《污水處理廠》課程設計.doc

《《污水處理廠》課程設計.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《污水處理廠》課程設計.doc（33頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

前 言： 在我國經濟高速發(fā)展的今天，污水處理事業(yè)取得了較大的發(fā)展，已有一批城市興建了污水處理廠，一大批工業(yè)企業(yè)建設了工業(yè)廢水處理廠（站），更多的城市和工業(yè)企業(yè)在規(guī)劃、籌劃和設計污水處理廠。水污染防治、保護水環(huán)境，造福子孫后代的思想已深入人心。 近幾十年來，污水處理技術無論在理論研究方面還是在應用發(fā)面，都取得了一定的進步，新工藝、新技術大量涌現(xiàn)，氧化溝系統(tǒng)和高效低耗的污水處理技術，如各種類型的穩(wěn)定塘、土體處理系統(tǒng)、濕地系統(tǒng)都取得了長足的進步和應用。這些新工藝、新技術已成為水污染防治領域的熱門研究課題。在國家科委、建設部、國家環(huán)境保護局的組織和領導下，廣泛、深入地開展了這些課題的科學研究工作，取得了一批令人矚目的研究成果。 不應回避，我國面臨水資源短缺的嚴重事實，北方一些城市人民生活水平的提高和工農業(yè)生產的發(fā)展已受到水資源不足的制約。城市污水和工業(yè)廢水回用，以城市污水作為第二水源的趨勢，不久將成為必然。這就是我國污水事業(yè)面臨的現(xiàn)實。作為給水排水工程專業(yè)的學生，就更應該深刻地了解這種形勢，掌握并發(fā)展污水處理的新工藝、新技術，成為跨世紀的工程技術人才，將我國的污水處理事業(yè)提升到一個新的高度。 本次設計的題目是污水處理廠設計。目的是讓學生了解排水工程的設計內容與方法，其中包括了城市排水管網的規(guī)劃與設計和污水處理廠的建設以及工藝流程的選用，收獲甚多，為日后的學習與工作積累了寶貴的經驗。設計成果包括設計說明書與工藝平面圖、高程圖。在此，還要對老師的悉心指導表示感謝。 目 錄 第一篇 設計任務及原始資料 4 第一章 設計任務 4 第二章 設計原始資料 6 第二篇 設計說明 7 第一章 城市污水處理廠設計 7 第一節(jié) 污水廠選址 7 第二節(jié) 工藝流程 8 第二章 處理構筑物工藝設計 10 第一節(jié) 設計流量的確定 10 第二節(jié) 泵前中格柵設計計算 11 第三節(jié) 污水提升泵房設計計算 13 第四節(jié) 泵后細格柵設計計算 14 第五節(jié) 沉砂池設計計算 16 第六節(jié) 輻流式初沉池設計計算 19 第七節(jié) 傳統(tǒng)活性污泥法鼓風曝氣池設計計算 21 第八節(jié) 向心輻流式二沉池設計計算 25 第九節(jié) 計量槽設計計算 2 第三章 泥處理構筑物設計與計算 3 第一節(jié) 污泥量計算 3 第二節(jié) 污泥泵房設計計算 3 第三節(jié) 污泥重力濃縮池設計計算 4 第四節(jié) 貯泥池設計計算 5 第五節(jié) 污泥厭氧消化池設計計算 6 第六節(jié) 機械脫水間設計計算 8 第四章 污水處理廠的平面布置 8 第五章 污水廠的高程布置 9 第一節(jié) 控制點高程的確定 9 第二節(jié) 各處理構筑物及連接管渠的水頭損失計算 9 第三節(jié) 污水系統(tǒng)高程計算 10 第四節(jié) 污泥系統(tǒng)高程計算 11 設 計 體 會 13 參 考 文 獻 14 第一篇 設計任務及原始資料 第一章 設計任務 一.設計題目： 污水處理工藝設計 二.設計任務與內容： 1. 污水處理工藝選擇及各工藝單元的設計，包括工藝流程的確定,各單體構筑物的工藝設計。 2.污泥處理方法選擇及污泥處理構筑物的工藝設計計算。包括工藝流程的確定，單體構筑物的工藝設計； 3．污水泵站的工藝設計。可以是終點泵站，也可以是中途提升泵站。包括選泵、泵站工藝設計計算和泵站工藝圖的繪制； 4. 污水處理廠的平面布置。包括污水處理廠處理構筑物和輔助建筑物的平面布置圖及工藝平面圖繪制； 5．污水處理廠豎向布置及高程計算。 三.基本要求 1.污水處理廠設計要求 （1）根據水體自凈能力以及要求的處理水質并結合當?shù)氐木唧w條件，如水資源情況、水體污染情況等來確定污水處理程度與處理工藝流程。無特殊要求時，污水級處理后其水質應達到國家污水綜合排放一級標準，即SS≤20mg/l，OD5≤20mg/l。 （2）污水泵站工藝要求要確定水泵機組的臺數(shù)、水泵型號、泵站的結構形式以及集水池的容積，并應進行泵站水泵機組管道水力計算和電器設備等布置的設計，泵站的建筑與結構設計可參照標準圖大致來確定。 （3）根據原始資料、當?shù)鼐唧w情況以及污水性質與成分，選擇適合的污泥處理工藝方法，進行各單位構筑物的設計計算。 （4）污水處理廠平面布置要緊湊合理，節(jié)省占地面積，同時應保證運行管理方便。 （5）在確定污水處理工藝流程時，同時選擇適宜的各處理單體構筑物的類型。對所有構筑物都進行設計計算，包括確定各有關設計參數(shù)、負荷、尺寸與所需的材料與規(guī)格等。 （6）對需要繪制工藝施工圖的構筑物還要進行更詳細的施工圖所必須的設計與計算，包括各部位構件的形式、構成與具體尺寸等。 （7）對污水與污泥處理系統(tǒng)要作出較準確的水力計算與高程計算。 2.圖紙的具體要求 （1）污水處理廠總平面布置圖，2號1張。 （2）污水處理廠高程布置圖，2號1張。 3.設計計算說明書的具體要求 畢業(yè)設計計算說明書要結構嚴謹、層次分明、語言流暢、書寫工整、簡圖合理、計算正確，符合學科、專業(yè)的有關要求。 第二章 設計原始資料 1.地形與城市規(guī)劃資料 （1）廠區(qū)地形平坦，地面標高50.00m，污水廠處理水排入附近水體，該河流靠近污水處理廠處河面的最高水位為50.00 m。城市排水系統(tǒng)采用分流制排水系統(tǒng)，城市污水主干管由西北方向流入污水處理廠廠區(qū)，主干管進廠處的管道水面標高為45.00 m。 （2）城市各區(qū)人口密度與居住區(qū)生活污水量標準： 城市各區(qū)人口密度和污水量標準 區(qū)域 服務人口（萬人） 污水量標準 （升/人.日） I區(qū) 20 120 II區(qū) 20 105 III區(qū) 10 135 （3）工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質資料： 工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質資料 企業(yè)或公共建筑名稱 日排水量 m3/d 最大排水量 m3/h SS Mg/l BOD5 Mg/l 甲廠 3100 180 520 510 乙廠 1800 105 600 430 丙廠 1310 73 700 720 2．氣象資料 （1） 氣溫資料：年平均20攝氏度，夏季平均30攝氏度，冬季平均12攝氏度。 （2）常年主導風向：非采暖季節(jié)主導風向西北風； （3）冰凍期15日； （4）年平均降雨量200mm 3.地質資料: 城市地質資料 土壤性質 冰凍深度（m） 地下水位（m） 污水處理廠處 粉質粘土 0.3 6.5—7.2 第二篇 設計說明 第一章 城市污水處理廠設計 第一節(jié) 污水廠選址 未經處理的城市污水任意排放，不僅會對水體產生嚴重污染，而且直接影響城市發(fā)展發(fā)展和生態(tài)環(huán)境，危及國計民生。所以，在污水排入水體前，必須對城市污水進行處理。而且工業(yè)廢水排入城市批水管網時，必須符合一定的排放標準。最后流入管網的城市污水統(tǒng)一送至污水處理廠處理后排入水體。 在設計污水處理廠時，選擇廠址是一個重要環(huán)節(jié)。廠址對周圍環(huán)境、基建投資及運行管理都有很大影響。 選擇廠址應遵循如下原則： 1.為保證環(huán)境衛(wèi)生的要求，廠址應與規(guī)劃居住區(qū)或公共建筑群保持一定的衛(wèi)生防護距離，一般不小于300米。 2.廠址應設在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。 3.廠址應盡可能設在城市和工廠夏季主導風向的下方。 4.要充分利用地形，把廠址設在地形有適當坡度的城市下游地區(qū)，以滿足污水處理構筑物之間水頭損失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以節(jié)約動力。 5.廠址如果靠近水體，應考慮汛期不受洪水的威脅。 6.廠址應設在地質條件較好、地下水位較低的地區(qū)。 7.廠址的選擇要考慮遠期發(fā)展的可能性，有擴建的余地。 第二節(jié) 工藝流程 1.污水處理工藝流程 處理廠的工藝流程是指在到達所要求的處理程度的前提下，污水處理個單元的有機結合，構筑物的選型則是指處理構筑物形式的選擇，兩者是互有聯(lián)系，互為影響的。 水體有一定的自凈能力，可根據水體自凈能力來確定污水處理程度。設計中既要充分利用水體的自凈能力，又要防止水體遭到污染，破壞水體的正常使用價值，采用何種處理流程還要根據污水的水質和水量，回收其中有用物質的可能性和經濟性，排放水 體的具體規(guī)定，并通過調查研究和經濟比較后決定，必要時還應當進行科學論證。城市生活污水一般以BOD物質為其主要去除對象，因此，處理流程的核心是二級生物處理法——活性污泥法為主。 生活污水和工業(yè)廢水中的污染物質是多種多樣的，不能預期只用一種方法就能把所有的污染物質去除干凈，一種污水往往需要通過由幾種方法組成的處理系統(tǒng)，才能達到處理要求的程度。 按處理程度分，污水處理可分為一級、二級和三級。一級處理的內容是去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質，經過一級處理后，污水中的BOD只去除30 %左右，仍不能排放，還必須進行二級處理。二級處理的主要任務是大量去除污水中呈膠體和溶解性的有機污染物質（BOD），去除率可達97%以上，去除后的BOD含量可降低到20-30 mg/l.一般，經過二級處理后，污水已具備排放水體的標準了。一級和二級處理法是城市污水經常采用的，屬于常規(guī)處理方法。當對處理過的污水有特殊的要求時，才繼續(xù)進行三級處理。 具體的流程為：污水進入水廠，經過格柵至集水間，由水泵提升到平流沉砂池經，經初沉池沉淀后，大約可去初SS 45%,BOD 25% .污水進入曝氣池中曝氣，可從一點進水，采用傳統(tǒng)活性污泥法，也可采用多點進水的階段曝氣法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水經加氯處理后，排入水體。 2.污泥處理工藝流程 污泥是污水處理的副產品，也是必然的產物，如從沉淀池排出的沉淀污泥，從生物處理排出的剩余活性污泥等。這些污泥如果不加以妥善處理，就會造成二次污染。污泥處理的方法是厭氧消化，在厭氧消化過程中產生大量的消化氣（即沼氣）是寶貴的能源，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜長途輸送和使用，因此，還需要進行脫水和干 化等處理。 具體過程為：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至濃縮池，濃縮后的污泥進入貯泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，進行中溫二級消化。一級消化池的循環(huán)污泥進行套管加熱，并用攪拌。二級消化池不加熱，利用余熱進行消化，消化后污泥送至脫水機房脫水，壓成泥餅，泥餅運至廠外，可用做農業(yè)肥料。 消化池產生沼氣，一部分用于一級消化池的沼氣攪拌，一部分用于沼氣發(fā)電。 本設計采用的工藝流程如下圖所示。 第二章 處理構筑物工藝設計 第一節(jié) 設計流量的確定 1. 平均日流量 平均日流量為 2. 最大日流量 污水日變化系數(shù)取 ，而 ，則有： 最大日流量 3. 最大日最大時流量（設計最大流量） 時變化系數(shù)取 ，而，則有： 最大日最大時流量 第二節(jié) 泵前中格柵設計計算 中格柵用以截留水中的較大懸浮物或漂浮物，以減輕后續(xù)處理構筑物的負荷，用來去除那些可能堵塞水泵機組駐管道閥門的較粗大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設施能正常運行的裝置。 1.格柵的設計要求 （1）水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合下列要求： 1) 人工清除 25～40mm 2) 機械清除 16～25mm 3) 最大間隙 40mm （2）過柵流速一般采用0.6～1.0m/s. （3）格柵傾角一般用450～750。機械格柵傾角一般為600～700. （4）格柵前渠道內的水流速度一般采用0.4～0.9m/s. （5）柵渣量與地區(qū)的特點、格柵間隙的大小、污水量以及下水道系統(tǒng)的類型等因素有關。在無當?shù)剡\行資料時，可采用： 1）格柵間隙16～25mm適用于0.10～0.05m3 柵渣/103m3污水； 2）格柵間隙30～50mm適用于0.03～0.01m3 柵渣/103m3污水. （6）通過格柵的水頭損失一般采用0.08～0.15m。 2. 格柵尺寸計算 設計參數(shù)確定： 設計流量Q1=0.938m3/s（設計2組格柵），以最高日最高時流量計算； 柵前流速：v1=0.7m/s， 過柵流速：v2=0.9m/s； 渣條寬度：s=0.01m， 格柵間隙：e=0.02m； 柵前部分長度：0.5m， 格柵傾角：α=60； 單位柵渣量：w1=0.05m3柵渣/103m3污水。 設計中的各參數(shù)均按照規(guī)范規(guī)定的數(shù)值來取的。 （1）確定格柵前水深，根據最優(yōu)水力斷面公式計算得: 柵前槽寬= =1.64m，則柵前水深 （2）柵條間隙數(shù)： (取n=76) （3）柵槽有效寬度：B0=s（n-1）+en=0.01（76-1）+0.0276=2.27m 考慮0.4m隔墻：B=2B0+0.4=4.94m （4）進水渠道漸寬部分長度： 進水渠寬： （其中α1為進水渠展開角，取α1=） （5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 （6）過柵水頭損失（h1） 設柵條斷面為銳邊矩形截面，取k=3，則通過格柵的水頭損失： 其中： h0：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； ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時β=2.42。 （7）柵后槽總高度（H） 本設計取柵前渠道超高h2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.64+0.3=0.94m H=h+h1+h2=0.64+0.103+0.3=1.04m （8）柵槽總長度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.64+0.30）/tanα =1.06 +0.53+0.5+1.0+(0.64+0.30)/tan60 =4.7m （9）每日柵渣量 在格柵間隙在20mm的情況下，每日柵渣量為： 所以宜采用機械清渣。 第三節(jié) 污水提升泵房設計計算 1. 提升泵房設計說明 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。污水經提升后入平流沉砂池，然后自流通過初沉池、曝氣池、二沉池及，最后由出水管道排入涪江。 設計流量：Q=6750m3/h1875L/s 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 m12m，高12m，地下埋深7m。 4）水泵為自灌式。 2. 泵房設計計算 各構筑物的水面標高和池底埋深計算見第五章的高程計算。 污水提升前水位43（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位53.96m（即細格柵前水面標高）。 所以，提升凈揚程Z=53.96-43=10.96m 水泵水頭損失取2m，安全水頭取2 m 從而需水泵揚程H=15m 再根據設計流量1.875m3/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，轉速990r/min，功率90kw），四用一備，流量： 集水池容積： 考慮不小于一臺泵5min的流量： 取有效水深h=1.3m，則集水池面積為: 泵房采用圓形平面鋼筋混凝土結構,尺寸為15 m12m,泵房為半地下式 地下埋深7m，水泵為自灌式。 第四節(jié) 泵后細格柵設計計算 1.細格柵設計說明 污水由進水泵房提升至細格柵沉砂池，細格柵用于進一步去除污水中較小的顆粒懸浮、漂浮物。細格柵的設計和中格柵相似。 2.設計參數(shù)確定： 已知參數(shù)：Q’=125000m3/d，Kp=1.3，Qmax=6750m3/h=1.875 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0.6-1.0m/s ,取V=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，其漸寬部分展開角度為200 設計流量Q=1.875m3/s=1875L/s 柵前流速v1=0.7m/s， 過柵流速v2=0.9m/s； 柵條寬度s=0.01m， 格柵間隙e=10mm； 柵前部分長度0.5m， 格柵傾角α=60； 單位柵渣量ω1=0.10m3柵渣/103m3污水。 計算草圖如圖2 3. 設計計算 污水由兩根污水總管引入廠區(qū)，故細格柵設計兩組，每組的設計流量為：Q=937.5 L/s=0.938m3/s。 （1） 確定格柵前水深，根據最優(yōu)水力斷面公式計算得柵前槽寬，則柵前水深 （2）柵條間隙數(shù)151.5(取n=152） （3）柵槽有效寬度B=s（n-1）+en=0.01（152-1）+0.01152=3.03m （4）進水渠道漸寬部分長度 （其中α1為進水渠展開角，取α1=） （5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 （6）過柵水頭損失（h1） 因柵條邊為矩形截面，取k=3，則 其中： 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 ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時β=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=0.64+0.3=0.94m 柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.64+0.26+0.3=1.20m （8）格柵總長度 L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tanα =1.91+0.95+0.5+1.0+（0.64+0.30）/tan60 =4.9m （9）每日柵渣量 m3/d>0.2m3/d 所以宜采用機械格柵清渣。 第五節(jié) 沉砂池設計計算 1. 沉砂池的選型： 沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞。沉砂池有平流式、豎流式、曝氣式和旋流式四種形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建費用低的優(yōu)點；豎流式沉砂池污水由中心管進入池后自下而上流動，無機物顆粒借重力沉于池底，處理效果一般較差；區(qū)旗沉砂池則是在池的一側通入空氣，使污水沿池旋轉前進，從而產生與主流方向垂直的橫向恒速環(huán)流。砂粒之間產生摩擦作用，可使沙粒上懸浮性有機物得以有效分離，且不使細小懸浮物沉淀，便于沉砂和有機物的分別處理和處置。平流式沉砂池具有構造簡單、處理效果 好的優(yōu)點。本設計采用平流式沉砂池。 2 設計資料 1）沉砂池表面負荷200m3/(m2h),水力停留時間40s； 2）進水渠道直段長度為渠道寬度的7倍，并不小于4.5 米，以創(chuàng)造平穩(wěn)的進水條件； 3）進水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情況下為0.6-0.9m/s，在最小流量時大于0.15m/s；但最大流量時不大于1.2m/s； 4）出水渠道與進水渠道的夾角大于270 度，以最大限度的延長水流在沉砂池中的停留時間，達到有效除砂的目的。兩種渠道均設在沉砂池的上部 以防止擾動砂子。 5）出水渠道寬度為進水渠道的兩倍。出水渠道的直線段要相當于出水渠道的寬度。 6）沉砂池前應設格柵。沉砂池下游設堰板，以便保持沉砂池內需要的水位。 計算草圖如下頁圖4所示： 2.1 設計參數(shù)確定 設計流量：=1875L/s（設計2組池子，每組分為2格，每組設計流 量為Q=936L/s=0.936m3/L） 設計流速：v=0.25m/s 水力停留時間：t=40s 2.2 池體設計計算 （1）沉砂池長度：L=vt=0.2540=10m （2）水流斷面面積： （3）沉砂池總寬度： 設計n=4格，每格寬取b=2m>0.6m，每組池總寬B=2b=4.0m （4）有效水深： h2=A/B=3.13/4=0.39m （介于0.25～1m之間） （5）貯泥區(qū)所需容積：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 （每格沉砂池設兩個沉砂斗，四格共有八個沉砂斗） 其中城市污水沉砂量：X=3m3/105m3. （6）沉砂斗各部分尺寸及容積： 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： 沉砂斗容積： = 1.27m3 （大于V1=0.56m3，符合要求） （7）沉砂池高度： 采用重力排砂，設計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度： 則沉泥區(qū)高度為 h3=hd+0.06L2 =1.0+0.063.35=1.20m 池總高度H ：設超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+0.63+1.20=2.13m （8）進水漸寬部分長度: （9）出水漸窄部分長度: L3=L1=2.38m （10）校核最小流量時的流速： 最小流量一般采用即為0.75Qa，則 ，符合要求. (11) 進水渠道 格柵的出水通過DN1200mm的管道送入沉砂池的進水渠道，然后向兩 側配水進入進水渠道,污水在渠道內的流速為: 式中： B1——進水渠道寬度（m），本設計取1.5m； H1——進水渠道水深（m），本設計取0.5m。 (12) 出水管道 出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保證沉砂池內水位標高恒定，堰上水頭為： 式中： m——流量系數(shù)，一般采用0.4-0.5；本設計取0.4； （13） 排砂管道 本設計采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管徑DN=200mm。 第六節(jié) 輻流式初沉池設計計算 輻流式初沉池擬采用中心進水，沿中心管四周花墻出水，污水由池中心向池四周輻射流動，流速由大變小，水中懸浮物流動中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥機將污泥推至污泥斗排走，澄清水從池周溢流入出水渠。輻流沉淀池由進水裝置、中心管、穿孔花墻、沉淀區(qū)、出水裝置、污泥斗及排泥裝置組成。 本設計選擇四組輻流式沉淀池，每組設計流量為0.28m3/s，從沉砂池流出來的污水進入集配水井，經過集配水井分配流量后流入輻流沉淀池。 計算草圖如圖5： 1. 沉淀部分水面面積 表面負荷一般采用1.5-3.0，本設計取=2.0，沉淀池座數(shù)n=4。 2. 池子直徑 D = = （D取33m） 3. 沉淀部分有效水深 設沉淀時間t = 2h ,有效水深： h2 =qt =22=4m 4. 沉淀部分有效容積 Q = t = 5. 污泥部分所需的容積 設進水懸浮物濃度C0為0.24kg/m3，出水懸浮物濃度C1以進水的50%計，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取貯泥時間T=4h，污泥部分所需的容積： V= = 則每個沉淀池污泥所需的容積為27m3 6. 污泥斗容積 設污泥斗上部半徑r1＝2m，污泥斗下部半徑r2=1m，傾角取α=60，則 污泥斗高度： h5 = （r2- r1）tgα=（2-1）tg60=1.73m 污泥斗容積： V1 = （r12+r2r1+r22）= （22+21 +12）=12.68m3 7. 污泥斗以上圓錐體部分污泥容積 池底坡度采用0.05-0.10，本設計徑向坡度i=0.05，則圓錐體的高度為： h4 = （R- r1）i=（13-2）0.05 = 0.55m 圓錐體部分污泥容積： V2 = （R2+Rr1+r12）= 污泥總體積： V= V1+ V2 =12.68+114.56 =127.24 m3＞16.2m3 ，滿足要求。 8. 沉淀池總高度 設沉淀池超高h1=0.3m，緩沖層高h3 =0.5m，沉淀池總高度： H = h1+h2 +h3+h4 +h5＝0.3+4+0.5+0.55+1.73＝7.08 m 9. 沉淀池池邊高度 H‘= h1+h2 + h3 = 0.3+4+0.5 = 4.8 m 10. 徑深比 D/ h2 = 26/4 = 6.5 (符合要求) 11. 進水集配水井 輻流沉淀池分為二組，在沉淀池進水端設集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流進每組沉淀池。 配水井中心管徑： 式中： v2— 配水井內中心管上升流速（m/s），一般采用v20.6m/s；取0.7m/s 配水井直徑： 式中：v3— 配水井內污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s. 12. 進水管及配水花墻 沉淀池分為四組，每組沉淀池采用池中心進水，通過配水花墻和穩(wěn)流罩向池四周流動。進水管道采用鋼管，管徑DN=600mm，進水管道頂部設穿孔花墻處的管徑為800mm。 沉淀池中心管配水采用穿孔花墻配水，穿孔花墻位于沉淀池中心管上部，布置6個穿孔花墻，過孔流速： 式中： — 孔洞的寬度（m）； — 孔洞的高度（m）； —孔洞個數(shù)(個)。 v4— 穿孔花墻過孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s； 13. 集水槽堰負荷校核 設集水槽雙面出水，則集水槽出水堰的堰負荷為： q0 = = [m3/(ms)] = 2.8[L/(mS)]< 2.9 [L/(mS)] 符合要求 14．出水渠道 出水槽設在沉淀池四周，雙側收集三角堰出水，距離沉淀池內壁0.4m，出水槽寬0.5m，深0.6m，有效水深0.5m，水平速度0.8m/s，出水槽將三角堰出水匯集送入出水管道，出水管道采用鋼管，管徑DN600mm 14. 排泥管 沉淀池采用重力排泥，排泥管管徑DN200，排泥管伸入污泥斗底部，排泥靜壓頭采用1.0m，連續(xù)將污泥排出池外貯泥池內。 第七節(jié) 傳統(tǒng)活性污泥法鼓風曝氣池設計計算 1. 處理工藝說明 傳統(tǒng)活性污泥法，又稱普通活性污泥法，污水從池子首段進入池內，二沉池回流的污泥也同步進入，廢水在池內呈推流形式流至池子末端，流出池外進入二次沉淀池，進行泥水分離。污水在推流過程中，有機物在微生物的作用下得到降解，濃度逐漸降低。傳統(tǒng)活性污泥法對污水處理效率高，BOD去除率可待90%u以上，是較早開始使用并沿用至今的一種運行方式。 本工藝設計曝氣池采用廊道式，二沉池為輻流式，采用螺旋泵回流污泥。 2. 處理程度計算 初沉池對BOD5的去除率按25%計算，進入曝氣池的BOD5濃度（S0）為： S0 = 220 （1-25%）= 165（mg/L） 處理水中非溶解性BOD5 濃度： BOD5 = 7.1Kd Xe Ce = 7.10.080.420 = 4.54 mg/L 式中： Kd —— 微生物自身氧化率，一般在0.05-0.1之間，取0.08； Xe —— 活性微生物在處理水懸浮物中所占比例，取0.4； Ce —— 處理水中懸浮物固體濃度，取20mg/L。 處理水中溶解性BOD5 濃度： BOD5 = 20-4.54 = 15.46mg/L 去除率： 0.906=90.6% 3. 設計參數(shù) （1）BOD5污泥負荷率 式中 ——有機物最大比降解速度與飽和常數(shù)的比值，一般采用0.0168— 0.0281之間；本設計取0.02; ——MLVSS/MLSS值，一般采用0.7-0.8，本設計取0.77； ——處理后出水中BOD5濃度（mg/L），本設計應為15.46mg/L (2) 曝氣池內混合液污泥濃度 根據NS值，查排水工程下冊圖4-7得：SVI=120，取R＝50%，r＝1.2。 4.平面尺寸計算 (1) 曝氣池容積的確定 按規(guī)定，曝氣池個數(shù)N不少于2個，本設計中取N=4,則每組曝氣池有效容積為 (2) 曝氣池尺寸的確定 本設計曝氣池深取4.2米，每組曝氣池的面積為： 本設計池寬取B=8米，B/H=8/4.2＝1.9，介于1～2之間，符合要求。 池長: L/B =177.1/8＝22.14 >10 （符合設計要求） 本設計設五廊道式曝氣池，廊道長度為： L1 = L/5=177.1/5 = 35.42m 本設計取超高為0.5 m，則曝氣池總高為： H = 4.2＋0.5 = 4.7m （3） 確定曝氣池構造形式 本設計設四組5廊道曝氣池，在曝氣池進水端和出水端設橫向配水渠道，在兩池中間設配水渠道與橫向配水渠相連，污水與二沉池回流污泥從第一廊道進入曝氣池。曝氣池平面圖如圖6所示： 5. 需氧量計算 本工程設計中采用鼓風曝氣系統(tǒng)。 （1）平均時需氧量計算 =20842.66（kg/d）=868.44（kg/h） 式中：——每代謝1kgBOD所需氧量（kg），本設計取0.5； ——1kg活性污泥(MLVSS)每天自身氧化所需氧量（kg），取0.15. (2) 最大時需氧量： =22829.16（kg/d）=951.22（kg/h） 最大時需氧量與平均時需氧量的比值為： (3) 每日去除的BOD5 值 =755.21 (kg/h) （4）去除1 kg BOD5 需養(yǎng)量 6. 供氣量計算 本設計中采用YHW-Ⅱ型微孔曝氣器，氧轉移效率（EA）為20%。敷設在距池底0.20m處，淹沒水深為4m，計算溫度定為30℃。 相關設計參數(shù)的選用： 溫度為20℃時，α=0.82，β=0.95，ρ=1.0，CL=2.0mg/L，CS（20）=9.17 mg/L。溫度為30℃時，CS（30） =7.63 mg/L。 （1）空氣擴散器出口處絕對壓力： Pb =1.013105＋9.8103H=1.013105＋9.81034= 1.405105 （ Pa）（2）空氣離開曝氣池水面時氧的百分比： Qt = 100% = 100% = 17.54% （3） 氣池混合液平均氧飽和度： CSb = CS(＋)= 7.63(＋)= 8.48 mg/L 換算成20℃條件下脫氧清水的充氧量： （R 為平均時需氧量） （4） 相應的最大時需氧量： （5） 曝氣池平均時供氣量： （6） 曝氣池最大時供氣量： （7）去除1kg BOD5 的供氣量： （8）1m3污水的供氣量： 第八節(jié) 向心輻流式二沉池設計計算 為了使沉淀池內水流更穩(wěn)、進出水配水更均勻、存排泥更方便，常采用圓形輻流式二沉池。該沉淀池采用周邊進水，中心出水的幅流式沉淀池，采用吸泥機排泥。計算草圖如圖8 1.設計參數(shù)的選取 表面負荷：qb范圍為1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h，出水堰負荷設計規(guī)范規(guī)定取值范圍為1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)；沉淀池個數(shù)n=4；沉淀時間T=2h 2.沉淀池尺寸設計 （1）每組池子表面積為： （2）池子直徑 （取40 m） （3） 池子實際表面積 實際的表面負荷 (4) 單池設計流量 （5） 校核堰口負荷 <2.0L/(s.m) 校核固體負荷 小于150 kg/( m2.d) ，符合要求 （6）沉淀部分有效水深 混合液在分離區(qū)泥水分離，該區(qū)存在絮凝和沉淀兩個過程，分離區(qū)的沉淀過程會受進水的紊流影響，沉淀時間采用1.5-3.0h，本設計取t=2.5h。 （7） 流入槽： Q = 1587.5+ 0.51587.5=2381.25m3/ h。本設計設流入槽寬0.8 m，水深0.6m，流入槽流速 取導流絮凝區(qū)停留時間為600s，Gm = 20S-1,水溫以20℃計，υ=1.0610-6 m3/ s, 0.71m/s 孔徑用50mm,每座池流入槽內的孔數(shù)： 個 （取475個） 孔距 導流絮凝區(qū)：導流絮凝區(qū)的平均速度 核算Gm值： Gm 在10～30之間，設計符合要求。 （8）澄清區(qū)高度 本設計設t=1.5h，則 （9）污泥區(qū)高度 本設計設=1.5h，則 m (10) 沉淀池周邊（有效）水深： h2 = h2’＋h2“＋0.3 = 1.89＋1.61＋0.3 = 3.8m （11） 沉淀池高度: 本設計設計池底坡度為0.05,污泥斗直徑取2m,則池中心與池邊落差h3為 超高h1取0.5 m，污泥斗高度h4為1.0m，則有： （12） 集配水井設計計算 1） 配水井中心管直徑 ，本設計取1.8m。 式中 v——中心管內污水流速（m/s），本設計取0.7m/s。 2）配水井直徑 ，本設計取3.4m。 式中 v3——配水井內污水流速（m/s），本設計取0.3m/s。 3）集水井直徑 ，本設計取4.6m。 式中 v1——配水井內污水流速（m/s），本設計取0.25m/s。 4）進水管管徑 取進入二沉池的管徑DN400mm。 校核流速： ，符合要求。 5）出水管管徑 由前面可知，DN=1000m，v=0.75m/s. (13)排泥裝置 沉淀池采用周邊傳動刮吸泥機，周邊傳動刮吸泥機的線速度為2-3m/min，刮吸泥機底部設有刮泥板和吸泥管，利用靜水壓力將污泥吸入污泥槽，沿進水豎井中的排泥管將污泥排至分配井中。排泥管采用DN200mm. 第九節(jié) 計量槽設計計算 污水測量裝置的選擇原則是精密度高、操作簡單，水頭損失小，不宜沉積雜物，污水廠常用的計量設備有巴氏計量槽、薄壁堰、電磁流量計、超聲波流量計、渦流流量計。其中巴氏計量槽應用最為廣泛且具備以上特點。 本設計的計量設備選用巴氏計量槽，選用的測量范圍為：0.2-1.5m3/s 計算草圖如圖9所示 出水排放渠的設計考慮最佳水利斷面： ==1.9m ，H1 = = 0.95 m，因此計量槽上游水深為0.95m。流量取125000 m3/ d =1.45 m3/ s 。在自由流條件下，根據公式試算選取喉寬b = 0.90 m的巴氏槽。 1.主要部分尺寸設計為： 漸縮部分長度：A1 = 0.5b+1.2 =0.50.9＋1.2= 1.65m 喉部寬度： A2 = 0.6m 漸擴部分長度：A3 = 0.9m 上游渠道寬度： B1 = 1.2b+0.48= 1.20.9＋0.48 = 1.56m 下游渠道寬度： B2 = b+0.3= 0.9＋0.30 = 1.20m 2.計量槽總長度 計量槽應設在渠道的直線段上，直線段的長度不應小于渠道寬度的8-10倍，在計量槽上游，直線段不小于渠寬的2-3倍，本設計取3；下游不小于4-5倍，本設計取5； 計量槽上游直線段長為： 計量槽下游直線段長為： 計量槽總長： 第三章 泥處理構筑物設計與計算 第一節(jié) 污泥量計算 1.曝氣池內每日增加的活性污泥量： =7246.71kg/d 2.曝氣池每日排出的剩余污泥量為 第二節(jié) 污泥泵房設計計算 1. 污泥泵房設計說明 二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒閥井中，然后由管道輸送至回污泥泵房。 1.2.回流污泥泵設計選型 （1）揚程： 二沉池水面相對地面標高為0.7m,套筒閥井泥面相對標高為0.2m，回流污泥泵房泥面相對標高為－0.2-0.2＝-0.4m，曝氣池水面相對標高為1.8m，則污泥回流泵所需提升高度為：1.8-（-0.4）＝2.2m （2）流量： 設計回流污泥量為QR=RQ,污泥回流比R=50％，即QR=50%Q=905.8m3/d= 10．48L/s本設計四座曝氣池設2臺回流污泥泵。 （3）選泵： 選用LXB-700螺旋泵3臺（2用1備），單臺提升能力為300m3/h，提升高度為2.0m－3.0m,電動機轉速n=63r/min,功率N=30kW 1.3.剩余污泥泵設計選型 選用LXB-700螺旋泵3臺（2用1備），單臺提升能力為300m3/h，提升高度為2.0m－3.0m,電動機轉速n=63r/min,功率N=30kW 側污泥泵房占地面積設計為10m8m 第三節(jié) 污泥重力濃縮池設計計算 采用帶有豎向柵條污泥濃縮機的輻流式重力濃縮池，用帶有柵條的刮泥機刮泥，采用靜壓排泥。計算草圖如圖10所示： 1. 設計參數(shù) 污泥總量計算及污泥濃度計算 二沉池排放的剩余污泥量： =905.8m3 /d ，本設計含水P率取為99.2%，濃縮后污泥含水率97% ，污泥濃度C為8g/L，二沉池污泥固體通量M采用30kg/(m2d)。 采用中溫二級消化處理，消化池停留天數(shù)為30，其中一級消化20，二級消化10。消化池控制溫度為，計算溫度為。 2. 濃縮池面積 式中： C——流入濃縮池的剩余污泥濃度（kg/s），本設計取10kg/m3 Q——二沉池流入剩余污泥流量（m3/h）， G——固體通量，一般采用0.8-1.2；取1.0. 本設計采用兩個污泥濃縮池，單個池面積為 97.67m2 3. 濃縮池的直徑 ，本設計取22.0m 4. 濃縮池的容積 式中：T——濃縮池濃縮時間（h），一般采用10-16h，本設計取16h。 5. 沉淀池有效水深 6.濃縮后剩余污泥量 7. 池底高度 輻流沉淀池采用中心驅動刮泥機，池底需做成1%的坡度，刮泥機連續(xù)轉 動將污泥推入泥斗。池底高度： 8. 污泥斗容積 式中： — 泥斗傾角，為保證排泥順暢，圓形污泥斗傾角本設計取550 a — 污泥斗上口半徑（m）；本設計取1.25m； b — 污泥斗底部半徑(m)，本設計取0.25m。 污泥斗的容積： 9. 濃縮池總高度 本設計取濃縮池超高h1 = 0.30 m，緩沖層高度h3 = 0.30 m， 10. 濃縮后的污泥體積 剩余含水率P1為99.2%，濃縮后的污泥含水率P2為96%，濃縮后的污泥體積為： 11.排泥管 采用污泥管道最小管徑DN150mm，間歇將污泥排出貯泥池。 第四節(jié) 貯泥池設計計算 濃縮后的剩余污泥和初沉池污泥進入貯泥池，然后經投污泥泵進入消化池處理系統(tǒng)。本設計采用1座貯泥池，貯泥池采用豎流沉淀池構造。 1. 污泥量的計算 初沉池污泥量為1086 = 648 m3 /d，濃縮后的二沉池污泥為 181．16m3 /d。貯泥時間為12h,即0.5d。 每日產生污泥量： 2. 貯泥池容 貯泥池容積： 貯泥池設計容積： 符合設計要求。 式中： h2 — 貯泥池有效深度，本設計取3.0m； h3 — 污泥斗高度（m）； a — 污泥貯池邊長，本設計取8.0m； b — 污泥斗底邊長，1.0m； n — 污泥貯泥池個數(shù)，本設計采用1個； — 污泥斗傾角，本設計取600. 3. 貯泥池的高度： （本設計取9.5m） 式中： h1 — 貯泥池超高（m），本設計取0.3m； 4. 管道部分 貯泥池中設DN=200mm的吸泥管一根，共設有2根進泥管，1根來自初沉池，管徑DN200,另1根來自污泥濃縮池，管徑為DN200mm。 第五節(jié) 污泥厭氧消化池設計計算 1.一級消化池設計計算 (1）. 一級消化池計算草圖如下頁圖11 （2）消化池容積 式中： Q——污泥量（m3/d） P——投配率（%），中溫消化時一級消化池采用5%-8%,本設計取8%。 n——消化池個數(shù)，本設計設置2座。 (3).各部分尺寸確定： 消化池直徑D采用19m，集氣罩直徑d1=2m,高h1=2m，池底錐底直徑d2=2m,上錐體傾角=200， 上錐體高，本設計取3.0m， 消化池柱體高度h3應大D/2=9.5m，本設計采用10m。 下錐體高（本設計取1.5m） 消化池總高度為： H= h1+ h2+ h3+ h4=2+3+10+1.5=16.5m 柱體容積 下錐體容積 上蓋容積： 消化池有效容積 >3211.25m3 符合設計要求. 2. 二級消化池設計計算 (1) 二級消化池容積 式中： Q——污泥量（m3/d）； P——投配率（%），本設計取16%； n——消化池個數(shù)，本設計設置1座。 由于二級消化池單池容積與一級消化池相同，因此二級消化池各部份尺寸同一級消化池。 第六節(jié) 機械脫水間設計計算 1. 污泥機械脫水設計說明： 污水處理廠污泥二級消化后從二級消化池排出污泥的含水率約95%左右，體積很大。因此為了便于綜合利用和最終處置，需對污泥做脫水處理，使其含水率降至60%-80%，從而大大縮小污泥的體積。 （1） 污泥脫水機械的類型，應按污泥的脫水性質和脫水要求，經技術經濟比較后選用。 （2） 污泥進入脫水機前的含水率一般不應大于98％。 （3） 經消化后的污泥，可根據污水性質和經濟效益，考慮在脫水前淘洗。 （4） 機械脫水間的布置，應按規(guī)范有關規(guī)定執(zhí)行，并應考慮泥餅運輸設施和通道。 （5 ）脫水后的污泥應設置污泥堆場或污泥料倉貯存，污泥堆場或污泥料 倉的容量應根據污泥出路和運輸條件等確定。 (6) 污泥機械脫水間應設置通風設施。每小時換氣次數(shù)不應小于6次。 2.脫水機選擇 本設計采用滾壓脫水方式使污泥脫水 ，脫水設備選用我國研制的 DY-3000型帶式壓濾機，其主要技術指標為：干污泥產量600kg/L，泥餅含水率可以達到75%～78%，單臺過濾機的產率為24.6～29.4kg / ( m2 h),選用3臺，2用1備。工作周期定為12小時。機械脫水間平面尺寸設計為 LB= 40m12m . 第四章 污水處理廠的平面布置 1. 總平面布置原則 該污水處理廠為四川綿陽市污水處理廠新建工程，主要處理構筑物有：機械除渣格柵井、污水提升泵房、平流沉砂池、輻流初次沉淀池、鼓風曝氣池與二次沉淀池、污泥回流泵房、濃縮池、消化池、計量設施等及若干輔助建筑物。 總圖平面布置時應遵從以下幾條原則。 ① 處理構筑物與設施的布置應順應流程、集中緊湊，以便于節(jié)約用地和運行管理。 ② 工藝構筑物（或設施）與不同功能的輔助建筑物應按功能的差異，分別相對獨立布置，并協(xié)調好與環(huán)境條件的關系（如地形走勢、污水出口方向、風向、周圍的重要或敏感建筑物等）。 ③ 構（建）之間的間距應滿足交通、管道（渠）敷設、施工和運行管理等方面的要求。 ④ 管道（線）與渠道的平面布置，應與其高程布置相協(xié)調，應順應污水 處理廠各種介質輸送的要求，盡量避免多次提升和迂回曲折，便于節(jié)能降耗和運行維護。 ⑤ 協(xié)調好輔建筑物，道路，綠化與處理構（建）筑物的關系，做到方便生產運行，保證安全暢道，美化廠區(qū)環(huán)境。 （2）總平面布置結果 污水由南邊排水總干管截流進入，經處理后由該排水總干管排入河流。 污水處理廠呈長方形。綜合樓、職工宿舍及其他主要輔助建筑位于廠區(qū)東北部，占地較大的污水處理構筑物在廠區(qū)西部，沿流程自南向北排開，污泥處理系統(tǒng)在污水處理構筑物的西部。廠區(qū)主干道寬7米，兩側構（建）筑物間距不小于15米，次干道寬4米，兩側構（建）筑物間距不小于10米 該廠平面布置特點為：流線清楚，布置緊湊。鼓風機房和回流污泥泵房位于曝氣池和二次沉淀池一側，節(jié)約了管道與動力費用，便于操作管理。污泥消化系統(tǒng)構筑物靠近四氯化碳制造廠（即在處理廠西側），使消化氣、蒸氣 輸送管較短。節(jié)約了基建投資。辦公室。生活住房與處理構筑物、鼓風機房、泵房、消化池等保持一定距離，位于常年主風向的上風向，衛(wèi)生條件與工作條件均較好。在管線布置上，盡量一管多用，如超越管、處理水出廠管都借道雨水管泄入附近水體，而剩余污泥、污泥水、各構筑物放空管等，又都與廠內污水管合并流人泵房集水井。第二期工程預留地設在一期工程右側。 具體布置見附圖1 第五節(jié) 污水廠的高程布置 污水處理廠高程布置的任務是：確定各處理構筑物和泵房等的標高，選定各連接管渠的尺寸并決定其標高。計算決定各部分的水面標高，以使污水能按處理流程在處理構筑物之間通暢地流動，保證污水處理廠的正常運行。 第一節(jié) 控制點高程的確定 1.進廠管有兩根，每根流量為0.565m3/S，選用800mm的鋼筋混凝土圓管，進廠端設計管內底標高為61.2m。 2.考慮將出廠水水通過重力自流排入附近的涪江。涪江20年一遇的洪水位為64.4m。因而可以確定出廠管的管內底標高，出廠管選用1200mm的鋼筋混凝土圓管一根，出廠水排放點距涪江3km，總水頭損失為3.38m，出廠水排放點的水位標高應不低于64.40m+4.38m=67.78 m，擬取67.9m。 第二節(jié) 各處理構筑物及連接管渠的水頭損失計算 污水處理廠的水流常依靠重力流動，以減少運行費用。為此，必須精確計算其水頭損失（初步設計或擴初設計時，精度要求可較低）。水頭損失包括： （1）水流流過各處理構筑物的水頭損失，包括從進池到出池的所有水頭損失在內；在作初步設計時可按下表估算。 (2)水流流過連接前后兩構筑物的管道(包括配水設備)的水頭損失，包括沿程與局部水頭損失。 (3)水流流過量水設備的水頭損失。 表1 構筑物水頭損失表 表2 污水管渠水力計算表 名稱 設計流量（L/s) 管段設計參數(shù) 水頭損失 管徑(mm) I(‰) V(m/s) 管長（m） 沿程 局部 合計 出水口至計量堰 1875 1200 1.00 0.8 3000 3.00 0.176 3.18 計量堰至二沉池 938 900 1.50 0.8 40 0.06 0.267 0.33 二沉池至集配水井 469 600 1.80 0.9 20 0.04 0.168 0.20 配水井至曝氣池 469 600 2.70 1.2 75 0.20 0.306 0.