1、水污染控制工程课程设计第 1 页 共 33 页目录第一部分 设计说明书 2一概况 2二设计原则、依据、设计要求 22.1 设计原则： 22.2 设计依据： 22.3 设计要求： 2三原始资料 2四污水处理工艺流程的确定 34.1 工艺的确定 34.2 二沉池的比较和选择 4五污水处理构筑物的选型及设计要点： 55.1 格栅 55.2 沉砂池 55.3 初次沉淀池 55.4 曝气池 65.5 二次沉淀池 6六污水处理厂平面布置及处理流程高程布置： 66.1 各处理单元构筑物的平面布置： 66.2 污水处理厂的高程布置： 7第二部分 设计计算书 7一设计流量的计算 7二污水处理构筑物的工艺计算 7
2、2.1 泵前粗格栅 72.2 污水提升泵站 92.3 沉沙池 102.4 初沉池 112.5 曝气池 132.6 二沉池 232.7 消毒设备的计算： 242.8 污泥浓缩池 252.9 厌氧消化池 292.10 污泥干化（脱水）设备 31三、 污水处理厂平面设计及处理高程计算 323.1 污水处理厂的平面布置 323.2 污水处理厂的高程布置 32某城市污水处理厂设计第 2 页 共 33 页第一部分 设计说明书一概况设计的的污水处理厂的处理规模为 11.5 万 m3/d。本设计是针对我国中部某城市，该城市的全年平均气温 21.8，最冷平均月气温9.7，最热月平均气温 32.6，最高温度 38
3、.7，最低温度 0.0。夏季主风向为：东南风。二设计原则、依据、设计要求2.1 设计原则：1）处理效果稳定，出水水质好；2）工艺先进，工艺流程尽可能简单，构筑物尽可能少，运行管理方便；3）污泥量少，污泥性质稳定；4） 基建投资少，占地面积少。2.2 设计依据：给水排水设计手册第 1、5、9、11 册；给排水工程快速设计手册第 2 册；排水工程 。2.3 设计要求：城市污水要求处理后水质达到污水综合排放标准 （GB8978-1998） 、一级排放标准，即 SS 20mg/l；BOD 5 20mg/l；CODcr 60mg/l。污泥处理后外运填埋。三原始资料1 南方某城市污水处理厂处理规模为 11
4、.5 万 m3/d。2 城市污水的水质如下表所示： （除 pH 外，其余项目单位为 mg/L）项目 BOD5 CODCr SS TN NH4+-N TP（以 P 计） pH原水水质 150 300 200 35 25 3.5 693 城市污水从南面进入污水处理厂，污水处理后排入北面的水体，要求处理后的水质达到城镇污水处理厂污水排放标准 （GB18918-2002 ）中的一级标准的 B 标准，即SS20mg/L,BOD520mg/L，CODCr60mg/L。污泥处理后外运填埋。4 污水处理厂厂区地形拟为平坦地形，标高为 75.00 米。厂区的污水进水渠水面标高为72.50 米。 （进水渠的宽及水
5、深根据流量自行设计确定） 。5. 受纳水体洪水位标高为 73.20 米，枯水位标高为 65.70 米。常年平均水位标高为 68.20米。6. 全年平均气温 21.8，最冷平均月气温 9.7，最热月平均气温 32.6，最高温度38.7，最低温度 0.0。7. 夏季主风向：东南风。水污染控制工程课程设计第 3 页 共 33 页四 污水处理工艺流程的确定 4.1 工艺的确定按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，20 万 t/d 规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20 万 t/d 污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺
6、等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如 A2/O 工艺，A/O 工艺，SBR 及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。 由于该污水处理只需去除 BOD5 与 SS,不考虑脱氮与除磷方面，所以选择两个比较好的方案：方案一：传统活性污泥法,其流程为:污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池接触池处理水排放方案二：厌氧池+氧化沟,其流程为:污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池处理水排放1.6.1.1 工艺流程方案的比较和选择 传统活性污泥法 氧化沟优点: 1.有机物经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也历了一个从池道端的对
7、数增长,经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期2.在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低3.效果好,BOD 除率达 90%以上缺点: 1.曝气池首端有机污染物负荷高,耗氧速度也高2.暴气池溶积大,基建费用高.3.供氧与需氧不平衡4.对进水水质,水量变化的适应性较低,动行效果易受水质,水量变化的影响优点: 1.可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化化沟内能太到好氧稳定的程度2.可考虑不单敲边鼓二次沉淀池,可少去污泥回流装置.3.BOD 负荷低缺点: 1.占地面积较大两个方案都能达到处理水质的要求,BOD5,SS 去除都能达到出水水质 ,工艺都是比较简单的,在技术上都是可行的.最终选择厌氧池+氧
8、化沟处理工艺是因为:氧化沟是活性污泥系统的新工艺,与传统活性污法比较,期暴气系具有以下各项效益:1. 对水温水质,水量的变动有较强的适应性 2.污污龄一般可达 15-30d,为传统活性污泥系统的 3-6 倍. 可以存活,繁殖世代时间长,增殖速度慢的微生物,如硝化菌,在氧化沟内可能产生硝化反应.如运行得当能够具有反硝化脱氮的效应.3.污泥产率低,且已达到稳定的程度,不需要再进行肖化处理.这一点可以少了硝化池,在运行费用方面又可以省下一部份.在与技术上经济上的造价以及运行费用的综合比较, 厌氧池+氧化沟处理工艺是最终的选择.某城市污水处理厂设计第 4 页 共 33 页4.2 二沉池的比较和选择类型
9、 优点 缺点 适用条件平流式处理水量可大可少,有效沉淀区大,沉淀效果好,对水量水质变化适应性强,造价低,平面布置紧凑占地面积大,排泥因难(人工排泥), 工作繁杂,机械刮泥易锈,配水不均地下水位高,施工困难地区,适用流动性差比重大的污泥,不能用静水压力排泥,污水量不限辐流式处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水平,施工严格适用处理水量大,地下水位较高的地区及工程地质条件差的地区经上面的图表,可以看出,平流式与辐流式沉淀池都是可选的.平流式沉淀池对水质冲击变化效果好,但占在面积大,排泥因难,要人工排泥,所以不是太好. 虽然辐流式
10、沉淀池排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水平,施工严格,但是这些问题对于这个发展型的城市来说,这点问题并不是太大,管理水平可以请技术高的人才来管理,设施工.并且看到了它的优点处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好.所以选择辐流式沉淀池作为二沉池是好的选择.五污水处理构筑物的选型及设计要点：5.1 格栅用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。要根据流量选择清渣方式，人工清渣格栅适用于小型污水厂，机械清渣格栅适用于栅渣量大于 0.2m3/d。提升泵站前用中格栅，提升泵站后用细格栅。设计参数：a、栅条间隙：人工清除为 2540
11、mm，机械清除为 1625mm；b、格栅栅渣量：格栅间隙为 1625mm 时是 0.100.05m3 栅渣/10m3 污水，格栅间水污染控制工程课程设计第 5 页 共 33 页隙为 3050mm 时是 0.030.01m3 栅渣/10m3 污水；栅渣含水率一般为 80，容重约为960kg/ m3c、格栅上部必须设置工作台，其高度应高出格栅前最高设计水位 0.5m，工作台上应安全冲洗设施；d、机械格栅不宜少于 2 台。e、污水过栅流速宜采用 0.61.0m/s ，格栅前渠道水流速 0.40.9m/s ；f、格栅倾角一般采用 4575；g、格栅水头损失 0.080.15m 。5.2 沉砂池用于去除
12、比重较大的无机颗粒。本设计采用钟式沉砂池，它利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走。具有沉砂效果好、工作稳定、清洗、排沉砂较方便等优点。设计参数：a、水力表面负荷为 200 m3/ m2.h,停留时间约为 2030s；b、进水渠道直段长度应为宽度的 7 倍，并且不小于 4.5 米；c、进水渠道流速，在最大流量的 4080情况下为 0.60.9m/s,在最小流量时大于0.15m/s,但最大流量时不大于 1.2m/s；d、出水渠道与进水渠道的夹角大于 270。 ，两种渠道均设在沉砂池的上部；e、出水渠宽度为进水渠道的 2 倍，出水渠道直线段长度要相当于出水渠的宽度；5.3
13、 初次沉淀池去除悬浮物质，同时可去除部分 BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5 负荷。本设计选用中心进水周边出水辐流式沉淀池。它的优点是进水中间进水管进水，然后经过水流向四边扩散，布水均匀；多位机械排泥，运行较好，管理方便，而且排泥设施已趋于稳定型。设计参数：a、沉淀时间为 11.5h；b、表面水力负荷为 1.53.0 m2/m3*h；校核负荷 q1153.6 m3 (符合要求 )。某城市污水处理厂设计第 28 页 共 33 页2.9 厌氧消化池1）设计参数初沉污泥量： hmdQW/0.12/8.26331浓缩后的剩余活性污泥： s /7.7493污泥含水率：97%干污泥比
14、重：1.01挥发性有机物：64%采用中温消化。2）消化池的容积计算由于剩余活性污泥量较多，故采用挥发性有机物负荷为 1.3kg/(m3d)，消化池总容积为：，取 17700m3328.1763.14.00.184 mSVv 用两级消化，容积比一级：二级=2：1，则一级消化池容积为 11800m3，用四个，每个消化池容积 2950m3，二级消化池两个，每个容积 2950m3。一级消化池拟用尺寸见图：消化池直径 D 用 18m，集气罩直径 d1=2m，高 h1=2m，池底锥底直径 d2=2m，锥角 15，h2=h4=2.4m。消化池柱体高度 h3应大于 D/2=9m，采用 h3=10m。消化池总高
15、度 H=h1+ h2+ h3+ h4=16.8m。消化池各部容积：水污染控制工程课程设计第 29 页 共 33 页集气罩容积： 3211 8.64mhdV上盖容积： 3225.03D下锥体容积等于上锥体容积，V 4=203.5m3。柱体容积： 32323 4.18. mh消化池有效容积：（合格） 。3343210 295068.295.5.20.6VV 二级消化池的尺寸采用一级消化池的尺寸。3）消化池各部分表面积计算：集气罩表面积： 22121 7.14.3.4 mhdF池上盖表面积等于池底表面积即： 5212 0.9)(.943)( FDl 所以， 221 7.0.97.5mF池柱体表面积：
16、地面以上部分 253 396184.Dh地面以下部分 64 4）消化池热工计算A提高新鲜污泥温度的耗热量中温消化温度 TD=35，生产泥年平均温度为 Ts=17.3，日平均最低温度 Ts=9.7。污泥投配率为 5 则每座一级消化池投配的最大污泥量为V= 29505=147.5 m 3/d则日平均耗热量为： hkjTQsD/458.16241 最大耗热量为： j/703.7.935601B消化池池体的耗热量 消化池各部传热系数采用：池盖 k=2.93kj/(m2h )，池壁：地面以上k=2.5kj/(m2h)，地面以下及池底 k=2.93kj/(m2h)。池外介质为大气，全年平均气温 TA=21
17、.8，冬季室外计算温度 T2=9.7。某城市污水处理厂设计第 30 页 共 33 页池外介质为土壤，全年平均气温 T1=12.6，冬季室外计算温度 T2=4.2。池上盖全年平均热耗量为：（热损失系数为 1.2）Q2=FK（T D-T1）1.2=11900kj/h最大耗热量为：Q2max=FK（T D-T2）1.2=27371kj/h池壁地面以上全年平均耗热量为：Q3=FK（T D-T1）1.2=13424 kj/h最大耗热量为：Q3max=FK（T D-T2）1.2=25730 kj/h池壁地面以下全年平均耗热量为：Q4=FK（T D-T1）1.2=11542 kj/h最大耗热量为：Q4max
18、=FK（T D-T2）1.2=15870 kj/h池底部分全年平均耗热量为：Q5=FK（T D-T1）1.2=14913 kj/h最大耗热量为：Q5max=FK（T D-T2）1.2=20505 kj/h每座消化池池体全年平均耗热量为：QX=Q2 +Q3 +Q4 +Q5 =51779 kcal/h最大耗热量为：QXmax= Q2max +Q3max +Q4max +Q5max =89476kcal/h每座消化池总耗热量全年平均耗热量为：Q=455445+51779 =507224 kj/hQ max=706173+89476=795649 kj/hC热交换器的计算消化池每天所需的热量，是由污泥
19、加热循环泵将污泥通过热交换器加热提供的，本设计采用池外套管式泥水交换器，套管中心走泥，套管间走热水，热水从上部向下流。生污泥在进入一级消化池之前，与回流的一级消化池污泥泥先混合，再进入一级消化池，其比例为 1：2，全天均匀投配。进入消化池的生污泥量为：Q s1=160/24=6.67 m3/h回流消化污泥量为：Q s2=6.672=13.4 m3/h进入消化池的总污泥量为：Q s= Qs1 +Qs2=20.1 m3/h内管管径选用 DN60mm，外管管径选用 100mm，则污泥在内管中的流速为：（符合要求 1.52.0）sv/98.160.42热交换器的入口热水温度采用：T w=85（60-90）T w采用 10 ，则循环水量为： hmTQ/5.186.43max校核内外管之间热水的流速为：
