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1、水污染把握工程课程设计50000m3/d SBR 工艺城市污水处理厂设计院系： 生物与化学工程系班级： 11 级环境工程姓名： 学号：2023 年 5 月污水厂设计任务说明设计题目：某城市污水处理工程规模为：处理水量 Q=5.0104m3/d,污水处理厂设计进水水质为 BOD5=120mg/L，CODcr=240 mg/L，SS=220 mg/L，NH3-N=25 mg/L，TP=2.0-3.0mg/L；出水水质执行污水综合排放标准GB 8978-1996 一级标准，即 CODcr60 mg/L，BOD520mg/L，NH3-N15mg/L，SS20mg/L， 磷酸盐以P 计0.5mg/L。要
2、求相应的污水处理程度为：E CODcr75%，E BOD583.3%，E SS90.9%，E NH3-N40%，EP75%-83.3%。1 、设计处理水量：日处理量：50000 m 3 / d秒处理量：0.579 m3 / sQ =50000= 0.579m3 / s = 579 L / s 24 3600依据室外排水设计标准，查表并用内插法得： K= 1.38z所以设计最大流量:Q= K Q = 1.38 50000 = 69034 m3 / d = 2876 .4m3 / h = 0.799 m3 / smaxz2、确定其原水水质参数如下：BOD5=120mg/LCODcr=240 mg/
3、LSS=220 mg/L NH3-N=25 mg/LTP=2.0-3.0mg/L3、设计出水水质符合城市污水排放一级 A 标准：BOD520mg/LCODcr60 mg/LSS20mg/L NH3-N15mg/L磷酸盐以 P 计0.5mg/L 4、污水处理程度确实定1依据设计任务书，该厂处理规模定为：50000 m3 / d进、出水水质:工程COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)进水240120220252.0-3.0出水602020150.5去除率75%83.3%90.9%40%75%-83.3%事故排放鼓风机房进水进水闸井粗格栅井提升泵
4、房计量井细格栅渠旋流沉沙池配水井SB 排入河流R池栅渣压榨外运沙外运泥饼外运沙水分别液上清液除磷池滤液5.SBR 工艺流程图剩余污泥沙水贮污泥分泥浓缩离池脱水器加药2污水系统的设计计算一、进水闸井的设计1. 污水厂进水管进水管设计参数：(1) 取进水管径为 D=1000mm，流速 v=1.00 m/s，设计坡度I=0.005；(2) 最大日污水量 Q=0.799m3/s；max(3) 进水管管材为钢筋混凝土管；(4) 进水管按非满流设计，布满度 h/D=0.75， n=0.014。(5)管内底标高为-5.0m，2. 进水管设计计算：(1)布满度 h/D=0.75，则有效水深 h=10000.7
5、5=750mm；(2)管内底标高为-5m，则水面标高为：-5.0+0.75=-4.25m； (3)管顶标高为：-5.0 +1.0=-4.0m；(4)进水管水面距地面距离 0.04.25=4.25m。2进水闸井参数设计进水闸井的作用是集合各种来水以转变进水方向，保证进水稳定性。进水闸 井前设跨越管，跨越管的作用是当污水厂发生故障或修理时，可使污水直接排入 水体，跨越管的管径比进水管略大，取为 1200mm。 其设计要求如下： 设在进水闸、格栅、集水池前； 形式为圆形、矩形或梯形；尺寸可依据来水管渠的断面和数量确定，但直径不得小于 1.0m 或1.2m； 井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得漂
6、浮来水官管顶。考虑施工便利以及水力条件，进水闸井尺寸取 24m，井深 7m，井内水深 0.75m，闸井井底标高为 0.0m，进水闸井水面标高为-5.0m，超越管位于进水管顶 1 m 处，即超越管管底标高为-3.0m。二、中格栅井及提升泵房中格栅井：7.04.07.0Hm3 分 2 组1. 设计参数处理水量 Q=50000m3/d 秒流量 Q1=0.579m3/s最大设计流量 Q=KZ*Q1=1.38*0.579=0.799 m3/s分两组格栅， 每组格栅最大设计流量 Qmax=0.3995 m3/s 栅前流速 v =0.7m/s，过栅流速 v =0.9m/s12栅条宽度取 s=0.01m，格栅
7、间隙 e=20mm 格栅倾角=75 ,栅前水深 h =0.55m2. 计算草图如下栅条工作平台进水1图1中格栅计算草图3. 设计计算=11B 2v1确定格栅前水深，依据最优水力断面公式Q max计算得:栅前槽22Q maxv12 0.39950.7B1.1宽 B =1= 1.1m ，则栅前水深h =1 =22= 0.55m（2） 栅条间隙数n =式中： n 中格栅间隙数Q maxsinaehv2= 0.3995sin 75 0.020 0.55 0.9= 39.7(取n = 40Q最大设计流量,m3/smaxe栅条间隙,mmh 栅前水深，mv 过栅流速，m/sa 格栅倾角（3） 栅槽有效宽度,
8、栅槽宽度一般比格栅宽 0.2-0.3m，取 0.2 B=sn-1+en+0.2=0.0140-1+0.02040+0.2=1.39m式中： B 栅槽宽度， m ；s 格条宽度，取0.01m（4） 进水渠道渐宽局部长度 L =1B - B12 tana1= 1.39 -1.1 = 0.398m2 tan 20其中进水渠渐宽局部开放角1= 20 （5） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄局部长度 L =21 = 0.199mL2（6） 过栅水头损失h 1因 栅 条 边 为 矩 形 截 面 ， 取k = 3 ， 则h = kh= kev2 sina = 3 2.42 (0.01) 3 0.92sin 75
9、= 0.115m4102g0.0202 9.81其中=s/e4/3h ：计算水头损失0k：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，与栅条断面外形有关，当为矩形断面时=2.42（7） 栅后槽总高度H取栅前渠道超高 h =0.3m，栅前槽总高度 H =h+h =0.55+0.3=0.85m212栅后槽总高度 H=h+h +h =0.55+0.115+0.3=0.965m12（8） 格栅总长度 L=L +L +1.0+0.5+ H /tan121=0.398+0.199+1.0+0.5+0.85/tan75=2.32m式中： L 栅槽总长度，m；L 中格栅的栅前进水渠道渐宽
10、局部长度，m；1L 中格栅与提升泵房连接处渐窄局部长度，m。2H 栅前槽总高度17每日栅渣量w =Qmax w 864000k1000总式中： w 每日栅渣量， m3 / dw 栅渣量，m3 /103 m3 污水，当栅条间隙为 1625mm，w00= 0.10 - 0.05m3 /103 m3污 水 ； 当 栅 条 间 隙 为 3050mm ， w0= 0.03 - 0.01m3 /103 m3 污 水 。 取w = 0.01m3 /103 m3污水0w = 0.799 0.01 86400 = 0.5m3 / d 0.2m3 / d ，故承受机械清渣。1.38 10004. 格栅除污机的选择
11、：依据计算，可选用 CH 型正靶回转式格栅除污机，主要技术参数： 表 HG-1500 型回转式格栅除污机技术参数栅条间隙mm10-50池深中等深度栅宽mm800-2023安装角排栅门高度 度mm60-90800三、污水提升泵房1 泵房工程构造按远期，流量设计当流量小于 2m3/s 时，常选用下圆上方形泵房1。本设计Qmax= 0.799m3 / s ，应选用下圆上方形泵房。承受 SBR 工艺方案，污水处理系统简洁，对于建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。2 (1)污水进入污水厂的标高为-5m，过格栅的损失为 0.115m，设计流量 Q=799L/s，则集水池正常水位=-5
12、+0.115=-4.855m（2） 出水口距离泵房 50m，出水口水面 4m（3） 集水池底标高-7.185m（4） 泵房标高 0m31按进水管设计流量 Q=799L/S，设 5 台泵1 备用，则每台水泵的容量为799/4=199.75取 200集水池容积，承受 1 台泵相当于 6min 的容量:W=200*60*6/1000=72m37有效水深承受 2.0，则集水池的面积：F=72/2=36m2.池底坡度为 i=0.2 倾向集水坑；(2) 选泵前扬程的估算集水池正常水位与出水口水位差为： 4-4.885=8.885m(3) 出水管水头损失：按每台有单独的出管口计： Q=200L/S,选用管径
13、为 DN400 的铸铁管。查表知(设计手册 01v=1.19m/s1000i=5.04出水管水头损失沿程损失50+6*0.00504=0.28224m局部损失按沿程损失的 30%为0.3*0.28224=0.0847m 吸水管水头损失沿程损失4.885*0.00504=0.0246局部损失按沿程损失的 30%为0.3*0.0246=0.00744总扬程 H=0.0074+0.0246+0.28224+0.0847+8.885=9.284m4 选泵假设选用泵的扬程为 12m，查手册，可承受 250WL60015 型立式排污泵表 250WL600-15 型立式排污泵技术参数排出口径mm流量m3/h
14、扬程m转速r/min功率kW效率%重量kg进水口径mm25075012735327712003005 总扬程核算吸水管：无底阀滤水网 DN=400，x =3;90铸铁弯头 4 个 ,DN400，x =0.6;偏心渐缩管 DN400dn300 ， x =0.18 h1=0.00504*4.885+(3+4*0.6+0.18)*(1.19)2/(2*9.81)=0.427出水管；偏心渐宽管 dn300DN400, x =0.131090弯头 DN400(4 个), x =0.4890弯头 DN400(4 个), x =0.3活门， x =1.7开启 70 h2=50+6*0.00504+(0.13
15、+0.48*4+1.7+0.3*4)*(1.19)2/(2*9.81)=0.6395H=h1+h2+h3+H1+H2=0.427+0.6395+0.5+8.885=10.45m 0.2m3 / d ，故承受机械清渣。4. 格栅除污机的选择依据计算，可选用云南电力修造厂江苏一环集团公司生产的 ZSB-4000 型转刷网箅式格栅除污机，主要技术参数：表 3-2XHG-2600 型旋转式格栅除污机技术参数每米深过水流量m3/h网毛刷转速(r/min)安 装角 度电动机功率kw格栅间距mm0.8917.970-802.2-5.510旋流沉砂池：1. 计算草图如下：2. 设计参数：()(1).旋流沉砂池
16、 I 为一种涡流式沉砂池，其最高时设计流量时，停留时间不应小于 30s，设计水力外表负荷宜不大于 200 m3 / m2 h ，有效水深宜为 1.0-2. 0m，池径与池深比宜为 2.0-2.512(2)进水渠道流速，在最大流量的 40%80%状况下为 0.60.9m/s； (3).沉砂池的超高取 0.3m。(4)选定两座旋流沉砂池, 则Q=Q kz = 50000 1.38 /(2 24) = 1436.5 =1437.5 m3 / h =399.5L/S。D2(5).规格选择 查给排水设计手册第 05 期表 5-10，选择直径 3.65m 的旋流式沉砂池 I，各局部尺寸如下表：型流量号(
17、L / s )550530表旋流式沉砂池 I 的局部尺寸mABCDEFGHJKL3.651.50.7501.500.401.700.600.510.580.801.45(6)参数校核a:外表负荷q=4QD/(3.14*A2)=4*1437.5/(3.14*3.652)=137.45 m3/(hm2)b:停留时间沉砂区体积 V=3.14*A2J/4 + 3.14G*A2+AB+B2)/12=3.14*3.652*0.58/4 +3.14*0.60*3.652+3.65*1.5+1.52/12=9.37 m3停留时间 HRT=3600*V/QD=3600*9.37/1437.5=23.5s30sd
18、:进水渠流速 V=QD/(3600*C*H)=1437.5/(3600*0.75*0.51)=1m/s 出水渠流速 V=QD/(3600*D*H)=1437.5/(3600*1.5*0.51)=0.52m/s3. 排砂方法：本设计承受空气提升器排砂，该提升装置由设备厂家与桨叶分别机成套供给4.排砂量计算 城镇污水的沉砂量按20m3 /106 m3 污水计算，其含水率为 60%， 容重约为1500kg / m3，则总沉砂量为 50000 20 10 -6 = 1.0m 3 / d沉砂池的沉砂经排砂泵装置排解的同时，往往是砂水混合体，为进一步分别13砂和水，需配套砂水分别器。去除沉砂的时间间隔为
19、2d，依据排砂量2m 3 / 次， 选用 LSSF-260 无轴螺旋砂水分别器。四 配水井1：草图2：设计要求1水利配水设施根本原理是保持各个配水方向的水头损失相等2) 配水渠道中的水流速度不应大于 1m/s,以利于配水均匀和削减水头损失3：设计计算（1） 进水管径 D配水井进水管的设计流量 Q =2875m3/h,当进水管径1maxD =1100mm,查水利计算表，知 V=0.837m/s，满足设计要求114（2） 矩形宽顶堰 进水从配水井底中心进入。经等宽度堰流入 6 个水斗再由管道接入 6 座构筑物，每个构筑物的安排水量为 q=2875/6=479.17m3/h=133.1 9L/ s。
20、配水承受矩形宽顶溢流堰至配水管（3） 堰上水头 H。由于出水溢流堰的流量在一般状况下大于 100L/s 时承受矩形堰，小于 100 时承受三角堰，本设计承受矩形堰堰高 h 取 0.5m。2gH矩形堰流量q = m0bH式中q矩形堰流量，m3/s H堰上水头，m b堰宽，m，取 1.0mm 流量系数，通常承受 0.3270.332，取 0.3303 0.13319 * 0.13319 / 0.33* 0.33*1*1* 2 * 9.81则H = 0.203m（4） 堰顶厚度。依据有关资料，当 2.5B/H10 时，属于矩形宽顶堰。取 B=0.6m,这时 B/H=2.956，故该堰属于矩形宽顶堰。
21、（5） 配水管径D2设配水水管管径 D2=450mm，查水利计算表，知V=0.837m/s(6)配水漏斗上口口径 D按配水井内的 1.5 倍设计，D=1.5D =1.5*1100=1650mm1五 生物脱氮除磷氧化池1. 确定其原水水质参数如下：BOD5=120mg/LCODcr=240 mg/LSS=220 mg/L NH3-N=25 mg/LTP=2.0-3.0mg/L2. 设计出水水质符合城市污水排放一级 A 标准：BOD520mg/LCODcr60 mg/LSS20mg/L NH3-N15mg/L磷酸盐以 P 计0.5mg/L 3 设计计算1运行周期反响器个数 n =6 个，周期时间为
22、t=6h，周期数 n =5，每周期12处理水量 Q=1388.89m3。每周期分为进水、曝气、沉淀、排水、闲置 5 个阶段。进水时间为 t =t/nF式中：t 每池每周期进水所需时间，h;F15t一个周期运行的时间，h； n每个序列反响池个数；则 t =6/6=1hFMLSS 取 4000mg/L,污泥界面沉速为u=4.6*104*X-1.26=4.6*104*4000-1.26=1.33m曝气池滗水高度 h =1.4m,安全水深取 0.5m，则1沉淀时间 t =1.4+0.5/1.33=1.4hs反响时间 t =t-t -t -t -t =6-1.4-1-1-0.5=2.1hRsFdb式中：
23、 t 排水时间宜为 1.01.5h，这里取 1.0h；dt 闲置时间，此时间应依据现场具体状况而定，这里为了计算便利，b取 0.5h反响时间比e=t /t=2.1/6=0.35hR2曝气池体积经过处理后排出的水的 BOD5 由溶解性 BOD5 和悬浮性 BOD5 组成，其中只有溶解性 BOD5 与工艺计算有关。出水溶解性 BOD5 可用下式估算：S =S -7.1K fCezde5式中： S 出水溶解性BOD ，mg/L；e5S 出水总 BOD ，mg/L，取 S =20mg/L；zzK 活性污泥自身氧化系数，d-1,典型值为 0.06d-1；df 出水中 MLVSS 与 MLSS 的比值，对
24、于生活污水 f 值为 0.75；C 出水 SS，mg/L，取 C =20mg/L；ee则 S =20-7.1*0.06*0.75*20=13.6mg/Le由于活性污泥抱负的养分平衡式为 BOD:N:P=100：5：1 所以即使进水中 BOD5=120mg/L 全部被去除也只需 6mg/L 的 N。故进水 TN 较高。为满足硝化要求，曝气段污泥泥龄 取 25d，污泥产率系数 Y 取 0.6，活性污泥自身氧化系数K 取d0.06d-1。C曝气池体积V = YQq(S 0- S ) /eXf (1+ K qd C) = 0.6*50000*25*(120-13.6)/0.35e*4000*0.75*
25、(1+0.06*25)=30400m3(3)复核滗水高度 h1SBR 池共设 6 座，有效水深 H=5m，则滗水高度 h116h =HQ/(n V)=5*50000/(6*30400)=1.37 1.4m12与假设值一样54)复核污泥负荷 L =QS/eXV=50000*120/(0.35*4000*30400)=0.14kgBOD /kSgMLSS)5)剩余污泥产量剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成。剩余生物污泥DXv 计算公式为:17DX= YQ S - Se - KVf X0V1000d1000K 与水温有关，水温 20C时 K=0.06d-1，依据室外排水设计标准GB 500dd201
26、42023的有关规定，不同水温时应进展修正。这里假设水温为 20C 。则剩余生物污泥量为：DXV = 0.6*50000*106.4/1000 -0.35*0.06*30400*0.75*4=1276.8剩余非生物污泥量Sb0C - Ce220 - 20DX = Q(1- f f ) 1000= 50000 (1- 0.7 0.75) 1000= 4750kg / d式中：C 设计进水 SS，mg/L，取 220mg/L;0f 进水中可生化局部比例，设 f =0.7；bbVS剩余污泥总量 DX = DX + DX = 1267.8+4750=6026.8kg/d (6)复核出水 BOD5L=c
27、h24 +24S24 1200= 4.37 mg/LK 2 XftRn224 + 0.0168 4000 2.1 0.75 6式中： K 动力学参数，取值范围 0.01680.0281，这里取 0.0168;2复核结果说明，出水水质可以满足要求。（7） 复核 NH -N微生物合成去除的氨氮 N3W可用下式计算。VN= 0.12 DX= 0.12 1276.8 = 0.0031mg/LWQ50000K这里微生物合成使出水氨氮仍高于设计出水标准。故要考虑硝化作用，出水氨氮计算承受动力学公式。m= m DO1- 0.833(7.2 - pH) e 0.098*(T-15)Om(T )m(15)+ D
28、Om式中；m (15) 标准水温15C时硝化细菌最大比增长速度，d-1，m (15) =0.5d-1；mT设计条件下污水温度，C，这里取 20C； DO曝气池内平均溶解氧，mg/L，DO=2.0mg/L;K 溶解氧半速度常数，mg/L，K =1.3mg/L；OOpH污水 pH 值，取 7.2；将有关参数代入得mm(20)= 0.52 1.3 + 21- 0.833(7.2 - 7.2) e0.098*(20-=105).495 d-1；硝化细菌增长半速度常数 KN也与温度有关，计算公式为:K =K *e0.118*T-15)=0.5*e0.118*20-15)=0.9mg/LNN(15)式中：
29、K 标准水温15C时硝化细菌半速度常数，mg/L，K=0.5mg/L；N(15)N(15)硝化细菌增长速度为mN11N (20)= qc + b=+ 0.04 = 0.08d-125式中：b 硝化细菌自身氧化系数，d-1，受水温影响，修正计算为：b=bN*1.04T-20,b=0.04d-1；NTN20N20出水氨氮为N=KN ( 20)m- mN (20)=0.9 0.08= 0.173mg/Lme( 20)m( 20)N ( 20)0.495 - 0.08复核结果说明，出水水质可以满足要求。（8） 设计需氧量计算设计需氧量包括氧化有机物需氧量、污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量和出水带走的氧量
30、。有机物氧化需氧系数a =0.5，污泥需氧系数b=0.12。氧化有机物和污泥需氧量 AOR 为1AOR1= aQ (S - S) + ebXVf = 0.5 50000 (120 -13.6) + 0.35 0.12 4000 30400 0.75e100010000=6490.4 kg/d2进水氨氮 N =25mg/L,出水氨氮 Ne=0.173mg/L，硝化氨氮需氧量 AOR 为AOR0= 4.6(QN - Ne - 0.12 eVXf ) = 4.6 (50000 25 - 0.173 - 0.12 0.35 4000 30400 0.75)c0210001000q10001000 25
31、=4775.4kg/d反硝化产生的氧量 AOR3N - TNeVXf25 - 20 0.1730.35 4000 30400 0.75AOR= 2.86(Q0e - 0.12) = 2.86(50000 - 0.12 C310001000q10001000 25=2642 kg/d总需氧量为 AOR=4775.4+6490.4-2642=8623.8kg/d=359.325kg/h（9） 标准需氧量AOR CSOR = abrCSS (20)- Cb(T )工程假设在 0 海拔地区，大气压力为 1.013*105pa，则r =1微孔曝气头安装在距池底 0.3m 处，漂浮深度 H=4.7m，其确
32、定压力为p =p+9.8*105H=1.013*105+0.098*105*4.7=1.47 105 pab微孔曝气头氧转移效率 E 为 20%，气泡离开水面时含氧量为A21(1- E )O =A100% = 17.5%At79 + 21(1- E )污水水温为 20C，清水氧饱和度C =9.17mg/L，则曝气池内平均溶解氧饱和度为C= CpOtS(20)SbS (20)(b+) = 10.48mg/L20260042查附录九，C =9.17mg/L、a =0.85、b = 0.95， 则标准需氧量为SOR =S(20)359.325 9.17 0.850.95110.48 - 2SOR48
33、7.2= 487.2kg/h空气用量 r =E0.3A= 8120 m3/h=135.3m3/min0.3 0.2(11)曝气池布置SBR 反响池共设 6 座。每座曝气池长 53m,19m 宽，水深，超高 0.5m，有效体积为 5066.67m3，6 座反响池有效体积 30400m3。污水处理厂每组 SBR 池的运行状况如下表所示。表 污水处理厂每组 SBR 的运行状况工程第一小时其次小时第三小时第四小时第五小时第六小时1 池进水曝气曝气曝气沉淀滗水2 池曝气曝气曝气沉淀滗水进水3 池曝气曝气沉淀滗水进水曝气4 池曝气沉淀滗水进水曝气曝气5 池沉淀滗水进水曝气曝气曝气6 池滗水进水曝气曝气曝气沉淀六、鼓风机房依据所需供气量 135.3 为和压力 47kPa，可选用 RF-245 型罗茨鼓风机