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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流张潘明污水处理厂初步设计说明书(水质工程学课程)(同名61158).精品文档. 设计计算说明书 第一章 城市污水处理厂设计第一节 污水厂选址 未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展发展和生态环境，危及国计民生。所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处理。而且工业废水排入城市批水管网时，必须符合一定的排放标准。最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。 在设计污水处理厂时，厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。 选择厂址应遵循如下原则： 1.为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区
2、或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米。2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。4.要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。 第二节 工艺流程 1.污水处理工艺流程 处理厂的工艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形
3、式的选择，两者是互有联系，互为影响的。城市生活污水一般以BOD物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处理法活性污泥法为主。生活污水和工业废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能把所有的污染物质去除干净，一种污水往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。 具体的流程为：污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去初SS 45%,BOD 25%，污水进入曝气池中曝气，从一点进水，采用传统活性污泥法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。 2.污泥处理工艺流程 污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从
4、沉淀池排出的沉淀污泥，从生物处理排出的剩余活性污泥等。这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。污泥处理的方法是厌氧消化，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化等处理。具体过程为：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温二级消化。一级消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。二级消化池不加热，利用余热进行消化，消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外。本设计采用的工艺流程如下图所示。第二章 处理构筑物工艺设计第一节 设计流量的确定1. 平均日流量 =3.4万2. 最大日流量 污水日变化系
5、数 最大日流量 第二节 泵前中格栅设计计算中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。1.格栅的设计要求（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：1) 人工清除 2540mm2) 机械清除 1625mm3) 最大间隙 40mm（2）过栅流速一般采用0.61.0m/s.（3）格栅倾角一般取600 （4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s.（5）通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m。2. 格栅尺寸计算设计参数确定：设计流量Q1=0.551m3/s（设计2
6、组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前流速：v1=0.7m/s， 过栅流速：v2=0.9m/s；渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.02m；栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：=60；单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/103m3污水。设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽= m，则栅前水深m（2）栅条间隙数： （3）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+en=0.01（36-1）+0.0236=1.07m 考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.4=2.54m（4）进水渠道渐宽部分长度：进水渠宽：m（其中1为进水渠展开角，取1=）
7、（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m（6）过栅水头损失（h1）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： 其中： h0：水头损失； k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3； ：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42。（7）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.79+0.3=1.09mH=h+h1+h2=0.79+0.103+0.3=1.193m（8）栅槽总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.79+0.30）/tan=2.12 +1.06+0.5+1.0+(0.79+0.3/tan60
8、=5.3m（9）每日栅渣量在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为： ,所以宜采用机械清渣。第三节 污水提升泵房设计计算1. 提升泵房设计说明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。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过初沉池、曝气池、二沉池及，最后由出水管道排入河流。设计流量：Q=1983.6m3/h=551L/s1）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，并不得小于0.8。如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。3）泵站采用矩形平面
9、钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为15 m12m，高12m，地下埋深7m。4）水泵为自灌式。2. 泵房设计计算各构筑物的水面标高和池底埋深计算见第五章的高程计算。污水提升前水位320.80m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位335.80m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=335.80-320.80=15.00m水泵水头损失取2m，安全水头取2 m从而需水泵扬程H=19m再根据设计流量0.551m3/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用3台350QW1200-18-90型潜污泵（流量1200m3/h，扬程20m，转速990r/min，功率90kw），两用一备，流量： 集水池容积： 考
10、虑不小于一台泵5min的流量：取有效水深h=1.3m，则集水池面积为: 泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构,尺寸为15 m12m,泵房为半地下式地下埋深7m，水泵为自灌式。 第四节 泵后细格栅设计计算1.细格栅设计说明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。2.设计参数确定：已知参数：Qmax=1983.6m3/h=0.551 m3/s。栅条净间隙为3-10mm，取e=10mm，格栅安装倾角600 过栅流速一般为0.6-1.0m/s ,取V=0.9m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m，其渐宽部分展开角
11、度为200设计流量Q=1983.6m3/s=551L/s栅前流速v1=0.7m/s， 过栅流速v2=0.9m/s；栅条宽度s=0.01m， 格栅间隙e=10mm；栅前部分长度0.5m， 格栅倾角=60；单位栅渣量1=0.10m3栅渣/103m3污水。3. 设计计算 污水由一根污水总管引入厂区，故细格栅设计一组，设计流量为：Q=551 L/s=0.551m3/s。（1） 确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽=m，则栅前水深m（2）栅条间隙数（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（72-1）+0.0172=1.43m（4）进水渠道渐宽部分长度（其中1为进水渠展开角，取1=
12、）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m（6）过栅水头损失（h1） 因栅条边为矩形截面，取k=3，则其中： h0：计算水头损失 k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 ：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42（7）栅后槽总高度（H） 取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.79+0.3=1.09m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.64+0.26+0.3=1.20m（8）格栅总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan=1.43+0.72+0.5+1+（0.79+0.3）/tan60=4.3m（9）每日栅渣量m3/d0.2
13、m3/d 所以宜采用机械格栅清渣。第五节 沉砂池设计计算1. 沉砂池的选型：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。2 设计资料1）沉砂池水力停留时间30-60s；2）有效水深不大于1.2m；3）水流速，0.15-0.3m/s；4）每格宽度不小于0.6m。计算草图如下页图4所示：2.1 设计参数确定设计流量：=551L/s（设计1组池子） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=40s2.2 池体设计计
14、算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2540=10m（2）水流断面面积：（3）沉砂池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=2m0.6m，每组池总宽B=2b=4.0m（4）有效水深：h2=A/B=2.2/4=0.55m （小于1.2m）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=3m3/105m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积： = 1.27m3 （大于V1=0.56m3，符合要求）（7）沉砂池高
15、度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度： 则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =1.0+0.063.35=1.20m 池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.63+1.20=2.13m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=2.38m（10）校核最小流量时的流速：最小流量一般采用即为0.75Qa，则，符合要求.(11) 进水渠道格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为: 式中： B1进水渠道宽度（m），本设计取1.5m； H1进水渠道水深（m），本设计取0.
16、5m。(12) 出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：式中： m流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4；（13） 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。 第六节 辐流式初沉池设计计算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。本设计选择两组辐流式沉淀池，每组设计流量为0.28m3
17、/s，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。1. 沉淀部分水面面积 表面负荷采用1.2-2.0，本设计取=2.0，沉淀池座数n=2。2. 池子直径 D = = （D取25m）3. 沉淀部分有效水深 设沉淀时间t = 2h ,有效水深： h2 =qt =22=4m4. 沉淀部分有效容积 Q = t =m/h5. 污泥部分所需的容积 由任务书知进水悬浮物浓度C0为0.20kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积： V= =m则每个沉淀池污泥所需的容积为13
18、.2m3 6. 污泥斗容积 设污泥斗上部半径r12m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取=60，则 污泥斗高度： h5 = （r2- r1）tg=（2-1）tg60=1.73m 污泥斗容积： V1 = （r12+r2r1+r22）= （22+21 +12）=12.68m3 7. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为：h4 = （R- r1）i=（13-2）0.05 = 0.55m 圆锥体部分污泥容积：V2 = （R2+Rr1+r12）=污泥总体积：V= V1+ V2 =12.68+114.56 =127.24 m316.2m3
19、 ，满足要求。8. 沉淀池总高度 设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3 =0.5m，沉淀池总高度： H = h1+h2 +h3+h4 +h50.3+4+0.5+0.55+1.737.08 m 9. 沉淀池池边高度 H= h1+h2 + h3 = 0.3+4+0.5 = 4.8 m10. 径深比 D/ h2 = 26/4 = 6.5 (符合要求)11. 进水集配水井 辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。 配水井中心管径：式中： v2 配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v20.6m/s；取0.7m/s配水井直径：式中：v
20、3 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s.12. 进水管及配水花墙沉淀池分为四组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙，过孔流速：式中： 孔洞的宽度（m）； 孔洞的高度（m）； 孔洞个数(个)。v4 穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s；13. 集水槽堰负荷校核设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：q0 = = m3/(ms) = 2.8L/
21、(mS)10 （符合设计要求）本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为： L1 = L/5=115/5 = 23m本设计取超高为0.5 m，则曝气池总高为： H = 4.00.5 = 4.5m （3） 确定曝气池构造形式 本设计设四组5廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。曝气池平面图如图6所示：5. 需氧量计算本工程设计中采用鼓风曝气系统。（1）平均时需氧量计算 =6488.64（kg/d）=270.36（kg/h）式中：每代谢1kgBOD所需氧量（kg），本设计取0.5； 1kg活性污泥(MLVSS)每天
22、自身氧化所需氧量（kg），取0.15.(2) 最大时需氧量： =7628.18（kg/d）=317.84（kg/h）最大时需氧量与平均时需氧量的比值为：(3) 每日去除的BOD5 值 （4）去除1 kg BOD5 需养量 6. 供气量计算本设计中采用YHW-型微孔曝气器，氧转移效率（EA）为20%。敷设在距池底0.20m处，淹没水深为4m，计算温度定为30。 相关设计参数的选用：温度为20时，=0.85，=0.95，=1.0，CL=2.0mg/L，CS（20）=9.17 mg/L。温度为30时，CS（30） =7.63 mg/L。（1）空气扩散器出口处绝对压力： Pb =1.0131059.8
23、103H=1.0131059.81034= 1.405105 （ Pa）（2）空气离开曝气池水面时氧的百分比：Qt = 100% = 100% = 17.54%（3） 气池混合液平均氧饱和度：CSb = CS()= 7.63()= 8.48 mg/L换算成20条件下脱氧清水的充氧量：（R 为平均时需氧量）（4） 相应的最大时需氧量：（5） 曝气池平均时供气量：（6） 曝气池最大时供气量：（7）去除1kg BOD5 的供气量：（8）1m3污水的供气量： 第八节 向心辐流式二沉池设计计算为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该沉淀池采用周边进水，中心出水的
24、幅流式沉淀池，采用吸泥机排泥。计算草图如图81.设计参数的选取 表面负荷：qb范围为0.61.0 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h，出水堰负荷设计规范规定取值范围为1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)；沉淀池个数n=4；沉淀时间T=2h2.沉淀池尺寸设计（1）每组池子表面积为：（2）池子直径 （取20 m）（3） 池子实际表面积 实际的表面负荷 (4) 单池设计流量 （5） 校核堰口负荷 3211.25m3符合设计要求.2. 二级消化池设计计算(1) 二级消化池容积式中： Q污泥量（m3/d）； P投配率（%），本设计取8%； n消化池个数，本设计设置1座。由于二
25、级消化池单池容积与一级消化池相同，因此二级消化池各部份尺寸同一级消化池。 第六节 机械脱水间设计计算1. 污泥机械脱水设计说明： 污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。（1） 污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。 （2） 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98。（3） 经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 （4） 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。 （5 ）
26、脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。 (6) 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。2.脱水机选择本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水 ，脱水设备选用我国研制的DY-3000型带式压滤机，其主要技术指标为：干污泥产量600kg/L，泥饼含水率可以达到75%78%，单台过滤机的产率为24.629.4kg / ( m2 h),选用3台，2用1备。工作周期定为12小时。机械脱水间平面尺寸设计为 LB= 40m12m . 第四章 污水处理厂的平面布置1. 总平面布置原则该污水处理厂主要处理构筑物有：机械除渣格栅井、污水提升泵
27、房、平流沉砂池、辐流初次沉淀池、鼓风曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、消化池、计量设施等及若干辅助建筑物。总图平面布置时应遵从以下几条原则。 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。 构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。 管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。
28、 协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。（2）总平面布置结果污水由南边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管排入河流。污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东北部，占地较大的污水处理构筑物在厂区西部，沿流程自南向北排开，污泥处理系统在污水处理构筑物的西部。厂区主干道宽7米，两侧构（建）筑物间距不小于15米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于10米该厂平面布置特点为：流线清楚，布置紧凑。鼓风机房和回流污泥泵房位于曝气池和二次沉淀池一侧，节约了管道与动力费用，便于操作管理。污泥消化系统构筑物靠近四氯化碳制
29、造厂（即在处理厂西侧），使消化气、蒸气输送管较短。节约了基建投资。办公室。生活住房与处理构筑物、鼓风机房、泵房、消化池等保持一定距离，位于常年主风向的上风向，卫生条件与工作条件均较好。在管线布置上，尽量一管多用，如超越管、处理水出厂管都借道雨水管泄入附近水体，而剩余污泥、污泥水、各构筑物放空管等，又都与厂内污水管合并流人泵房集水井。第二期工程预留地设在一期工程右侧。 具体布置见附图1 第五章 污水厂的高程布置污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。 第一节 控制点高程的确定1.进厂管有一根，流量为0.551m3/S，选用800mm的钢筋混凝土圆管，进厂端设计管内底标高为321.00m。2.考虑将出厂水水通过重力自流排入附近的涪江。河流20年一遇的洪水位为322.5m。因而可以确定出厂管的管内底标高，出厂管选用1200mm的钢筋混凝土圆管一根，出厂水排放点河流3km，总水头损失为3.38m，出厂水排放点的水位标高应不低于322.5m+4.38m=326.88 m，拟取326.9m。第二节 各