【精品】5萬m3d城市污水主要構筑物工藝設計

1、環(huán)境工程學課程設計計算說明書5萬m3d城市污水主要構筑物工藝設計第一章：環(huán)境工程學課程設計任務書（水污染控制單元構筑物工藝設計）課程名稱環(huán)境工程學課程設計課程編號課程英文名稱Course Design of Environmental Engineering課程類型必修所屬學科環(huán)境科學與工程學時和學分2周 / 2適用專業(yè)環(huán)境科學大綱執(zhí)筆人方繼敏修訂時間2010年5月先修要求環(huán)境工程學等1.1 課程設計基本目的本課程設計環(huán)節(jié)是環(huán)境科學專業(yè)的主要實踐環(huán)節(jié)之一。本實踐環(huán)節(jié)的主要任務是熟悉環(huán)境工程學原理及水污染控制技術的基本原理和應用。通過本環(huán)節(jié)的實踐，使學生掌握水處理工程單元構筑物設計的理念和方法；

2、使學生能從整體的角度和系統(tǒng)的觀點出發(fā)，了解環(huán)境工程水處理單元構筑物設計的過程和特點，增強其設計能力，掌握水處理設計的基本原則、方法和步驟；并通過對某一典型流程的設計計算、繪圖，使學生初步具備水處理工程的設計能力，增強學生的工程觀念，加深對課本知識的理解和掌握。1.2 學習收獲1 掌握環(huán)境工程水處理單元構筑物設計的基本原則、方法和步驟；2 了解水處理的設計規(guī)范及常用資料的查閱；3 掌握典型水處理工藝流程的設計計算過程；4 掌握水處理機械設備的選型及管渠系統(tǒng)的設計。5 掌握對處理單元的構筑物的圖紙的繪制。1.3 內容提要與要求：1.3.1 水處理單元構筑物工藝流程的設計計算按照任務書的要求，完成工

3、藝流程的選擇，牢固掌握各部分處理單元的設計過程。1.3.2 機械設備的選型了解設備選型的方法和依據(jù)。1.3.3 繪圖繪制某一單元構筑物的工藝圖紙。1.3.4 完成設計說明書的編寫1.4 設計基礎資料：題 目: 5萬m3/d城市污水主要構筑物工藝設計 初始條件：1.4.1、設計總水量：污水類別為城市污水，設計水量為5萬m3/d；1.4.2 水質情況（1）、BOD5為170mg/L；（2）、TN為20mg/L；（3）、TP為2.5mg/L。1.4.3 出水情況出水標準按照國家標準（GB18918-2002）中的一級B的標準:（1）、BOD5最大為20mg/L；（2）、TN最大為20mg/L；（3）

4、、TP最大為1.0 mg/L。第二章：設計說明書該城市污水處理廠主要是用于處理區(qū)內生活污水。由于各個企業(yè)都具有不定量不定時排放廢水，并且水質變化很大，污水廠所處理的廢水水量波動都較大，根據(jù)這一特征，可見對污水必須進行較好的預處理，活性污泥法的處理效果較好，所以污水廠的主要工藝流程設計為：緩沖池格柵沉砂池氧化溝沉淀池混凝絮凝池氣浮池污泥緩存池污泥濃縮池污泥脫水間污泥回流池出水調節(jié)池排海1. 污水廠的工業(yè)廢水與生活污水分流進入，由于工業(yè)廢水不含大的垃圾，進水處不設格柵，格柵只是設在生活污水進水處，對生活污水進行預處理。2由于采用的是活性污泥法，水質水量的不穩(wěn)定都會對活性污泥造成沖擊，影響處理能力，

5、所以對于廢水的預處理就至關重要，而緩沖池均化池配水中和池就是這個重要環(huán)節(jié)。在流程之首就為各個工業(yè)用戶配有專門的獨立的一級緩沖池，而二級緩沖池將對幾個用戶進行混合，在二級緩沖池中配有在線測毒儀（TOXIMETER）,它是模擬生化池的生物發(fā)應器，進行對混合廢水的毒性在線監(jiān)測，若檢測到二級緩沖池的水質不符合設計的出水水質（將可能造成抑制或毒害活性污泥），池中的水將會切換到事故池中，另有一臺測毒儀將對每個用戶的水質進行調查，找出造成毒性的根源后，將根源的廢水切換至事故池進行緩存。在事故池的超標廢水將進行曝氣處理，并將按一定的比例與生活污水一起排放到均化池中。進水儀表間主要設備： 在線測毒儀：3臺 采樣

6、泵：5臺，分別為 功率1.1KW，流量110650L/h，壓力2Pa 功率0.55KW，流量535L/h，壓力2Pa （2臺） 功率0.55KW，流量1050L/h，壓力2Pa （2臺）事故池主要設備： 輸送泵：2臺（1備一用），能力200m3/h，功率7.5KW，壓力0.6Pa3全部二級緩沖池的出水將匯集在均化池中進行充分的混合，另外還有生活污水直接排放在這。均化池具有4臺潛水攪拌器，并還有4臺水射器，其目的在于使池中的廢水具有一定的溶解氧，避免硫酸鹽（SO4-）還原成硫化物，可以避免對生化池的影響和對設備的腐蝕。 主要設備：潛水泵：2臺（1備一用），能力548m3/h，功率22KW，壓力0

7、.8Pa 潛水攪拌器：4臺，功率13KW 水力射流器：4臺，功率13.5KW4配水中和池將對均化池的出水進行中和（采用98的H2SO4，30的NaOH），使出水的PH值在7-9之間。 主要設備：攪拌機(1臺，11KW) 5生化池采用階段曝氣式活性污泥法（曝氣系統(tǒng)是表曝機）使用了二廊道設計，在池中不同地方設置了三個在線溶氧儀，對池中水的DO值進行監(jiān)測，并控制六臺表曝機的運行時間（保持DO值在24mg/l范圍內）。主要設備： 潛水攪拌器：6臺，功率13KW 表面曝氣機：6臺，功率35KW 6二沉池為中心進水輻流式，刮泥橋的轉速為60r/h，沉淀下的污泥先收集在污泥回流井中，剩余的污泥將進入污泥緩存

8、池。 主要設備： 橋驅動：1臺，功率0.37KW 污泥回流泵：2臺（1備1用），能力548 m3/h，功率22KW，揚程10m 排污泵：2臺（1備1用），能力25 m3/h，功率1.7KW，揚程12m7混凝絮凝池分為兩個相連的池子，廢水先經過混凝池，進行快速攪拌，投加FeCl3作為混凝劑使油滴，膠體和懸浮固體脫穩(wěn)產生小礬花，再進入絮凝池進行低速攪拌，添加PAM（聚丙烯酰胺）將礬花聚集較大的牢固的礬花。 主要設備：攪拌機：3臺，功率分別為0.37 KW，1.5 KW，5.5 KW 8氣浮的主要設備有空氣干燥機，空壓機，壓力溶氣罐，豎流式氣浮池。溶氣罐的運行壓力為5105Pa，空氣注入罐后在水中溶

9、解，然后飽和空氣的水通過一個釋壓裝置送至氣浮池入口，保證產生50-80微米的氣泡。產生的污泥有沉淀下的污泥和浮渣，這些污泥將收集到污泥緩存池。主要設備： 橋驅動：1臺，0.37 KW 循環(huán)泵：2臺（1備1用），能力170 m3/h，功率55KW，揚程6m 空壓機：2臺（1備1用），能力30 m3/h，額定壓力1Mpa 水壓力容器：1套，額定壓力600Kpa，容量2000L 污泥泵：2臺（1備1用），能力210 m3/h，功率3KW，壓力2Pa 潛水排污泵：1臺，23.6 m3/h，功率1.2KW，壓力0.8Pa9污泥濃縮的目的是使污泥初步脫水、縮小污泥體積為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。濃縮脫水方法有重力

10、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處理污泥，最后產生的干泥運往垃圾焚燒廠處理。主要設備： 帶式壓濾機：型號：DY1000；濾帶有效寬：1000mm；濾帶速度：0.8m/min；壓榨過濾面積：4.6m2；清洗水壓力0.5MPa；產泥量：50kg/hm外型：575018562683mm；功率3KW10出水調節(jié)池可以穩(wěn)定水質，保證水質達到排放標準。第三章：城市污水處理廠主要構筑物工藝設計及計算本設計方案的主要生產構筑物包括：格柵、渦流式沉砂池、改良式氧化溝、二沉池。設計流量a.日平均流量Qd=50000m3/d2083.3m3/h=0.5

11、78m3/s=578L/s b. 最大日流量Qmax=KzQd=1.342083.3m3/h=2791.62m3/h=0.775m3/s3.1 格柵設計及計算進水中格柵是污水處理廠第一道預處理設施，可去除大尺寸的漂浮物或懸浮物，以保護進水泵的正常運轉，并盡量去掉那些不利于后續(xù)處理過程的雜物。擬用回轉式固液分離機。回轉式固液分離機運轉效果好，該設備由動力裝置，機架，清洗機構及電控箱組成，動力裝置采用懸掛式渦輪減速機，結構緊湊，調整維修方便，適用于生活污水預處理。3.1.1 設計說明柵條的斷面主要根據(jù)過柵流速確定，過柵流速一般為0.61.0m/s，槽內流速0.5m/s左右。如果流速過大，不僅過柵水

12、頭損失增加，還可能將已截留在柵上的柵渣沖過格柵，如果流速過小，柵槽內將發(fā)生沉淀。此外，在選擇格柵斷面尺寸時，應注意設計過流能力只為格柵生產廠商提供的最大過流能力的80%，以留有余地。3.1.2 具體設計3.1.2.1粗格柵格柵傾角資料資 料 來 源格 柵 傾 角人 工 清 除機 械 清 除國內污水廠一般為4575日本指針456070左右美國污水廠手冊30454090本規(guī)范306060901 設計參數(shù)：設計流量:Q1=0.578m3/s;過柵流速:v1=0.90m/s;柵條寬度:s=0.01m;格柵間隙:e=60mm;柵前部分長度0.5m；格柵傾角:=60單位柵渣量W1=0.03m3柵渣/103

13、m3污水2 設計計算（1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得柵前槽寬，則柵前水深（2）柵條間隙數(shù) 17（取n=18）（3）柵槽有效寬度:B2=s（n-1）+en=0.01(18-1)+0.0618=1.25m （4）進水渠道漸寬部分長度（其中1為進水渠展開角）（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（6）過柵水頭損失（h1）因柵條邊為矩形截面，取k=3，則 其中: h0：計算水頭損失m k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3j：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，j=（s/e）4/3當為矩形斷面時=2.42（7）柵后槽總高度（H） 取柵前渠道超高h2=0.3m，則柵前槽總高度

14、H1=h+h2=0.6+0.3=0.9m 柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.6+0.024+0.3=0.924m（8）格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan=0.16+0.08+0.5+1.0+0.9/tan60=2.26m（9）每日柵渣量:用公式W=計算，取W1=0.02m3/103m3W= 所以宜采用機械格柵清渣（10）計算草圖如下：3.1.2.2細格柵1 設計參數(shù)：設計流量:Q1=0.578m3/s;過柵流速:v1=0.80m/s;柵條寬度:s=0.01m;格柵間隙:e=10mm;柵前部分長度0.5m格柵傾角:=60;單位柵渣量W1=0.1m3柵渣/103m3污水2設

15、計計算（1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得柵前槽寬，則柵前水深（2）柵條間隙數(shù) （取n=120） 設計三組格柵，每組格柵間隙數(shù)n=40條（3）柵槽有效寬度B2=s（n-1）+ne=0.01（40-1）+0.0140=0.79m 所以總槽寬為B=0.793+0.222.77（考慮中間隔墻厚0.2m）（4）進水渠道漸寬部分長度（其中1為進水渠展開角）（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（6）過柵水頭損失（h1） 因柵條邊為矩形截面，取k=3，則 其中j=（s/e）4/3 h0：計算水頭損失 k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3 j：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當

16、為矩形斷面時=2.42（7）柵后槽總高度（H） 取柵前渠道超高h2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.6+0.3=0.90m 柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.6+0.21+0.3=1.11m（8）格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tan=2.16+1.08+0.5+1.0+0.9/tan60=5.26m（9）每日柵渣量W= 所以宜采用機械格柵清渣（10）計算草圖如下：3.2 沉砂池設計及計算 目前，應用較多的沉沙池型有平流沉砂池、曝氣沉砂池和鐘式沉砂池。本設計中選用平流沉砂池，它具有顆粒效果較好、工作穩(wěn)定、構造簡單、排沙較方便等優(yōu)點。細格柵及平流式沉砂池平面圖細

17、格柵及平流式沉砂池剖面圖已知參數(shù) Qmax=578m3/s 停留時間t取45s。 1、長度 設v=0.25m/s則2、 水流斷面積3、 池總寬度 設有效水深h2=1.1m則池寬共分3格，每格寬b=0.7m4、 沉砂斗所需容積設T=2d X=0.03L/ m35、 每個沉砂斗容積設每一分格有2個沉砂斗 6、 沉砂斗各部分尺寸 設斗底寬a1=0.5m,斗壁與水平面的傾角為55，斗高h3=0.35m 沉砂斗上口寬： 沉砂斗容積：7、 沉砂室高度 采用重力排砂，設池底坡度為0.06，坡向砂斗。 8、 池總高度設超高h1=0.3m 沉砂池底部的沉砂通過吸砂泵，送至砂水分力氣，脫水后的清潔砂礫外運，分離出

18、來的水回流至泵房吸水井。 沉砂池的出水通過管道送往初沉池集配水井，輸水管道的管徑為800mm，管內最大流速為1.15m/s。集配水井為內外套筒式結構，外徑為4.0m，內徑為2.0m。由沉砂池過來的輸水管道直接進入內層管道，進行流量分配，通過兩根管徑500mm的管道送往2個初次沉淀池，管道內最大水流速度為1.02m/s。3.3曝氣池的設計及計算3.3.1 方案技術比較及推薦方案方案一：A2/O工藝優(yōu)點：(1)本工藝在系統(tǒng)上可稱為最簡單的同步脫氮除磷工藝,總的水力停留時間少于其他同類工藝。(2)在厭氧好氧交替運行條件下,絲狀菌不能大量增殖,無污泥膨脹之虞,SVI值一般小于。(3)污泥中含磷濃度高具

19、有高肥效。(4)運行時不須投藥,兩個A段只用攪拌，運行費用低。缺點：(1)除磷效果難以提高,污泥增長有一定的限度,不宜提高。(2)脫氮效果難于提高,內循環(huán)以Q為限。(3)進入沉淀池的處理水要保持一定濃度的溶解氧,減少停留時間, 防止產生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn),溶解氧濃度也不宜過高, 以防循環(huán)混合液對缺氧反應器的干擾。方案二：厭氧池加氧化溝優(yōu)點：(1)本工藝也是比較簡單的脫氮除磷的工藝。(2)其流態(tài)介于混合和推流之間,稀釋能力強,維護管理簡單,它的獨特水流狀態(tài)利于活性污泥的生物凝聚作用,而且可將其區(qū)分為好氧段缺氧段用以進行硝化和反硝化,取得脫氮效應。(3)污泥負荷低,瀑氣時間長,抗沖擊能

20、力強污泥量少且穩(wěn)定,可不設初沉池。(4)在氧化溝前加設厭氧池，可起到除磷作用。(5)基建費用低于A2/O工藝。(6) 氧化溝只有瀑氣器和池中推進器維持溝內正常運行，電耗較小運行費用低。缺點：占地面積較A2/O大經過以上技術方案比較，再加之所知的污水的進水各污染參數(shù)，其中TN=20mg/L，符合城市污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）中的一級B中的總氮的排放標準，在污水處理中不用進行脫氮處理。綜上所述可知：本設計選用方案二作為處理廠的二級處理更為合適，方便。3.3.2 選定方案的設計及計算1 厭氧池（1）設計參數(shù)設計流量：設計一組四座，則每座設計流量為Qmax=0.775/4=0

21、.194 m3/s=194L/s水力停留時間：2.5h污泥濃度：3000mg/L考慮到厭氧池與氧化溝為一個處理單元,總的水力停留時間會超過15小時,所以設計水量按最大日平均時流量考慮.（2）設計計算a.厭氧池容積：b.厭氧池尺寸： 水深取為h=3.0m則厭氧池的面積：取厭氧池的寬為24.6m,則長為：考慮池的超高0.3m,故池總高為：H=h+0.3=3+0.3=3.3m c.污泥回流比計算： 由于進水BOD5=170mg/L,出水BOD5最大允許限值為20 mg/L。 故BOD5去除率為： 取污泥齡為4d，由公式可知： 有效容積:V=4285.7 m3 故每天排除污泥量： Qw=268.1 m

22、3/d回流比為：QR= m3/d 氧化溝（1） 設計參數(shù)及設計說明 溶解性BOD去除率：活性污泥處理系統(tǒng)處理水中的BOD5值是由殘存的溶解性BOD5(Se)和非溶解性BOD5二者組成，而后者主要以生物污泥的殘屑為主體?；钚晕勰嗟膬艋δ?，是去除溶解性BOD5。因此從活性污泥的凈化功能考慮，應將非溶解性BOD5從水的總BOD5值中減去。處理水中非溶解性值可用下列公式求得，此公式僅適用于氧化溝（本任務已定為氧化溝）。BOD5f=0.7Ce1.42(1e-0.235)=0.7201.42(1e-0.235)=13.6mg/L所以：處理水中溶解性BOD5為20-13.6=6.4mg/L所以：溶解性BO

23、D5的去除率為:=100=96.24 總氮TN的去除率:=100%=0 總磷的去除率:=100%=60%設計參數(shù)：氧化溝設計為四座，按按最大日平均時流量設計，每座設計流量為194L/S,即；總泥齡：18d；MLSS=4000mg/L 入水堿度：2000mg/L剩余堿度：100mg/L（pH=7.2）總氮TN硝化轉化系數(shù)：其它參數(shù)：（2） 設計計算a.堿度平衡計算：由于設計的出水為20mg/L，則出水中溶解性為： 采用污泥齡18d，則日產污泥量為： 設其中有12.4%為氮,近似等于TNK中用于合成的部分為: TNK中有用于合成。的濃度為TNx0.8=16mg/L需用于氧化的堿度平衡計算：已知去除

24、1毫克碳源BOD產生0.1毫克堿度。進水中的堿度為100mg/L。剩余堿度計算所得剩余堿度以計，此時需向水中投加，使堿度達到，此時可使。b.硝化區(qū)容積計算：硝化速度為： 故污泥齡為： 采用安全系數(shù)，故設計泥齡為原假定污泥齡為18d，則硝化速率：單位基質利用率： 所需總的硝化容積：水力停留時間：。c.反硝化容積計算：反硝化速度為： 還原的總量為：0脫氮所需MLSS為0脫氮所需池容積：為0水力停留時間：0d.氧化溝總容積 總水力停留時間： e.氧化溝的尺寸氧化溝采用四廊道式卡魯塞爾氧化溝；取池深3.0m，寬6.0m，超高0.8m；則溝長： 其中好氧段長度：229.18m彎道處長度： 單直道長度：故

25、氧化溝總長度：池總寬度： （未考慮中間隔墻厚）f.需氧量計算：采用如下經驗公式計算：（第一項為合成污泥需氧量，第二項為活性污泥內源呼吸需氧量，第三項為硝化污泥需氧量，第四項為反硝化污泥需氧量）經驗系數(shù)：A=0.5 B=0.1需要硝化的氧量為： 折算為 時脫氧清水的標準需氧量：取 選用轉刷曝氣機，由每個氧化溝 時脫氧清水的標準需氧量為 228.00kg/h，又由氧化溝設計寬度為6.0m，選用YHG-1000/5.0型轉刷曝氣機, 其轉刷有效長度為5.0m,取其充氧能力為:7.5kg 02/mh，則每臺轉刷充氧量為：7.55.0=37.5 kg 02/h，則每座氧化溝共需要此種型號的轉刷曝氣機：2

26、28/37.5=6臺，兩座共需12臺（含配套電機）。YHG-1000/5.0型轉刷曝氣機部分技術參數(shù)： 表3-7轉刷型號轉刷直徑(mm)有效長度L(m)氧化溝寬B(m)YHG-1000/5.010005.06.0溝內水深H(m)浸深(cm)充氧能力kg 02/mh動力效率kg 02/kwh3.03.525306.08.02.53.0g.總回流污泥量：可由下式計算得： 式中：則：其中回流至厭氧池污泥43%，則回流到氧化溝污泥24%。h.剩余污泥量：若由池底排除，二沉池排泥濃度為10mg/L，則每個氧化溝產泥量為：。3.4 二沉池的設計及計算該沉淀池采用中間進水，周邊出水的輻流式沉淀池，設計四座二沉池，一座氧化溝對應一座二沉池。1)設計參數(shù)：設計進水量： （每座）表面負荷： （手冊五P231 5-10）固體負荷： （手冊五P275）堰上負荷：2)設計計算：a.沉淀池面積：表面負荷計為按固體負荷計為由于按固體負荷計算出所需沉淀池面積大于按表面負荷計算出結果，從安全角度考慮，以較大計算結果為設計值。b.沉淀池尺寸計算： 由a.每座沉淀池面積，則沉淀池直徑 沉淀時間取，則有效水深c.貯泥斗容積：