C市城市污水处理厂工艺设计.doc

目 录 第1章设计概述11.1设计题目11.2设计依据11.3处理要求1第2章 城市排水管网设计22. 城市污水管网设计计算22.1.1设计参数22.1.2 水量设计计算32.2城市雨水管网设计计算72.2.1设计参数72.2.2 设计计算7第3章 污水处理处理程度及工艺确定103.1 水质水量的概述103.1.1水量计算103.1.2水质概况103.2城市污水处理流程11第4章污水处理厂主体构筑物设计计算134.1泵站设计134.1.1概述134.1.2 泵前格栅设134.1.3 集水池设计计算154.1.4泵站设计计算154.1.5辅助设备设计计算194.2细格栅204.2.1格栅的设计参数204.2.2格栅的设计计算204.3曝气沉砂池224.3.1沉砂池的运行工艺参数224.3.2沉砂池设计计算234.3氧化沟配水井254.3.1设计参数254.3.2设计计算254.4 氧化沟264.4.1设计工艺参数确定264.4.2设计计算264.5 二次沉淀池324.5.1工艺设计参数324.5.2设计计算324.6 加氯消毒池354.7计量设备374.7.1设计参数374.7.2设计计算374.8污泥浓缩池404.8.1设计参数404.8.2设计计算414. 9贮泥池444.10污泥脱水46第5章 城市污水厂高程计算485.1污水厂高程布置485.2.2 污泥高程布置49第6章 城市污水厂工程费用概算516.1 水厂工程造价5161.1计算依据516.1.2单项构筑物工程造价计算516.2 污水处理成本计算52参考文献54致谢56第1章 设计概述1.1设计题目 C市城市污水处理厂工艺设计, 设计城市:湖北武汉某镇。1.2设计依据根据南方C市城市人口100万，工业排水每天10万立方米，其它用水每天6万立方米，水质为：CODG r =240-360mg/L、BOD=140-240、NH3=30-38mg/L、SS=120-180 mg/L、pH=6-9;水温T=15-35。1.3处理要求 处理要求：处理水排入地表水环境质量标准（GB3838-2002）中三类水体，满足污水综合排放标准中的城市污水处理厂污水综合排放标准(GB18918-2002)一级标准。 其中 PH值：6-9； COD60； BOD20； NH315； SS20第2章 城市排水管网设计2. 城市污水管网设计计算2.1.1设计参数(1).设计充满度在设计流量下，污水在管道中的水深 h和管道直径 D的比值。我国按不满流进行设计，其最大设计充满度的规定 如下表。表2-1 最大设计充满度管径 D 或暗渠高 H(mm)最大充满度 h/D 或 h/H2003000.553504500.655009000.710000.75(2)设计流速 和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度。设计污水流速增大时，可能产生冲刷现象，甚至损坏管道；流速缓慢时，污水中所含杂质可能下沉产生淤积。故根据观测数据与国内外经验，污水最小设计流速定为 0.6m/s。通常金属管道的最大设计流速为 10m/s,非金属管道最大设计流速为 3m/s。(3)最小管径 在污水管道上游部分，流量很小，若管径过小极易堵塞。故在设计中常规定一个允许最小管径。在街坊和厂区内，最小管径为 200mm，街道最小管径为 300mm。(4).最小设计坡度 它相当于管内流速为最小设计流速时的管道坡度；当给定设计充满度条件下，管径越大，相应的最小设计流速时的最小设计坡度也就越小。具体规定是：管径 200mm 的最小设计坡度是 0.004。管径 300mm 的最小设计坡度是 0.003。(5)污水管道的最小埋设深度 污水出户管的最小埋深一般采用 0.50.6m。所以，街坊污水管道起点最小埋深也应有 0.60.7m。2.1.2 水量设计计算一.设计参数(1)居民区人口密度：1323人/ha(2). 工业废水设计流量 甲厂：232L/s 乙厂：347 L/s 丁厂：347L/s 丙厂：232 L/s(3). 城市居民生活污水设计量根据给排水设计规范大全中城市居民生活用水标准的规定(如下表)表2-2城市居民生活用水量标准地域分区日用水量(L/人·d)适用范围一80135黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古二85140北京、天津、河北、山东、河南、山西、陕西、宁夏、甘肃三120180上海、江苏、浙江、福建、江西、湖北、湖南、安徽四150220广西、广东、海南五100140重庆、四川、贵州、云南六75125新疆、西藏、青海注：1表中所列日用水量是满足人们日常生活基本需要的标准值。在核定城市居民用水量时，各地应在标准值区间内直接选定。2城市居民生活用水考核不应以日作为考核周期，日用水量指标应作为月度考核周期计算水量指标的基础值。3指标值中的上限值是根据气温变化和用水高峰月变化参数确定的，一个年度当中对居民用水可分段考核，利用区间值进行调整使用。上限值可作为一个年度当中最高月的指标值。4家庭用水人口的计算，由各地根据本地实际情况自行制定的管理规则或办法。5以本标准为指导，各地视本地情况可制定地方标准或管理办法组织实施。 根据给排水规范大全确定城市污水排放系数表2-3 城市分类污水排放系数城市污水分类污水排放系数城市污水0.700.80城市综合生活污水0.800.90城市工业废水0.700.90因此可得城市生活污水定额为Q=140×0.8=120 L/(人·d) (2-1)(4)比流量 (2-2)(5)总变化系数 (2-3)式中 Q平均日平均时污水流量(L/s)(6).最小设计流速:6m/s(7)起始管段排出口埋深：1.2(8)管段衔接：管径不同时采用管顶平接，管径相同时采用水面平接。二.设计计算(1)将各街区编号，并计算其面积。各街区编号及面积见下表表2-4街区编号及面积街区编号街区面积(ha)街区编号街区面积(ha)街区编号街区面积(ha)街区编号街区面积(ha)19.45 644.60 1275.32 1902.20 29.18 654.99 1284.44 1912.20 37.70 664.13 1294.72 1922.80 47.48 674.42 1304.21 1933.31 59.80 684.68 1314.75 1942.79 69.19 694.16 1323.18 1954.92 76.30 704.60 1333.64 1962.00 86.12 714.92 1342.93 1972.00 97.70 725.16 1353.74 1984.20 107.48 735.40 1367.12 1992.80 115.60 744.74 1376.73 2003.48 125.44 755.27 13810.47 2011.91 137.00 763.47 13911.84 2021.75 145.44 774.30 1408.14 2031.77 156.65 783.12 1419.25 2042.52 165.53 793.93 1421.98 2052.79 178.25 801.56 1438.18 2062.58 187.39 814.80 1447.48 2074.43 194.62 825.10 1457.49 2081.80 204.50 835.40 1464.50 2091.80 215.74 844.80 1478.97 2103.78 224.32 855.40 1488.01 2112.52 235.91 863.60 1495.23 2123.03 244.88 873.38 1503.86 2130.89 253.65 883.30 1515.70 2141.75 267.42 894.20 1523.16 2152.25 277.21 903.86 1532.97 2162.80 284.84 914.96 1543.83 2172.88 294.23 925.27 1552.73 2182.83 305.11 935.58 1563.26 2194.89 313.33 944.96 1572.93 2202.00 323.92 955.58 1583.77 2212.00 334.78 963.72 1596.69 2224.20 344.00 974.65 1603.12 2232.80 353.05 983.41 1614.40 2243.25 365.31 994.34 1622.16 2250.89 375.73 1007.00 1632.15 2262.40 3811.49 1017.75 1644.50 2272.80 396.83 1023.73 1652.99 2282.47 404.45 1034.41 1664.07 2292.80 418.01 1044.42 1672.30 2304.85 425.29 1054.68 1683.98 2312.00 436.18 1064.16 1693.30 2322.00 446.51 1074.68 1703.98 2334.20 456.78 1083.12 1713.67 2342.80 465.57 1093.90 1724.69 2353.13 474.19 1102.86 1736.93 2362.47 483.46 1113.64 1742.13 2372.63 493.72 1126.21 1753.29 2384.58 505.56 1136.50 1761.50 2391.90 513.51 1144.73 1771.50 2401.90 525.41 1155.42 1783.15 2413.99 533.60 1164.93 1792.10 2422.66 542.23 1175.22 1802.79 2432.86 555.37 1184.64 1813.24 2442.74 565.31 1195.22 1825.33 2454.78 5712.61 1203.48 1832.30 2462.00 583.84 1214.35 1842.30 2472.00 593.10 1223.19 1854.83 2484.20 601.07 1234.06 1863.22 2492.80 615.06 1247.31 1874.15 2502.89 6210.35 1257.32 1880.89 634.13 1264.90 1892.40 (2)划分设计管段，计算各管段设计流量，各管段设计流量计算见污水主干管水力计算表：表2-5 污水主干管水力计算表管段编号管长（m）设计流量（L/s）管径（mm)坡度(m/s)流速（m/s)充满度 降落量（m)h/Dh(m)1-253095.46000.00090.650.670.4020.4772-3540175.518000.000780.70.520.4160.42123-4440307.648000.000850.80.70.560.3744-5450449.039000.00090.850.720.6480.4055-6850581.8910000.000950.90.740.740.80756-71000711.5411000.00080.950.730.8030.87-81140892.411000.00121.20.70.771.3689-10470116.476000.000840.620.570.3420.394810-11550247.448000.000650.70.630.5040.357511-12530364.019000.000750.80.640.5760.397512-13360436.7910000.000780.850.620.620.280813-14320488.0210000.000850.90.650.650.27214-151010523.6310000.000950.950.650.650.959515-166601191.0912000.00121.260.60.720.79216-177401789.0113500.00161.550.730.98551.184管段编号标 高埋设深度（m)地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端1-2241240.7240.20 239.73 239.80 239.3231.21.38 2-3240.7240.3239.54 239.12 239.12 238.70181.58 1.60 3-4240.3240.1239.12 238.74 238.56 238.18 1.74 1.92 4-5240.1239.8238.73 238.33 238.08 237.67882.02 2.12 5-6239.8239.3238.33 237.52 237.58 236.77932.22 2.52 6-7239.3239.1237.48 236.68 236.68 235.88 2.62 3.22 7-8239.1239236.68 235.31 235.88 234.51 3.22 4.49 9-10238.7238.5237.84 237.45 237.50 237.11 1.21.39 10-11238.5238.3237.41 237.05 236.91 236.55 1.59 1.75 11-12238.3238.2237.02 236.63 236.45 236.05 1.85 2.15 12-13238.2238.1236.57 236.29 235.95 235.67 2.25 2.43 13-14238.1238.1236.29 236.02 235.64 235.37 2.46 2.73 14-15238.1238.2236.02 235.06 235.37 234.41 2.73 3.79 15-16238.2238234.93 234.14 234.21 233.42 3.99 4.58 16-17238238234.25 233.07 233.27 232.08 4.73 5.92 (3)控制点确定 在污水排放区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。本次设计中控制点标高为242.6m。2.2城市雨水管网设计计算 本次设计中雨水不算作污水厂的水量，直接排放水体。2.2.1设计参数(1)重力流管道按满流计算，并应考虑排放水体位顶托的影响。(2)管道满流时最小设计流速一般不小于0.75m/s，如起始管段地形非常平坦，最小设计流速可减小到0.6m/s。(3)最小管径和最小坡度：雨水管与合流管不论在街坊和厂区内或在街道下，最小管径均宜为300mm，最小设计坡度为0.003。(4)充分利用地形，就近排入水体或低洼地区。(5)根据城市规划布置雨水管道，应平行道路铺设，宜布置行道或草地下，不宜布置在快车道下，雨水口布置应使雨水不致漫过路面。2.2.2 设计计算(1)街区面积计算见上2.4节表2-4(2)单位面积径流量 (2-4)式中 综合径流系数，根据本次设计选取0.5 P设计重现期，根据本次设计选取1 t集水时间， 其中t=t1+mt2，t1=10min，折减系数m=2(4)雨水主干管水力计算见下表2-6 雨水主干管水利计算表计算管段编号管长L(m)汇水面积F(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(s*ha)t2=L/vt2=L/v 18-1930514.75 06.69 100.57 19-2034027.46 6.69 7.08 72.66 20-138042.09 13.77 7.72 58.64 1-252059.68 21.50 10.08 49.64 2-354093.20 31.57 10.00 42.20 3-4450145.01 41.57 8.06 37.25 4-5450221.37 49.64 7.50 34.27 5-6900313.76 57.14 13.64 32.01 6-7950409.73 70.77 13.77 28.80 7-81200667.53 84.54 16.00 26.33 21-222305.69 05.04 100.57 22-2324011.21 5.04 5.00 77.48 23-2424017.14 10.04 4.82 64.98 24-2522023.19 14.86 4.31 57.09 25-2623028.74 19.18 4.26 51.92 26-2726035.02 23.44 4.61 47.92 27-2818042.39 28.05 3.00 44.44 28-930047.28 31.05 4.76 42.52 9-1047058.84 35.81 7.12 39.89 10-11550131.1 42.93 8.18 36.70 11-12530202.19 51.11 7.68 33.79 12-13360242.88 58.79 5.00 31.57 13-14320270.86 63.79 4.27 30.33 14-151000296.48 68.06 12.82 29.37 15-16660362.00 80.88 8.15 26.93 16-17660385.79 89.03 7.86 25.65 计算管段编号设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度I()流速v(m/s)管道输水能力Q1(L/s)18-191483.42 13000.430.76 148419-201995.25 14000.450.80 199620-12468.21 15000.450.82 24691-22962.27 16000.480.86 29632-33933.38 20000.450.90 39343-45402.15 21000.50.93 54034-57585.25 22000.631.00 75865-610044.75 23000.71.10 100456-711801.35 23000.91.15 118027-817577.50 24001.31.25 1757821-22572.25 8000.530.76 57322-23868.51 9000.550.80 86923-241113.69 10000.560.83 111424-251323.95 13000.550.85 132425-261492.27 13000.650.90 149326-271678.28 14000.750.94 167927-281883.73 14000.81.00 188428-92010.23 15001.11.05 20119-102347.41 150011.10 234810-114811.41 20001.21.12 481211-126831.45 210011.15 683212-137667.76 22000.951.20 776813-148214.70 220011.25 821514-158707.56 22001.251.30 870815-169748.89 23001.31.35 974916-179894.18 23001.251.40 9895第3章 污水处理处理程度及工艺确定3.1 水质水量的概述3.1.1水量计算污水厂设计流量: Q=Q1+Q2=2875+694×80%=3430.2 L/s (4-1)式中 Q1城市污水设计流量，L/s； Q2其他用水量, L/s。3.1.2水质概况 设计水质：CODGr =240-360mg/L； BOD=140-240； NH3=30-38mg/L； SS=120-180 mg/L； pH=6-9； 水温T=15-35。 处理要求：处理水排入地表水环境质量标准（GB3838-2002）中三类水体，满足污水综合排放标准中的城市污水处理厂污水综合排放标准一级标准。规定如下： PH值：6-9； COD60； BOD20； NH315； SS20由此可确定去除率： (4-2)式中未处理污水中某种污染物质的平均浓度（mg/L） 允许排入水体的已处理污水中该种污染物质平均浓度（mg/L）(1) BOD最小去除率: 86%(2) COD最小去除率：75%(3) NH3最小去除率： 50%(4) SS最小去除率： 83%(5) PH:符合标准。进出水水质为下表:表3-1 污水进出水数据序号项目进水水质一级标准去除率(%)1BOD14020862COD24060753SS12020834NH33015503.2城市污水处理流程 城市污水处理厂的工艺选取通常要先考虑污水厂的规模。根据我国的具体情况，大体上可分为大型、中型和小型污水处理厂。规模大于10万m3/d的为大型污水处理厂，中型污水处理厂的规模为110万m3/d，规模小于1万m3/d的是小型污水处理厂。本次设计采用氧化沟处理工艺，它具有以下特点：(1).去除有机物效率很高，有的还能脱氮、除磷或既脱氮又除磷，而且处理设施十分简单，管理非常方便，是目前国际上公认的高效、简化的污水处理工艺，也是世界各国中小型城市污水处理厂的优选工艺。(2).基建与运行费用相对较低。(3).不设初沉池和污泥消化池，整个处理单元比常规活性污泥法少50%以上，操作管理大大简化，这对于技术力量相对较弱、管理水平相对较低的中小型污水处理厂很合适。(4).基本上实现了国产化，在质量上能满足工艺要求，价格比国外设备便宜好几倍，而且也省去了申请外汇进口设备的种种麻烦。 (5).氧化沟工艺的抗冲击负荷能力比常规活性污泥法好得多，这对于水质、水量变化剧烈的中小型污水厂很有利。其工艺流程如下:粗格栅进水泵站细格栅沉砂池氧化沟二沉池加氯消毒 水体污泥泵房剩余污泥污泥浓缩池贮泥池脱水车间污泥外运图3-1 城市污水处理厂工艺流程图第4章污水处理厂主体构筑物设计计算4.1泵站设计4.1.1概述 污水总泵站位于污水处理厂的最前端，是用于提升城市污水管网污水的构筑物，在整个污水处理过程中是主要构筑物之一，它的运行好坏会直接影响到污水处理厂的正常运转。一、设计原始资料(1). 污水总泵站的设计水量Q = 3430.2 L/s；(2). 进水管管底标高239.323m，管径D = 1800mm，充满度H/D = 0.70，水面高程233.07m；(3). 总泵站处地面标高242.5m；(4). 泵房距处理构筑物的距离定为7.5m；(5). 出水提升后的水面高程根据后续处理构筑物的要求定为254.323m；(6).前设闸门井和事故溢流口，以满足泵房检修的需要。二、泵房形式选择 为了便于布置，选用矩形合建式泵房；泵房内水泵的启动采用自灌式，启动方便，不需要引水的辅助设备，同时也利于根据吸水井中的水位实现自动操作。4.1.2 泵前格栅设 格栅可以拦截雨水、生活污水和工业废水中较大的漂浮物及杂质，起到净化水质、保护水泵的作用，也有利于后续处理和排放。一、设计要求及参数确定(1)格栅间隙：根据水质、水泵类型及叶轮直径决定，本次设计粗格栅间隙选择50mm。(2)流速 格栅通过设计流量时的流速一般采用0.8-1.0m/s，格栅前渠道内的流速可采用0.6-0.8m/s，格栅后到集水池的流速可采用0.5-0.7m/s。(3)格栅倾斜角度格栅倾斜角度为450-750，一般机械清污时600。(4).集水池进水管管底与格栅底的落差不小于0.5m，取栅前水深为1.2m。二、格栅尺寸设计(1)栅条间隙数 栅前水深h=1.2m，过栅流速v=0.9m/s，格栅数N=2，格栅间隙e=0.05m，为60°，设计水量Q=1715.1L/s，则栅条间隙数n为 (4-1) (2).栅槽宽度设栅条宽度S=0.02m B=S(n-1)+bn=0.01×(25-1)+0.05×25=1.49m (4-2)(3).通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面取，则： (4-3)(4).每日栅渣量： (4-4) 因为2.960.20，宜采用机械清渣。(5).栅槽总高度H=h+h1+h2=1.2+0.08+0.3=1.58m (4-5)(6).格栅工作台格栅工作平台高出最高水面0.6m，距集水池外墙0.5m，沿水流方向长取1.49m。格栅宽：（1.2+0.6）×tg30°=1.04m格栅间宽：0.5+1.04+1.49=3.03m4.1.3 集水池设计计算一、 集水池有效容积 根据室外给排水设计规范GB50014-2006规定污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。即 （4-6）二、 集水池有效水深及集水池面积 集水池的有效水深是指过栅后的水位与最低水位之高差。一般采用1.52.0m。在本设计中，集水池的有效水深采用2m。集水池面积： F = 205.812/2 =103 m² （4-7）本设计采用矩形集水池。集水池的长度采用和泵站相同的长度。4.1.4泵站设计计算一、 水泵的选择(1)设计流量Q=3430.2L/s 设计选用6台水泵，5备1用，每台水泵Q=686.04L/s(2)集水池有效容积 由室外排水设计规范TJ14-74规定：集水池的有效容积一般不小于最大一台泵工作5分钟的出水量。由此选择集水池的有效容积为： V =（686.04×60×5）/1000 = 205.812 m³ （4-8）取206m3，有效水深采用2m，则集水池面积为F=W/H =205.812/2=102.906m2，且采用集水池与泵站合建。(3)扬程估算 过栅水头损失：h1=0.08 m集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间高差为： 254.323-（239.323+1.5×0.7）+ 0.1+ 2 = 15.15 m出水管管线水头损失：5台水泵并联，由2根DN1100的铸铁管汇合出水，设计流量Q=1.72m3/s查设计手册有：V=1.81 m/s， 1000i=3.09 m。 当一台水泵运转时，Q=0.69m3/s，查得流速v=0.726m/s>0.7m/s，不会发生淤积。设总出水管管中心埋深1.0m，局部损失为沿程损失的30%，则泵站外管线水头损失为： （4-9）泵站内的管线水头损失假设为1.5 m。考虑自由水头为1.0 m。综上，水泵所需总扬程为：H = 1.5+1.0+0.108+15.15 =17.758 m （4-10）(4).选泵 根据计算所得的扬程H=17.758m和设计流量每台水泵Q=686.04L/s，拟选用600S32B型离心泵。该泵流量：2628m3/h时； 扬程：22 m；转数：n=970转/分。电动机功率：250 kw；效率：84%；泵轴功率：187.6 kw，电机选用Y355-50-6型。水泵和电机的总重：W=Wp+Wm=（2500+2170）×9.8=45766N二、机组布置（1）基础尺寸查手册，得泵基础的尺寸为L=3.92m，B=1.99m，混凝土容重=23520N/m3，且水泵与电机的总重量W=2500kg+2170kg=4670kg，则基础高H为：，取0