污水處理廠課程設計

1、給水排水工程水質工程二課程設計書污水處理廠設計 學生姓名： 吳燾 專業(yè)班級： 2013級給排水科學與工程（1）班 學 號： 2013100751 指導教師： 王香蓮、高桂青 南 昌 工 程 學 院課程設計（論文）任務書I、課程設計(論文)題目：九江市污水處理廠設計（單號）II、課程設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求： （一）設計原始資料1、城市概況地理位置：九江市位于江西省北部，京九鐵路中段，地處贛、鄂、湘、皖四省交界處的長江中下游南岸。地理坐標為北緯28°4730°06，東經(jīng)113°57116°53。東與鄱陽縣和安徽省東至縣毗鄰；南與新建

2、、安義、靖安、奉新和銅鼓五縣相連；西與湖南省平江縣和湖北省崇陽、通城、通山、陽新四縣交界；北瀕長江，與湖北省武穴市、黃梅縣及安徽省宿松、望江兩縣隔江相望，是長江黃金水道沿岸十大港口城市之一，江西省唯一的沿江對外開放和外貿港口城市，重要的工業(yè)、商貿城市，著名的旅游城市。全境東西長270公里，南北寬140公里，總面積18823平方公里，占江西省國土總面積的11.3%。地形地貌：九江地貌較為復雜，地形變化大，地勢東西高，中間低，南部略高，向北傾斜，平均海拔32米，市區(qū)平均海拔20米。境內山地、丘陵、平原皆備。俗稱“六山二水分半田，半分道路和莊園”。中部為鄱陽湖平原，水網(wǎng)交錯；西部為丘陵、山區(qū)，層巒起

3、伏，九嶺、幕阜兩大山脈，分立西部南北兩側，延綿聳翠。武寧縣境內的九嶺山九嶺尖海拔1794米，為九江之巔。長江自西向東流經(jīng)北沿，在本境長度151公里，流域面積3904平方公里。地質：九江位于揚子準地臺西部和九江臺陷。由于印支運動和燕山運動的影響，形成了本地區(qū)一系列褶皺和斷裂構造。九江一帶的褶皺構造屬九江彭澤復向斜南翼的次級褶皺，總體上為一向南彎曲的弧形褶皺帶，中部被廬山地塊隔斷分為東西兩段。區(qū)內斷裂構造十分發(fā)育，主要斷裂有NNE走向的湖口新干深斷裂、湖口星子斷裂、九江德安大斷裂、七里湖沙河街斷裂、NNWNW走向的瑞昌鷹潭大斷裂。氣象：長江年平均流量為24300立方米/秒，八月份最大為48100立

4、方米/秒，極端最大可達58800立方米/秒，一月最小7100立方米/秒，極端最小4800立方米/秒，中水位時平均流速1.86米/秒，水位最高在七、八、九月份，最低在一、二月份，年平均最高水位19.15米（吳凇高程，下同），最低水位7.9米，中水位14.91米，1954年7月16日實測最高洪水達22.8米，按上游有限分洪492億立方米的恢復水位達23.25米。極端最低水位1929年3月28日為6.51米，因江水與河湖水相通，可起調節(jié)作用，每年有40天時間長江水位高于河湖水面，其他時間龍開河、甘棠湖、八里湖均可流入長江。1998年7月長江水位達23.03米。鄱陽湖年平均流量最大5390立方米/秒，

5、六月最大為11700立方米/秒，十二月最小為1850立方米/秒，極端最大28800立方米/秒，平均水位13.3米，極端最高水位達21.88米（1954年實測水位），極端最低水位6.18米。因此，引起長江水位倒灌，流量9450立方米/秒。2、 基本資料 芳蘭西居住區(qū)：位于芳蘭組團，處在長江白水湖廬山城市生態(tài)通風廊道上，廬山大道以西，用地面積59.50公頃，安排居住人口9.08萬人，現(xiàn)狀有少量建設用地，規(guī)劃為低強度的住宅區(qū)開發(fā)，住宅建設嚴格控制建筑高度不高于18米，保證生態(tài)的風廊通暢，建筑形式應注重加強與山體對話，屬二類甲級居住用地。 根據(jù)九江市總體規(guī)劃，規(guī)劃在芳蘭片新建芳蘭污水處理廠，主要處理芳

6、蘭、威家片生活污水，近期處理規(guī)模1.5萬m3/日，遠期規(guī)模3萬m3/日，用地6.0公頃。BOD5120mg/lCODcr150mg/lSS 100mg/lNH3-N25mg/lTP0.5mg/l根據(jù)總體規(guī)劃，污水處理廠尾水排入長江（污水總管排入污水廠標高為6米）。（二）設計要求（學生在規(guī)定的時間內，獨立完成下列成果）：1.完成設計計算書一份，書寫整齊并裝訂成冊。包括：計算依據(jù)的資料，各構筑物的計算，并附有草圖。2.繪制工藝流程圖、平面布置圖、高程布置圖，主要構筑物工藝構造圖各1張，圖幅為2號。要求布局合理、比例協(xié)調、線條粗細分明、字體工整，文字書寫一律采用仿宋字，嚴格按制圖標準作圖。III、課

7、程設計(論文)工作內容及完成時間：（一）工作內容1、 根據(jù)提供的設計資料和設計要求確定污水處理程度2、 由原始資料確定污水處理站規(guī)模。3、 確定污水廠的處理工藝流程及處理構筑物（或設備）的類型和數(shù)量。4、 進行處理構筑物及設備的工藝設計計算。5、 進行污水廠各構筑物、建筑物以及各種管渠等總體布置。6、 繪圖，設計圖紙包括：污水廠平面布置圖；污水廠的工藝流程、高程布置圖；單體構筑物的工藝構造圖。（二）設計成果1、設計說明書及設計計算書一份2、設計圖紙一套，包括：污水廠平面布置圖一張（1：2001：500）；污水廠工藝流程、高程布置圖一張（縱向1：1001：200；橫向1：2001：500）；主要

8、構筑物的工藝構造圖1張（平面及剖面1：501：100）完成時間：2016年6月13日2016年6月24日 主 要參考資料：(1) 室外排水設計規(guī)范GB50014-2006；(2) 地表水環(huán)境質量標準GB3838-2002；(3) 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002；(4) 污水排入城市下水道水質標準CJ3082-1999；(5) 城市污水處理廠污水污泥排放標準CJ3025-93；(6) 城鎮(zhèn)污水廠附屬建筑和附屬設備設計標準CJJ31-89；(7) 泵站設計規(guī)范GBT50265-97。（9）給水排水設計手冊（5）城鎮(zhèn)排水(10) 教材及有關資料。 土建學院 給水排水 專業(yè)類 1

9、3給排水1班學生：日期：自2016年6月13日2016 年 6月24日指導教師：高桂青助理指導教師(并指出所負責的部分)：王香蓮（指導學生平面圖和高程圖的繪制）教研室主任：污水處理廠設計說明書1 設計依據(jù) 1.1設計題目近期處理規(guī)模1.5萬m3/日，遠期規(guī)模3萬m3/日，用地6.0公頃。1.2污水處理工藝選擇污水沉砂池生物處理二沉池消毒出水 污泥處理設備 1.3設計依據(jù)（1）提供的設計參數(shù)；（2）建設項目環(huán)境保護設計規(guī)定（87）國環(huán)字第002；（3）城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）；（4）城市雜用水水質標準(GB/T 18920-2002)；（5）城市污水回用設計規(guī)范

10、（CECS61-94）；（6）污染物綜合排放標準（GB/T89781996）；（7）建筑中水設計規(guī)范；（GB503362002）；（8）城市污水處理廠工程質量驗收規(guī)范（GB 50334-2002）。設計條件1.3.1設計流量近期處理規(guī)模1.5萬m3/日，遠期規(guī)模3萬m3/日，1.3.2污水水質（1）進水水質BOD5120mg/l CODcr150mg/l SS 100mg/l NH3-N25mg/lTP0.5mg/l2設計計算書 一、格柵的設計本設計采用中格柵，格柵的截污主要對水泵起保護作用，格柵建于泵站前。提升泵選用螺旋泵，格柵柵條間隙為25mm。 1、設計要求(1) 中格柵間隙一般采用10

11、40mm； (2) 格柵不宜少于兩臺，如為一臺時，應設人工清除格柵備用； (3) 過柵流速一般采用0.40.9m/s； (4) 格柵傾角一般采用45°75°； (5) 通過格柵的水頭損失一般采用0.08m/s0.17m/s； (6) 格柵間必須設置工作臺，臺面應高出柵前最高設計水位0.5m，工作臺有安全和沖洗設施； (7) 格柵間工作臺兩側過道寬度不應小于0.7m，工作臺正面過道寬度：人工清除，不小于1.2m；機械清除，不小于1.5m； (8) 機械格柵的動力裝置一般宜設在室內或采取其它保護設備的措施； (9) 設置格柵裝置的構筑物必須考慮設有良好的檢修、柵渣的日常清除。

12、2、設計參數(shù)(1) 柵前水深 h=0.5m； (2) 過柵流速v=0.6m/s； (3) 格柵間隙b=25mm； (4) 格柵安裝傾角=75°；(5) 設計流量Q= 15000m3/d= 625 m3/h=0.174m3/s，總變化系數(shù)Kz取1.3，Qmax= Kz Q= 1.30×0.174=0.226 m3/s 3、設計計算格柵計算圖見圖2-1圖2-1 格柵計算圖(1)柵條間隙數(shù)n：n =式中：n格柵間隙數(shù)； 最大設計流量，m3/s； b柵條間隙，取25mm； h柵前水深，取0.5m； v過柵流速，取0.6m/s； 格柵傾角，設計75°。 n=22(2) 柵槽

13、有效寬度B：設計用直徑為10mm圓鋼為柵條，即S=0.01m。 B= S(n-1) + bn = 0.01×(22-1)+0.025×22= 0.76m0.8m式中：B柵槽寬度，m； S格條寬度，取0.01m。(3) 進水渠道漸寬部分的長度L1：設進水渠寬B1=0.5m，漸寬部分展開角1=20°，進水渠道內的流速為 0.45m/sL1 = = = 0.41m(4) 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 L 2：L2= L1/2=0.41/2=0.21m(5) 通過格柵的水頭損失h1：h1 =1.79 =0.028m式中：圓形形狀系數(shù)，取1.79； K系數(shù)，一般取K=

14、3。(6) 柵后槽總高度H：H=h+h1+h2=0.5+0.028+0.3=0.828m式中：h2格柵前渠道高，一般取h2=0.3m(7) 柵槽總長度L：L= L1+ L 2+0.5m+1.0m+=0.41+0.21+1.5+ =2.31m式中：格柵前槽高=h+h1，m(8) 每日柵渣量W：取W1=0.07 m3/103 m3W= =0.78m3/d>0.2 m3/d宜采用機械清渣二、沉砂池 采用平流式沉砂池 1. 沉砂池長度(L) 設：流速v=0.20m/s水力停留時間：t=30s 則：L=vt=0.20×30=6.0m2. 水流斷面積(A) 設：最大流量Qmax=0.226

15、m3/s（設計1組，分為2格） 則：A=Qmax/v=0.226/0.20=1.13m23. 池總寬度(B) 設：n=2格，每格寬取b=1m 則：池總寬B=nb=2×1=2m4 有效水深(h2)： h2=A/B=1.13/2=0.565m（介于0.251.0m之間,符合要求）5. 貯砂斗所需容積V1 設：T=2d 則：其中X1-城市污水沉砂量，一般采用3m3/105m3，Kz-污水流量總變化系數(shù),取1.3 6. 每個污泥沉砂斗容積（V0） 設：每一分格有2個沉砂斗 則： V0= V1/(2*2)=0.9/4=0.225 m37. 沉砂斗各部分尺寸及容積(V) 設：沉砂斗底寬b1=0.

16、5m，斗高hd=0.4m，斗壁與水平面的傾角為60° 則：沉砂斗上口寬： b2=+b1=+0.5=0.96沉砂斗容積： （略大于V1=0.225m3，符合要求）8. 沉砂池高度(H) 采用重力排砂 設：池底坡度為.06 則：坡向沉砂斗長度為： 則：沉泥區(qū)高度為h3=hd+0.06L2 =0.40+0.06×2.04=0.53m 則：池總高度H設：超高h1=0.3m則：H=h1+h2+h3=0.3+0.44+0.53=1.27m9 .驗算最小流量時的流速： 在最小流量時只用一格工作，即n=1,最小流量即平均流量Q=15000m3/d= 0.174m3/s 則：vmin=Q/A

17、=0.174/1.13=0.154m/s 沉砂池要求的設計流量在0.15 m/s 0.30 m/s之間， 符合要求10. 計算草圖如下：三、CASS工藝的特點1.此工藝建設費用低,與常規(guī)活性污泥法相比,省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設備,工藝流程簡潔,建設費用可節(jié)省10%25%,占地面積可減少20%35%。2.運轉費用省。由于曝氣是周期性的,重新開始曝氣時,氧濃度梯度大,傳遞效率高,節(jié)能效果顯著,運轉費用可節(jié)省10%25%。此外,本工程采用水下曝氣機代替?zhèn)鹘y(tǒng)鼓風機曝氣,消除了噪音污染。3.有機物去除率高,出水水質好。4.管理簡單,運行可靠,能有效防止污泥膨脹。與傳統(tǒng)的SBR工藝相比,C

18、ASS最大的特點在于增加了一個生物選擇區(qū),且連續(xù)進水(沉淀期、排水期仍連續(xù)進水),沒有明顯標志的反應階段和閑置階段。設置生物選擇區(qū)的主要目的是使系統(tǒng)選擇出良好的絮凝性生物。5.污泥產(chǎn)量低,性質穩(wěn)定。CASS工藝的設計與計算CASS工藝的設計原始資料與氧化溝的相同。并且本工藝的中格柵、污水提升泵房、細格柵以及曝氣沉砂池的設計與第一方案的相同。第二方案的污泥處理系統(tǒng)的計算與第一方案的也相同在此就不再重復計算。本設計中的CASS反應池分兩組每組分四格。每組的處理流量為25000m3/d。這里只對CASS工藝進行設計計算。計算如圖5-7所示。其具體計算如下：1.曝氣時間設混合液污泥的濃度=2500mg

19、/L,污泥負荷=0.1kgBOD5/kgMLSS,充水比=0.24，曝氣時間為：=3.74（h）2.沉淀時間 當污泥濃度小于3000 mg/L時，污泥界面沉降速度為：式中，為污水溫度。設污水溫度=10，污泥的界面沉降速度：=7.4×104×10×2500-1.7=1.24(m/h)設曝氣池水深=5m，緩沖層高度為m，沉淀時間為：=1.371.5（h）3.運行周期 設排水時間=0.5h，運行周期=4+1.5+0.5=6（h）每日周期數(shù)：=44.曝氣池容積 曝氣池個數(shù)=4，每座曝氣池容積：=6510（m3 ）5.復核出水溶解性BOD5 根據(jù)設計出水水質，出水溶解性BO

20、D5應小于10.55mg/L。本設計中出水溶解性BOD5：=5.6（mg/L）計算結果滿足設計要求。6.計算剩余污泥量活性污泥自身氧化系數(shù)：=0.041剩余生物污泥量：其中式中出水溶解性BOD5； 二沉池出水總BOD5，取=20mg/L； 活性污泥自身氧化系數(shù)，為0.06； 二沉池出水SS中VSS所占的比例，取0.75； 二沉池出水SS，取20mg/L。=20-7.1×0.06×0.75×20=13.6（mg/L）帶入數(shù)據(jù)得=2196-1334.55=861.45（kg/d）剩余非生物污泥：= =30000×（1-0.7×0.75）×

21、（195-20）/1000 =2078.13（kg/d）剩余污泥總量：=+=861.45+2078.13=2939.58（kg/d）剩余污泥濃度：=3290（mg/L）7.復核污泥泥齡 =37.8(d)計算結果表明，污泥泥齡可以滿足氨氮完全硝化的需要。8.復核潷水高度 曝氣池有效水深m，潷水高度：=1.2（m）復核結果與設定值相同。9.設計需氧量 考慮最不利情況，按夏季時高水溫計算設計需氧量。根據(jù)室外排水設計規(guī)范GBJ14-1987（1997年版）第6.7.2條，設計需氧量AOR：AOR=-公式中，第二部分為氨氮硝化需氧量，、為計算系數(shù)，。AOR=1.47×30000+4.6-1.4

22、2×861.45 =5380.2+2974.5-1223.3 =7131.4（kg/d）=297.1(kg/h) 圖4-6 CASS曝氣池布置示意圖 10.標準需氧量 SOR=（T=25；CS(T)25時氧的飽和度，取8.38mg/L；C 溶解氧濃度，取2 mg/L；=0.85；=0.95；=0.9）SOR=455.2(kg/h)空氣用量：=7586.7（m3/h）=126.4（m3/min）最大氣水比=7586.7×24/25000=7.28。11曝氣池的布置 CASS曝氣池共兩座，每座曝氣池長72.4m,寬18m，水深5m，超高0.5m，有效體積為6516m3。其中預反

23、應區(qū)長12m，占曝氣池容積的16.6%。單座CASS曝氣池布置如圖所示。四、二沉池該沉淀池采用中心進水，周邊出水的輻流式沉淀池，采用刮泥機進行刮泥。設計2座輻流式二沉池。1沉淀池面積（A） 設：最大進水量（單個沉淀池）Qmax Qmax=9750m3/d =0.113m3/s 平均進水量為Q=7500m3/d= 0.087m3/s 表面負荷：q范圍為1.02.0 m3/ m2.h ，取q=1.4 m3/ m2.hm22.沉淀池直徑(D) 3.有效水深為(h1) 設：水力停留時間（沉淀時間）：t=2 h 則： h1=qt=1.42=2.8m 校核 （介于612,符合要求） 4.沉淀區(qū)有效容積(V

24、1) V1=A×h1=223×2.8=624m35.貯泥斗容積： 設：污泥回流比為R=50%回流污泥濃度Xr=10000mg/L 為了防止磷在池中發(fā)生厭氧釋放，貯泥時間采用Tw=2h則：二沉池污泥區(qū)所需存泥容積： 則污泥區(qū)高度為 6.二沉池總高度： 設：二沉池緩沖層高度h3=0.4m，超高為h4=0.3m則：池邊總高度為 h=h1+h2+h3+h4=2.8+2.1+0.4+0.3=5.6m設：池底坡度為i=0.05則：池底坡度降為 則：池中心總深度為H=h+h5=4.8+0.375=5.175m 7.校核堰負荷： 徑深比 堰負荷以上各項均符合要求8.輻流式二沉池計算草圖如下

25、：、 9.接觸消毒池與加氯間采用隔板式接觸反應池 1、 設計參數(shù)：設計進水量Q=30000/2m3/d=0.3742/2=0.187，設2座 水力停留時間：T=0.5h=30min設計投氯量為：4.0mg/L平均水深：h=2.0m隔板間隔：b=3.5m2、設計計算1）接觸池容積：V=QT=0.187×30×60=336.6m3表面積A=V/h=336.6/2=168.3m2隔板數(shù)采用2個，則廊道總寬為B（2+1）×3.510.5m ,取11m接觸池長度L=A/B=168.3/11=15.3m 長寬比L/b=15.3/3.5=4.37實際消毒池容積為V=BLh=11

26、×15.3×2=336.6m3池深取20.32.3m (0.3m為超高)經(jīng)校核均滿足有效停留時間的要求2）加氯量計算：設計最大加氯量為max=4.0mg/L,每日投氯量為maxQ=4×15000×10=60kg/d=2.5kg/h選用貯氯量為120kg的液氯鋼瓶，每日加氯量為1/2瓶,共貯用10瓶，每日加氯機一臺，投氯量為2.42.6kg/h。配置注水泵兩臺，一用一備，要求注水量Q=13m3/h,揚程不小于10m3）混合裝置在接觸消毒池第一格和第二格起端設置混合攪拌機2臺（立式）?；旌蠑嚢铏C功率為 式中：QT混合池容積，m3；µ水力粘度，20時

27、，µ =1.06×10-4Kg·s/m2；G攪拌速度梯度，對于機械混合G=500s-1。 =0.068KW 實際選用JBK-2200框式調速攪拌機，攪拌器直徑2200，高度H=2000mm，電動機功率為4.0KW。接觸消毒池設計為縱向折流反應池。在第一格，每隔3.8m設縱向垂直折流板，第二格每隔6.33m設垂直折流板，第三格不設。五、污泥濃縮池 采用兩座幅流式圓形重力連續(xù)式污泥濃縮池，用帶柵條的刮泥機刮泥，采用靜壓排泥.1濃縮池池體計算： 設：污泥固體負荷：qs=45kgSS/(m2.d) 污泥含水率P199.2每座污泥總流量：Q4785kg/d=478.5m3/

28、d=20m3/h則：每座濃縮池所需表面積 m2 濃縮池直徑 ，取D=9m 水力負荷有效水深h1=uT=0.15713=2m，濃縮池有效容積：V1=Ah1=4.54.53.14×2=127m32.排泥量與存泥容積：設：濃縮后排出含水率P296.0的污泥則：Qw= 按2h貯泥時間計泥量則：貯泥區(qū)所需容積 V22Qw248m3 泥斗容積 =m3 式中：h4泥斗的垂直高度，取1.1m r1泥斗的上口半徑，取1.0m r2泥斗的下口半徑，取0.6m 設池底坡度為0.07，池底坡降為： h5= 故池底可貯泥容積： = 因此，總貯泥容積為： （符合設計要求）3.濃縮池總高度： 濃縮池的超高h2取0

29、.3m，緩沖層高度h3取0.3m，則濃縮池的總高度H為 =2+0.3+0.3+1.1+0.245=4m4.濃縮池排水量：Q=Qw-Qw=8-4=4m3/h5.濃縮池計算草圖：六、排泥泵房1設計說明二沉池產(chǎn)生的剩余活性污泥及其它處理構筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，污泥濃縮池中,剩余污泥泵（地下式）將其提升至脫水間.處理廠設一座剩余污泥泵房（兩座二沉池共用）2設計選型（1）污泥泵揚程：輻流式濃縮池最高泥位（相對地面為）-0.98m，剩余污泥泵房最低泥位為2m,則污泥泵靜揚程為H0=2-(-0.98)2.98m，污泥輸送管道壓力損失為4.0m，自由水頭為1.0m，則污泥泵所需揚程為H=H0+4

30、+1=7.98m。（2）污泥泵選型：選兩臺，3用1備，單泵流量Q>Qw/36.65m3/h。選用1PN污泥泵，Q=7.2-16m3/h，H=12-14m，N=3kw（3）剩余污泥泵房: 占地面積L×B=4m×3.5m，集泥井占地面積 濃縮污泥輸送至泵房 剩余污泥經(jīng)濃縮處理后用泵輸送至脫水間處理.泵房平面尺寸L×B=4m×3.5m七、脫水間進泥量QW=478.5m3. /d,含水率P=96%出泥餅GW=56.7t/d泥餅干重W=14.2t/d根據(jù)有關設計手冊知，對于初沉污泥與二沉活性污泥的混合生污泥，當揮發(fā)性固體小于75%，進泥含水率為92%-96.5%，投加的有機高分子混凝劑量為污泥干重的0.150.5%時，其生產(chǎn)能力一般為130300kg干污泥/（m·h），脫水后泥餅含水率為75-80% 。目前帶式壓濾機的最大帶寬為3m。 本次設計選用標準型的帶式壓濾機，型號為HQBFP-ST-1,