1、中南林业科技大学水污染控制工程课程设计设 计 题 目 某开发区污水处理厂设计 学生姓名 战扬 2015 年 7 月 10 日目录摘要1第一章 设计说明部分2第一节 工程概况2第二节 污水厂设计规模与标准2 第二章 污水厂的设计与计算4第一节 一级处理4一 格栅4二 沉砂池6第二节 二级处理活性污泥法9一 A2/O 法.9 二 二次沉淀池19三 消毒池21四 计量堰22第三节 污泥处理24一 污泥浓缩池24二 贮泥池26第四节 高程计算27一 污水部分高程计算27二 污泥部分高程计算30第五节 污水泵站计算31参考文献341摘要：污水处理是现代社会可持续发展的一个重要组成部分，对防治、减少或根除
2、水污染发挥了积极的作用文章以某小区生活污水处理为例，通过分析比较，选择 A2/O 处理工艺开展设计，并运用生物法进行脱氮除磷通过去除率预测分析得知，该处理工艺适应能力强、耐冲击负荷，具有良好的处理效果关键词:A 2/O 处理工艺，脱氮除磷，生活污水处理（传统活性污泥法是应用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都较低近年来，水体富营养化的危害愈来愈严重，去除 N、P 常被列入了污水处理的指标，于是出现了活性污泥法的改进型 A2/O 法A 2/O 法是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺。文章结合小区生活污水的
3、特点，介绍了 A2/O 生物处理工艺和生物脱氮除磷方法在本小区处理工艺中的具体应用 ）2第一章 设计说明部分第一节 工程概况北方某沿海城市某开发区污水处理厂最终预算处理规模为90000t/d,一期规模为 30000t/d。根据开发区发展情况，以 30000t/d 为基础逐批扩建。污水处理厂出水排入海洋。该城市现有人口二百余万，年平均气温 11，最高气温 30，最低气温-20，年降雨量 1350mm，主导风向为东南风，地下水位位于地表下 7m，土壤类型为亚粘土。第二节 污水厂设计规模与标准（1）工程规模：设计人口：200 万人，设计水量为 30000t/d,污水量变化系数：K 总 1.49（2）
4、进水水质：COD cr=450mg/L；BOD 5=250mg/L；SS=200 mg/L；TN=40 mg/L；（3） 出水水质出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）一级 B 标准3第二章 污水厂的设计与计算第一节 一级处理一 格栅（一）污水处理构筑物已知该城市污水处理厂的最大设计污水量Qmax= =487.5(L/s),即按日处理水量设计，总变化系数3.1864025为 Kz=1.3。1. 格栅：污水厂的污水是由一根 1200 的管从城区直接接入格栅间的。格栅前水深 h=0.80m，过栅流速 V=0.9m/s，栅条间隙宽度b=20mm，格栅倾角 70 度，栅
5、槽总宽度为 2.42m,栅渣量为0.05 /1000 。3m3 栅条的间隙数由污水管网水力计算结果可知管网末端水深 h=1.20.750.9米，设栅前水深 h=0.85 米，过栅流速 v=0.9 米/秒，栅条间隙宽度b=0.02 米，格栅倾角 =70 O。4图 1-1 格栅计算简图n= = =26 个bhvQsinmax9.082.7sin450 栅槽宽度设栅条宽度 S=0.01mB=S(n-1)+bn=0.01(26-1)+0.0226=0.77 米采用两台机械格栅机，每台宽 0.385 米。 进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽 B1=0.4 米，其渐宽部分展开角度 1=20o(进水渠道内的流
6、速为 1.09 米/秒)L1= = =0.51 米12tg024.7.t 栅槽与出水渠道连接处的溅窄部分长度（米）L2= =0.255 米15 通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面h1=( )4/3 v2/g sinkbS=2.42(0.01/0.02)4/3 sin70o36.1902=0.112 米 栅后槽总高度设栅前渠道超高 h2=0.3 米H=h+h1+h2=0.80+0.112+0.3=1.21 米 栅槽总长度L=L1+L2+0.5+1.0+ tgH1=0.51+0.255+0.5+1.0+ 702.8.t=2.625 米 每日栅渣量在格栅间隙 20 毫米的情况下，设栅渣量为每
7、 1000 米 3 污水产 0.05米 3W= =Qd =1.62 米 3/日0.2 米 3/日10864maxzKWQ108645.宜采用机械清渣。6二 沉砂池平流式沉砂池是具有构造简单、处理效果较好的优点。一般比较常用。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向横速流。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，调节旋流速度，使除砂效率稳定。考虑各方面因素采用平流沉砂池。（一）平流沉砂池设计数据的一般规定：1最大流速为 0.3m/s，最小流速为 0.15m/s；2最大流量时停留时间不小于 30s，一般采用 3060s；3有效水深应不大于 1.2m，一般采用 0.25
8、1m ，每格宽度不宜小于 0.6m；4进水头部应采取消能和整流措施；5池底坡度一般为 0.010.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。(二) 计算1池子长度设 =0.25m/s（0.15 0.3m/s）,t=40sL=t=0.2540=10m2水流断面面积A= = =1.95m21maxvQ5.048773池总宽度设 n=4 格，每格宽 b=1.5m（每格宽不宜小于 0.6m）B=nb=41.5=6.0m4有效水深h2=A/B=1.95/6=0.325m5沉砂室所需容积设 T=2 日V= = =1.944m361084maxzKXTQ6103.8402756每个沉砂斗容积（一个
9、格有一个沉砂斗）V1= =0.486m349.7沉砂斗各部分尺寸及容积设斗底宽 a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为 600， =1.15m 3h沉砂斗上口宽：a= +a =1.83m6023tgh1沉砂斗容积：V0= （f 1 +f2+ ）3h21f= 1.15(1.832+0.52+1.830.5)=1.73m3V0V =1.23 (满足要求 )18沉砂室高度：8采用重力排砂，设池子坡度=0.01，坡向砂斗。h3= + il2=1.15+0.01（10-1.83）=1.23m9池总高度设超高 h1=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+0.325+1.23=1.855m10验算最小流速在最
10、小流量时，只用 2 格工作（n 1=2）vmin= = =0.30m/s0.15m/s（符合要求）minWQ8.05173计算简图见下页：图 1-2平流式沉砂池9第二节 二级处理活性污泥法一 A2/O 法 1. A2/O 工艺A2/O 脱氮除磷工艺（即厌氧缺氧好氧活性污泥法，亦称AAO 工艺） ，它是在 AP/O 除磷工艺上增设了一个缺氧池，并将好氧池出流的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。 2. 污水的 COD 处理程度计算：E 1= Ce式中：E 1COD 的处理程度，%C进水的 COD 浓度，mg/ L,Ce 处理后污水排放的 COD 浓度，mg/ L则 E1= =93%90
11、6污水的 BOD5 处理程度计算：E2= Le式中：E 2BOD5 的处理程度。 %L进水的 BOD 5 浓度，mg/ LLe处理后污水排放的 SS 浓度，mg/ L则 E2= =97.6401污水的 SS 处理程度计算：E3= Ce10式中: E 3SS 的处理程度，C进水的 SS 浓度，mg/ LCe处理后污水排放的 SS 浓度， mg/L则 E3= =97.5401污水的氨氮处理程度计算：E4= Ce式中：E 4氨氮的处理程度，C进水的氨氮浓度，mg/ LCe处理后污水排放的氨氮浓度，mg/ L则 E4= =66.7301污水的磷酸盐处理程度计算：E5= Ce式中：E 5磷酸盐的处理程度
12、，%C进水的磷酸盐浓度，mg/ LCe处理后污水排放的磷酸盐浓度，mg/ L则 E5= =66.7%31本设计中选用 A2/O 工艺，取两组池子，则每组的设计流量为 0.509m3/s，污水经过一级处理后会处理掉一部分的悬浮物（SS）和 BOD5，而氮磷按不变计算。处理厂的处理效果处理效果（）处理级别 处理方法 主要工艺SS BOD511一级 沉淀法 沉淀（自然沉淀）4055 2030生物膜法 初次沉淀、生物膜反应、二次沉淀6090 6590二级活性污泥法 初次沉淀、活性污泥反应、二次沉淀7090 6595设计中取一级处理效果为：SS=40%，BOD 5=20%则，进入曝气池中污水的 BOD5
13、 浓度：Ss=Ss（ 1-20%）=420（1-20%）=336mg/ L进入曝气池污水的 SS 浓度：Ls= Ls（1-40% ）=400（1-40% ）=240 mg/ L 厌氧池计算厌氧池容积： V=60QtV厌氧池容积，m 3t 厌氧池水力停留时间，设计中取t=0.75h=45min V=600.50945=1374.3 m3厌氧池尺寸计算：厌氧池面积：设计中取厌氧池有效水深为 h=3.0m，A= = = =458.1m2hV3.174厌氧池尺寸为：长宽=2320厌氧池实际面积为：2320=460 m 2设计中取厌氧池的超高为 0.3m,则12池总高为 H=h+0.3=3.0+0.3=
14、3.3m污泥回流量计算：设计中取污泥回流量比为 R=80%，则Q1=RQ=0.81.18=0.944 m3/s=81561.6 m3/d 缺氧池计算缺氧区有效容积：反硝化区脱氮量：W=Q（N 0 Nc）0.124YQ（S 0S c）= 25.50.120.6 329.2810271027=69.165kg/d缺氧区有效容积：V 2=VdnXW式中 Vdn反硝化速率，设计中取Vdn=0.025kgNO3N/（kgMLSSd），X=3000 mg/ L则，V 2= =922.2 m305.169缺氧池尺寸计算缺氧池面积：设计中取缺氧池有效水深为 h=3.0mA= = =307.4 m2hV32.9
15、缺氧池尺寸为：长宽=3110缺氧池实际面积为：3110=310 m 2设计中取缺氧池的超高为 0.3m，则池总高为 H=h+0.3=3.0+0.3=3.3m污泥回流量计算：设计中取内回流比为 R=300%，则13Q2=RQ=31.18=3.54 m3/s= m3/d 好氧池计算内源呼吸系数：K dT=Kd20（ T） T20式中 KdT内源呼吸系数，d -1Kd2020时，内源呼吸系数，d -1，一般取 0.04 0.075 T温度系数，一般取 1.021.06设计中取 Kd20=0.06， T=1.04，假设全年平均气温 T=8时，KdT=0.06（1.04） 820 =0.037出水计算：
16、设计中取 BOD5 的去除率为 98%，氨氮的去除率为 85%，磷的去除率为 85%，则：Se=Ss（198%）=336（198%）=6.72 mg/ L，去除的 BOD5 的浓度为：S T=3366.72=329.28 mg/ LNe=Ns（185%）=300.2=4.5 mg/ L去除的氨氮的浓度为：N T=304.5=25.5 mg/LPe=P0（185% ）=30.15=0.45 mg/ L去除的磷的浓度为：P T=30.45=2.55 mg/ L污泥龄计算： Qc=YStX设计中取 Y=0.6，X=3000 mg/L则，Q c= =9.2 天，取 10 天28.396.014好氧区有
17、效容积：V1= = =18555 m3cKdXSeoY1037.3022896.好氧池尺寸计算：好氧池面积：设计中取好氧池有效水深为 h=4.0mA= = =4639 m2hV4185好氧池尺寸为：长宽=9052好氧池实际面积为：9052=4680 m 2设计中取好氧池的超高为 0.3m，则池总高为 H=h+0.3=4.0+0.3=4.3m污泥回流量计算：设计中取污泥回流比为 R=80%，则Q1=RQ=0.81.18=0.944 m3/s=81561.6 m3/d 设计参数的较核水力停留时间较核：t= = =11.5h（大于 8h 小于 15h，符合要求）QV24720185BOD污泥负荷率：
18、Ns= = =0.38kgBOD5/(kgMLVSSd)VXvSeo306.185229（介于 0.3 0.5 之间，符合要求） 剩余污泥量计算W= = =11133kg/dtQcKSesY11037.102896.湿污泥量：设污泥含水率为 P=99.3%15QT= = =1590.4 m3/d10PW10%3.9 需氧量计算设生物污泥中大约有 12.4%的氮，用于细胞的合成，则每天用于合成的总氮为：0.12411133=1380 kg/d，即 TN 中有=17.88 mg/L 用于合成细胞。按最不利情况，设出水中720138NO3N 量和 NH3N 量各为 4mg/L，则需要氧化的 NH3N
19、 量为：3017.884=8.12 mg/L；需要还原的 NO3N 量为：8.124=4.12 mg/ L；需氧量（同时去除 BOD 和脱氮）计算：设计中取 K=0.23，f=0.7，则SV平均需氧量为：R=Q 1.42wf+4.6QN t0.56 w f2.6Q NO 3evrS1=77200 1.4211133 0.7+4.6772523.018900 0.56111330.72.67720005.2 102.4=4901.78 kg/d=204.2 kg/h最大需氧量为：R=Q 1.42 wf+4.6QN r0.56 wf2.6 QNO 3etzS1=772001.32 1.421113
20、3 0.7+4.e1523.089166772001.32 0.56111330.72.6772105.2001.32 .4=6128 kg/d=255 kg/h 供气量供气量计算：采用鼓风曝气，微孔曝气器，曝气器敷设于池底 0.2m 处，淹没深度为 H=40.2=3.8m，氧转移效率 EA=18%，计算最不利温度为 T=30。空气扩散器出口处的绝对压力计算：Ph=1.013105+9800H=1.013105+98003.8=1.3854105Pa空气离开好氧反应池池面时，氧的百分数为： t= 100%Ea1279= 100%8.0=17.9%好氧反应池中平均溶解氧饱和度计算（按最不利的温度
21、考虑）：Csb(30)=Cs(30)（ ）4206.215QtPh式中 Csb(30)标准大气压下， 30时清水中的饱和溶解氧浓度，mg/ L，查表得 Cs(30)=7.63 mg/LCsb(30)=7.63（ ）=8.47 mg/L429.17026.3851517标准需氧量（换算为 20时的脱氧清水的充氧量）：R0= 024.10TTssCRc式中 Cs(20)标准大气压下，20时清水中的饱和溶解氧浓度，mg/ L，查表得 Cs(20)=9.17 mg/LCs(T)标准大气压下，T时清水中的饱和溶解氧浓度，mg/ LC曝气池内溶解氧浓度，mg/ L污水传氧速率与清水传速率之比，一般采用0.
22、50.95污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧浓度值比，一般采用 0.900.97压力修正系数设计中取 =0.9，=0.95，C=2 mg/ L，=1.0R0= =710.6kg/h024.10347.80195. 最大标准需氧量：R0= =888.4 kg/h.203247.80195.6最大标准需氧量与标准需氧量之比：= =1.2506.7148好氧反应池供气量计算：平均时供气量为：G s= = =13159.3m3/hEAR3.018.06718最大时供气量为：G s= = =16451.9 m3/hEAR3.018.04曝气机数量计算（以单组反应池计算）：本设计中选择鼓风微孔曝气器，按供
23、氧能力计算所需要的曝气机数量，计算公式为：h= qc20式中 qc曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力kgO 2/(h个)设计中采用鼓风曝气，微孔曝气器，参照给水排水设计手册常用设备可知：每个曝气头通气量按 13m 3(h个)时，服务面积为 0.30.75m 2/个，曝气器氧利用率为 EA=18%，充氧能力为 qc=0.14kgO2/(h个)，则 n= =3173 个14.028以微孔曝气器服务面积进行较核：f= = = =0.37m2nFhV376（在 0.30.75m 2/个之间，符合要求） 鼓风微孔曝气器空气管路计算干管的供气量为 16451.9m3/h=4.57m3/
24、s；设流速为：v=12m/s管径：d= = =0.69m， （取干管管径为vQ412.357DN700mm）二 二次沉淀池1.沉淀部分水面面积设表面负荷 q=1.2m 3/m2h，A= = =1462.5m2qQmax2.13604875192.池子直径，共设四个池子，则A1= =365.6m245.62D= = =21.58m（取 D=22m）1.363.沉淀部分有效水深设 t=2.2h，h 2= qt=1.22.2=2.64m4.出水堰负荷q= =1.76L/(sm)214.35875.污泥部分所需要的容积采用机械吸泥机，贮泥时间按 2h 计算，则V= = =224.4m3421RQ46.
25、021.5876.圆锥体污泥斗容积设池底径向坡度为 0.05，设 r=1.30m，则hs=(R-r)0.05=(11-1.3)0.05=0.485mV1= (R2+Rr+r2)- r 2hs3= (112+111.3+1.32)-3.141.320.485485.0=66.96m3还需要一段柱体装泥，设其高为 h4，则V2=V- V1=224.4-66.96=157.44 m3H4= = =0.41mR24.3577.沉淀池总高度设 h1=0.3m，则20H=0.3+2.64+0.5+0.485+0.41=4.335m8.沉淀池池边高度H=0.3+2.64+0.5+0.41=3.85m9.径深
26、比D/h2=22/2.64=8.33（在 612 之间，符合要求）计算简图见下页：图 1-6辐 流 式 二 沉 池 h3i4R21三 消毒池1. 加氯量确定：本工程无实测资料，设投氯量为 8mg/L,则加氯量为dkgm/96.3108645.7总污水的二级处理加氯消毒一般采用季节性加氯，在夏季污水污染严重时加氯消毒。本工程选用 ZJ-1 型转子加氯机两台，加氯量为 545 公斤/ 时。缕库共存氯 15 天，需要 30 个氯瓶。另外设一个专用水池为氯瓶降温和安全之用。采用回转式隔板接触反应池。212.设计参数水力停留时间：t=30min，平均水深：h=3.0m，隔板间距：b=1.6m，池底坡度：
27、2%3%。3.设计计算（1）接触池容积为： V=QT=0.48753060=877.5m 3（2）水流速度： = = =0.1m/shbQ6.1034875（3）表面积： F= = =292.5m2 V（4）廊道总宽：隔板数采用 10 个，则廊道总宽为：B=11b=111.6=17.6m。（5）水头损失，取 0.3m（6）接触池长度： L= = =16.6m。BF6.1752922图 1-7 接触池计算简图四 计量堰计量设备选择和布置的一般原则如下：测量污水或是污泥的装置应该是水头损失小、精度高、操作简便，并且不易沉积杂物的。分流制污水处理厂计量设备一般设在沉砂池后、初沉池前的渠道上，或设在污
28、水厂的总出水管道上。如有条件，应对各主要构筑物的进水分别计量。测量原水或污泥的装置，宜采用不易发生沉淀的设备，如咽喉式计量槽、电磁流量计、文氏管、超声流量计等，其中以咽喉式计量槽应用最为广泛。对二级处理出水的计量，除上述设备外，也可采用各种型式的溢流堰进行测量。咽喉式计量槽以巴式槽最常用，本设计就采用巴式计量槽。这种计量设备的优点是水头损失小，不易发生沉淀，精确度可达 95%98%。它的缺点是施工技术要求高，尺寸如不精确，即影响测量精度。矩形堰流量 Q= 取 0.45，H 为堰顶水深，b0210,)(mgHbm其 中为堰宽；Q=487.5L/S，查表得：（测量范围取 0.251.800m 3/
29、s） W=0.90 Q=2.152H11.566 从而得 H1=0.69m；B=0.5W+1.2=0.50.9+1.2=1.65m; L ;m9.0;6.32D=1.2W+0.48=1.20.9+0.48=1.56; 23C=W+0.3=0.9+0.3=1.2使其为自由流， =0.48m7.012H简图如下： 上 游 观 测 孔 下 游 观 测 孔图 1-8 巴氏计量堰各部分尺寸第三节 污泥处理一 污泥浓缩池由于污泥中含有大量的水分，因此在污泥处理前需要浓缩，降低含水率，以减少处理体积及处理成本。在具有一定规模的污水处理厂中常用的污泥浓缩方法主要有重力浓缩和溶气气浮浓缩两种。本次设计采用辐流式
30、重力浓缩池（一座） 。1.浓缩污泥量的计算确定：由二级生物处理工艺可知，厌氧池、好氧池、缺氧池各设24两个，剩余污泥量为 1590.4kg/d，=1590.46=9542.4kg/dWQ含水率 P1=99%，污泥浓度 =10g/L,浓缩后污泥浓度为 30g/L,RX含水率 p2=97%2.浓缩池直径采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力沉淀池，浓缩污泥固体通量 M 取 30kg/d,浓缩池面积： A= = =318.08m2QS总 )./(304952dmkg采用一个污泥浓缩池，则浓缩池直径：D= =20.1m8.143.浓缩池高度的计算：取污泥浓缩时间 T=24h,则浓缩池工作部分高度 H
31、为：1H = =3.3m108.3249总SQT超高 取 0.30m缓冲层高度 取 0.30m3浓缩池总高度 H= 3.9m321H4.浓缩后污泥体积 V = = =318m3 )(2pQ)97.0(145其中：Q= =954.243/104.952mkgdd/35.排泥斗体积的计算： 取 ；mD0.1,4.221250.89m1.024.4H=52.7m)2.185.6.(893)(3211 SSV 3m5=2.91 m).0.21(4)( 2212 3m6.59.7V3二 贮泥池1.贮泥时间按 T=12h 考虑设有两个贮泥池，每个设计进泥量为Qw=279/2=139.5m3/d,V=QwT
32、= =106.75m3 245.1982.斗部容积将贮泥池设为正方形取斗底边 l=1m，池边长 L=6m，=50 0h3=（3-0.5）tg50 0=3.0m取保护高度为 1.2m，则斗内有效容积为：V0= 1.8（2.4 2+62+ ）31264.=33.7m33.斗上容积及高度V1=V-V0=106.75-33.7=73.05 m3h2= =2.03m365.74.贮泥池总高度26设超高 h1=1.00mH= h1+h2+h3=1.00+2.03+3.0=6.03m来 自 浓 缩 池来 自 浓 缩 池图 18 贮泥池计算简图第四节 高程计算一 污水部分高程计算河边水位：56m跌水为：0.3
33、m跌水井水位：56.3m出水厂管总损失：0.00069163.6(1+0.3)=0.20m(D=1200mm,v=1.061m/s,1000i=0.969)计量堰下游水位：56.50m计量堰堰上水头：0.20m自由跌水：0.1027合计：0.30m计量堰上游水位：56.80m接触池出水管总损失：0.0006911.02(1+0.3)=0.01(D=1200mm,v=1.061m/s,1000i=0.969)接触池出水口的损失：0.15m合计：0.16m接触池水位：56.96m接触池进水口的损失：0.10m接触池到二沉池集配水井的损失：0.45(1+0.3)=0.05(D=1200mm,v=1.061m/s,1000i=0.969)二沉池配水井出水口的损失：0.15m合计：0.30m配水井外井水位：57.26m二沉池集配水井进水口的损失：0.1m二沉池出水总渠的损失：0.0023716.60=0.04(D=600mm,v=1.06m/s,1000i=2.37)合计：0.14m二沉池出水总渠起端水位与其集水槽水位相同，其水位：57.40m二沉池水槽堰上水头：0.20m自由跌水：0.15m合计：0.35m
