12万吨城镇污水处理设计计算书 .doc

12万吨城镇污水处理设计目 录前言.1第一部分 设计说明书2第一章 原始资料2第二章 工艺流程的确定3第三章 主要构筑物.3第四章 平面布置 .4第五章 高程布置 .5第二部分 计算说明书.7第一章 格栅.7第二章 提升泵房9第三章 沉砂池.10第四章 初沉池.12第五章 .14第六章 二沉池.20参考文献25第一部分 设计说明书一、原始资料（一）自然条件 1地理位置： 某县地处东经115019115043，北纬3502335043。县城东西长32公里，南北宽37公里。 2 风向春夏秋冬三季主导风向为东南风，频率为12，其次为北风，频率为10，平均风速3.2m/s，总面积1032平方公里。3气温某县常年平均气温13.50°C,历年极端最高气温41.50°C，历年极端最低气温20.30°C。4地形地貌及工程地质： 某县位黄河冲积平原，受黄河决口影响，急流冲刷，缓流淤积，形成自然流沟108条，多为西南东北流向。某县地势西南高，东北、东南部低，最高处海拔高程55.5米，最低处海拔高程46.2米，中部地面高程一般为49.5米。自然坡降为五千分之一到七千分之一。某县地基承栽力为8012kpa。某县地震烈度为7度，土壤最大冻结深度0.500.60m。（二）社会条件 1 人口 2002年城区现状人口为7.5万人。城区近期(2005年)规划人口为9万人，远期(2010年)规划人口为12万人。 2 污水及水质情况 污水处理厂的进水水质为： COD<420mg/L BOD5<200mg/L SS<200mg/L TN<45mg/LNH3-N<30mg/L TP<3mg/L处理后的出水水质指标为：COD60mg/L BOD520mg/LSS 20mg/L TN 20mg/LNH3-N8mg/L TP 1.5mg/L二、工艺流程的确定该项目污水处理的特点为：污水以有机污染为主，BOD/COD=0.48，可生化性较好，其它难以生物降解的污染物一般不超标：污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值为典型城市污水值。针对以上特点及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用考虑到出水要求脱氮除磷目地，根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“A2/O活性污泥法”。工艺流程：三、主要构筑物序号名称规格（m）数量(座)设计参数主要设备1格栅L×B=3.16×1.652计流量Q=165600m3/d栅条间隙b=15mm 过栅流速v=1.0m/s机械除渣机两套2提升泵房L×B×H=10×8×51计流量Q=165600m3/d单泵流量Q=2400m3/h潜污泵4台手动起闭机3沉砂池L×B=18×3.222计流量Q=165600m3/d水平流速v=0.3m/s 有效水深h=1.0m砂水分离器4初沉池L×B=27×62计流量Q=165600m3/dq=2.0m3/(m2·h)停留时间t=1.5h刮泥机 贮渣斗5曝气池L×B×H=71.5×7.55×52计流量Q=120000m3/d BOD=200,去处效率90%鼓风机 微孔曝气器6二沉池D×H=46.1×6.152计流量Q=120000m3/dq=1.5m3/(m2·h)停留时间t=2.5h刮泥机 出水堰板四、平面布置 1总平面布置原则 该污水处理厂厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图布置时应遵从以下几条原则。 （1）处理构筑物与设施的布置直顺应流程、集中紧凑以便于节约用地和运行管理。 （2）_工艺构筑物与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系(如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等。 （3）构（建)之间的间距应满足交通、管道(渠)敷设、施工和运行管理等方面的要求。 （4）管道(线)与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。 （5）协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构(建)筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅通，美化厂区环境。 2 总平面布置结果 污水由北边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管和泵站排入河流。 总平面布置参见附图(平面布置图)。 五、高程布置1 高程布置原则 （1）充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑，排出厂外。 （2）协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程的投资和运行成本。 （3）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。（4）协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。2.高程布置时，应注意事项：（1）选择一条距离最大，水头事实最大流程计算。（2）计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大水量）作为设计流量。（3）污水流程与泥流程的配合。尽量减少抽升污泥量。3.高程布置的方法：实质上讲：进行高程计算，以接受水体的最高水位（设计洪水位）为起点，逆污水处理流程向上推计算，最后确定出提升泵站的扬程。4高成计算高程计算表构筑物名称构筑物水头损失构筑物的间距流量(m3/d)连接管径/mm流速m/s坡度沿程损失/m局部损失/m水头损失/m总损失/m水面标高/m地面标高/m水面与地面差/m进水管16560010001.020000-30-3进水井0.201656000000.2-3.20-3.2格栅间0.301656000000.3-3.50-3.5提升泵房0.201656000000.2-3.70-3.7沉砂池0.5301656000.33.50.1050.0530.1580.6581.701.7初沉池0.620165600553.50.070.0350.1050.7051.301.3曝气池0.4251200001000×21.13.50.0880.0440.1320.5321.001.0二沉池0.6251200001300×21.14.50.1130.0120.0570.6570.800.8出水井0.32012000025000.3440.080.040.120.42-1.320-1.32第二部分 计算说明书一 格栅泵前设置格栅的作用是保护水泵，而名渠格栅的作用是保证后续处理系统的正常工作。目前普通的做法是将泵前格栅均做成明渠格栅。一般泵前格栅为粗格栅（间距10-25mm），采用机械清渣时，由于机械连续工作，格栅余渣较少，阻力损少几乎不变，通常不设渐变段。格栅型号：链条式机械格栅(1)水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：1)人工清除25-40mm2)机械清除16-25mm3)最大间隙40mm(2)在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3/d)，一般应采用机械清渣。(3)格栅倾角一般用45°75°,机械格栅倾角一般为60°70°(4)通过格栅的水头损失一般采用o.08O.15m (5)过栅流速一般采用0.61.Om/s。1主要设计参数设计流量日平均污水量Q为120000m3/d，总变化系数K=1.38,则设计流量Q=165600m3/d,栅条宽度 S=10mm,栅条间隙宽度 B=15mm,过栅流速 1.0m/s,栅前流速 0.9m/s,栅前渠道水深 1.2m,格栅倾角 60°C,数量 2座,栅渣量 格栅间隙为15mm ,栅渣量W按1000m3污水产渣 0.05m3计。2 工艺尺寸格栅尺寸 过栅流量Q1m3/s=0.9584m3/s 栅条间隙数n (取n=47)栅条建筑宽度B B=s(n一1)+bn=0.01X(471)+0.0015×47=1.165m 通过格栅的水头损失格栅断面为迎背水面均为半圆形断面(=1.167),格栅水头损失h1(取h1=0.13m) 栅后槽总高度HH=h+h1+h2=1.2+0.13+0.3=1.63m 格栅的总建筑长度L取进水渠道宽B1=1,其渐宽部位展开角为,取进水倾角进水渠道宽部位长度, 则L2=0.5L1=0.5mL=L1+L2+1.0+0.5+(5)每日栅渣量计算 栅渣量W= 格栅设计示意图二、提升泵房 1、水泵选择 设计水量165600m3d，选择用4台潜污泵(3用1备) 所需扬程为 选择500Qw-22-220型潜污泵,泵的参数见下表 出口直/mm流量/m3/h扬 程转速r/min功率 /kw效率/%50024002274022084.65 2、集水池(1)、容积:按一台泵最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积 V(2)、面积:取有效水深H=3m，则面积F=V/H=240/3=80m2集水池长度取10m，则宽度B=F/L=80/10=8m集水池平面尺寸L×B=10m×8m保护水深为1.2m，实际水深为4.2m(3)、泵位及安装潜污泵直接置于集水池内，潜污泵检修采用移动吊架。三 沉砂池沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。沉砂池可以分为平流式、竖流式、和暴气式沉砂池等三种基本型式。沉砂池设计中，必需按照下列原则： 1城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)，并按并联运行原则考虑。 2设计流量应按分期建设考虑： (1)当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算； (2)当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算； (3)合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。 3沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。 4城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，其含水率为60，容量为1500kg/m。 5.贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55，排砂管直径应不小于0.3m。 6沉砂池的超高不宜不于0.3m。 7. 除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。 1、设计参数： 设计流量Qmax=165600m3/d=6900m3/h=1.917m3/s，设计水力停留时间t=60s 水平流速v=0.3mS(1)长度L=vt=0.3×60=18m (2)水流断面面积 A=Qmax/v=1.917/0.3=6.39m2(3)池总宽度B=Ah2=, 有效水深h2=1m（4）贮砂斗所需容积： V= T=2d，X=30m3106m3 。 (5)每个沉砂斗的容积设每一分格有2格沉砂斗，则 V1= (6)沉砂斗各部分尺寸：设贮砂斗底宽bl=O.5m；斗壁与水平面的倾角60。，贮砂斗高，贮砂斗上口宽度 (7)贮砂斗容积 （8）贮砂室高度设采用重力排砂，池底坡度i=6，坡向砂斗，则 （9）池总高度： H=h1+h2+h3=O.3+1.0+1.92=3.22m （10）核算最小流速 (符合要求)平流式沉砂池示意图四、初沉池 初沉池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。沉淀池一般分为平流式、竖流式、和辅流式三种。每个沉淀池分为进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。选型：平流式沉淀池1、设计参数：统计流量（最大流量）表面水力负荷：沉淀时间：1.5h 水平流速：5mm/s初沉池型：平流式2 尺寸计算（1）池子总面积 表明负荷取q=2.Om3/(m2·m) （2）沉淀部分有效水深h2=qt=2×1.5=3m 取t=1.5h (3)沉淀部分有效容积 V=Qmax×t×3600=1.917×1.5×3600=1035.8 (4)沉淀池长度 B=A/L=3.450.6/27=127.8m (5)池子总宽度 B=AL=3450.6/27=127.8m (6)池子个数，宽度取b=6m n=Bb=127.86=22 (7)校核长宽比L/b=27/6=4.5>4 (符合要求) (8)污泥部分所需总容积初沉池效率设计为50%，设污泥含水率97，两次排泥时间间隔T=2d，污泥容重（9）每格池污泥斗所需容积 =800/22=36.4(10)污泥斗的容积（11）污泥斗以上梯形部分污泥容积L1=27+0.5+0.3=2708mL2=6m (12)污泥斗和梯形部分容积V1+V2=62.3+21.6=83.9m3 >36.4m3 (13)沉淀池总高度H= 取9米五、 首先判断是否可采用COD/TN=420/45=9.338TP/BOD5=3/200=0.0150.06 符合条件1、设计参数设计最大流量Q=120000m3d 池型：廊道式进水水质 ，出水水质 BOD5污泥负荷 N=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)回流污泥浓度XR=8000mg/L 污泥回流比R=100%2 曝气池的设计计算 （1）混合液悬浮固体浓度 （2）反应池容积 （3）反应池总水力停留时间 t=V/Q=30000/120000=0.25d=6h(4) 各段水力停留时间和容积厌氧：缺氧：好氧=1：1：3厌氧池水力停留时间t厌=0.26=1.2h,池容V厌=0.230000=6000m3缺氧池水力停留时间t缺=0.26=1.2h,池容V缺=0.230000=6000m3好氧池水力停留时间t好=0.66=3 h, 池容V好=0.630000=18000m3（5）厌氧段总磷负荷(6)、反应池主要尺寸反应池总容积V=30000m3,设两组V单=V/2=15000m3取有效水深h=4.0m, 则S单=V单/2=15000m3采用7廊道式推流式反应池，廊道宽b=7.5m校核：b/h=7.5/4.0=1.9 (满足b/h=12)L/b=71.5/7.5=9.54 (满足L/B=510)取超高为1.0m，则反应池总高H=4.0+1.0=5.0m2 反应池进、出水系统计算 （1）进水管 单组反应池进水管设计流量Ql=Q2=120002×86400=0.695m3s 管道流速v=1.0ms 管道过水断面面积A=QlV=0.6951.0=0.695m2 管径 取出水管管径DN=1000mm校核管道流速 （2）回流污泥渠道单组反应池回流污泥渠道设计流量QR 渠道流速， 取回流污泥管管径DN=800mm （3） 进水井 反应池进水孔尺寸： 进水孔流量孔口流速v=0.7m/s 孔口过水断面积A=Q/V=1.39/0.7=1.986m2 孔口尺寸取1.2m×0.9m 进水竖井平面尺寸2.5m×2.5m出水堰及出水竖井按矩形堰流量公式： 堰上水头高 出水孔过流量 孔口流速v=0.7ms孔口过水断面积A=Q/v=2.4325/0.7=3.475m2 孔口尺寸取2.0m×1.0m 进水竖井平面尺寸2.5m×2.0m出水管单组反应池出水管设计流量 Q5=Q3=2.4325m3/s 管道流速v=O8ms, 管道过水断面积 取出水管管径DN=2500mm校核管道流速 3 曝气系统的设计计算 （1）平均需氧量 取，则 =28800kg/d=1200kg/h 每日去除的 去除每千克BOD5的需氧量=28800/21600=1.3kgO2/kg BOD5 接近与经验数值 (2) 最大需氧量 在不利条件下运行，最大需要量与平均需氧量之比为1.7，则 O2=1.7O2=1.7×1200=2040kg/h (3) 供气量 采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器铺设于池底，距池底0.2m，淹没深度3.8m，氧转移效率EA=20%，计算温度T=30C。 微孔曝气器出口处绝对压力空气离开曝气池时氧的百分比为 曝气池中平均溶解氧饱和浓度为 20C脱氧清水的充氧量： 取 相应最大时标准需氧量 曝气池平均供气量 相应最大时供气量 （4）所需空气压力p P=h1+h2+h3+h4+h=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9m(5) 曝气器数量计算(以单组反应池计算)。按供氧能力计算所需曝气器数量。 (6) 供风管道计算供风干管道采用环状布置流量流速v=10m/S管径 取干管管径为DN=1000mm单侧供气（向单侧廊道供气）支管 流速v=10m/s管径 取支管管径为DN=400mm双侧供气 ,管径取支管管径DN=550mm （7）污泥回流设备污泥回流比R=100污泥回流量QR=RQ=1×120000=120000设回流污泥泵房l座，内设3台潜污泵(2用l备)单泵流量 水泵扬程根据竖向流程确定。（8）混合液回流设备混合液回流泵混合液回流比混合液回流量 设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用l各) 混合液回流管 混合液回流管设计 泵房进水管设计流速 管道过水断面积 管径 取泵房进水管管径DN=1200mm 校核管道流速 泵房压力出水管设计流 ，管道过水断面积 管径 取泵房压力出水管径DN=950mm 六、 二沉池 为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。二沉池为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池，共2座。1.设计参数设计流量1.39，表面负荷为1.5， 沉淀时间2.5h2池体设计计算 (1) 二沉池表面面积A=Q/2=1.39×3600/1.5=3336(2)单池面积（3）二沉池直径 （设计取46.1m） (4)池体有效水深=qt=1.5×2.5=3.75m(5)沉淀部分有效容积（6）沉淀池底坡度落差（取池底坡度 i=0.05）(7) 沉淀池周边有效水深校核径深比： (符合要求612)（8）沉淀池总高度（9）二沉池污泥区所须存泥容积 取存泥时间不宜小于2h, T=4.0h3.进水系统计算 （1）进水管计算 单池设计污水流量 进水管设计流量 管径 流速 坡降为1000i=1.83(2) 进水竖井进水竖井采用=1.5m， 出水口尺寸0.45×1.5，共6个沿井壁均匀分布。 出水口流速 =1.390.45×1.5×6=0.344mS (3)稳流筒计算 取筒中流速=0.03ms稳流筒过流面积 稳流筒直径 4. 出水部分设计 (1)单池设计流量 (2)环形集水槽内流量 (3)环形集水槽设计 ” 采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口，安全系数k取I.2 集水槽宽度 取b=0.65m集水槽起点水深为 集水槽终点水深为 槽深取1.0m，采用双侧集水环形集水槽计算，取槽宽b=1.0m，槽中流速v=0.6ms槽内终点水深: 槽内起点水深: 校核：当水流增加一倍时，q=0.4875，v=O8ms 设计取环形槽内水深为1.0m，集水槽总高为1.0+0.3（超高）=1.3m。采用 三角堰。(4)出水溢流堰的设计 采用出水三角堰（），堰上水头（三角楼底部止上游水面的高度） 每个三角堰的流量 三角堰个数 三角堰中心距（单侧出水）