gè)貯砂池的容積V0=V/2=4.5m3 貯砂斗各部分尺寸計(jì)算設(shè)貯砂斗底寬b1=0.5m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高h(yuǎn)3=0.35m貯砂斗上口寬 貯砂斗的容積 ， 滿(mǎn)足要求。貯砂室的高度h3，池底坡度i=0.10.5，取i=0.5，坡向砂斗，則0.9m沉砂池總高度 H=h1+h2+h3=0.5+2.5+0.9=

10、3.9m (設(shè)超高h(yuǎn)1=0.5m) 驗(yàn)算最小流速在最小流速時(shí)，只有一格工作，Qmin=1.33m3/s 在0.080.12m/s之間，符合要求。六、 DE型氧化溝通過(guò)前面的處理，BOD5和CODcr的去除率為10%；SS去除率約為30%，則進(jìn)入氧化溝的水質(zhì)：BOD5=250×（110%）=225mg/L ；CODcr=350×(110%)=315 mg/L ；SS=200×(130%)=140mg/L。氧化溝設(shè)計(jì)流量：Q=Qmax=19.5×104m3/d=8125 m3/h=2.3 m3/s設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：BOD5濃度S0=225mg/L；TSS濃度X0

11、=140 mg/L；VSS=105mg/L(取城市污水VSS/TSS=0.75)；TKN=40 mg/L；NH3N=30 mg/L；堿度SALK=280 mg/L；最低水溫T=14；最高水溫T=25。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)：BOD5濃度Se=20mg/L；TSS濃度Xe=20 mg/L；NH3N=15 mg/L；TN=20 mg/L；污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.55；混合液懸浮固體濃度（MLSS）X=4000 mg/L；混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）Xv=3000 mg/L；內(nèi)源代謝系數(shù)Kd=0.055；20脫硝率qdn=0.035kg（還原的NO3N）/kgMLVSS·d。 去除BOD5 氧

12、化溝出水溶解性BOD5濃度S 為了保證氧化溝出水BOD5濃度，必須控制氧化溝出水所含溶解性BOD5濃度S S=SeS1 S1為出水中VSS所構(gòu)成的BOD5濃度S1=1.42×(VSS/TSS)×出水TSS×(1e-0.23×5)=1.42×0.75×20×（1e-0.23×5）=14.56 mg/LS=SeS1=2014.56=5.44 mg/L 設(shè)計(jì)污泥齡。首先確定硝化速率N（取設(shè)計(jì)PH=7.0），計(jì)算公式：NNH3N的濃度，mg/L；氧的半速常數(shù)，mg/L，取為1.3；O2反應(yīng)池中溶解氧濃度，mg/L，取為2

13、mg/L；硝化反應(yīng)所需的最小污泥齡，考慮到安全系數(shù)，取實(shí)際的污泥齡 好氧區(qū)體積根據(jù)氧化溝計(jì)算硝化區(qū)的方法，算出好氧區(qū)體積，對(duì)照污泥負(fù)荷計(jì)算的以有機(jī)物去除為主要目的的好氧區(qū)體積，看污泥負(fù)荷法的容積能否滿(mǎn)足硝化的需要。好氧區(qū)體積：校核污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷有點(diǎn)偏大，故重新核算。對(duì)于有機(jī)物的去除，污泥負(fù)荷取為反應(yīng)器容積 因此該容積可以滿(mǎn)足硝化的需要。故好氧區(qū)體積為 好氧區(qū)水力停留時(shí)間t1 剩余污泥量X去除每1kg BOD5產(chǎn)生的干污泥量： 脫氮 需氧化的氨氮量N1，氧化溝產(chǎn)生的剩余污泥中含氮率為12.4%，則用于生物合成的總氮量為：需要氧化的NH3-N量N1=進(jìn)水TKN出水NH3-N生物合成所需氮N0N1

14、=40155.651=19.349mg/L 脫氮量Nr Nr=進(jìn)水TKN出水TN用于生物合成的所需氮N0Nr=40205.651=14.349 mg/L 堿度平衡 硝化反應(yīng)需要保持一定的堿度，一般認(rèn)為，剩余堿度達(dá)到100 mg/L（以CaCO3計(jì)），即可保持PH7.2，生物反應(yīng)能夠正常進(jìn)行。每氧化1mgNH3N需要消耗7.14mg堿度；每氧化1mg BOD5產(chǎn)生0.1mg堿度；每還原1mgNO3N產(chǎn)生3.57mg堿度。剩余堿度SALK1=原水堿度硝化消耗堿度+反硝化產(chǎn)生堿度+氧化BOD5產(chǎn)生堿度=2807.14×19.349+3.57×14.349+0.1×（22

15、55.44）=215.0mg/L此值可保持PH7.2，硝化和反硝化反應(yīng)能夠正常進(jìn)行。 脫氮所需的容積V2脫效率qdn(t)=qdn(20)×1.08(t20)14時(shí)qdn=0.035×1.08(1420)=0.022kg(還原的NO3N)/kgMLVSS脫氮所需的容積 脫氮水力停留時(shí)間t2 氧化溝總?cè)莘eV及停留時(shí)間t校核污泥負(fù)荷：·d，滿(mǎn)足要求。 需氧量計(jì)算 計(jì)算需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量剩余污泥中BOD5需氧量+去除NH3N耗氧量剩余污泥中去除NH3N的耗氧量脫氮產(chǎn)氧量a. BOD5需氧量D1 D1=a×Q×(S0S)+b

16、5;V×X=0.55×19.5×104×(0.2250.00544)+0.1×144335×3.0=6.6853×104kg/db. 剩余污泥中BOD5需氧量D2(用于生物合成的那部分BOD5需氧量)c. 去除NH3N的需氧量D3( 每1kgNH3N硝化需要消耗4.6kgO2)D3=4.6×(TKN出水NH3N)×Q/1000=4.6×（4015）×19.5×104/1000=22425kg/dd. 剩余污泥中NH3N的耗氧量D4D4=4.6×污泥含氮率×

17、氧化溝剩余污泥X1=4.6×0.124×8886=5068.57kg/de. 脫氮產(chǎn)氧量D5（每還原1kgN2產(chǎn)生2.86kgO2）D5=2.86×脫氮量=2.86×14.349×19.5×104/1000=8002.44kg/d總需氧量AOR=D1D2+ D3D4D5=6.6853×10412618.12+224255068.578002.44=63588.87kg/d考慮安全系數(shù)1.4，則AOR=1.4×63588.87=89024.42kg/d去除每1kgBOD5的需氧量： 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下需氧量SOR好氧段曝氣采

18、用鼓風(fēng)曝氣，微孔曝氣器。曝氣器設(shè)于距池底0.2m處，出口處的淹沒(méi)水深為h=3.8m，氧轉(zhuǎn)移效率EA=20%，設(shè)計(jì)溫度T=25，將實(shí)際需氧量AOR換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量SOR。Cs(20)20時(shí)氧的飽和度,取Cs(20)=9.17 mg/L；Cs(25)25時(shí)氧的飽和度,取Cs(25)=8.38 mg/L；CL溶解氧濃度，取2mg/L；修正系數(shù)，取0.85；修正系數(shù)，取0.95；T進(jìn)水最高溫度，； =所在地區(qū)實(shí)際氣壓/1.013×105，取為1.0?？諝鈹U(kuò)散器出口處絕對(duì)壓力：h為空氣擴(kuò)散器出口處水深。曝氣設(shè)備選用BYW-1.2，曝氣量0.83m3/h·個(gè)，服務(wù)面積0.30.

19、75m2/個(gè)，氧利用率2025%，動(dòng)力效率45.6kgO2/kw·h，阻力300mmH2O。直徑D=200mm，厚度=20mm，微孔平均孔徑150m，孔隙率4050%。 空氣離開(kāi)曝氣池表面時(shí)，氧的百分比為：曝氣池中平均溶解氧濃度：標(biāo)準(zhǔn)需氧量為：考慮安全系數(shù)k=1.4，則最大時(shí)標(biāo)準(zhǔn)需氧量為：SORmax=1.4×SOR=1.4×4131.40=5783.96kg/h曝氣池的平均供氣量為： 設(shè)計(jì)供氣量=k×Gs=1.4×68787.9=96303.06m3/h，取為96304m3/h。去除每1kgBOD5的標(biāo)準(zhǔn)需氧量：每小時(shí)每立方米污水供氣量=96

20、304/8125=11.85m3空氣/m3污水，滿(mǎn)足鼓風(fēng)曝氣規(guī)范大于3的要求。每個(gè)釋放器服務(wù)面積為0.5m2，每座氧化溝共108個(gè)小環(huán)路均勻分布在池底，每個(gè)環(huán)路有閥門(mén)控制。風(fēng)管的計(jì)算：管徑：主干管：流量Q1=96304/2=48152m3/h=13.38m3/s風(fēng)速取v=10m/s，管徑 取主干管管徑為DN=1400mm。則風(fēng)速干管：每條氧化溝設(shè)2根干管。干管流量Q2 =流速取為v=12m/s，則管徑 ，取DN1=900mm。則流速 ，滿(mǎn)足要求。支管：每根主管設(shè)54根支管，流量 ，流速取為v=14.0m/s，則管徑 ，取為DN2=200mm。則流速 ，滿(mǎn)足要求。所需空氣壓力p（相對(duì)壓力）：=4

21、9.98kpa式中：h1供風(fēng)管道沿程阻力，m；h2供風(fēng)管道局部阻力，取h1+h2=0.5mH2O；h3曝氣器淹沒(méi)水頭，h3=3.8mH2O；h4曝氣器阻力，h4=0.3mH2O；h富余水頭，h=0.5mH2O。風(fēng)機(jī)的選擇：風(fēng)量：Q=96304m3/h=1605.1m3/min；選用八臺(tái)離心式鼓風(fēng)機(jī)，五用兩備。則每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為：Q1=1605.1/5=321.0m3/min 氧化溝尺寸設(shè)2座氧化溝，單座氧化溝有效容積V1 =V/2=145809/2=72904.5m3，有效水深為3.5m，則面積為A=V1/h=20829.86m2每組溝道采用相同容積V0= V1/2=36452.25m3每組溝

22、道單溝寬度B=23.0m，有效水深h=3.5m，超高為0.5m，中間分隔墻厚度b=0.3m每組溝道面積A=V0/h=3.6452×104/3.5=10414.93m2彎道部分的面積直線段部分面積直線段長(zhǎng)度，取190m。則氧化溝的規(guī)格：2×236.0m×92m×4.0m 進(jìn)水管和出水管進(jìn)出水管流量管道流速V=0.9m/s，則管道過(guò)水?dāng)嗝婀軓?，?200mm。校核管道流速，滿(mǎn)足要求。七、 厭氧池 確定污泥濃度X=4g/L，污泥指數(shù)SVI=120mL/g，回流污泥濃度回流比，取75%，符合要求。 厭氧池容積厭氧池容積VA=Q×(1+ R)×

23、t=8125.2×（1+0.75）×0.9=12797.19m3（t為水力停留時(shí)間）每座氧化溝前設(shè)一座厭氧池，每座厭氧池容積為：采用厭氧池，有效水深5m，面積厭氧池的規(guī)格：2×25m×26.5m×5.5m（超高0.5m）厭氧池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，所需功率按5w/m3污水計(jì)算，混合全池污水所需功率為7109.55×5=35.6kw。選用QJB5.0/12-620/3-480型混合攪拌機(jī)，每座氧化溝設(shè)8臺(tái)。其參數(shù)：額定功率：5kw，葉輪直徑：620mm，葉輪轉(zhuǎn)速：480r/min，水推力：1800N。 污泥回流設(shè)備污泥回流比R=75%；污泥回

24、流量QR=RQ=75%×19.5×104=14.625×104m3/d=6.09×103 m3/h，設(shè)回流泵房?jī)勺?，每座?nèi)設(shè)4臺(tái)潛污泵（三用一備）單泵流量Q1=QR/6=1015.7m3/h。選用350QW1200-18型潛水排污泵，其參數(shù)：出水口徑350mm，流量1200 m3/h，揚(yáng)程18m，轉(zhuǎn)速990r/min，軸功率69.51kw，配用功率90kw ，泵效率83.5%，泵重1870kg。八、 二沉池每座氧化溝設(shè)2座二沉池，則n=4。 沉淀部分水面面積F根據(jù)生物處理廠的特性，選取二沉池表面負(fù)荷q=1.0m3/m2·h 池子直徑D，取D=51m。 校核固體負(fù)荷Gkg/（m2·d） 沉淀部分的有效水深h2，設(shè)沉淀時(shí)間t=2.0h 污泥區(qū)的容積V設(shè)計(jì)采用周邊傳動(dòng)的刮吸泥機(jī)排泥，污泥區(qū)容積按2h貯泥時(shí)間確定。（XR二沉池底流生物固體濃度，取為10000mg/L）每個(gè)沉淀池污泥區(qū)的容積V=10875/4=3946.4m3 污泥區(qū)高度h4 污泥斗高度 設(shè)池底的徑向坡度為0.05，污泥斗底部直徑D2=2.0m，上部直徑D1=4.0m，傾