排水工程课程设计某市城市污水处理厂工艺初步设计.doc

《排水工程课程设计某市城市污水处理厂工艺初步设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《排水工程课程设计某市城市污水处理厂工艺初步设计.doc（24页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、湖南大学课程设计给水排水工程排水工程课程设计报告课题名称： 某市城市污水处理厂工艺初步设计单 位： 湖大土木工程学院专业班级： 给排水工程2班学 生： 指导老师： 湖南大学土木工程学院 2007.1.28 目录 一目的 3二. 任务 3三.设计内容和范围 3四工程概况 3五.设计计算概要 4六.设计依据 23七.污水出路及污泥处置措施 24八.污水处理效果的估计与分析 24九心得体会24 设计计算说明书一.目的 结合课程讲授内容，设计一个城市污水处理厂，综合运用所学知识独立完成某一城市污水处理厂工艺设计，从而巩固课堂所学的理论知识，培养和提高学生解决生产实际问题的能力。学习工程设计的基本方法、

2、步骤、技术资料的运用；训练基本计算方法、及绘图能力；综合运用理论知识解决实际工程问题；熟悉贯彻国家环境保护及基本建设的政策法规、标准，规范等。二.任务完成某城镇污水处理厂工艺设计。平面高程设计达到初步设计要求；单体构筑物设计计算达到初步设计水平；完成详细的设计计算说明书。三.设计内容和范围a. 污水处理厂位置的选择；b. 污水处理程度及污水处理流程的决定；c. 单体构筑物型式的选择及其尺寸的设计；d. 污水处理厂平面及高程布置；e. 绘制污水处理厂总平面布置图，单体构筑物工艺计算草图，污水处理厂污水、污泥处理高程布置图。四. 工程概况1城市现状与发展规划：某城市现有人口250000人，是一个以

3、机电制造、钢铁、纺织为主的新型工业城市，位于中南地区，属丘陵地带，河流由南向北穿过城市，有一铁路跨河而过，全城分东西两区，主要集中在东区，西区为商业区、生活区。根据该城市建设部门提供的材料该市以后会在重工业和轻工业方面得到大力发展，东西区人口都会大大增加，成为一个综合性中型城市。现在东区各工业企业生产、生活污水由各单位自行处理后排放河流。西区尚未建设完整的污水处理系统，计划在三至五年内完成西区污水截流工程和污水处理厂建设。本设计仅考虑西区。设计人口15万人，设计污水量标准: 150L/人天（10万人），200L/人天（5000人）。生活污水中SS为350mg/L，BODu为40g/人天，区域内

4、工业企业的生产和生活污水量为2000m3/天，BOD5为400mg/悬浮物浓度200mg/L。污水处理厂自然地面标高为44.542.58m。2自然资料 气温：历年最高温度41C，最低-8C，平均19C。雨量：年最高降雨量1880毫米，最低1123.4毫米，平均1427毫米。风向：常年主力风向为南风，频率37，夏季主风向为西南风，频率15。最大风力：8级，年平均2.73.4级。最大风速：24m/s，平均3.1m/s。水文及水文地质资料：区域内河流最高水位39.00米，最低水位28.08米，平均水位31.00米。河宽：5080m不等。年平均流量250 m3 /s；最大洪峰时平均流量1290 m3/

5、s，最枯水日平均流量25 m3/s，流速0.8m/s。 污水岸边排放，混合条件很差。年平均水温19.4C，夏季平均水温26C。年平均总硬度1.609mg当量/L，年平均pH7.0。年平均溶解氧 8.3mg/L，夏季溶解氧为5.2mg/L（昼夜平均）。地下水为：地面以下10m。地质：砂质黏土，第四纪沉积性亚粘土，耐性强度1.23.5公斤/厘米2。地震等级：6级以下。电力供应情况：良好。 3.设计期限及建设分期污水厂投资巨大，宜按近期规模设计，近远期结合，保留远期用地。考虑到远期征地需求，需要建设审批部门的支持。五. 设计计算概要A. 污水处理厂位置的选择制定城市污水处理系统方案，污水处理厂厂址的

6、选择是重要的环节，它与城市的总体规划，城市排水系统走向布置处理后污水的出路密切相关。当污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时，应从管道系统泵站污水处理厂各处理单元考虑，进行综合的技术经济比较与最优化分析，并通过有关专家的反复论证后在行确定。污水处理厂厂址的选择应遵循如下原则：1. 与污水处理工艺相适应。2. 尽量少占用农田。3. 厂址必须位于集中给水水源的下游，并在城镇生活区下游300米以外，夏季主风向的下风向。4. 处理后的污水回用时要与用户靠近，排放时应与受纳水体靠近。5. 厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼地带。尽量设在地质较好的地方，便于施工。6. 充分利用地形，应选择有自然坡度的地区，便于

7、高程布置。7. 根据城市远期规划，考虑远期发展可能性，有扩建余地。依据上述原则，选择污水处理厂。污水处理厂自然地面标高44.5-42.5米，自然坡向水体。常年主力风向为南风，频率37，夏季主风向为西南风，频率15。污水岸边排放，混合条件很差。地下水为：地面以下10m；地质为砂质黏土，第四纪沉积性亚粘土，耐性强度1.23.5公斤/厘米2；地震等级6级以下，电力供应情况良好。B. 污水处理程度及处理流程的决定1.设计流量 根据城市现状及发展规划，设计人口15万人，设计污水量标准: 150L/人天（10万人），200L/人天（5000人）。生活污水中SS为350mg/L，BODu为40g/人天，区域

8、内工业企业的生产和生活污水量为2000m3/天，BOD5为400mg/悬浮物浓度200mg/L。污水处理厂设计流量按近期设计如下： 25000 m3/d 2000 m3/d 27000 m3/d KK =1.3*25000+2000=34500m3/d K+K=1.44*25000+1.4*2000=38800 m3/d2.污水处理程度要求处理出水达到国家污水综合排放标准二级标准。进水水质：SS BOD出水水质：SS20mg/L BOD20mg/L处理程度 SS： BOD：SS当量：BOD当量：工业区SS当量人口数： 工业区BOD当量人口数：3.处理流程选择 根据污水水质水量和污水处理程度，考

9、虑到脱氮除磷要求不高，采用典型工艺流程。 该工艺由完整的二级处理系统和污泥处理系统组成。一级处 理由格栅，沉砂池和初沉池组成，作用是去除污水中的固体污染物质。污水的BOD值通过一级处理能够去除20-30。二级处理系统是城市污水处理系统的核心，作用是去除城市污水中呈胶体和溶解状态有机污染物。通过二级处理，污水的BOD值可降至20-30mg/L，可达到排放标准。污泥是污水处理过程的副产物，也是必然产物。从初沉池排除沉淀污泥，从二沉池排出剩余污泥。这些污泥应加以妥善处置，否则会造成二次污染。处理流程如图：C. 构筑物型式的选择1. 格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种。按栅条间隙又可分为粗格栅，中

10、格栅，洗格栅。新设计的污水厂一般采用粗，中两道格栅，甚至粗中细三道。按清渣方式可分为人工清渣和机械清渣。人工清渣适用于小型污水厂。机械清渣适用于栅渣大于0.2 m3/d的大中型污水厂。 根据栅渣大小和污水厂规模，本设计采用平面中格栅和机械清渣。2. 沉砂池采用控制流速的方法，使无机砂粒沉淀，而有机污泥不沉淀。沉砂池类型有：平流沉砂池，曝气沉砂池，多尔沉砂池，钟式沉砂池。沉砂池可设在泵前防止叶轮磨损，设在倒虹管前可防止堵塞，设在沉淀池前便于污泥的输送和处理。本设计采用平流沉砂池，设于初沉池前。3. 沉淀池初沉池控制流速，沉淀可沉的有机物及无机物，减轻后续生物处理的负荷。二沉池是生物处理系统的重要

11、组成部分，置于生物处理单元后，用于沉淀活性污泥和腐殖污泥。常用的沉淀池有：平流沉淀池，竖流沉淀池，辐流沉淀池等。辐流沉淀池又有普通辐流和向心辐流两种。根据污水处理工程实际，本设计初沉池采用平流沉淀池，二沉池采用周进周出向心辐流式沉淀池。 4. 生物处理单元根据污水水质情况和污水处理程度，采用阶段曝气池作为生物处理单元，考虑到实际运行中水质水量变化，曝气池设计可按多种运行方式运行。 5. 污泥浓缩池采用竖流式污泥浓缩池，以降低污泥含水率，减小污泥体积，便于后续污泥消化。6. 污泥消化池采用中温厌氧二级污泥消化工艺，以去除初沉池污泥和二沉池剩余污泥的有机物，同时回收利用沼气用于污水厂能源补给。7.

12、 脱水设备采用真空过滤机作为污泥脱水设备，脱水干化后的污泥外运。污泥浓缩池的上清液和真空压滤机滤液回流至流程前面处理。D. 构筑物的设计计算 (1) 格栅采用两组中格栅。设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙e=25mm，格栅安装倾角60度。=/2=0.225 m3/s。栅条数：，取31条栅槽宽度：s=0.01m，进水渠道渐宽部分长度：B=0.65m，a=20度。(V渠=0.77m/s，在不淤流速0.4m/三与不充流速0.9m/s之间）宜采用机械清渣。(2) 沉砂池 水自然进入，不用提升，采用最大设计流量计算。 长度：设V=0.3m/s，t=30s。L=V*t=0.3*30

13、=9m。沉砂斗高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06坡向砂斗。沉砂池计算图：(3) 初沉池采用两组平流沉淀池，按最大时流量设计。总表面积：设表面负荷q=2 m3/（m2*h），A=405。沉淀部分有效水深：（沉淀时间1.5h）沉淀污泥所需污泥斗容积V0：初沉池计算图：(4) 曝气池分两组，按最大日流量计算。原污水的S0（BOD5）为183mg/L，经初沉池处理，BOD5按降低30%考虑，则进入曝气池的污水，其Sa（BOD5）值为：127.5mg/L。处理水中非溶解性BOD5=7.1bXaCe=5.68mg/L。（Ce=20mg/L，自身氧化系数b=0.1，Xa=活性污泥微生物在处理水中所占比

14、例取0.4）处理水中溶解性BOD5为 Se=20-5.68=14.32mg/L，f=14.32/20=0.72。=（127.5-14.32）/127.5=90%运行方式：在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性与多样性。即：以传统活性污泥法作为基础，又可按阶段曝气法和再生曝气系统等运行方式调试运行。曝气池的计算与各部位尺寸的确定：按BOD-污泥负荷率计算。BOD-污泥负荷率为0.3Kg BOD5/（KgMLSS*d）。为稳妥计，校核如下：=0.0195*14.32*0.72/0.90=0.29。确定混合液淤泥浓度X： (5) 二沉池采用周进周出向心辐流沉淀池，用最大时流量设计。沉淀部分水面面积：

15、设沉淀池数量为n=2个，表面负荷F=Q/n=38800/（2*1.5*24）=539池子直径：实际水面面积：F=Q/nF=1.52单池设计流量Q0=808校核堰口负荷：符合要求（1.5-2.9）校核固体负荷：=保护高度：h1=0.3m 澄清区高度：h2=取缓冲区高度：h3=0.8m（机械排泥，缓冲区上沿高出刮板0.3m）。池边深度：h1 + h2 + h3=3.6m每池污泥部分所需容积：污泥斗容积： 沉淀池总高：H=2.5+0.8+0.3+0.53+1.73=5.86mD/h =30/1.72=10符合要求（6-12）。流入槽：设计流量应加上污泥回流量，即38800+0.5*38800=582

16、00m3/d设流入槽宽B=0.6m，水深0.5m，流入槽流速V=58200/（2*24*0.6*0.5*3600）=1.12m/s取导流絮凝区停留时间为600s，Gm=20s-1。(6) 污泥浓缩池浓缩对象为二沉池剩余污泥，从含水率为99.2%浓缩至97%。初沉池污泥含水率97%，不用浓缩，直接进入消化池消化。污泥量W=SN/1000=477 /d。共设两座竖流式重力浓缩池，每座泥量W0 =W/2=238.5/d。中心管面积：设流速中心管直径：d=(7) 贮泥池采用矩形贮泥池，贮存来自初沉池和浓缩池污泥。来自初沉池的污泥量Q1：按初沉池去除50%SS考虑。(8) 消化池初沉池泥量为153，浓缩

17、后剩余污泥为127.2。初沉池，二沉池含水率均为97%，采用中温二级消化。消化池停留天数为30d。其中一级消化池为20d，二级为10d。消化池控制温度33-35度，计算温度为35度，新鲜污泥年平均温度20度，日平均最低温度15度。池外介质为空气时，全年平均气温19度，冬季室外计算温度为-8度。池外介质为土壤时，全年平均气温20度，冬季室外计算温度为5度。一级消化加温搅拌，二级消化不加温，不搅拌。一级消化，二级消化均为固定盖式。容积计算：一级消化池总容积V=（153+127.2）/P=5604m3。（投配率P=5%）采用两座一级消化池：V0=V/2=2802 m3消化池直径D=19m，集气罩直径

18、d1=2m，池底下锥底直径d2=2m，集气罩高度h1=2m，上锥体高度h2=3m，消化池柱体高h3D/2=9m取11m。下椎体高度h4=1m。则消化池高度H=h1+h2+h3+h4=2+3+11+1=17m。消化池各部分容积计算：消化池各部分面积计算：池盖表面积：（9）真空过滤脱水机采用真空转鼓过滤机。污泥量Q280.2，用化学调节预处理，投加石灰作为助凝剂，投加量为10（占污泥固体重量），混凝剂铁盐5（占污泥固体重量）。原污泥浓度=3%=30Kg，。真空过滤脱水所需附属设备：真空泵：抽气量为每过滤面积0.5-1.0选择真空泵，所需电机按每1空压机：压缩机按每平方米过滤面积为0.1，绝对压力为

19、0.2-0.3Mpa选择空压机。空压机所需电机按空气量每1配4KW计算。空压机不少于两台。气水分离罐：容积按3min的空气量计算。E污水厂平面与高程布置1.总平面布置在污水处理厂厂区内有：各处理单元构筑物，联通各处理构筑物之间的管、渠及其他管线，辅助性建筑物，道路及绿地。构筑物平面布置应当遵循以下原则：a. 构筑物间的管渠应当直通，避免迂回曲折。b. 土方量尽量平衡，避开劣质土壤地段。c. 处理构筑物之间应当保持一定距离以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取510m，某些有特殊要求的构筑物。d. 各处理构筑物在平面布置上，应当尽量紧凑。污水厂管、渠道布置：在各处理构筑物之间，设有贯通、连接

20、的管渠。此外，还应设有能够使各处理构筑物独立运行的管渠，当某一构筑物因事故停止运转时，使其后接处理构筑物，仍能构保持正常运行。应设超越全部构筑物，直接排放水体的超越管。在厂区内还设有：给水管、空气管、消化气管、蒸汽管及输配电线路。这些管线有的敷设在地下，但大部分都在地上，对他们的安排，既要便于施工和维护管理，但也要紧凑，少占用地，也可以采用架空方式敷设。2.高程布置污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部分的水面标高，从而使污水沿处理流程在构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。污水在处理构筑物

21、之间的流动，按重力流流动。因此，必须精确计算水头损失。水头损失包括： 污水流经各构筑物的水头损失，可按下表估算：构筑物名称水头损失（cm）构筑物名称水头损失（cm）配水井1030平流沉淀池2040格栅1025辐流沉淀池5060沉砂池1025曝气池2550管渠的水头损失，包括沿程及局部损失。污水流经量水设备的水头损失。本设计采用超声波流量计，水头损失不计。高程计算中，沟管的沿程水头损失按所定的坡度计算，局部水头损失按流速水头的倍数计算。堰上水头按有关堰流公式计算，沉淀池，曝气池集水槽为平底，且均匀集水，自由跌水出流。B0.9Q 式中：Q为集水槽设计流量，为保证安全，再乘上1.2-1.5的安全系数

22、，m3/s。 B为集水槽宽。 为集水槽起端水深。采用水力坡降公式或比阻公式计算沿程水头损失。现采用h1aLQ2计算（aAK）采用局部阻力系数法计算局部水头损失，公式h2V2/2g查比阻表可知不同管径比阻，查局阻表可知不同管件局阻系数。污泥管道水头损失按下式计算：处理构筑物间连接管的水力计算表如下：管渠名称设计流量（L/s）尺寸（mm）i流速（m/s）水头损失（m）出厂管4507000.0031.170.05二沉池出水管2255000.00281.150.03沉淀池流入管2255000.00281.150.02曝气池出水管2255000.00281.150.03初沉池出水管4507000.003

23、1.170.03初淀池流入管4507000.0031.170.02构筑物水面标高表：名称水面标高(m)名称水面标高(m)二沉池43.2配水井43.45曝气池44.0污泥浓缩池42.00初沉池44.35贮泥池39.00沉砂池44.80一级消化池49.00格栅井44.90二级消化池46.00水头损失计算表： 名称水头损失（m）连接管渠构筑物沿程及局部构筑物格栅0.1沉砂池0.2沉砂池至初沉池0.05初沉池0.4初沉池至曝气池0.05曝气池0.5曝气池至配水井配水井0.1配水井至二沉池0.1二沉池0.6二沉池至集水井集水井集水井至出水口0.53.污水处理厂的配水与计量为保证污水处理厂构筑物配水均匀，

24、设置总配水井。由于各构筑物均设两组，故只需在流程前设置总配水井。配水井按最大时流量设计，停留时间1min，容积27m3，采用圆形标准钢混结构，尺寸：D4m，h2.5m。（超高为0.3m）计量设备超声波流量计，实行进出厂计量。4.辅助建筑物污水厂内的辅助建筑物有：泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、水质分析化验室、变电所、机修、仓库、食堂等。附属建筑物面积见一览表：名称面积（）尺寸（m）名称面积（）尺寸（m）污泥泵房1201210配变电所2068鼓风机房96128机修1201210办公室3001520仓库2401220集中控制室80810食堂1201012水质分析化验室1201210污泥脱水间1

25、5010155.厂区道路及绿化污水处理厂内应当合理的修筑道路，方便运输，广为植树美化绿化环境，改善卫生条件。污水处理厂厂区绿化面积不少于30。厂区主干道8m宽，为双行道。次要道路为4m。六.设计依据1. 某市城市排水规划。2. 项目可行性研究报告。3. 给排水设计手册第二版。4. 室外排水设计规范GBJ13-86。5. 污水综合排放标准GH5749-85。6. 地表水环境质量标准GB3858-2002。7. 给排水制图标准GB/T0106。七. 污水出路及污泥处置措施污水处理后出水水质要求达到国家一级污水排放标准。处理水可以回用作为工业用水和城市绿化用水并补给城市水体，改善城市环境；也可以作为

26、农业灌溉用水或直接排放水体。设计中处理水直接排放水体，当有回用需求时可设消毒接触池和会用系统等后续构筑物。污泥中含有大量的有害有毒物质，如寄生虫卵，病原微生物，细菌，合成有机物及重金属离子等，有用物质如植物营养素（氮磷钾）、有机物及水分。因此污泥需要即使处理与处置，使污水处理厂能够正常运行，确保处理效果，使有害物质得到有效处理和利用，。总之，污泥处理的目的是使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。设计中，采取污泥二级厌氧消化，采用真空过滤脱水，处理后的污泥可以作为生产陶瓷地砖的原料，消化沼气可以作为污水厂能源补给。污泥处理流程：八. 污水处理效果的估计与分析污水处理厂工艺流程的选择决定污水处理效果。根据污水处理程度，确定污水处理厂工艺流程，理论上能保证出水水质能够达到设计出水标准。污水处理程度的确定是以进水水质和要求的出水水质为依据的，出水水质采用污水综合排放一级标准。如果运行管理得当，处理水水质能达到一级排放标准。九心得体会 通过本次课程设计，加深了对理论知识的理解，感受到了收获设计成果的喜悦。虽然这次课程设计不能够很深入，但重要的是我们学到了设计的方法和思路。非常感谢各位老师的精心指导，正是如此我才能顺利完成设计。这与老师的指导自己的努力是分不开的。再次感谢各位老师，谢谢！