污水厂课程设计.pdf

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污水厂课程设计:.
南昌工程学院
课程设计(论文)任务书
I、课程设计(论文)题目:
鹰鹰潭市污水处理厂设计
II、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:
(一)城市概况
鹰潭市位于江西省东北部,信江中下游。信江自东向西流经本市进入鄱阳湖。城区地下水
基本为潜水,信江两岸地势低平,地下水位高,含水丰富,对工程建设有一定影响。鹰潭市地
处亚热带湿润季风气候区,四季分明,气候温和,雨量充沛,阳光充足,无霜期长。季节温差
大,℃。,,最大年降雨
;;全年主导风向以东北风为主。信江执行III类地面水标准。
(二)基本资料
鹰潭市第一污水处理厂服务范围为东湖区域,2005年城市人口为8万人,工业产值为15亿
元;根据总体规划要求,近期2013年城市人口为10万人,年工业产值为25亿元;远期2020
年城市人口为15万人,年工业产值为30亿元;平均日综合生活用水指标为250L/capd,工业
万元产值耗水量为80m3/万元d。
随着工业的全面快速发展,信江水受到严重污染,为了经济的发展和人民生活水平的提高
拟建第一污水处理厂。鹰潭市的城市排水采用合流制排水系统,污水经截污干管截流,合流管
。
污水水质如下:
项目CODBODSSNH3-NTP
5
数值200mg/L100mg/L200mg/L25mg/
污水经处理后,尾水排入长江。(污水总管排入污水厂标高为-6米)
(三)设计要求(学生在规定的时间内,独立完成下列成果):
,书写整齐并装订成册。包括:计算依据的资料,各构筑物的计算,并
附有草图。
工艺构造图
、平面布置图、高程布置图,主要构筑物各1张,图幅为
2号。要求布局合理、比例协调、线条粗细分明、字体工整,文字书写一律采用仿宋字,严格
按制图标准作图。
III、课程设计(论文)工作内容及完成时间:
:.
1、确定污水厂的处理工艺流程及处理构筑物(或设备)的类型和数量。
2、进行处理构筑物及设备的工艺设计计算。
3、进行污水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置。
完成时间:2012年11月19日―――2012年11月30日
Ⅳ主要参考资料:
(1)室外排水设计规范GB50014-2006;
(2)地表水环境质量标准GB3838-2002;
(3)城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002;
(4)污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999;
(5)城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ3025-93;
(6)城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准
(7)泵站设计规范GBT50265-97。
(8)教材及有关资料。
土建学院给水排水专业类09给排水1班
学生:
日期:自2012年11月19日2012年11月30日
指导教师:高桂青
助理指导教师(并指出所负责的部分):
:.
黄学平、王香莲(指导学生平面图和高程图的绘制)
教研室主任:


鹰潭市污水处理厂设计

:设计人口:
近期人口:10万(人)
远期人口:15万(人)
:工业废水:
该城市工业企业生产废水全部经过厂内废水处理站进行处理后,
已经达到城市污水管道的纳污能力;近期排水量:
25*80*10000/365/24/3600=,远期排水量:
30*80*10000/365/24/3600=;时变化系数K=。
h
:污水性质:
COD=200mg/L,BOD/COD=,SS=200mg/L,
5
NH3-N=25mg/L,TP=。
:气象资料:
鹰潭市位于江西省东北部,信江中下游。信江自东向西流经本市进入鄱阳湖。城区
地下水基本为潜水,信江两岸地势低平,地下水位高,含水丰富,对工程建设有一定影
响。鹰潭市地处亚热带湿润季风气候区,四季分明,气候温和,雨量充沛,阳光充足,
无霜期长。季节温差大,℃。,最小年降雨
:.
,;;全年主导风向以东北风为
主。

:出水性质:
出水水质COD≤80mg/L,BOD≤20mg/L,SS≤20mg/L。
5
:污泥污水处理反方式:
污水:处理过的污水纳入河流江心式排放;
污泥:消化处理,脱水后泥饼外运作农肥。
:分期建设:
考虑近期和远期城市发展的情况。

:生活污水设计流量:
近期排水量:
Q100000250
25000000L/天

远期排水量:
Q`150000250
37500000L/天

:生活污水总变化系数:

近期:K

d

远期:K

d
:平均流量:
平均流量=生活污水流量+工业废水流量
近期:Q
远期:Q
:最大设计流量:
:.
最大设计流量=生活污水×生活污水总变化系数Kz+工业废水×
工业废水时变化系数
近期最大设计流量:
Q

远期最大设计流量:
Q


SS的去除率:
SSSS
原出100
1SS100
原
20020
100
200100
900
0


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、水解好氧法工艺等。对脱氮除磷有要求
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。由于该设计中的污水属于生活污水对脱氮
除磷有要求故选取二级强化处理可供选取的工艺:氧化沟工艺,SBR及其改良工艺等。
严格地说,氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展,
它早已超出原先的实践范围,出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处
理工艺流程。按照运行方式,氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。
连续工作式氧化沟,如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比
较多,这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效
果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟一般采用合建式,
:.
多采用转刷曝气,不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双
沟式和三沟式,交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点,可以根据水量
水质的变化调节转刷的开停,既可以节约能源,又可以实现最佳的除磷脱氮效果。
氧化沟具有以下特点:
(1)工艺流程简单,运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类
型氧化沟还可以和二沉池合建,省去污泥回流系统。
(2)运行稳定,处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。
(3)能承受水量、水质的冲击负荷,对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主
要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。
(4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为20~30d,污泥在沟内已好
氧稳定,所以污泥产量少从而管理简单,运行费用低。
(5)可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关,创造好氧、缺氧环境达到除磷
脱氮目的,脱氮效率一般>80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。
A2/O
A2/O处理工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧-缺氧-好氧生物
脱氮除磷工艺的简称,A2/O工艺是在厌氧-好氧除磷工艺的基础上开发出来的,该工艺同
时具有脱氮除磷的功能。
A2/O工艺的特点:
(一):厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合,
能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能;
(二):在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中,该工艺流程最为简单,总的水力停留
时间也少于同类其它工艺。
(三):在厌氧-缺氧-好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,SVI一般小于100,不
会发生污泥膨胀。
(四):污泥中含磷量高,%以上。
SBR
SBR是一种间歇式的活性泥泥系统,其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反
应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对
反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标,具有很大的灵活性。SBR池通常
:.
每个周期运行4-6小时,当出现雨水高峰流量时,SBR系统就从正常循环自动切换至雨
水运行模式,通过调整其循环周期,以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5
倍旱流量的冲击负荷。
SBR工艺具有以下特点:
(1)SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器,不需要二沉池,
不需要污泥回流设备,一般情况下也不需要调节池,因此要比传统活性污泥工艺节省基
建投资30%以上,而且布置紧凑,节省用地。由于科技进步,目前自动控制已相当成熟、
配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活,很适合小城市采用。
(2)处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的,是典型的非稳态过程,但在曝气阶段
其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中),随时间的延续而逐渐
降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中,
因此处理效果好。
(3)有很好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环
境,并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。
(4)污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长,减
少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的,因此沉
淀效果更好。
(5)SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。
其中改进工艺包括了ASBR,它是在20世纪90年代,由美国Dague教授等将过去用于
好氧生物处理的SBR工艺用于厌氧生物处理,开发了厌氧序批式活性污泥法(Anaerobic
SequencingBatchReactor,简称ASBR)。ASBR法是一种以序批间歇运行操作为主要特
征的废水厌氧生物处理工艺,一个完整的运行操作周期按次序分为进水、反应、沉淀和排水
4个阶段。与连续流厌氧反应器相比,ASBR具有如下优点:不会产生断流和短流;不需大阻
力配水系统,减少了系统能耗;不需要二次沉淀池及出水回流;所需要的搅拌设备和滗水器
在国内为定型设备,便于建设运行;运行灵活,抗冲击能力强,能适应废水间歇无规律排
放。
根据该地区污水水质特征,污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求,主要的去除目
的是BOD,COD和SS,本设计采用传统活性污泥法生物处理,曝气池采用传统的推
5Cr
流式曝气池。
:说明
:.
近、远期所设处理构筑物有粗、细格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、
二沉池、接触池、浓缩池、消化池、脱水机械。
格栅:格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道、泵房集水井的
进口处或污水处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,如纤维、碎
皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等,以便减轻后续处理构筑物的处理负荷,
并使之正常进行。被截留的物质称为栅渣。设计中格栅的选择主要是决定栅
条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。格栅断面有圆形、矩形、正方形、半
圆形等。圆形水力条件好,但刚度差,故一般多采用矩形断面。格栅按照栅
条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等;
按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅(~10mm);按照格栅除渣方式分
为人工除渣格栅和机械除渣格栅,目前,污水处理厂大多都采用机械格栅。
沉砂池:沉砂池是城市污水处理厂必不可少的处理设施,主要去除污水中粒径大于
,除砂的目的是为了避免砂粒对后续处理工艺和设备带来的不利
影响。砂粒进入初沉池内会使污泥刮板过度磨损,缩短更换周期;砂粒进入
泥斗后,将会干扰正常排泥或堵塞排泥管路;进入泥泵后将使污泥泵过度磨
损,使其降低使用寿命;砂进入带式压滤脱水机将大大降低污泥成饼率,并
使滤布过度磨损。以上情况,足以说明除砂对污水处理厂的重要性。常用的
沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和涡流式四种形式。平流式沉砂池具有结
构简单,处理效果较好的优点;竖式沉砂池处理效果一般较差;曝气沉砂池
的最大优点是能够在一定程度上使砂粒在曝气的作用下互相磨擦,可以去除
砂粒上附着的有机污染物,同时,由于曝气的气浮作用,污水中的油脂类物
质会升到水面形成浮渣而被除去;涡流式沉砂池利用水力涡流,使沉砂和有
机物分开,以达到除砂目的。四种形式沉砂池有各自不同的适用条件,其选
型应视具体情况而定。本设计中选用平流沉砂池,它具有颗粒效果较好、工
作稳定、构造简单、排沙较方便等优点。
初沉池:处理的对象是悬浮物质,同时可去除部分BoD,可改善生物处理构筑物的
5
运行条件并降低其BoD负荷。设计中采用辐流式初沉池,中心进水,周边
5
出水。优点:机械排泥,运行可靠,管理简单,排泥设备定型化。
曝气池:活性污泥的反应器是活性污泥系统核心设备,活性污泥系统的净化效果在
:.
很大程度上取决于曝气池的功能是否能正常发挥。设计采用推流式曝气池,
鼓风曝气。推流式曝气池设有廊道可提高气泡与混合液的接触时间,处理
效果高,构造简单,管理方便。
二次沉淀池:沉淀或去除活性污泥或腐殖污泥。它是生物处理系统的重要组成部分。
设计中采用辐流式二沉池。周边进水,中心出水。优点:机械排泥,运行
可靠,管理简单,排泥设备定型化。
浓缩池:污泥浓缩主要是减小污泥体积,降低污泥含水率,为污泥消化处理提供方
便。污泥中所含水大致分为四类:颗粒间的孔隙水,约占总水分的70%;毛
细水,约占20%;污泥颗粒吸附水和颗粒内部水约占10%。浓缩法主要降低
的是污泥的孔隙水。污泥中采用重力浓缩。优点:污泥含水率可以从99%
降低至96%,污泥体积可减小3/4,%降低至95%,体积可减
小1/2,为后续处理创造条件。
消化池:降解污泥中有机物,使污泥得到稳定,实现污泥“四化”(减量化、稳定化、
无害化、资源化)。设计中采用中温两级厌氧消化。优点:条件容易实现,产
气量少,但对寄生虫卵及大肠杆菌的杀菌率降低。
脱水机械:主要目的在于降低污泥中含水率,为污泥的后续处理打好基础。设计中采
用带式压滤机脱水,优点:设备简单,动力消耗少,可连续生产。
:处理构筑物形式选择:
:
:粗格栅
,应符合下列要求:
经初步核算每日栅渣量>。所以采用机械除渣。
-。。
格栅倾角一般采用45°-75°。机械清除国内一般采用60°-70°本设计采
用60°。
-。。
:
设计流量:Q(设计2组格栅);格栅间隙:e20mm;
max
过栅流速:v;格栅倾角:600
1
栅条宽度:s;
设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。
:.
B2v
(1)确定格栅前水深,根据最优水力断面公式Q11计算得:
12
2Q
栅前槽宽B1=,则栅前水深h=B/2=
11
v
1
Qsin
(2)栅条间隙数:n1(取n=56)
**
2
(3)栅槽有效宽度:B=s(n-1)+en=×(56-1)+×56=
0
:B=2B+=
0
(4)进水渠道渐宽部分长度:

进水渠宽:B
*
1
B
L2
12tan2tan200
(其中α为进水渠展开角,取α=20)
11
(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:

L1
222
(6)过栅水头损失(h)
1
设栅条断面为锐边矩形截面,取k=3,则通过格栅的水头损失:

hkhk2sin3()3sin60

其中:(s/e)4/3
h:水头损失;
0
k:系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增加倍数,取k=3;
ε:阻力系数,与栅条断面形状有关,当为矩形断面时β=。
(7)栅后槽总高度(H)
本设计取栅前渠道超高h=,则栅前槽总高度H=h+h=+=
212
H=h+h+h=++=
12
(8)栅槽总长度
L=L+L+++(+)/tanα
12
=++++(+)/tan60°
=
(9)每日栅渣量
:.
在格栅间隙在20mm的情况下,每日栅渣量为:
Qw***86400
W1>
k**1000
z
所以宜采用机械清渣。


本设计采用传统活性污泥法工艺系统,污水处理系统简单,只考虑一次提升。
污水经提升后再过细格栅,然后经平流沉砂池,自流通过初沉池、曝气池、二
沉池及接触池,最后由出水管道排入纳污河流。
设计流量:Q=
1).泵房进水角度不大于45度。
2).相邻两机组突出部分得间距,以及机组突出部分与墙壁的间距,应保证
水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸,。如电动机容量
大于55KW时,,。
3).泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式,尺寸为15m×12m,高12m,
地下埋深7m。
4).水泵为自灌式。

粗格栅
进水总管


吸水池最
底水位



:.
各构筑物的水面标高和池底埋深计算见高程计算。
,属于大流量低扬程的情形,考虑选用选用5台
350QW1200-18-90型潜污泵(流量1200m3/h,扬程18m,转速990r/min,功率90kw),四
用一备,流量:Q’=Q/4===1134m3/h
max
集水池容积:考虑不小于一台泵5min的流量:W=5*Q’/60=5*1134/60=
取有效水深h=,则集水池面积为:A=W/h==
泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构,尺寸为15m×12m,泵房为半地下式
地下埋深7m,水泵为自灌式。


污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池,细格栅用于进一步去除污水中较小的
颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。
:
已知参数:Q=。栅条净间隙为3-10mm,取e=10mm,格栅安装倾
max
-,取v=,栅条断面为矩形,选用平面A型
2
格栅,栅条宽度S=,其渐宽部分展开角度为200
设计流量:Q
max
过栅流速:v;
2
栅条宽度:s;格栅倾角:600
格栅间隙:e10mm;栅前流速:v
1

细格栅设计两组,每组的设计流量为:Q630L/s。
B2v
(1)确定格栅前水深,根据最优水力断面公式Q11计算得栅前槽宽
12
2Q
B1=,则栅前水深h=B/2=
11
v
1
:.
Qsin
(2)栅条间隙数n1(取n=111)
**
2
(3)栅槽有效宽度B=s(n-1)+en=(111-1)+×111=
B
(4)进水渠道渐宽部分长度L1
12tan2*tan200
(其中α为进水渠展开角,取α=20)
11

(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L1
222
(6)过栅水头损失(h)
1
因栅条边为矩形截面,取k=3,则

hkhk2sin3()3sin60:

(s/e)4/3
h:计算水头损失
0
k:系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增加倍数,取k=3
ε:阻力系数,与栅条断面形状有关,当为矩形断面时β=
(7)栅后槽总高度(H)
取栅前渠道超高h=,则栅前槽总高度H=h+h=+=
212
栅后槽总高度H=h+h+h=++=
12
(8)格栅总长度
L=L+L+++H/tanα
121
=++++°
=
(9)每日栅渣量
Qw***86400
W1>
k**1000
z
所以宜采用机械格栅清渣。

近期:Q;总变化系数K;
maxZ
远期:Q;;
max
总变化系数K。
Z
(1)平流沉砂池长度:L
:.
设:v(~);
t40s(停留时间要求为30s~60s)。
则:Lvt40。
(2)水流断面积A

Amax

(3)池总宽度:设2格,取格宽b;
则:B2b2
(4)有效水深:h
2

h,满足要求。

(5)沉砂池室所需容积:V
设计T=2d,即考虑排泥间隔天数为2天,则每个沉砂斗容积为:
QT24086400
Vmax
K106
Z
(6)每个沉砂斗容积:设取一个分格有两个沉砂斗,则

V
o22
(7)沉砂斗各部分尺寸
h闸阀
H
h
hh
DN200
出水
BB
LLaLL
L
图4平流式沉砂池计算草图
:.
设计斗底宽a=,斗壁与水平面的倾角为60°,斗高h=,则沉砂斗上口
1d
宽:
2h2
ada
tan60
沉砂斗容积:
h
Vda2aaa2
O3113
(8)沉砂室高度:采用重力排砂,,坡向砂斗,
L2a102
则:L
222
则沉泥区高度为:
hh
3d2
池总高度H:设超高h,则总高为
1
Hhhh2..34m
123
(9)进水渐宽部分长度:
3
4
L

(10)出水渐窄部分长度:
LL
31
(11)验算最小流速:

vmin>,符合要求。
minnA1
1min
2
(12)排砂管道
本设计采用沉砂池底部管道排砂,排砂管道管径DN200mm。

:.
辐流式初沉池拟采用中心进水,沿中心管四周花墙出水,污水由池
中心向池四周辐射流动,流速由大变小,水中悬浮物流动中在重力
作用下沉降至沉淀池底部,然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走,
澄清水从池周溢流入出水渠。辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿
孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成。从沉砂池流
出来的污水进入集配水井,经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀
池。
计算草图如下图:
辐流式初沉池计算
草图