城市污水處理廠工藝設計計算書

1、設計說明書1 設計題目北山城市污水處理廠工藝設計2 設計資料2.1 工程簡況根據(jù)城市總體規(guī)劃，本工程設計年限按2025年考慮。至2025年，本工程服務范圍內(nèi)規(guī)劃人口約50000人，人均綜合生活用水量指標取380 L/（人 ·d）。工業(yè)用水量為30000m3/d ，生活用水按總用量的40%計，污水量按用水量的83%計。2.2 基礎資料2.2.1 進出水資料污水廠設計進出水水質(zhì)對照表單位： mg/LCODcrBOD5SSNH3NTP進水450200250253出水60202050.32.2.2 城市氣象資料污水處理廠所處城市氣象資料年平均氣溫17最高氣溫40.3最低氣溫-11年平均降雨日

2、132 天無霜期平均264天年平均降雨量1382.6 冰凍線深800主風向東南風3 設計要求3.1 污水廠設計原則1 校核水處理構筑物的處理能力，水處理單體構筑物基本上按最高日最高時流量進行設計；2 污水廠應按近期設計，考慮遠期發(fā)展；3 污水廠設計時應考慮各構筑物或設備進行檢修、清洗及部分停止工作時，仍能滿足處理要求，能夠達到系統(tǒng)正常 70%的處理能力；4 設計中必須遵守設計規(guī)范的規(guī)定。但是對于實行之有效，經(jīng)濟效益高，技術先進的新工藝，新設備和新材料，應積極采用不必受先行設計規(guī)范的約束。3.2 平面布置設計原則1 布置緊湊，以減少水廠占地面積和連接管渠的長度，便于操作管理；2 充分利用地形，力

3、求挖填土方平衡以減少填挖土方量和施工費用；3 各構筑物之間連接管渠應簡單，盡量避免立體交叉，并考慮施工，檢修方便；4 建筑物布置應注意朝向和風向；5 生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)應盡量分開；3.3 污水廠總平面圖的布置本污水處理廠平面布置在滿足工藝流程的前提下進行布置，大致分為生活區(qū)、污水處理區(qū)、污泥處理區(qū)三區(qū)，布置緊湊，進出水流暢；其中，綜合辦公樓、宿舍樓、食堂、浴室等在入廠正門一側附近，方便本廠職工辦公和起居生活，同時也方便外來人員；隔柵間氣味大，鍋爐房多煙塵，污泥區(qū)設在夏季主導風向的下風向、在脫水機房附近設有后門，以減少煤、灰、泥餅、柵渣外運時對環(huán)境的污染。4 污水與污泥處理工藝選擇4.1 污水處理工

4、藝處理廠的工藝流程是指在達到所要求處理程度的前提下，污水處理各單元的有機組合；構筑物的選型是指處理構筑物形式的選擇。兩者是相互聯(lián)系，互為影響的。城市生活污水一般以BOD 物質(zhì)為主要去除對象。由于經(jīng)過一級處理后的污水，BOD 只去除30左右，仍不能排放；二級處理BOD 去除率可達90以上，處理后的BOD 含量可能降到20-30mg/L ，已具備排放水體的標準*4 。又該城市污水處理廠的方案，既要考慮有效去除BOD5 又要適當去除N， P 故本設計采用 A/A/O 法。污水處理工藝流程如圖1 所示。該流程包括完整的二級處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)。污水經(jīng)由一級處理的隔柵、沉沙池和初沉池進入二級處理的厭氧

5、池缺氧池和曝氣池，然后在二次沉淀池中進行泥水分離，二沉池出水后直接排放。二沉池中一部分污泥作為回流污泥進入二級處理部分，剩余污泥與初沉池污泥進入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮之后的污泥進入脫水機房加藥脫水，最后外運。進水格柵提升泵房沉砂池砂砂水分離消毒劑排放接觸池二沉池好氧池缺氧池厭氧池初沉池初泵房沉污泥濃縮池泥餅脫水間貯泥池圖 1 污水處理廠設計工藝流程圖優(yōu)點： 該工藝為最簡單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間，總產(chǎn)占地面積少于其它的工藝 。 在厭氧的好氧交替運行條件下，絲狀菌得不到大量增殖，無污泥膨脹之虞，SVI 值一般均小于100。 污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效。 運行中無需投藥，兩個A 段只

6、用輕緩攪拌，以保證充足溶解氧濃度，運行費低。缺點： 除磷效果難于再行提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別是當P/BOD 值高時更是如此。 脫氮效果也難于進一步提高，內(nèi)循環(huán)量一般以2Q 為限，不宜太高，否則增加運行費用。 對沉淀池要保持一定的濃度的溶解氧，減少停留時間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn)，但溶解濃度也不宜過高。以防止循環(huán)混合液對缺反應器的干擾。4.2 污泥處理工藝初沉池污泥機二沉重力械泥 餅池污泥濃縮池貯泥池外運脫水5 構筑物的選擇5.1 格柵5.2 平流式沉砂池5.3 平流式沉淀池 -初沉池5.4 A2O 曝氣池5.5 平流式沉淀池 -二沉池5.6 重力濃縮池設計計算

7、書1 處理率計算E1LLessLBOD 5 處理率=(200-20)/200=90%GGessE2COD cr 處理率G=(450-60)/450=86.7%CCessE3CSS處理率=(250-20)/250=92%E4N 0NNH3 N處理率N 0=(25-5)/25=80%2 流量計算服務人口數(shù)量：50000 人；人均用水量指標：380L/（人 ·d）；生活用水比例：40%；污水量占生活用水量比例：83%；工業(yè)集中排水量：30000m3/d ；污水處理量：Q=380L/（人 *d ） *50000 人 *40%*83%/1000+30000m3 /d =36308m3 /d=0

8、.420m3/s；總變化系數(shù)：Kz=1.4；最大流量： Qmax=380L/ （人 *d ） *50000 人 *40%*83%/1000 *1.4+30000m3 /d=38831 m3/d=0.449 m3 /s3 構筑物計算3.1 粗格柵：格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道上、泵房集水井的進口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物。一般情況下，分粗細兩道格柵。設計流量Qmax=38831 m3/d=0.449 m3/s柵前流速 v10.7m / s ，過柵流速 v20.9m / s柵前部分長度0.5m, 格柵傾角60(1) 設柵前水深 0.8m則=0.4m(

9、2) 柵前間隙數(shù) =23.2 取 24 a格柵傾角，取 a=60 °；n設計的格柵組數(shù)；e柵條間隙，取e=50mm ；h格柵柵前水深，取h=0.67m；v2 過柵流速，取v=0.9 m/s ；(3) 柵條有效寬度 ms柵條寬度，取s=10mm4v 2(4) 過柵水頭損失 h1S 3ksinb2g式中 k 格柵受污物堵塞時的水頭損失增大系數(shù)，一般采用3g 重力加速度，取9.81 m / s2b柵條間隙，取b=20mm ；S柵條寬度，取S=10mm；v過柵流速，取v=0.9m/s ；a 格柵傾角，取a=60 °其中柵條斷面形狀為銳邊矩形，根據(jù)相關說明取=2.420.0104/3

10、0.92h1 3 2.422sin60。0.07m0.0259.81取柵前渠道超高部分h20.3m柵前槽總高度 m(5) 設水渠漸寬部分展開角20則進水渠漸寬部分長度0.17m格柵與出水渠道漸寬部分長度m(6) 格柵總長度 Ll1l 21.01.235=2.47m0.5tan 603.2 提升泵房本設計采用傳統(tǒng)活性污泥法工藝系統(tǒng)，污水處理系統(tǒng)簡單，只考慮一次提升。污水經(jīng)提升后再過細格柵，然后經(jīng)平流沉砂池，自流通過初沉池、曝氣池、二沉池及接觸池，最后由出水管道排入納污河流。（ 1）泵房進水角度不大于 45 度。（ 2）相鄰兩機組突出部分得間距，以及機組突出部分與墻壁的間距，應保證水泵軸或電動機轉

11、子再檢修時能夠拆卸，并不得小于0.8。如電動機容量大于55KW 時，則不得小于1.0m ，作為主要通道寬度不得小于1.2m。（ 3）泵站采用矩形平面鋼筋混凝土結構半地下式，尺寸為15 m×12m，高 12m，地下埋深 7m。（ 4）水泵為自灌式。416.30粗格柵進水總管411.448411.148吸水池最底水位410.678411.00泵房設計計算各構筑物的水面標高和池底埋深計算見高程計算。再 根 據(jù) 設 計 流量0.449m3/s，屬 于 大 流 量 低 揚 程 的情 形 ， 考 慮 選 用選 用5臺350QW1200-18-90 型潛污泵（流量1200m3/h ，揚程18m，轉

12、速990r/min ，功率90kw），四用一備，流量：=0112m3/s=404.1 m3/h集水池容積：考慮不小于一臺泵5min 的流量： =33.675 m3取有效水深h=1.3m，則集水池面積為: ： =25.903 m2泵房采用圓形平面鋼筋混凝土結構,尺寸為 15 m×12m,泵房為半地下式地下埋深 7m ，水泵為自灌式。3.3 細格柵設計參數(shù)確定已知參數(shù)：Qmax=0.449 m3/s。柵條凈間隙為3-10mm ，取 e=10mm，格柵安裝傾角600過柵流速一般為0.7m/s,取 v2 =0.9m/s, 柵條斷面為矩形，選用平面A 型格柵 ,柵條寬度 S=0.01m，其漸寬

13、部分展開角度為200設計計算細格柵設計兩組，每組的設計流量為：Q=0.224 m3/s=224 L/s（ 1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式Q1B 2 vB1=0.80m，則1 1 計算得柵前槽寬2柵前水深 =0.4m（ 2）柵條間隙數(shù)=57.9 n 取 60（ 3）柵槽有效寬度 B=s（ n-1） +en=0.01（ 60-1） +0.01 ×60=1.19m（ 4）進水渠道漸寬部分長度 =0.53m（其中 1為進水渠展開角，取1=20 ）（ 5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度=0.268m（ 6）過柵水頭損失（ h1 ）因柵條邊為矩形截面，取 k=3，則h1 kh0v2

14、sin0.0140.92k3 2.42 () 32sin 60 0.26m 其 中 ：2g0.019.814 / 3(s /e )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：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，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H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.4+0.26+0.3=0.96m（ 8）格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan =0.53+0.268+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.20m3.4 平流式

15、沉砂池（ 1）平流沉砂池長度：L設： v0.25m / s （流速要求在0.15 0.3m/s ）；t 40s （停留時間要求為 30s 60s）。則： Lvt0.254010.0m 。（ 2）水流斷面積AA=1.796 m2（ 3）池總寬度：設2 格，取格寬 b1.5m ；則： B2b21.53.0m（ 4）有效水深：h2h2=1.796/3=0.598<1.2m 滿足要求（5）沉砂池室所需容積：V設計 T=2d，即考慮排泥間隔天數(shù)為2 天，則每個沉砂斗容積為：v=2.216 m3（ 6）每個沉砂斗容積：設取一個分格有兩個沉砂斗,則V0=0.554 m3（7）沉砂斗各部分尺寸 h1閘閥

16、H1h2h3hdB1DN200出水BL 1L2aL 2L3L圖4平流式沉砂池計算草圖設計斗底寬a1=0.50m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高 hd=1.0m ，則沉砂斗上口寬：a2 hda121.00.501.65mtan 601.732沉砂斗容積：Vhda2aa1a21.01.6521.650.50 0.5021.27m3O313（8）沉砂室高度：采用重力排砂，設池底坡度為0.06，坡向砂斗，則：L2L2a102 1.65m223.35則沉泥區(qū)高度為：h3 hd 0.06L21.00.063.351.20m池總高度 H:設超高 h10.3m，則總高為Hh1h2h30.30.52

17、1.202.02m（ 9）進水漸寬部分長度：3L142.06m0.3609（ 10）出水漸窄部分長度：L3L12.06m（ 11）排砂管道本設計采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管徑DN200mm3.5 平流式沉淀池設計參數(shù)：（ 1）沉淀時間選取 1.5h ；（ 2）沉淀池數(shù)量 3；（ 3）各沉淀池分格數(shù) 2；（ 4）超高選取 h1=0.3m；（ 5）緩沖層高度選取 h3=0.5m ；（ 6）表面負荷選取 q=2.0m3/(m2*h) ；（ 7）采用機械排泥；（ 8）長寬比不小于 4；（ 9）長深比在 8-12 之間；（ 10）池底縱坡在 0.01-0.02 之間選取 0.01 ；（ 11）水平

18、流速 6mm/s ；設計計算：平流式沉淀池總表面積：總表面積 A =756m2沉淀部分有效水深：有效水深h2=3m；沉淀部分有效容積：有效容積V =Qt*3600=2268m3池長：池長 L =vt*3.6=32.4m平流式沉淀池寬度：總寬度 B =22.90m每格寬度B 6=4m=B/；污泥部分所需總容積：每人每日污泥量S取 0.5L/（人 *d ）；兩次清除污泥時間間隔T 取 0.4d；總容積 V=10m3；污泥高度h4=V/A=0.013m 取 0.02m；平流式沉淀池總高度：總高度 H=3.82m；3.6 AAO 曝氣池：根據(jù)原始數(shù)據(jù)與基本參數(shù)，首先判斷是否可采用A2/O 法。COD/

19、TN=450/35=12.8 8,BOD5/TP=200/3=66.7 20，符合條件。設計參數(shù)計算（ 1）水力停留時間 HRT 為 t=8h。（ 2） BOD 污泥負荷為 Ns=0.18 BOD5/( MLSS*d)。（ 3）回流污泥濃度為Xr=10000 /L。（ 4）污泥回流比為50%。（ 5）曝氣池混合液濃度R0.5X=1 R1 0.5× Xr=× 10000=3333 /L 3.3 /m3求內(nèi)回流比 RTN 去除率為TN0TN355TNe100%85. 7%TN035TN0. 85600%Rn1 0.100%1TN85曝氣池容積計算（ 1）有效容積 V =Qt=1

20、512 × 8=12096m3（ 2）池有效深度H1=1.5m（ 3）曝氣池有效面積V12096S總8064m23H11.5（ 4）分兩組，每組有效面積S總S = 2 =4000m3（ 5）設 5 廊道曝氣池，廊道寬 8m 。單組曝氣池長度S4000L1100m5 b40（ 6）各段停留時間A1 A2 O=11 4剩余污泥量 W降解 BOD 產(chǎn)生的污泥量為151224=0.55×1× (0.18-0.02)=3200 /d內(nèi)源呼吸分解泥量=0.75× 3300=2475=2./m3480.05× 12096 × 2.48=1500/d

21、不可生物降解和惰性懸浮物（NVSS）該部分占TSS約 50%，則151224=（ 0.15-0.03 ）×× 50%=2200/d1剩余污泥量 W =W1-W2+W3=3200-1500+2200=3900 /d3.7 平流式二沉池設計參數(shù)：（ 1）沉淀時間選取 1.5h ；（ 2）沉淀池數(shù)量 3；（ 3）各沉淀池分格數(shù) 2；（ 4）超高選取 h1=0.3m；（ 5）緩沖層高度選取 h3=0.5m ；（ 6）表面負荷選取 q=2.0m3/(m2*h) ；（ 7）采用機械排泥；（ 8）長寬比不小于 4；（ 9）長深比在 8-12 之間；（ 10）池底縱坡在 0.01-0.02

22、 之間選取 0.01 ；（ 11）水平流速 6mm/s ；設計計算：平流式沉淀池總表面積：總表面積 A =756m2沉淀部分有效水深：有效水深h2=3m；沉淀部分有效容積：有效容積V =Qt*3600=2268m3池長：池長 L =vt*3.6=30m平流式沉淀池寬度：總寬度 B =24m每格寬度B 6=4m=B/；污泥部分所需總容積：每人每日污泥量S取 0.5L/（人 *d ）；兩次清除污泥時間間隔T 取 0.4d；總容積 V=10m3；污泥高度h4=V/A=0.013m取 0.02m；平流式沉淀池總高度：總高度 H=3.82m；3.8 計量堰設計計算本設計采用巴氏計量槽,主要部分尺寸：L1

23、0.5b1.2(m)L2=0.6mL3=0.9mB1=1.2b+0.48(m)。B2=b+0.3(m)應設計在渠道直線段上，直線段長度不小于渠道寬度的 8-10 倍，計量槽上游直線段不小于渠寬 2-3 倍，下游不小于 4-5 倍，喉寬 b 一般采用上游渠道水面寬的 1/2-1/3。H當 W 0.25-0.3 時， H10.70為自由流，大于為潛沒流，矩形堰流量公式為Q M 0 bH(2gH)1/ 2其中 m0 取 0.45， H 為渠頂水深， b 為堰寬， Q 為流量。得；Q 1389L/s則 H1=0.70m,b=1m則L 1 0.5b 1.2(m) =0.5 × 1+1.2=1.

24、7mL2=0.6mL3=0.9mB1=1.2b+0.48(m)=1.2× 1+0.48=1.68mB2=b+0.3(m)=1.3mH0.450.7取 H2=0.45m，則 H10.640.7為自由流。計算簡圖如圖：巴氏計量堰設計計算簡圖3.9 重力濃縮池污泥含水率高，體積大，從而對污泥的處理、利用及輸送都造成困難，所以對污泥進行濃縮。重力濃縮法是利用自然的重力沉降作用，使固體中的間隙水得以分離。重力濃縮池可分為間歇式和連續(xù)式兩種，我們選用間歇式重力濃縮池。如圖所示：污泥濃縮池設計簡圖濃縮污泥量的計算XY (SaSe )QK d VX V其中， X 每日增長（排放）的揮發(fā)性污泥量（VS

25、S）， /d ；Q(Sa-Se) 每日的有機污染物降解量，/d ；Y 污泥產(chǎn)率，生活污水 0.5-0.65 ，城市污水 0.4-0.5；VXV-曝氣池內(nèi)，混合液中揮發(fā)性懸浮固體總量，XV=MLVSS；Kd衰減系數(shù)，生活污水0.05-0.1 ，城市污水0.07 左右取 Y 0.5，Kd 0.07， Sa 200mg/L ， Se 20mg/L,Q=36288m3/d ， V=12000m3, 則 : XV=f × MLSS=0.75 × 4300/1000=3.225/LX Y (SaSe ) Q K d VX V20020362880. 07120003 .2250 .51

26、000641m 3 / dQ SX剩余污泥量：fX rX r1 R X1 143008600mg / LR1QSX641150m3 / dfX r0. 758. 6采用間歇式排泥，剩余污泥量為150m3/d ，含水率P199.2 ，污泥濃度為12 / m3,含水率 P2 97。濃縮池各部分尺寸計算（ 1）濃縮池的直徑采用兩個圓形間歇式污泥濃縮池。有效水深h2 取 2m，濃縮時間取16h。則濃縮池面積ATQ1615050m324H242則其污泥固體負荷為：MQC150 860025.8kg / m3dA50濃縮池污泥負荷取20-30 之間，故以上設計符合要求。采用兩個污泥濃縮池，則每個濃縮池面積

27、為：A0 50/2 25 則污泥池直徑：4A0425D5.66m3. 14取 D=6m（ 2）、濃縮污泥體積的計算VQ( 1P1 )150 (199. 2%)40m3 / d1P2197%則排泥斗所需體積為40×16/24 26.67m3（ 3）、排泥斗計算，如圖，其上口半徑r2D1.5m2其下口半徑為0.5，污泥斗傾角取45 度，則其高h1=1m 。則污泥斗容積V1h (r2r1r2r2 )132.7m 3 >107.5m33112（ 4）、濃縮池高度計算：H=h1+h2+h3=1+2+0.3=3.3m排泥管、進泥管采用D=300mm，排上清液管采用三跟D 100mm鑄鐵管。

28、濃縮池后設儲泥罐一座，貯存來自除塵池的新污泥和濃縮池濃縮后的剩余活性污泥。貯存來自初沉池污泥400m3/d ，來自濃縮池污泥161.24 m3/d 。總污泥量取600 m3/d 。設計污泥停留時間為16 小時，池深取3m，超高 0.3m ，緩沖層高度0.3m。直徑 6.5m。3.10 厭氧消化池（ 1）消化池的計算草圖如下：厭氧消化池計算草圖（ 2）初沉池污泥量計算：WQmax .24(C0C1 )100tWP0 )使用公式：(100C0 ,C1 -分別是進水與沉淀池水的懸浮物濃度30Kg / m ； P0 -污泥含水率：0 ；-污泥容重：1000Kg / m3； t -兩次排泥時間間隔。則可

29、得：38831( 20020065 0 0 )100W1000( 10097)713. 06m3 / d（ 3）剩余活性污泥量經(jīng)濃縮后量：W 、設活性污泥量經(jīng)濃縮后含水率由99 00變?yōu)?600，則：、26138496003W100099 0253.46m/ d0厭氧消化采用中溫兩級厭氧消化處理，消化池停留天數(shù)為30d ，其中一級消化為20d，二級消化為10d，消化池控制溫度為33 350 C ,計算溫度為350 C , 新鮮污泥平均溫度為 17.30 C ,日平均最低溫度為150 C 。池外介質(zhì)為空氣時，全年平均溫度為13.500 C ，冬季室外計算氣溫為90 C 。池外介質(zhì)為土壤時，全年平

30、均溫度為14.500 C ，冬季室外計算氣溫為 5.20 C 。則：消化池容積為：V253.46713.0619330.4m35100采用 4 座一級消化池，則每座池子的有效容積為：V0V01 V0119330.4 4832.6m344經(jīng)計算可得：池子直徑采用 16m；集氣罩直徑 d1取 2m ；池子下錐底直徑 d 2取2m ；上錐體高度 h2 采用3m ；下錐體高度 h4取1m ；D 采用13m消化池柱體高度h3 應 2則消化池總高度為：Hh1h2h3h42131319m消化池各部分容積計算：V11d12 h13.14 222 6.28m3集氣罩之積：44弓形部分容積：V2V2h2 (3D

31、24h12 )243.143(3222432 )24584.05m3圓形部分容積為：V3V31 D 2h343.1422 21.344939.22m3下錐體部分容積為：V412Dd 22V4Dd 2h42222313.141(11211112 )3104.41m3則消化池有效容積為：V0V0V3 V44939.22104.41 5043.63 4832.6m3，合格。二級消化池總容積：VVV 、253.46713.069665 .2m 3p10100采用兩座二級消化池，且兩座一級消化池串聯(lián)一座二級消化池，則兩座二級消化池有效V01 V 4832.6m3容積 V0 為：2二級消化池各部分尺寸同一

32、級消化池。本設計近期使用4 座消化池，遠期使用6 座消化池。各部分尺寸均相同，經(jīng)校核負荷規(guī)定。3.11 儲泥灌與污泥脫水機房設計計算采用帶式壓濾機將污泥脫水。選用兩臺機房按照污泥流程分為前后兩部分，前部分為投配池，用泵將絮凝劑加入污泥。后面部分選用7D75 型皮帶運輸機兩臺，帶寬800 毫 M。采用帶式壓濾機將污泥脫水，設計選用兩臺帶式壓濾機，則每臺處理污泥流量為：Q1503.2m 3/h242選用 DY2000 型帶式壓濾機兩臺，工作參數(shù)如下：濾帶有效寬度2000 毫 M；濾帶運行速度0.4-4m/min進料污泥含水率95-98，濾餅含水率70-80產(chǎn)泥量 50-500kg/h ·用電功率2.2kW重量 5.5 噸外形尺寸（長×寬 ×高）： 10×6×2 m根據(jù)以上數(shù)據(jù)設計污泥脫