污水處理廠課程設(shè)計(jì)(氧化溝工藝)

1、 前言城市污水主要為生活污水和工業(yè)廢水的混合污水。目前城市污水的排放已造成了對(duì)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重污染，做好城市污水的處理及再生利用是主要任務(wù)之一，解決城市污水對(duì)水環(huán)境污染的重要途徑之一，就是修建污水處理廠。污水處理是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)不可或缺的組成部分。污水處理在發(fā)達(dá)國(guó)家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如英國(guó)，德國(guó)，芬蘭，荷蘭等歐洲國(guó)家均已投巨資對(duì)因工業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的水污染進(jìn)行治理，日本，新加波，美國(guó)，澳大利亞等國(guó)家也對(duì)污水處理給予了較大投資，特別是新加波并沒(méi)有走先污染后治理的道路，而是采取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策，使該國(guó)不僅在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)入發(fā)達(dá)國(guó)家的行列，而且還是一個(gè)綠樹(shù)成蔭，藍(lán)天碧水，環(huán)境優(yōu)美的國(guó)

2、家。我國(guó)在建國(guó)初期只有幾個(gè)過(guò)去由外國(guó)租界留下來(lái)的城市污水處理廠，主要集中在上海，日處理量不過(guò)幾萬(wàn)噸，解放后，城市污水處理廠有了較大的發(fā)展，特別是“六五”期間，發(fā)展較為迅速。截止1985年底，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已在19個(gè)省的30多個(gè)城市和30多個(gè)直轄市建有污水處理廠63座，截止1987年底，全國(guó)城市污水處理廠建成投產(chǎn)的已有78座。至1990年，有污水處理石拱的城市56個(gè)，省和直轄市增加到21個(gè)。1999年全國(guó)建成污水處理地398座，處理率29.65%。城建系統(tǒng)內(nèi)187座，處理率16.18%。目前全國(guó)共有17000個(gè)建制鎮(zhèn)，絕大多數(shù)沒(méi)有排水和污水處理設(shè)施，全國(guó)城市污水處理率僅達(dá)到20%左右。而且，由于

3、二十幾年來(lái)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的蓬勃發(fā)展，造成一些中小城鎮(zhèn)尤其是經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的中小城鎮(zhèn)，污染嚴(yán)重，已經(jīng)影響到人民的生活和健康。針對(duì)目前的情況，國(guó)家提出至2010年我國(guó)平均污水處理率要達(dá)到40%，設(shè)市城市的污水處理率不低于60%，重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70%，因此探索適合中小城市的經(jīng)濟(jì)適用的污水處理工藝，以較少的投資建成污水處理廠，以較低的運(yùn)行費(fèi)用運(yùn)轉(zhuǎn)污水處理廠，達(dá)到消除污染，保護(hù)環(huán)境是我們目前最緊迫的任務(wù)。目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)41.1設(shè)計(jì)任務(wù)41.2 設(shè)計(jì)資料41.2.1、設(shè)計(jì)規(guī)模41.2.2、污水水質(zhì)41.2.3、其它有關(guān)資料5二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)62.1 工程概況62.1.1 基本情況62.2 污水處理

4、廠工藝的選擇62.2.1 污水水質(zhì)分析62.2.2 處理工藝的選擇72.2.3 氧化溝工藝的選擇92.2.4 污泥處理工藝選擇11 2.2.5 污水、污泥處理工藝流程圖122.3 污水處理廠工程設(shè)計(jì)122.3.1污水處理廠總平面設(shè)計(jì)122.4 各主要構(gòu)筑物及設(shè)備說(shuō)明142.4.1 粗格柵間142.4.2 污水提升泵房142.4.3 集水井142.4.4 曝氣沉砂池152.4.5 厭氧選擇池152.4.6 氧化溝152.4.7 二沉池152.4.8 接觸池162.4.9 污泥濃縮池162.4.10 污泥脫水間172.4.11 其他建筑物17三、構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算及附屬設(shè)備的選型173.1 設(shè)計(jì)流量

5、173.2 溢流井的設(shè)計(jì)183.3 粗格柵的設(shè)計(jì)計(jì)算183.3.2 附屬設(shè)備的選型213.4 集水池的設(shè)計(jì)213.5 污水提升泵的設(shè)計(jì)223.6 細(xì)格柵的設(shè)計(jì)計(jì)算223.6.2 附屬設(shè)備的選型243.7 曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)253.7.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明253.7.2 設(shè)計(jì)參數(shù)253.7.3 設(shè)計(jì)計(jì)算263.7.4 附屬設(shè)備選型273.8 厭氧選擇池的設(shè)計(jì)283.8.1 厭氧池配水井283.8.2 厭氧選擇池283.9 三溝氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算293.9.1 設(shè)計(jì)參數(shù)293.9.2 設(shè)計(jì)計(jì)算293.9.3 附屬設(shè)備的選型333.10 二沉池配水井343.10.1 設(shè)計(jì)參數(shù)343.10.2 設(shè)計(jì)計(jì)算343.1

6、1 輻流式二沉池353.11.1 設(shè)計(jì)參數(shù)353.11.2 設(shè)計(jì)計(jì)算363.11.3 附屬設(shè)備的選型373.12 消毒池373.12.1 設(shè)計(jì)參數(shù)373.12.2 設(shè)計(jì)計(jì)算373.13 液氯投配系統(tǒng)383.13.1 設(shè)計(jì)參數(shù)383.13.2 設(shè)計(jì)參數(shù)38（1）投加量383.14 污泥回流泵房383.15 污泥濃縮池393.15.1 設(shè)計(jì)參數(shù)393.15.2 設(shè)計(jì)計(jì)算393.16 污泥脫水間41四、污水處理廠成本概算424.1 水廠工程造價(jià)424.1.1 計(jì)算依據(jù)424.1.2 單項(xiàng)構(gòu)筑物工程造價(jià)計(jì)算424.2 污水處理成本計(jì)算43個(gè)人小結(jié)45 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)1、根據(jù)設(shè)計(jì)原始資料

7、提出合理的處理方案及處理工藝流程，包括各處理構(gòu)筑物型式的選擇、污泥的處理及處置方法、處理后廢水的出路；2、進(jìn)行各處理構(gòu)筑物的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，確定其基本工藝尺寸及主要構(gòu)造（用單線條畫(huà)草圖并注明主要工藝尺寸）；3、進(jìn)行廢水處理廠（站）的總體平面布置（包括各處理構(gòu)筑物、輔助建筑物平面位置的確定，主要廢水和污泥管道的布置），并繪制平面布置圖（比例尺1：2001：500）；4、進(jìn)行各處理構(gòu)筑物的高程計(jì)算并繪制廢水處理廠（站）的流程圖（比例尺縱向1：501：100；橫向1：5001：1000）；5、進(jìn)行廢水處理廠（站）初步的工程概算；6、編制工藝設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 1.2 設(shè)計(jì)資料根據(jù)城市總體規(guī)劃，華東某市決

8、定在其城西地區(qū)興建一座城市污水處理廠，以完善該地區(qū)市政工程配套，控制日益加劇的河道水污染，改善環(huán)境質(zhì)量。 1.2.1、設(shè)計(jì)規(guī)模設(shè)計(jì)流量見(jiàn)設(shè)計(jì)題目，總變異系數(shù)1.5。 1.2.2、污水水質(zhì)污水主要為城鎮(zhèn)市政生活污水，具體水質(zhì)參數(shù)見(jiàn)下表。處理水質(zhì)應(yīng)達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb18918-2002）一級(jí)b標(biāo)準(zhǔn)排放要求。 表1 進(jìn)水水質(zhì) （單位：mg/l）項(xiàng) 目codcrbod5ssnh3-ntp進(jìn)水水質(zhì)380190238494.9出水水質(zhì)602020150.5 1.2.3、其它有關(guān)資料規(guī)劃中初步劃定污水設(shè)在該地區(qū)西南部，廠區(qū)距運(yùn)河尚有1.5公里。受納河流常年平均水位1.4m（黃?；鶞?zhǔn)標(biāo)高，

9、下同），最高洪水位2.50m，河床平均標(biāo)高為-1.50m。該地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)。按照城市豎向規(guī)劃，廠區(qū)地面標(biāo)高應(yīng)為2.76m。污水管由北向南進(jìn)入污水廠區(qū)，管徑d600mm，管底標(biāo)高-1.80m。廠區(qū)地基承載力滿足污水處理廠一般要求，地下水位為-1.5m。- 46 -二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2.1 工程概況 2.1.1 基本情況設(shè)計(jì)名稱：某城鎮(zhèn)6.5萬(wàn)m3/d污水處理廠設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)規(guī)模：日處理城鎮(zhèn)污水6.5萬(wàn)m3，包括生活污水和城市工業(yè)廢水。處理工藝：污水處理采用厭氧選擇池加氧化溝工藝，污泥處理采用機(jī)械濃縮壓濾處理工藝。設(shè)計(jì)內(nèi)容：污水處理廠一座，及其他附屬建筑物，包括綜合樓、配電室、鍋爐房、傳達(dá)室、食

10、堂、浴室、籃球廠等。設(shè)計(jì)結(jié)果：1、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份；設(shè)計(jì)圖紙4張，包括總體平面布置圖、高程圖、兩個(gè)主要構(gòu)筑物三視圖。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提供的進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)情況，特別是對(duì)氮、磷的去除，在初步討論階段，通過(guò)對(duì)a2/o工藝、cass工藝和氧化溝在實(shí)際運(yùn)行條件下的運(yùn)行狀況進(jìn)行了詳細(xì)的比較論證，最終確定選用厭氧池加奧貝爾氧化溝工藝作為污水處理主體工藝，用于脫氮除磷并去除codcr、bod5。對(duì)污水、污泥處理的其他階段工藝，也都經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的比較論證，最終確定出了一套系統(tǒng)、完整、高效的處理工藝流程。主要包括粗細(xì)格柵、曝氣沉淀池、厭氧池、奧貝爾氧化溝、輻流式二沉池、污泥濃縮池、污泥脫水間等。污水處理廠其他輔助構(gòu)

11、建筑物也在力求簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用的原則下，進(jìn)行了細(xì)致的計(jì)算規(guī)劃，做到主輔互不影響但又相互協(xié)調(diào)配合。本設(shè)計(jì)污水處理廠出水要求達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb18918-2002）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(b標(biāo)準(zhǔn))，排入距廠區(qū)1500m處某河,該河符合中的iii類標(biāo)準(zhǔn)。2.2 污水處理廠工藝的選擇 2.2.1 污水水質(zhì)分析 （1）此廢水具有如下特點(diǎn)：（a）bod5/codcr=190/380=0.5，說(shuō)明廢水可生化性很好；（b）廢水n、p含量較高，出水n、p應(yīng)符合要求。 （2）針對(duì)以上特點(diǎn)，要求污水處理系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：（a）具有一定的bod5去除能力；（b）具備一定的脫n除p功能，使出水n、p達(dá)標(biāo)；

12、（c）使污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的剩余污泥基本達(dá)到穩(wěn)定。 2.2.2 處理工藝的選擇目前處理城市污水應(yīng)用較多的生化工藝有氧化溝，a2/o法，a-b法，sbr法等。為了使本工程選擇最合理的處理工藝，有必要按使用條件，排除不適用的處理工藝后，再對(duì)可以采取的處理工藝方案進(jìn)行對(duì)比和選擇。氧化溝工藝，a2/o工藝和cass工藝三種工藝均能達(dá)到處理要求。在設(shè)計(jì)可行性分析階段，對(duì)氧化溝工藝，a2/o工藝和cass工藝的比較分析：（a） a2/o工藝一般在a2/o工藝中，為同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫n除p的要求，必須滿足如下條件：bod5/tkn=5-8 實(shí)際進(jìn)水中：bod5/tkn=190/49=3.83521m3/h，可以滿足

13、要求。3.6 細(xì)格柵的設(shè)計(jì)計(jì)算（1)柵條間隙數(shù)的計(jì)算 n細(xì)= 式中：n細(xì) 格柵間隙數(shù)； qmax 最大設(shè)計(jì)流量，m3/s； e 柵條間隙，取8mm； h柵前水深，取1.2m； v過(guò)柵流速，取1.0m/s 格柵安裝傾角度； 所以：；取n=95。（2）柵槽寬度b b=s(n細(xì)1)bn 式中：b柵槽寬度，m； s格條寬度，取0.01m。 柵槽寬度一般比柵條寬0.20.3m，取0.2m。 則柵槽寬度 b=s(n1)+bn+0.2 =0.01 =2.09m(3) 通過(guò)格柵的水頭損失h： 進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度l若進(jìn)水渠寬b1=1.2m，減寬部分展開(kāi)角1=20。，則此進(jìn)水渠道內(nèi)的流速 m 細(xì)格柵柵槽后與出

14、水渠道連接處漸窄部分長(zhǎng)度： 過(guò)柵水頭損失： h細(xì)=k式中：h細(xì)細(xì)格柵水頭損失，m；系數(shù)，當(dāng)柵條斷面為矩形時(shí)取2.42；k系數(shù)，一般取k=3。 h細(xì)=0.43m（4） 柵后槽總高度h 取柵前渠道超高h(yuǎn)0=0.3m 柵前槽高h(yuǎn)1=h0+h1=0.31.2=1.5m（5） 柵槽總長(zhǎng)度l l=l1+0.5+1.0+l2式中：l柵槽總長(zhǎng)度，0.5細(xì)格柵距格柵前進(jìn)水渠減寬部分長(zhǎng)度；1.0細(xì)格柵距格柵后出水渠減窄部分長(zhǎng)度；l1格柵距出水渠連接處減寬部分長(zhǎng)度；l2細(xì)格柵距出水渠連接處減窄部分長(zhǎng)度。 l=0.55+0.50+1.0+0.275=3.48m 取3.5m（6） 每日柵渣量w w= 式中：w每日柵渣量

15、，m3/d； w0 柵渣量m3/103m3污水，一般為0.10.01 m3/103m3，細(xì)格柵取0.08 m3/103m3。 3.6.2 附屬設(shè)備的選型 根據(jù)有效柵寬選擇xgs型旋轉(zhuǎn)格柵除污機(jī)xgs型旋轉(zhuǎn)格柵除污機(jī)為新型的細(xì)格柵除污設(shè)備，可攔截并連續(xù)自動(dòng)清除污水中的各種形狀的固體雜物。它不僅適用深池格柵井中的顆粒懸浮物的截留，對(duì)線池也同樣適用。該機(jī)分為不銹鋼網(wǎng)齒和非金屬網(wǎng)齒兩種，最大特點(diǎn)是能自動(dòng)固液分離。此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，正常運(yùn)行時(shí)有自凈作用，無(wú)堵塞現(xiàn)象。設(shè)備動(dòng)力消耗少，工作時(shí)無(wú)噪聲。 主要技術(shù)參數(shù)：3.7 曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)3.7.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 常用的沉砂池有平流沉砂池、曝氣沉砂池、旋流沉砂池。

16、普通沉砂池的沉砂中約有15%的有機(jī)物，使沉砂的后續(xù)處理難度增加。采用曝氣沉砂池可克服這一缺點(diǎn)，曝氣沉砂池能夠在一定程度上使沙粒在曝氣的作用下互相摩擦，可以大量去除沙粒上附著的有機(jī)污染物；同時(shí)由于曝氣的氣浮作用，污水中的油脂物質(zhì)會(huì)升至水面形成浮渣而被去除。曝氣沉砂池的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率較穩(wěn)定，受流量變化的影響較小。同時(shí)還對(duì)污水起到預(yù)曝氣的作用，可減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，并改善其運(yùn)行條件。3.7.2 設(shè)計(jì)參數(shù) 表3-2 曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)參數(shù)旋流速度 水平流速 最大停留時(shí)間 有效水深 寬深比0.250.30 m/s 0.060.12m/s 13min 23m

17、11.5 3.7.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）池子總有效容積v 設(shè)計(jì)污水停留時(shí)間t=2min , 則 v=qt60=0.979260=117m3 （2）水流斷面積a 設(shè)v1=0.1m/s, 則 a=q/v1=0.979/0.1=9.8m2 （3）池總寬度b 設(shè)有效水深h2=2.0m b=a/h2=9.8/2.0=4.9m （4）每格池子寬度b 設(shè)每組池子為兩格，則b=b/n=4.9/2=2.45m b/h2=2.45/2.0=1.225介于1.01.5之間(符合規(guī)定)（5）池長(zhǎng) l=v/a=117/9.8=12m（6）每小時(shí)所需空氣量q 設(shè)每立方污水所需空氣量d=0.2m3/m3污水 , 則 q=dq

18、3600=0.20.9793600=704.88m3/h（7）沉砂室沉砂斗體積vo 設(shè)沉砂斗為沿池長(zhǎng)方向的梯形斷面渠道， 則沉砂斗體積 其中：a為沉砂斗上頂寬，a1為沉砂斗下頂寬 （a）沉砂斗上口寬a 取斗高h(yuǎn)4=0.42m，斗底寬a1=0.55m，斗壁于水平面的傾角a=60 （b）沉砂斗體積vo vo=（1.180.55）/20.42124.36m3（8）沉砂室高度h3 設(shè)沉砂室頗向沉砂斗的坡度為i=0.2 有 計(jì)算得h3=0.48m （9）沉砂池總高度 取超高h(yuǎn)1=0.6m h=h1h2h3h4=0.62.00.480.42=3.5m（10） 曝氣系統(tǒng) 曝氣量 其中，d為每立方米污水所需的

19、空氣量，取 q為每小時(shí)所需空氣量， 則 3.7.4 附屬設(shè)備選型 吸砂機(jī)的選型選用bxs-型行車(chē)吸砂機(jī)。該機(jī)適用于污水處理工程中曝氣沉砂池的沉砂排除。該機(jī)為中心傳動(dòng)行車(chē)式，靠液下泵排砂，控制線可采用電纜。 表3-3 bxs-型行車(chē)吸砂機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)3.8 厭氧選擇池的設(shè)計(jì)3.8.1 厭氧池配水井設(shè)一座厭氧池配水井用于向兩個(gè)厭氧池中配水，承接來(lái)自沉砂池的污水與回流污泥，進(jìn)行混合。采用配水堰配水。厭氧池配水井設(shè)計(jì)參數(shù)如下：來(lái)自沉砂池進(jìn)水管徑：d1=1500mm回流污泥管管徑：d3=800mm配水管管徑：d2=800mm配水漏斗上口口徑：d=2.0d1=2.01500=3000mm堰頂寬：b=10

20、00mm堰上水頭：h=0.3m3.8.2 厭氧選擇池（1） 設(shè)計(jì)參數(shù)厭氧選擇池設(shè)兩座，分別與兩座氧化溝相連。設(shè)計(jì)有效水深：h=5.0m設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間：t=2.0h則厭氧池總?cè)莘e： v=qt=650001.32/24=7041m3單座厭氧池面積： s1=v/2h=7041/(25)=704m2（2） 實(shí)際參數(shù)厭氧池直線段長(zhǎng)度:l=30m兩邊半圓半徑：r=8.0m單座池實(shí)際面積： 厭氧池總?cè)莘e：v=2hs1=25.0680.96=6809.6m3水力停留時(shí)間： t=v/q=6809.624/60000=2.724h厭氧池中間設(shè)導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻寬200mm。3.9 三溝氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算3.9.1 設(shè)

21、計(jì)參數(shù)（1） 設(shè)計(jì)水量q=650001.3=84500m3/d （2） 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) bod5濃度=190mg/l； tss濃度 =238mg/l； vss=167mg/l (vss/tss=0.7)；tn=49 mg/l；tp=4.9mg/l （3）出水水質(zhì) bod5濃度se=20 mg/l； tss濃度xe=20mg/l； tn=15mg/l3.9.2 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）基本設(shè)計(jì)參數(shù) 污泥產(chǎn)率系數(shù)y0.55混合液懸浮固體濃度（mlss）x=4000 mg/l混合揮發(fā)性懸浮固體濃度（mlvss）xv =3000 mg/l(mlvss/mlss=0.75)污泥齡qc=25d，內(nèi)源呼吸系數(shù)kd=0.

22、055，200c時(shí)脫氮率qdn=0.035kg(還原的no3n)/(kgmlvssd)（2）去除bod計(jì)算（a）氧化溝出水bod5濃度為了保證一級(jí)出水bod5濃度se20mg/l，必須控制氧化溝出水所含溶解性bod5濃度: （b）好氧區(qū)容積v1 （c）好氧區(qū)水力停留時(shí)間t1 （d）剩余污泥量x 去除1kgbod5產(chǎn)生的干污泥量為： 剩余污泥量為： （3） 脫氮量計(jì)算 （a）氧化溝的氨氮量氧化溝產(chǎn)生的剩余污泥中含氮率為12.4%，則用于生物合成的總氮量為： （b）脫氮量nr=進(jìn)水總氮量tn-出水總氮量tn-生物合成所需的氮量no =35-20-5.0=10mg/l（c）堿度平衡。 每氧化1mg/lbod5產(chǎn)生0.1mg/l堿度；每還原1mgno3