污水處理廠課程設(shè)計(jì)

11.1設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容為某城市設(shè)計(jì)一座日處理為12萬(wàn)m?/d的二級(jí)污水處理廠②主要處理設(shè)施(格柵、沉砂池、初沉池、曝氣池、二沉池)的工藝計(jì)算1.2任務(wù)的提出目的及要求小于1萬(wàn)m3的為小型污水處理廠。筑物外墻距道路邊不小于6米。2污水處理量：12萬(wàn)m?/d,污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)：(如下表)單位：mg/L進(jìn)水水質(zhì)出水水質(zhì)1.3.4氣象與水文資料(1)氣象氣溫：最冷月平均為5℃最熱月平均為32.5℃極端氣溫，最高為41.9℃;最低為一1℃;最大凍土深度為0.05m(2)水文降水量：多年平均為每年728mm3地下水水位：地面下5～6m42污水處理工藝流程說(shuō)明該城市排放的污水主要含COD、BOD、SS等污染物，所以本污水處理廠擬采用傳統(tǒng)活性污泥法工藝處理，主要流程如下圖(圖2—1)所示：二沉池圖2—1污水處理廠工藝流程圖53處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)為使污水處理在出現(xiàn)故障時(shí)能夠超越所有構(gòu)筑物，在進(jìn)入格柵井前設(shè)置閘3.2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明格柵的作用是攔截懸浮物或漂浮物，以便保護(hù)水泵。本設(shè)計(jì)采用中格柵，提升水泵采用螺旋泵。柵條的斷面主要根據(jù)過(guò)柵流速確定，過(guò)柵流速一般為0.6~1.0m/s,槽內(nèi)流速0.5m/s左右。如果流速過(guò)大，不僅過(guò)柵水頭損失增加，還可能將已截留的柵渣沖過(guò)格柵，如果流速過(guò)小，柵槽內(nèi)將發(fā)生沉淀。所以，本設(shè)計(jì)格柵的柵條間隙擬定為20.00mm。3.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算a.日平均流量：計(jì)算草圖(圖3—1):進(jìn)水進(jìn)水a(chǎn)6格柵傾角α=60°柵前部分長(zhǎng)度0.5m(1)柵前水深h,m(2)柵槽寬度B,m設(shè)計(jì)采用10圓鋼為柵條，寬度S=10mm=0.01m(3)過(guò)柵水頭損失h,m7式中：K——受污染物堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)，一般取3s——柵條寬度，0.01mβ——形狀系數(shù)，矩形：2.42;圓形：1.79設(shè)計(jì)柵條斷面為圓形斷面，β=1.79,則1則格柵的總長(zhǎng)度為81.城市污水廠一般均應(yīng)設(shè)置沉砂池，座數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不少于2座(格),并3.沉砂池去除的砂粒雜質(zhì)是以比重為2.65,粒徑為0.2以上的顆粒為主。60%,容量為1500kg/m?。5.貯砂斗的容積應(yīng)按2日沉砂量計(jì)算，貯砂斗池壁與水平面的傾角不應(yīng)小于55°,排砂管直徑應(yīng)不小于0.3m。6.沉砂池的超高不宜小于0.3m。3.3.2池體設(shè)計(jì)計(jì)算9計(jì)算草圖(圖3—2):圖4平流式沉砂池計(jì)算草圖圖3—2平流式沉砂池計(jì)算草圖①污水在池內(nèi)的流速v取為0.25m/s(0.15~0.3m/s);②最高時(shí)流量時(shí)，污水在池內(nèi)的停留時(shí)間t取為50s(30~60s);③有效水深h不應(yīng)大于1.2m,取為1.0m(0.25~1.0m),每格寬度取為1.0m2④池底坡度一般為(0.01~0.02),當(dāng)設(shè)置除沉砂設(shè)備時(shí)，可根據(jù)除砂設(shè)備的要求，確定池底的形狀。沉砂池設(shè)2座，每座取2格，每格寬b=1m(1)沉砂部分的長(zhǎng)度L,m式中：V——最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的速度，取0.25m/st——最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的停留時(shí)間，取s(2)水流斷面面積A,m?(4)貯砂斗所需容積V,m?zT——排砂時(shí)間間隔，取2d設(shè)每一個(gè)分格有2個(gè)沉砂斗，有4個(gè)分格，則每個(gè)沉砂斗容積為：(5)貯砂斗各部分尺寸計(jì)算設(shè)貯砂斗的底寬b?=0.5m;斗壁與水平面的傾角為60°;貯砂斗的高度(6)貯砂室的高度h,m假設(shè)采用重力排砂，池底設(shè)6%坡度坡向砂斗，兩個(gè)沉砂斗之間的間隔壁厚13.4.1設(shè)計(jì)說(shuō)明沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固體懸浮物，按工藝布置的不同，分為初沉池和二沉池。初沉池是對(duì)污水中的以無(wú)機(jī)物為主體的比重大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離。二沉池是對(duì)污水中的以微生物為主體的、比重小的、因水流作用易發(fā)生上浮的固體懸浮物進(jìn)行分離。對(duì)于一般城鎮(zhèn)污水，初沉池的去處對(duì)沉淀池按水流方向可分為平流式的、豎流式的和輻流式的三種。豎流式池子深度大，施工困難，對(duì)沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較差，而且造價(jià)較高。而平流式對(duì)沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較好，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低。輻流式采用機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，管理也簡(jiǎn)單，排泥設(shè)備已有定型產(chǎn)品。所以在本次設(shè)計(jì)中初沉池采用平流式，二沉池采用輻流式。3.4.2平流式沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)選取中需要注意的：①沉淀池不得少于2座；②沉淀池的超高不應(yīng)小于0.3m;③排泥管的直徑應(yīng)按計(jì)算確定，但一般不宜小于200mm,污泥斗壁與水平面的傾角不應(yīng)小于45°,對(duì)二沉池，則不能小于55°;④沉淀區(qū)的有效水深宜采用2.0——4.0m;⑤平流式沉淀池設(shè)計(jì)中，控制沉淀池設(shè)計(jì)的主要因素是對(duì)污水經(jīng)處理后應(yīng)達(dá)⑥池子長(zhǎng)寬比不小于4,以4-5為宜。(1)沉淀區(qū)的表面積A,m2(4)沉淀池的長(zhǎng)度L,m(5)沉淀區(qū)的總寬度B,m(6)沉淀池的數(shù)量n設(shè)每座或每格沉淀池的寬度則已知進(jìn)水SS濃度,其處理效率為50%,則出水SS濃度,污泥含水率,則每個(gè)池子所需容積：(其邊長(zhǎng)取0.5m),貯泥斗坡角α=50o,則貯泥斗高度h為：4梯形上底邊長(zhǎng)：梯形下底邊長(zhǎng)：梯形部分的高度：(10)沉淀池的總高度H,m設(shè)緩沖層高3.5曝氣池3.5.1設(shè)計(jì)說(shuō)明活性污泥法的曝氣方式可分為兩大類：鼓風(fēng)曝氣及機(jī)械曝氣兩大類。采用活性污泥法是現(xiàn)今比較成熟的污水處理工藝，并且處理效果好，但是對(duì)于污水的水質(zhì)，DO,PH,溫度等要求比較嚴(yán)格。通過(guò)比較，該廠采用推流式曝氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：①處理效果好：BOD5的去除率可達(dá)90-95%;②對(duì)廢水的處理程度比較靈活，可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.5.2推流式曝氣池的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.2.1污水處理程度的計(jì)算及曝氣池的運(yùn)行方式(1)污水處理程度的計(jì)算值，即式中：b——微生物自身氧化率，一般介于0.05~0.1之間，取值0.09(2)曝氣池的運(yùn)行方式在本設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮曝氣池運(yùn)行方式的靈活性和多樣化，即以傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，又可按階段曝氣系統(tǒng)和再生——曝氣系統(tǒng)運(yùn)行。3.5.2.2曝氣池的計(jì)算與各部位尺寸的確定曝氣池按BOD-污泥負(fù)荷法計(jì)算(1)BOD-污泥負(fù)荷率的確定K2值取0.0245(介于0.0168~0.0281之間)計(jì)算結(jié)果確定，取值0.3是適宜的。根據(jù)已確定的N值，查相關(guān)資料得SVI值為100-120,取值120。計(jì)算確定混合液污泥濃度值X。對(duì)此r=1.2,R=50%,代入各值，得：(3)確定曝氣池容積曝氣池容積按下式計(jì)算：(4)確定曝氣池各部位尺寸設(shè)4組曝氣池，每組容積為：=3864m?池深H取4.5m,則每組曝氣池的面積為=858.7m?池寬B取7.=1.67,介于1-2之間，符合規(guī)定。設(shè)雙廊道式曝氣池，則單個(gè)廊道長(zhǎng)：介于50~70之間，符合規(guī)定；符合規(guī)定L≤5~8B。取超高0.5m,則池總高度為3.5.2.3曝氣系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)(本設(shè)計(jì)采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng))由公式(2)最大時(shí)需氧量的計(jì)算由公式根據(jù)原始數(shù)據(jù)K=1.2,代入各值，得：(5)每千克污泥每天的需氧量(6)最大時(shí)需氧量與平均時(shí)需氧量之比3.5.2.4供氣量的計(jì)算采用網(wǎng)狀模型中微孔空氣擴(kuò)散器，敷設(shè)于距池底0.2m處，淹沒水深4.0m,(1)空氣擴(kuò)散器出口處的絕對(duì)壓力按下式計(jì)算，即：(2)空氣離開曝氣池面時(shí)，氧的百分比按下式計(jì)算，即：A取值12%。(3)曝氣池混合液中平均氧飽和度(按最不利的溫度條件考慮)按下式計(jì)最不利溫度條件，按30?C考慮，代入各值，得一般為0.8~0.85,取α=0.82;0.9~0.97,取β=0.95;A(6)去除每千克BOD的供氣量：5(8)本系統(tǒng)的空氣總用量回流污泥量的6倍考慮，污泥回流比R取值60%,這樣，提升回流污泥所需空氣(1)干泥量：式中a——污泥增值系數(shù)，0.5～0.7,取0.6;(2)濕污泥量：州州錄t輻流式沉淀池分區(qū)及池深示意圖(圖3—4):H為2/3流程段處池深水力表面負(fù)荷3剩余污泥含水率取99.2%(1)沉淀池的表面積A,m25污泥斗下半徑r?=1m,上半徑r=2m共設(shè)4個(gè)二沉池，則單池的表面面積為：F=A/4=1250m?(2)池體直徑D,m(3)沉淀部分有效水深h,m(4)沉淀部分有效容積V,m3(6)沉淀池周邊(有效)水深H,m池底可儲(chǔ)存污泥的體積(8)沉淀池的總高度H,m3.6.3進(jìn)水系統(tǒng)的計(jì)算(一)進(jìn)水管單池設(shè)計(jì)污水流量：進(jìn)水管設(shè)計(jì)流量(回流比R=50%):管徑：(二)進(jìn)水豎井出水口尺寸0.4×1.5m2,共6個(gè)沿井壁均勻分布(三)紊流筒計(jì)算紊流筒過(guò)流面積=17.3m23.6.4出水部分設(shè)計(jì)(一)環(huán)形集水槽內(nèi)的流量：(二)環(huán)形集水槽設(shè)計(jì)采用單側(cè)集水環(huán)形集水槽計(jì)算集水槽寬：(k為安全系數(shù)，采用1.2~1.5,本設(shè)計(jì)取1.3)設(shè)槽中流速v=0.6m/s設(shè)計(jì)取環(huán)形槽內(nèi)水深為0.6m,集水槽總高度為0.6+0.3(超高)=0.9m,采用90°三角堰。(三)出水溢流堰的設(shè)計(jì)(采用出水三角堰900)(1)堰上水頭(即三角口底部至上游水面的高度):(2)每個(gè)三角堰的流量：(3)三角堰個(gè)數(shù)(4)三角堰中心距(單側(cè)出水):3.6.5排泥部分設(shè)計(jì)(1)單池污泥量X=f·X=0.75×3300=2475≈2500(2)集泥槽，沿整個(gè)池徑為兩邊集泥，故其設(shè)計(jì)流量為h=0.75b=0.75×0.4=04設(shè)計(jì)說(shuō)明書4.1污水廠的設(shè)計(jì)規(guī)模污水設(shè)計(jì)流量為120000m?/d單位：mg/L5進(jìn)水水質(zhì)出水水質(zhì)4.3處理工藝流程4.4各構(gòu)筑物設(shè)計(jì)說(shuō)明4.4.2格柵進(jìn)水渠道設(shè)2個(gè)4.4.3沉砂池沉砂池的設(shè)置目的是去除污水中泥砂、煤渣等相對(duì)密度較大的無(wú)機(jī)顆粒。沉砂池一般設(shè)于泵站、倒虹管前，以便減輕無(wú)機(jī)顆粒對(duì)水泵、管道的磨損。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝氣沉砂池等。本系統(tǒng)采用平流沉砂池，它由入流渠、出流渠、閘板、水流部分及沉砂池斗組成。具有截留無(wú)機(jī)顆粒效果較好，工作穩(wěn)定，構(gòu)造較簡(jiǎn)單，處理效果較好等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)采用平流沉砂池。經(jīng)過(guò)初步計(jì)算，因?yàn)樘幚硭枯^大，設(shè)計(jì)沉砂池的個(gè)數(shù)為兩個(gè)較為合理，而且這種設(shè)計(jì)也提高了污水處理廠的安全性。(1)設(shè)計(jì)參數(shù)：①污水在池內(nèi)的流速v取為0.25m/s(0.15~0.3m/s);②最高時(shí)流量時(shí)，污水在池內(nèi)的停留時(shí)間t取為50s(30~60s);(2)沉砂池設(shè)2座，每座取2格。每格寬取b=1.0m≥0.6m(符合規(guī)范中的要求)。(3)每個(gè)貯砂斗的容積V=0.9m3。,貯砂斗的(4)采用重力排砂。4.4.4初沉池初沉池是一級(jí)污水處理廠的主要構(gòu)筑物或作為二級(jí)污水處理廠的預(yù)處理構(gòu)筑物設(shè)在生物處理構(gòu)筑物的前面。處理的對(duì)象是懸浮物質(zhì)(SS約可去除40%～55%以上),同時(shí)可去除部分BOD(約占總BOD的20%～30%主要是非溶解性BOD),以改善生物處理構(gòu)筑物的運(yùn)行條件，并減低其BOD負(fù)荷。(2)指導(dǎo)書中停留時(shí)間為1.5～2.0h,現(xiàn)取t=2.0h,則沉淀部分有效水深(3)最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的水平流速，初沉池一般取7mm/s,二沉池一般取5mm/s,則池長(zhǎng)：L=3.6vt=3.6×7×2.0=50.4m池子總寬度：B=59.52m規(guī)范中的要求)。,(5)每格池子污泥所需體積(取兩次排泥的時(shí)間間隔為2d),斗上口邊長(zhǎng)取5.0m,斗下口邊長(zhǎng)取0.5m,貯泥斗坡角α=500。,傳統(tǒng)活性污泥法：分表面曝氣和鼓風(fēng)曝氣兩種型式，其歷史悠久，運(yùn)轉(zhuǎn)管理經(jīng)驗(yàn)成熟，對(duì)有機(jī)物的處理效果好，去除率可達(dá)到90%以上，但其脫氮除磷效果很差，對(duì)氮的去除率只能達(dá)到20%～40%左右，對(duì)磷的去除率只能達(dá)到(1)設(shè)計(jì)沉砂池的BOD的去除率為25%,曝氣池的處理率η=89.3%,擬采用的BOD—污泥負(fù)荷率為0.,需要用負(fù)荷率加以校正。計(jì)算結(jié)果證明，N取值0.3是適宜的。S(2)根據(jù)已有資料得相應(yīng)的SVI值為120～150之間，取SVI=120,污水回流(3)曝氣池容積V=15456m3。(R取值范圍為30%～80%,現(xiàn)取50%)(4)曝氣池各部位尺寸的計(jì)算。取池深h=4.5m,則每組曝氣池面積為F=858.7m?取池寬B=7.5m,則B/H=7.5/4.5=1.67(介于1～2之間，符合規(guī)定),所以擴(kuò)散裝置可設(shè)在廊道的一側(cè)。(5)曝氣系統(tǒng)的需氧量和壓力的計(jì)算,最大時(shí)需氧量0二次沉淀池設(shè)在生物處理構(gòu)筑物(傳統(tǒng)活性污泥法)的后面，用于沉淀分離活性污泥并提供污泥回流。采用中心進(jìn)水，周邊出水的輻流式二沉池(1)設(shè)計(jì)參數(shù)：沉淀池的個(gè)數(shù)n水力表面負(fù)荷：h?為緩沖層高度，取0.5mh為掛泥板高度，取0.5m剩余污泥含水率取99.2%污泥斗下半,上半徑r=2m沉淀池面積A=5000mz,沉淀部分有效水深：沉淀部分有效容積：h=q。t=1.2×2.5=3.0m<4.0m(符合規(guī)定)取污泥斜角為600,則污泥斗高度：沉淀池總共可以儲(chǔ)存污泥的體積為：(3)進(jìn)水管設(shè)計(jì)流量,其中R為回流比，取最大值50%。紊流筒中流速,紊流筒過(guò)流面f=17.3m?,(4)出水部分的設(shè)計(jì)單環(huán)形集水槽內(nèi)流速環(huán)形集水槽的設(shè)計(jì)，采用單側(cè)集水環(huán)形集水槽計(jì)算，集水槽寬為集水槽總高度為0.6+0.3(超高)=0.9m,采用90°三角堰。(5)出水溢流堰的設(shè)計(jì)(采用900三角堰)堰上水頭(即三角口底部至上游水面的高度):每個(gè)三角堰的流量：以上各項(xiàng)均符合要求。5.1主要構(gòu)筑物與附屬構(gòu)筑物5.1.1主