課程設(shè)計(jì)-污水處理廠

1、第1章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)題目1.某城市污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模：平均處理日水量Q=10×104m3/d，水量總變化系數(shù)Kz=1.3，服務(wù)人口約25萬，計(jì)算水溫20。 2.設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：CODCr 350 mg/L ，BOD5 150mg/L ，SS 160 mg/L 。 3.設(shè)計(jì)出水水質(zhì)：GB8978-1996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，CODCr 60 mg/L ，BOD5 20 mg/L ，SS 20mg/L 。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容1方案確定按照原始資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理方案的確定，擬定處理工藝流程，選擇各處理構(gòu)筑物，說明選擇理由，進(jìn)行工藝流程中各處理單元的處理原理說明，論述其優(yōu)缺點(diǎn)，編寫設(shè)計(jì)方案說明書

2、。 2設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行各處理單元的去除效率估；各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)根據(jù)同類型污水的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)或參考有關(guān)手冊(cè)選用；各構(gòu)筑物的尺寸計(jì)算；設(shè)備選型計(jì)算，效益分析及投資估算。3平面置根據(jù)構(gòu)筑物的尺寸合理進(jìn)行平面布置； 4編寫設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書1.3設(shè)計(jì)成果1污水處理廠總平面布置圖1張2處理工藝流程圖1張3主要單體構(gòu)筑物（沉砂池、初沉池、曝氣池、二沉池）4設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書一份第2章 設(shè)計(jì)說明書2.1城市污水概論城市污水主要包括生活污水和工業(yè)污水，由城市排水管網(wǎng)匯集并輸送到污水處理廠進(jìn)行處理。  城市污水處理工藝一般根據(jù)城市污水的利用或排放去向并考慮水體的自然凈化能力，確定污水的處理程

3、度及相應(yīng)的處理工藝。處理后的污水，無論用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)或是回灌補(bǔ)充地下水，都必須符合國(guó)家頒發(fā)的有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。  現(xiàn)代污水處理技術(shù)，按處理程度劃分，可分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)處理工藝。污水一級(jí)處理應(yīng)用物理方法，如篩濾、沉淀等去除污水中不溶解的懸浮固體和漂浮物質(zhì)。污水二級(jí)處理主要是應(yīng)用生物處理方法，即通過微生物的代謝作用進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程，將污水中的各種復(fù)雜的有機(jī)物氧化降解為簡(jiǎn)單的物質(zhì)。生物處理對(duì)污水水質(zhì)、水溫、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。污水三級(jí)處理是在一、二級(jí)處理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用混凝、過濾、離子交換、反滲透等物理、化學(xué)方法去除污水中難溶解的有機(jī)物、磷、氮等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)。污水中

4、的污染物組成非常復(fù)雜，常常需要以上幾種方法組合，才能達(dá)到處理要求。    污水一級(jí)處理為預(yù)處理，二級(jí)處理為主體，處理后的污水一般能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級(jí)處理為深度處理，出水水質(zhì)較好，甚至能達(dá)到飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但處理費(fèi)用高，除在一些極度缺水的國(guó)家和地區(qū)外，應(yīng)用較少。目前我國(guó)許多城市正在籌建和擴(kuò)建污水二級(jí)處理廠，以解決日益嚴(yán)重的水污染問題。2.2總體工藝流程圖SBR是近年來在國(guó)內(nèi)外迅速發(fā)展起來的一種新工藝，其對(duì)有機(jī)物的去除機(jī)理為：在反應(yīng)器內(nèi)預(yù)先培養(yǎng)馴化一定量的活性污泥，當(dāng)廢水進(jìn)入反應(yīng)器與活性污泥混合接觸并有氧存在時(shí)，微生物利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝，將有機(jī)物降解并同時(shí)使

5、微生物細(xì)胞增殖。將微生物細(xì)胞物質(zhì)與水沉淀分離，廢水即得到處理。其處理過程主要由初期的去除與吸附作用、微生物的代謝作用、絮凝體的形成與絮凝沉淀性能幾個(gè)凈化過程完成。SBR工藝運(yùn)行靈活，可以間歇運(yùn)行，停產(chǎn)長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月后，重新啟動(dòng)SBR池時(shí)，污泥活性可很快恢復(fù)，該工藝十分適用中、小型的廢水處理。其總體工藝流程圖如下：進(jìn)水中格柵間進(jìn)水泵房細(xì)格柵間沉砂池SBR池潷水器消毒池濃縮池污泥脫水出水泥餅運(yùn)送2.3處理構(gòu)筑物選擇污水處理構(gòu)筑物形式多樣，在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)其適應(yīng)條件和所在城市應(yīng)用情況選擇。選用平流沉砂池，普通輔流式沉淀池，SBR曝氣池，輻流污泥濃縮池，采用帶式壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水。第3章 污水工藝設(shè)計(jì)計(jì)算

6、3.1中格柵1.設(shè)計(jì)說明  格柵的截污主要對(duì)水泵起保護(hù)作用，采用中格柵，格柵柵條間隙為20mm。設(shè)計(jì)流量：平均日流量Q=100000m3/d=4166.67m3/h=1.16m3/s Qmax=Kz×Q=1.3×1.16=1.51m3/s2. 格柵計(jì)算（1）柵條間隙數(shù)n為 式中 Qmax 最大設(shè)計(jì)流量，m3/s ,Qmax = 1.51 m3/s 格柵傾角，(°)取600b 柵條間隙，m，取b0.02mn 柵條間隙數(shù)，個(gè)h 柵前水深，m，取h1m v 過柵流速，m/s，取v0.9m/s。則 78.06取79個(gè)（2） 柵槽有效寬度B設(shè)計(jì)選取柵條斷面形狀為迎

7、水面為半圓形的矩形,取S=10mm=0.01m。格柵總寬度B1=S(n-1)+bn=0.01×(79-1)+0.02×79=2.36m實(shí)際生產(chǎn)中，多使用兩套以上格柵工作，此處設(shè)計(jì)三套格柵同時(shí)工作，備用一套, 柵槽寬度一般比格柵寬0.20.3m，取0.22m;則單個(gè)柵槽寬度 BS(n3-1)+bn3 +0.288m 0.01×(26.33-1)+0.02×26.33+0.221m（3） 柵槽高度計(jì)算過柵水頭損失 h1,m 式中h1 過柵水頭損失，m； h0 計(jì)算水頭損失，m； g 重力加速度，9.81m/s2； k 系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大的倍

8、數(shù)，一般k =3； 阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，設(shè)計(jì)選取柵條斷面形狀為迎水面為半圓形的矩形，1.83。 m(4)柵后槽總高度H，m設(shè)超高h(yuǎn)2=0.3m則H=h+h1+h2=1+0.078+0.3=1.4m（5）.柵槽總長(zhǎng)度L, 進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度L1。設(shè)其漸寬部分展開角度1=200,進(jìn)水渠寬B1=0.8m，進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為0.63m/s。柵槽與水渠連接處的漸窄部分長(zhǎng)度L2，m柵后槽總長(zhǎng)度L（6）.每日柵渣量W，m3/d在格柵間隙25mm的情況下，取柵渣量為0.07 m3/103 m3 W = = =7.02m3/dW>0.2 m3/d，所以宜采用機(jī)械清渣。3.2細(xì)格柵1設(shè)計(jì)說明&

9、#160; 設(shè)計(jì)流量：平均日流量Q=100000m3/d=4166.67m3/h=1.16m3/s Qmax=Kz×Q=1.3×1.16=1.51m3/s 2.格柵計(jì)算 (1) 柵條間隙數(shù)n為式中 Qmax 最大設(shè)計(jì)流量，m3/s ,Qmax = 1.51 m3/s 格柵傾角，(°)取600b 柵條間隙，m，取b0.01mn 柵條間隙數(shù)，個(gè)h 柵前水深，m，取h0.8m v 過柵流速，m/s，取v0.8m/s。則 取220個(gè) （2）柵槽有效寬度B設(shè)計(jì)選取柵條斷面形狀為迎水面為半圓形的矩形,取S=10mm=0.01m。格柵總寬度B1=S(n-1)+bn=0.01&#

10、215;(220-1)+0.01×220=4.39m實(shí)際生產(chǎn)中，多使用兩套以上格柵工作，此處設(shè)計(jì)4套格柵同時(shí)工作，備用一套, 柵槽寬度一般比格柵寬0.20.3m，取0.21m;則單個(gè)柵槽寬度 BS(n4-1)+bn4 +0.21m 0.01×(55-1)+0.01×55+0.211.3m（3） 柵槽高度計(jì)算過柵水頭損失 h1,m 式中h1 過柵水頭損失，m； h0 計(jì)算水頭損失，m； g 重力加速度，9.81m/s2； k 系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大的倍數(shù)，一般k =3； 阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，設(shè)計(jì)選取柵條斷面形狀為迎水面為半圓形的矩形，1.83

11、。 m(4)柵后槽總高度H，m設(shè)超高h(yuǎn)2=0.3m則H=h+h1+h2=0.8+0.155+0.3=1.26m（5）.柵槽總長(zhǎng)度L，m 進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度L 1。設(shè)其漸寬部分展開角度1=200,進(jìn)水渠寬B1=1m，進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為0.47m/s。柵槽與水渠連接處的漸窄部分長(zhǎng)度L2，m柵后槽總長(zhǎng)度L（6）.每日柵渣量W，m3/d在格柵間隙10mm的情況下，設(shè)柵渣量為0.1 m3/103 m3 W = = =10.04m3/dW>0.2 m3/d，所以宜采用機(jī)械清渣。3.3沉砂池 目前，應(yīng)用較多的陳沙遲池型有平流沉砂池、曝氣沉砂池和鐘式沉砂池。本設(shè)計(jì)中選用平流沉砂池，它具有顆粒效果較好

12、、工作穩(wěn)定、構(gòu)造簡(jiǎn)單、排沙較方便等優(yōu)點(diǎn)。1.沉砂池長(zhǎng)度L，m 式中 v最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的流速，m/s ，取v=0.25m/s；t最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的流行時(shí)間，s取t=30s。則2.水流斷面面積A，m2 m23.池總寬度B，m 取n=8格，備用2格，每格寬b=1m4.有效水深h2，mm5.沉砂斗所需容積V，m3式中 X城市污水沉沙量，m3/106m3污水, 取X=30 m3/106m3污水 T清除沉沙的間隔時(shí)間，d，取T=2d; m36.每個(gè)沉砂斗容積V0，m3設(shè)每一分格有2個(gè)沉砂斗，共有16個(gè)沉沙斗。則 V0m37. 沉砂斗各部分尺寸沉沙斗上口寬a，m式中 h3 斗高，m，取h3=0.45m；a1

13、斗底寬，m，取a1=0.6 斗壁與水平面的傾角為55ºm (2) 沉砂斗容積：m38. 沉砂室高度h3，m 采用重力排砂，設(shè)池底坡度為0.06，坡向砂斗。沉沙室由兩部分組成：一部分為沉沙斗，另一部分為沉砂池坡向沉沙斗的過渡部分，沉沙室的寬度為2(L2+a)+0.2。(0.2為二沉沙斗之間隔壁厚) m m9. 沉沙池總高度H，m取超高h(yuǎn)1=0.3m m10. 驗(yàn)算最小流速vmin，ms 在最小流量時(shí)，只用一格工作(n=1)。vmin= m/s0.15 m/s式中 Qmin 最小流量，m3/s； n1 最小 流量時(shí)工作的沉砂池?cái)?shù)目，個(gè)； min 最小 流量時(shí)沉砂池中的水流斷面面積，。 則

14、 vmin=0.891×1×0.76=1.17 m/s0.15 m/s3.4 初次沉淀池采用普通輻流式沉淀池，中心進(jìn)水，周邊出水，共4座，其中一座為備用.沉淀池表面負(fù)荷q取2.0m3/(m2·h)，一般為1.53.0m3/(m2·h) ，圖如下 輻流式沉淀池簡(jiǎn)圖1單池表面積AA=式中 q表面負(fù)荷,取q=2.0m3/(m2·h)n池?cái)?shù)單池直徑D=33.96m 取D=34m2沉淀池的有效水深設(shè)污水在沉淀池內(nèi)的沉淀時(shí)間t為2h.則沉淀池的有效水深 m 一般為1.53.0mm (6 12) 符合規(guī)范要求。3沉淀池每天污泥量W1 每座沉淀池污泥部分所需容

15、積 m3式中 S每人每日污泥量L/(人·d),一般采用0.30.8,取0.5LN設(shè)計(jì)人數(shù),為25萬T兩次清除污泥間隔時(shí)間(d),機(jī)械排泥 取h=dn池?cái)?shù)污泥斗的容積 式中 -污泥斗高度（）， -污泥斗傾角，60º -污泥斗上部半徑，3.0-污泥斗下部半徑，2.0設(shè)池底坡向污泥斗的坡度為0.05，則底坡落差池底可貯存污泥體積為： 式中 -沉淀池半徑，17m所以，可貯存污泥的總體積 290.3>27.78，滿足要求。4沉淀池高度式中 -超高m,取0.3m-有效水深m,3.0m-緩沖層高m，取0.3m-沉淀池底坡落差m ,由0.05坡度計(jì)算為0.7m-污泥斗高度 取1.73

16、m=0.3+3.0+0.3+0.7+1.73=6.03m5. 沉淀池周邊處的高度沉淀池的出水采用鋸齒堰，堰前設(shè)擋板，攔截浮渣。沉在底部的沉泥通過刮泥機(jī)刮至污泥斗，依靠靜水壓力排除。 3.5 SBR池污水進(jìn)水量100000m3/d，進(jìn)水BOD5= 150mg/L ，處理水質(zhì)BOD5= 20 mg/L，SS值20mg/L1參數(shù)擬定： BOD污泥負(fù)荷：NS=0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)； 反應(yīng)池?cái)?shù)： n=8，備用池1個(gè)； 反應(yīng)池水深： H=5.5m； 活性污泥界面以上最小水深：=0.5m；2. 根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)反應(yīng)池運(yùn)行周期各工序時(shí)間：進(jìn)水曝氣沉淀排水排泥閑置2h 4-5h

17、 1h 1 h 0.5h-1 h3 反應(yīng)池容積計(jì)算：1) 污泥量計(jì)算： 設(shè)計(jì)沉淀后污泥的（污泥容積指數(shù)）=80，（SBR工藝中一般取80150） ，在100以下沉降性能良好。則污泥的體積為2) SBR池反應(yīng)池容積計(jì)算：SBR池反應(yīng)池容積 式中 代謝反應(yīng)所需污泥容積 反應(yīng)池?fù)Q水容積（進(jìn)水容積） 保護(hù)容積 則單池污泥容積為 則 3) 反應(yīng)器的尺寸構(gòu)造如下：設(shè)計(jì)反應(yīng)池為長(zhǎng)方形方便運(yùn)行，一端進(jìn)水一端出水，SBR池單池的平面面積為60×30 m2，水深5.5 m，池深6.0 m。單池容積為 則保護(hù)容積為 八個(gè)池總?cè)莘e 4) 反應(yīng)器的運(yùn)行水位計(jì)算：排水結(jié)束時(shí)水位：h1=3.0 m基準(zhǔn)水位h2=3

18、.5 m高峰水位h3=5.5 m警報(bào)，溢流水位：h4=5.5+0.5=6.0m污泥界面：h5= h1-0.5=3 -0.5=2.50m4產(chǎn)泥量計(jì)算： SBR的剩余污泥主要來自微生物代謝的增值污泥，還有很少部分由進(jìn)水懸浮物沉淀形成。SBR生物代謝產(chǎn)泥量為： 式中: a微生物代謝增系數(shù),; b微生物自身氧化率，根據(jù)生活污泥性質(zhì)，參考類似經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)=0.70，=0.05,則有：假定排泥含水率為P=98%，則排泥量為或（） 5需氧量計(jì)算SBR反應(yīng)池需氧量計(jì)算式為:式中: 微生物代謝有機(jī)物需氧率， 微生物自氧需氧率， 去除的() 經(jīng)查有關(guān)資料表，取=0.50，=0.191,需氧量為：6. 供氣量的計(jì)算

19、設(shè)計(jì)采用管式微孔擴(kuò)散設(shè)備，敷設(shè)SBR反應(yīng)池池底，淹沒深度H=5.5m。管式微孔擴(kuò)散設(shè)備的氧轉(zhuǎn)移效率為=18%，曝氣設(shè)備堵塞系數(shù)F取0.8。20時(shí)水中溶解氧飽和度為，空氣擴(kuò)散器出口處的絕對(duì)壓力為： 空氣離開曝氣池時(shí)，氧的百分比為 曝氣池中溶解氧平均飽和度為： 20時(shí)脫氧清水充氧量為： 式中: 污水中雜質(zhì)影響修正系數(shù)，取0.8(0.780.99) 污水含鹽量影響修正系數(shù)，取0.9(0.90.97) 混合液溶解氧濃度，取c=4.0 最小為2 氣壓修正系數(shù)曝氣池中溶解氧在最大流量時(shí)不低于2.0mg/L,即取=2.0，則計(jì)算得： SBR反應(yīng)池供氣量為:每立方污水供氣量為: () 反應(yīng)池進(jìn)水容積m3/h7

20、上清液排出裝置：撇水器由于SBR工藝是周期排水，且排水時(shí)池中水位是不斷變化的，為了保證排水時(shí)不擾動(dòng)池各層清水，且排出的總是上層，同時(shí)為了防止水面上的浮渣溢出，排水堰口始終處于淹沒流狀態(tài)。因此，SBR工藝要求使用潷水器（浮動(dòng)式排水堰）。3.6 污泥濃縮池污泥濃縮的主要目的是減少污泥體積，以便后續(xù)的單元操作。污泥濃縮的技術(shù)界限大致為活性污泥含水率可降至97%98%，初次沉淀污泥可降至90%92%。濃縮方法有重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮。本設(shè)計(jì)采用重力濃縮方法處理污泥。1. 主要參數(shù) 進(jìn)泥濃度：污泥含水率污泥總流量: m3/d設(shè)計(jì)濃縮后含水率污泥固體負(fù)荷： 污泥濃縮時(shí)間： 貯泥時(shí)間：2 每座濃縮池所

21、需表面積 濃縮池直徑3 濃縮池深度 有效水深超高，緩沖高度，設(shè)機(jī)械刮泥，污泥斗下底直徑，上底直徑 4 底坡落差：5 污泥斗高度6 濃縮池總高度： =0.3+3.125+0.30+0.276+1.0=5.0m7. 濃縮后污泥體積V V=3.7 污泥脫水間濃縮脫水方法有重力沉降濃縮、上浮濃縮以及其他濃縮方法。這里使用重力濃縮輔流式污泥濃縮池。濃縮后的污泥采用帶式壓濾機(jī)處理污泥，最后產(chǎn)生的干泥運(yùn)往垃圾焚燒廠處理。第4章 污水廠平面布置污水處理廠廠區(qū)平面布置遵循國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。本設(shè)計(jì)將污水處理廠廠區(qū)平面按功能區(qū)劃分，并進(jìn)行相關(guān)布置。廠區(qū)分為辦公生活區(qū)，污水處理區(qū)，維修區(qū)三大部分，各區(qū)既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，最大限度的減小占地和管道連接，又便于管理。廠區(qū)工藝平面布置圖如CAD圖所示。4.1 污水處理工程設(shè)施組成根據(jù)選定的處理方案和處理工藝流程，污水處理工程設(shè)施包括生產(chǎn)性構(gòu)筑物、輔助建筑物、各類管道和其他設(shè)施。各類管道包括廠區(qū)管道包括污泥管道、污水管道、空氣管道、加藥管道、沼氣管道、上清液管道。其他設(shè)施包括道路、綠化、照明、圍墻、大門。4.2 平面布置1. 工藝