水處理課程設(shè)計(jì)

1、目錄目錄 1一、工程概況 21、水量水質(zhì)資料 .？2、氣象、水文資料.N3、廠區(qū)地形 .2二、設(shè)計(jì)依據(jù)與參考資料3三、設(shè)計(jì)方案 31、處理工藝流程選定 32、處理工藝流程說明 33、處理工藝流程特點(diǎn) 4四、單位處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)41、格柵 42、提升泵 63、沉砂池 74、生物池 95、沉淀池 126、消毒池 14五、污水廠平面布置 15六、主要設(shè)備說明16一、工程概況隨著人口的增加，G市原有污水廠處理能力不足，因此擬新建一市政污水廠。 污水來源為市區(qū)城市污水（包括生活污水和部分工業(yè)廢水），水質(zhì)為典型城市污水水質(zhì)，處理后水質(zhì)要求滿足 GB18918-2002標(biāo)準(zhǔn)，納污河段水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為地面 水環(huán)境質(zhì)

2、量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-88）中“IV標(biāo)準(zhǔn)。該市地面較平坦，廠區(qū)面積足夠。 水處理工程設(shè)計(jì)一般按照初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工組織與設(shè)計(jì)三階段進(jìn) 行。本設(shè)計(jì)深度為初步設(shè)計(jì)水平。初步設(shè)計(jì)的任務(wù)包括確定工程規(guī)模、 建設(shè)目的、 設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)、單元處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)、平面圖布置等。由于時(shí)間所限，本次不 包括布置及繪圖任務(wù)。1、水量水質(zhì)資料污水設(shè)計(jì)流量為8萬t/d,污水流量總變化系數(shù)取1.2;其進(jìn)水水質(zhì)如表1表1污水進(jìn)水水質(zhì)表項(xiàng)目BOD5CODSSTNNH3-N單位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l數(shù)值1503002003530污水處理后的水質(zhì)要求達(dá)到 GB18918-2002中一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)，具體

3、數(shù)值如表表2設(shè)計(jì)出水水質(zhì)表項(xiàng)目BOD5CODSSTNNH3-N單位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l數(shù)值2060201052、氣象、水文資料風(fēng)向：多年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)；氣溫：最冷月平均氣溫為 5C ；最冷月平均氣溫為35C ；極端氣溫：最高為42 ,最低為12 ,最大凍土深度為 0.25m。水文：多年平均降雨量為850mm/a；多年平均蒸發(fā)量為990mm/a；地下水平均埋深為 7.0 8.0m （以地面標(biāo)高計(jì)）。3、廠區(qū)地形污水廠選址區(qū)域平均海拔為150752m之間，平均地面標(biāo)高為151.5m。地面 平均坡度為口10.2%,地勢走向?yàn)槲鞅备邧|南低。廠區(qū)建設(shè)面積足夠。二、設(shè)計(jì)依據(jù)與參考資料

4、1、水處理工程（張奎，中國建筑工業(yè)出版社）；2、水處理工程師手冊（唐受印 戴友芝等，化學(xué)工業(yè)出版社）3、室外排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范；4、給水排水設(shè)計(jì)手冊1、6;5、污水處理廠工藝設(shè)計(jì)手冊（高俊發(fā)王社平，化學(xué)工業(yè)出版社）三、設(shè)計(jì)方案1、處理工藝流程本工程以傳統(tǒng)活性污泥法污水處理工藝為推薦方案。具體流程如下：J格柵間 一I提升泵房 一沉眇池一 曝氣池 二沉池 一消毒池 一出水；回流污泥 剩余污泥砂水分離器.一 活泵污泥外運(yùn) -污泥脫水機(jī)-貯泥池-濃縮池集泥池污泥及砂路污水處理及污泥處置工藝流程圖2、處理工藝流程說明（1）、污水由市政管網(wǎng)進(jìn)入廠區(qū)，在提升泵的作用下經(jīng)格柵間的格柵去除較大 懸浮物之后，流入采

5、用重力排砂的平流式沉砂池。（2）、沉砂斗中的沉砂由砂泵吸出，進(jìn)入砂水分離器進(jìn)行固液分離。分離后的 砂用砂車外運(yùn)，水流入格柵問。（3）、從沉砂池流出的水經(jīng)一段明渠和暗管進(jìn)入配水井（暗管上設(shè)電磁流量計(jì) 進(jìn)行水量計(jì)量），而從二沉池中流出的回流污泥也進(jìn)入分配井中，同時(shí)向曝氣池 進(jìn)行配水，使各組曝氣池得到均勻的水量。（4）、經(jīng)曝氣池的生物處理后，基本上達(dá)到去除BOD及氨氮的要求，處理出水自流進(jìn)入二沉池，進(jìn)行沉淀作用去除 SS,以達(dá)到處理要求。（5）、二沉池處理后的清水回到集配水井外圈后，在流向接觸消毒池進(jìn)行消毒 處理，經(jīng)消毒后的水可回用或直接排放至河內(nèi)。由于污泥增殖過多，需將多出來的會(huì)影響處理出水水質(zhì)的

6、污泥排出污水處理系統(tǒng)。將此污泥用泵吸出流入集泥 池，自流進(jìn)入污泥濃縮池。(6)、經(jīng)濃縮后的污泥用泵打入貯泥池，再送入污泥脫水裝置進(jìn)行脫水處理， 使之穩(wěn)定。泥餅外運(yùn)，濃縮池出來的上清液和污泥脫水裝置所脫下來的水送至格 柵前進(jìn)行再處理。3、處理工藝流程特點(diǎn)曝氣池為推流式，廢水與回流污泥從同一端進(jìn)入，有機(jī)物與污泥充分接觸， 且沿 操作方向下降；污泥經(jīng)理了以對數(shù)期到平衡期， 甚至到衰老期，完成了吸附和代 謝的過程。優(yōu)點(diǎn)：(1)去除效果很好” 90% (適用于處理水要求高而穩(wěn)定的水質(zhì))(2)由曝氣池，沉淀池，污泥回流和剩余污泥排除系統(tǒng)組成，程序簡單，設(shè)備要 求不高，污水中的可溶性有機(jī)污染物為活性污泥所吸

7、附，并為存活在活性污泥上的微生物群體所分解，使污水得到凈化。缺點(diǎn)：(1)池容大，占地多，基建費(fèi)用高四、單位處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)1、格柵型式：平面型，傾斜安裝機(jī)械格柵。設(shè)2個(gè)格柵，可以在水量小的時(shí)候，開啟 1個(gè)；水量大的時(shí)候，2個(gè)都開啟。城 市排水系統(tǒng)為暗管系統(tǒng)，且有中途泵站， 僅在泵前格柵間設(shè)計(jì)中格柵；進(jìn)廠管道管底標(biāo)高為4.0m (相對污水處理廠平整后地面標(biāo)高)。格柵計(jì)算簡圖：格柵計(jì)算簡圖(1)柵條的間隔數(shù)設(shè)柵前水深h=1.0m,過柵流速v=0.8m/s,柵條間隙寬度b=0.25m,格柵傾角 a=60 ,則：Qmax 1.1m3 /SiQmax sin 1.1 而6052(個(gè))nbhv = 0.0

8、25 1.0 0.8(2)柵槽寬度設(shè)柵條寬度S=0.01mB=S (n-1) +bn=0.01X ( 52-1) +0.025X 52=1.81根據(jù)柵槽寬度可選取格柵寬度為1.8m。查給水排水設(shè)計(jì)手冊，選用HG 1800 型格柵，相關(guān)參數(shù)列于下表：型號格柵寬度柵條間距整機(jī)功率柵條面積安裝傾角HG 18001800mm10 50mm2.2kW10 50mm6070o阻力系數(shù)值與柵條斷面形狀有關(guān)，查簡明排水設(shè)計(jì)手冊396頁表7-1選擇迎水、背水面均為半圓形的矩形，一般采用尺寸為 10mm 50mm,1.67,(3)通過格柵的水頭損失(h2):格柵條斷面為矩形斷面，故k=3,則：v2s 4v2h2

9、h0 ?k ?sin ?k(-) 3 ? ?sin ?k2gb 2g2.42 (-0.01)4 -08- sin60 3= 0.08m0.022 10式中：h1過柵水頭損失，1.00mh0計(jì)算水頭損失，0.02mk污物堵塞引起的格柵阻力增大系數(shù)，取3(4)柵后槽總高度(H總)：設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.5m則.H 總 h h1 h20.08 1 0.5 1.58m式中：h柵前水深，1mh2柵前渠道超高，取0.5m(5)柵槽總長度(L):設(shè)進(jìn)水渠寬B1 = 1m 其漸寬部分展開角度a = 20。B Bi2tg 11.8 12tg201.11m柵槽與出水渠道連接處的漸縮長度 小)：l20.5l10.

10、55mH1=1.5 貝U:L l1 l2 1.0 0.5 H1/tg1.11 0.55 1.0 .0.5 (1 0.5)/tg604.03m(6)每日柵渣量(W):設(shè)每日柵渣量為0.05m3/1000m3,取KZ = 1.286400 qVmax WiKZ 100086400 0.05 1.11.2 1000= 3.96(m3/d)0.2m3/d采用機(jī)械精渣2、提升泵污水經(jīng)過一次提升進(jìn)入沉砂池，然后通過自流進(jìn)入后續(xù)水處理構(gòu)筑物。計(jì)算順序：提升泵流量一一揚(yáng)程一一泵房主體尺寸(可采用半地下式， 12m x 10m)選泵揚(yáng)程=靜揚(yáng)程+提升泵吸、壓水管路水頭損失和各構(gòu)筑物連接管路水頭損失之和。靜揚(yáng)程H

11、0 =提升后最高水位-泵站吸水池最低水位經(jīng)后面高程設(shè)計(jì)可以得到沉砂池水面標(biāo)高，污水廠地面平均標(biāo)高按151.5m計(jì)。水泵水頭損失h取3m(1)集水間計(jì)算選擇水池與機(jī)器間合建式的方形泵站，選5臺(tái)泵(2備用)，每臺(tái)泵流量：Q=1100/3=366.6L/S,取 Q=380L/S集水間的容積，采用相當(dāng)于1臺(tái)泵5min的容量。W=0.38X 5X60=114 m3有效水深采用 H=2.4m,則集水面積F=114/2.4=47.5 m2(2)水泵總揚(yáng)程估算集水池最低工作水位與所需提升最高水位之間的高差，取h1=6m出水管線的水頭損失。每一臺(tái)泵單用一根出水管，其流量為Q=380L/S,選用的管徑為600mm

12、的鑄鐵管，差表得 V=1.34m/s, 1000i=3.67;設(shè)管總長為40m,局 部損失占沿程損失的30%,則總損失：30X ( 1+0.3) X 3.76/1000=0.15m考慮自由水頭為1m,則水頭總揚(yáng)程為：H=6.0+0.15+3.0+1.0=10.15m,取 H=10m選用5臺(tái)14MN 24A型臥式離心泵，每臺(tái) Q=380L/S, H=10m。3、沉砂池：沉砂池的作用是對污水密度大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離，主要包括無機(jī)物性的沙礫、礫石和少量較重的有機(jī)物質(zhì)，具比重約為2.65。選型：平流式沉砂池(1)沉砂池水流部分長度(L):設(shè) v=0.3 m/s, t=45s.則：L vt 0.3

13、 45 13.5m(2)水流斷面面積(A):最大設(shè)計(jì)流量Qmax=1.1 m3/soQmax 1.1072A 3.7mv 0.3(3)池總寬度(B):設(shè)計(jì)有效水深為1m。_A3,7B3.7mh1(4)貯砂斗所需容積(V):設(shè)T=2d,污水的沉沙量x1 為 3.0 (3 m3/105m3)4.75m3Qmaxx 86400 T 1.1 3.0 86400 2;=；KZ 1061.2 106(5)每個(gè)沉砂斗容積(V0):設(shè)有2格沉砂池，每個(gè)分格有2個(gè)沉砂池，共有四個(gè)沉砂池，則:V0=4.75/4=1.2m3(6)沉砂斗各部分尺寸：設(shè)沉砂池底寬為b=0.5m,上口寬為a=1.5m斗壁與水平面的傾角為

14、600士.平流式沉砂池計(jì)算草圖h3=0.50Xtan60 =0.8m經(jīng)計(jì)算得斗高為h=h3=0.8m(7)沉砂池總高度(H):設(shè)超高h(yuǎn)1=0.5m, 則：Hh1 h2 h30.5 1.0 0.8 2.3m(8)核算最小流速(Vmin )最小流速時(shí)的斷面面積：QminLB0.74 30360.62m2Vmin= 0.74/2x0.62 m3/d =0.59 m3/s0.15m3/s 設(shè)計(jì)合格。4.生物池采用推流式曝氣池，曝氣器曝氣。包括曝氣池有效容積、尺寸、需氧量等計(jì)算及曝氣裝置的選型與布置。(1)曝氣池各主要部位尺寸的計(jì)算與確定1)污水處理程度的計(jì)算原污水的BOD5為150mg/L,經(jīng)初次沉淀

15、處理。S0=150 (mg/L) Se=20 (mg/L)2)去除率-再生法運(yùn)行y = (150-20) /150=86.7%由于該去除率較高，出水水質(zhì)好，宜選用推流式曝氣池，可按吸附(2)曝氣池主要部位的尺寸計(jì)算1)確定BOD-污泥負(fù)荷率擬定采用的BOD-污泥負(fù)荷率為：0.3kgBOD5/(kgMLSS Xd)2)確定混合液污泥濃度根據(jù)已取的Ns值，查表9-4得X=3000mg/L3)確定曝氣池的容積V=Q (S0-Se)/Nsx X=80000X (150-20)/0.3X 3000=11555.5m34)確定曝氣池各部位尺寸一般地，推流式曝氣池的有效水深為46m,取水深為5m,設(shè)四組曝氣

16、池，則每組池面積為：A=V/n xh=11555.5/4 5=578(m3)取廊道寬為8m,則B/H=8/5=1.6m.介于12m之間，符合規(guī)定貝U池長 L=A/B=578/8=72m設(shè)曝氣池為3廊道式，每廊道長為L1=72/8=9m取超高為0.5m,則總高H=4.0+0.5=4.5m(3)曝氣系統(tǒng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)一般推流式曝氣池，選擇采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)1)平均需氧量：O2=a QSr+b XvV查表 9.2 得 a =0.5 b =0.15 代入O2=0.5 *0000X150-20)/1000+0.15 11555.5 3000 0.75/1000=5200+3900=9100(kg/d)=37

17、9(kg/h)每日去除的 BOD5：BOD5=QSr=80000X (150-20)/1000=10400(kg/d)去除每千克 BOD5 的需氧量： 02=9100/10400=87.5% ( kgO2/m3)2) 最大需氧量：O2(max)=0.5 80000 (150-20)/1000 1.2+0.15 僅555.5 3000 0.75/1000=6240+3900 =10140(kg/d)=423(kg/h)最大需氧量與平均需氧量之比：423/379=1.113) 供氣量 ：采用網(wǎng)狀膜型微孔空氣擴(kuò)散器，安裝在距池底0.2m 處，故淹沒深度為30查附錄 2得水中溶解氧飽和度：Cs(20)

18、=9.17mg/L;Cs(30)=7.63mg/L空氣擴(kuò)散器出口處的絕對壓力：Pb=1.013X 105+9.8X 103X 4.2=1.4246 X105pa空氣離開曝氣池時(shí)，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Ot=21 X1-Ea)9+21 (1-Ea)=21 *1-0.12)/79+21 (1-0.12) 100%=18.43%式中：Ea空氣擴(kuò)散器的氧轉(zhuǎn)移效率，取 12%則曝氣池中平均氧飽和度(按最不利的溫度條件考慮)為：Csb(30)=Cs (Pb/2.026 105+Ot/42)=7.63 (K4246 105/2.026 t05+18.43/42) =8.69(mg/L)水溫為20c時(shí)，曝氣池中溶解

19、氧飽和度為：Csb(20)=9.17X 1.14=10.44 (mg/L)取a =0.8 B =0.9 p =1 c=2.0mg/L 得20c時(shí)脫氧清水的充氧量為：Ro=R Csb(20)/ a0X pX Csb(兀)X 1.024 (T-20) =379X 10.74/0.8X (0.9X 8.69 -2.0)X 1.024 (30-20) =671 (mg/h)相應(yīng)最大時(shí)需氧量的充氧量為：Ro (mas) =423X9.72/ 0.8 (0.9X8.69 -2.0)X1.024( 30-20) =697 ( mg/h)曝氣池平均時(shí)供氧量為：Gs=Ro/0.3Eax 100=671 X 10

20、0/0.3X 12=18638.9 (m3/h)去除每千克BOD5的供氣量為：18638.9X 24/10400=43 (m3)每立方污水的供氣量為：18638.9X 24/80000=5.6 (M3)相應(yīng)最大時(shí)需氧量的供氣量為：Gs (mas) = Ro (mas) x 100/0.3Ea=697X 100/0.3x 12=19361.1 (m3/h)則提升污泥所需泥量的5 倍考慮污泥回流比R=75%， 則提升污泥所需空氣量為：5X80000X 75%/24=12500 （m3/h）總需氣量：GST=19361.1+12500=31861.1 （ m3/h）（ 4） 空氣量計(jì)算：按圖設(shè)一條根

21、干管，共 3 根干管。 每條干管設(shè)12 對配氣豎管，共 24 條配氣豎管，全曝氣池共設(shè)72 條配氣豎管.每根豎管的供氣量：4.1 61.1/72弋 269 （m3/h）曝氣池平面面積為：24X 24X 4=2304M3每個(gè)空氣擴(kuò)散的服務(wù)面積按0.5m2， 則所需空氣擴(kuò)散總個(gè)數(shù)：2304/0.5=4608（個(gè)）本設(shè)計(jì)采用4680個(gè)空氣擴(kuò)散，每根豎管上安裝擴(kuò)散器數(shù)目：4680/72=65（個(gè)）每個(gè)空氣擴(kuò)散的配氣量：19361.1/4680=4.14 （ m3/h）（ 5） 鼓風(fēng)機(jī)選擇：鼓風(fēng)機(jī)所需供氣量：最大時(shí)：GSTmax=31861.1（ M3/h）平均時(shí)：GSTavg=18638.9+1250

22、0=31138.9 （ M3/h）最小時(shí)：GSTmin=0.5X GSTmax=15931 （M3/h）壓力：p= （5-0.2+h） X 9800= （4-0.2+1.0） X 9800=47.04Mpah空氣管網(wǎng)壓力損失加擴(kuò)散器壓力損失，取1.0m因此， 選 LG80, 7 臺(tái)，P=7KPa, Q = 80m3/min。 5用 2備5、沉淀池為了使得沉淀池內(nèi)水流更穩(wěn)（如避免橫向錯(cuò)流、異重流、出水束流等）、進(jìn)出水配水更均勻、存排泥更方便，常采用輻流式二沉池。型式：中心進(jìn)水，周邊出水輻流式二沉池；表面負(fù)荷q=0.81.5m3/（m2.h）可取1；水力停留時(shí)間T 1.52助，取T=2.5h;設(shè)計(jì)

23、污泥回流比R 50%。包括池徑、容積、污泥斗容積、進(jìn)水管計(jì)算據(jù)此可確定進(jìn)水管流速(1)沉淀部分水面面積表面負(fù)荷 q=0.81.5m3(m2.h)可取 1 m3/ (m2?h),則：A=Q/q=1100X3600/ (1000X 1) =3960 m2(2) 池子直徑共設(shè)4個(gè)沉淀池，則：A1=3960/4=990 m2D 年尾 35.5m,取 36m(3)沉淀池有效深度停留時(shí)間的取值T 1.52.5h ,取T=2.5h;則：H=qXT=1 X2.5=2.5m(4)出水堰負(fù)荷q=1100/ (4X3.14X36) =2.43L/ (s.m) 2.9 L/ (s.m)設(shè)單邊出水就行(5)沉淀部分有效

24、容積：2.0 40000m3/個(gè)Q 80000V t n 4污泥部分所需的容積：Tw 1 R QXVw X Xr2 1 0.5 80000 3333.33360000m10000 3333.33每座二沉池存泥區(qū)容積VwiVw /n 60000/4 15000 m3污泥斗容積：設(shè)r1 2m,r2 1m,i 0.16hsr120.16(21) 0.16 0.16mh5220.16 c223V r1r1r2r2 21 211.17m33(6)污泥斗以上圓錐體部分污泥容積：設(shè)池底徑向坡度為i 0.07貝h4R r1 0.07 17.5 2 0.07 0.735m 0.74mh 990.7499qV24

25、 R2 Rr1 r12 17.52 17.5 2 22104.80m3333污泥斗總?cè)莘e：V1 V2 1.17 104.80 105.97m80 m(7)沉淀池的總高度H 總=6+卜2+卜3+卜4+卜5=0.3+2.5+0.5+0.74+0.16=4新式中：h1保護(hù)高度，取0.3mh3緩沖層高度，取0.5mh4沉淀池底坡度落差h5污泥斗高度，取1m6、消毒池(1)加氯量確定采用液氯消毒，因?yàn)榧{污河段水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-88)中“IV標(biāo)準(zhǔn)，故需要消毒后處理出水才能排放。接觸消毒池設(shè)置2座并聯(lián)運(yùn)行。水力停留時(shí)間可取T 0.5h；設(shè)計(jì)投氯量C=3.05.0mg/L,取C=4mg/L,則：4 1100 864001000000380 kg/L(2)混合池計(jì)算接觸時(shí)間取30min,接觸池的容積：1100X 30x 60/1000=60X 16X 2m(3)加氯消毒設(shè)備污水的二級處理加氯消毒一般采用季節(jié)性加氯，在夏季污水污染嚴(yán)重時(shí)加氯量多 消毒。本設(shè)計(jì)選用加氯機(jī)2臺(tái)。五、污水廠平面布置布置原則：(1)各處理單元構(gòu)筑物的平面布置：處理構(gòu)筑物是污水處理廠的主體建筑， 在作平面布置時(shí)，根據(jù)各構(gòu)筑物的功能要求，結(jié)合地形和地質(zhì)條件確定它們在廠 區(qū)內(nèi)平面的位置，作如下考慮：貫通連接各處理構(gòu)筑物之間的管、渠，應(yīng)便捷、 直通，避免迂回曲折；基本在處理構(gòu)筑物之間應(yīng)保持一定的間距，