某城市日处理水量12万m3污水处理污水工艺设计课程设计.doc
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1、某城市日处理水量12万m3污水处理工艺设计班级: 姓名: 学号: 目录第一章 总论41.1设计题目41.2.基本资料41.2.1污水水量与水质41.2.2处理要求51.2.3工艺流程51.2.4气象和水文资料51.2.5厂区地形51.3设计内容51.4设计成果5第二章 污水处理工艺流程说明62.2工作原理6第三章 污泥处理构筑物的设计与计算73.1格栅间与泵房73.1.1格栅的设计要求及参数确定73.1.2格栅计算73.2沉砂池计算103.3初沉池123.3.1初沉池的设计计算133.4曝气池计算153.4.1曝气池的运行方式163.4.3曝气系统的计算与设计(本设计采用鼓风曝气系统)183.
2、4.5供气量计算193.5二沉池213.5.1向心辐流式二沉池213.5.2沉淀池的有效水深223.5.4沉淀池高度23第四章 主要设备说明244.1格栅244.2提升泵站254.2.1泵站设计的原则254.3平流式沉砂池254.4辐流式初沉池264.5曝气池274.6消毒池274.7污泥浓缩28第五章 污水厂总体布置295.1主要构(建)筑物与附属建筑物295.1.1处理构筑物选择295.2污水厂平面布置295.2.1总平面布置原则295.2.2总平面布置结果305.2.3 场区道路布置305.2.4 场区绿化布置315.2.5污水处理工程设施组成315.3 污水厂高程布置315.3.1高程
3、布置原则315.3.2控制点高程的确定325.3.3各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算325.3.4污水系统高程设计335.3.5污泥系统高程设计34附:设计图纸第一章 总论1.1设计题目某城市日处理水量12万m3污水处理厂工艺设计1.2.基本资料1.2.1污水水量与水质污水处理水量:12万m3/d;污水水质:CODcr 500mg/L,BOD5 220mg/L,SS 280mg/L,氨氮15mg/L。1.2.2处理要求污水经二级处理后应符合以下具体要求:CODcr80mg/L,BOD525mg/L,SS30mg/L,氨氮5mg/L。1.2.3工艺流程污水拟采用传统活性污泥工艺处理,具体流程
4、如下:污水 分流闸井 格栅间 污水泵房 出水井 计量槽 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 消毒池 出水 回流泵1.2.4气象和水文资料风向:多年主导风向为北北东风;气温:最冷月平均为3.5;最热月平均为32.5;极端气温,最高为41.9,最低为-17.61.2.5厂区地形污水厂选址区域海拔标高在6466m之间,平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为0.30.5,地势为西北高,东南低。厂区征面积东西长 m,南北长m。1.3设计内容(1)对工艺构筑物选型作说明;(2)主要处理措施(格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池)的工艺计算;(3)污水处理厂平面和高超布置。1.4设计成果(1)设计计算说明书一
5、份;(2)设计图纸:污水平面图和污水处理高程图各一张。第二章 污水处理工艺流程说明2.1工艺根据该地区污水水质特征,污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求,主要的去除目的是BOD5,CODCr和SS,本设计采用传统活性污泥工艺处理,具体流程如下:污水 分流闸井 格栅间 污水泵房 出水井 计量槽 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 消毒池 出水 回流泵2.2工作原理:1)流入工序:原污水从曝气池首端进入,由二沉池回流的回流污泥也同步注入, 2)曝气反应工序:压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置,成为气泡弥散逸出,在气液界面把氧气溶入水中,污水和回流污泥形成的混合溶液在池内呈推流形式流动至池的末端.
6、3)沉淀工艺:处理后的污水和活性污泥在二沉池内分离,4)排放工序:处理后的部分污泥作为剩余污泥排除系统进行污泥处理,另一部份活性污泥则回流到进水端。特点: 污水处理效果好,BOD5去除率可达到90%以上; 通过对运行方式的调节,可进行除磷脱氮反应; 不易发生污泥膨胀; 曝气池容积大,占地规模大,基建费用高。第三章 污泥处理构筑物的设计与计算3.1格栅间与泵房3.1.1格栅的设计要求及参数确定(1)该市排水系统为合流制,基本资料里为平均流量,污水流量总变化系数KZ=1.2,截流雨季污水经初沉可直接排入水体。(2)处理构筑物流量按最大日最大时流量设计,即Qmax=6000 m3/h=1.67 m3
7、/s。(3)管渠设计流量:按最大日最大时流量设计。(4)不应小于2组(个或格),且按并开设计。(5) 格栅型式:平面型,倾斜安装机械格栅。(6)城市排水系统为暗管系统,且有中途泵站,仅在泵前格栅间设计中格栅,水泵前格栅栅条间隙应根据水泵要求确定,本设计采用栅条间隙b=20mm=0.02m。(7)格栅过栅流速不宜小于0.6m/s,不宜大于1.5m/s,本设计采用v=1.0m/s。(8)栅前水深应与入厂污水管规格(DN1800mm)相适应,一般取管径0.7倍,本设计采用h=1.26m。(9)格栅安装倾角一般采用4575o,本设计采用=60o。(10)格栅间必须设置工作台,台面应高出栅前最高设计水位
8、0.51.0m,工作台上应有安全和冲洗设施。(11)格栅间工作台两侧过道宽度部不应小于0.7m,本设计取1.2m;机械清渣时,工作台正面过道宽度不应小于1.5m,本设计取2m。(12)格栅的栅条形状为锐边矩形,规格为10mm50mm。(13)格栅尺寸参见设备说明书,宜选中间值,本设计采用S=10m。3.1.2格栅计算(1)栅条的间隙数n式中 Qmax最大设计流量,1.39m3/s 格栅倾角,度,取=600 h栅前水深,m,取h=0.4m e栅条间隙,m,取e=0.02m n栅条间隙数,个 v过栅流速,m/s,取v=1.0m/s格栅设两组,按两组同时工作设计,一格停用,一格工作校核。则: =15
9、0.5个(2)栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3米,取0.2米。设栅条宽度S=10mm则栅槽宽度=0.01*(151-1)+0.02*151=4.52m (3)通过格栅的水头损失h 式中 过栅水头损失,m计算水头损失,m g重力加速度,9.8 k系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增大的倍数,一般采用k=3 阻力系数,与栅条断面形状有关,当为矩形断面时,=2.42。 (4)栅后槽总高度H设栅前渠道超高 (5)栅槽总长度L进水渠道渐宽部分的长度L1,设进水渠宽B1=0.45m,其渐宽部分展开角度1=200,进水渠道内的流速为0.77m/s。栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度式中 为栅前渠道
10、深, (6)每日栅渣量W式中 每日栅渣量 栅渣量(污水)取0.1-0.01,粗格栅用小值,细格栅用大值,中格栅用中值生活污水流量总变化系数W=86400*1.39*0.08/1000*1.5=6.40m3/d3.2沉砂池计算3.2.1平流式沉砂池设计(1)沉砂部分的长度 L L=vt式中:L沉砂池沉砂部分长度,m;v最大设计流量时的速度,m/s;t最大设计流量时的停留时间,s;L=0.3*60=18m(2)水流断面面积AA=Qmaxv式中:A水流断面面积,m;Qmax最大设计流量,ms。A=1.7/0.3=5.67m2(3)池总宽度B B=Ah2 式中:B池总宽度,m; h2设计有效水深,m。
11、 B=5.67/1=5.67m (4)贮砂斗所需容积V V=86400QmaxTX(1000Kz) 式中:V沉砂斗容积,m; X城镇污水的沉砂量,一般采用0.03Lm; T排砂时间的间隔,t; Kz污水流量总变化系数。 V=86400*1.7*2*0.03/(1000*1.22)=12.3 m3(5)贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗底部宽b1=0.5m;斗壁与水平面的倾角为60;h3=tg60*(b-b1)/2=4.47m则贮砂斗的上口宽b2为:b2=2h3tg60+b1=2*4.47/tg60+0.5=5.66m 贮砂斗的容积V1:V1=h3S1+S2+(S1*S2) 3式中:V1贮砂斗容积,m
12、; h3贮砂斗高度,m; S1,S2分别为贮砂斗下口和上口的面积,。V1=4.47*(5.67*5.67+0.5*0.5+(32.15*0.25) )/3=52.5m3按这种设计方法可能导致计算得到的贮砂斗上宽大于或小于沉砂池宽的情况,这与工程实际不符。实际工程中,贮砂斗上口宽与沉砂池的吃款是相同的,故设计计算时应先确定贮砂斗的上口宽就是沉砂池的池宽,再去设计计算贮砂斗的高度、上口长度,同时根据所需容积进行校核,而不是事先将贮砂斗的上口定为正方形。(6)贮砂室的高度h3 假设采用重力排砂,池底设6%的坡度坡向沙斗h3=h3+0.06L2=h3+0.06(L-2b2-b) 2=4.47+0.06
13、*(18-2*5.67-0.3)/2=4.66m(7)池总高度HH=h1+h2+h3H=0.3+1+4.66=5.96m式中:H池总高度,m;h1超高,m。(8)核算最小流速Vmin=Qmin(n1Amin)Vmin=(2Q-Qmax)/(1*A min)=0.18m/s式中:Qmin设计最小流量,ms;n1最小流量时工作的沉砂池数;Amin最小流量时沉砂池中的过水断面面积,。3.3初沉池总变化系数: 式中 Kz总变化系数 Q 污水流量已知:Q=120000 m3/d =1388.89L/sKz=2.7/(1388.890.11)=1.22最大时流量 Qmax =KzQ =1.22*12000
14、=146400m3/d=1.694m3/s3.3.1初沉池的设计计算(1)沉淀区的表面积A 由表取q=2.0 ,=1.694*3600/2=3049.2m2式中:A沉淀区表面积,m2;QMAX最大设计流量,m3/h;q表面水力负荷,m3/(m2h)(2)沉淀区有效水深设污水在沉淀池内的沉淀时间t为2h.则沉淀池的有效水深 h2=t=22=4.0m式中:h2沉淀区有效水深,m;t沉淀时间,初沉池一般取0.52.0h。(3)沉淀区有效容积V=Ah2=4.0=12196.8m3式中:V沉淀区有效容积,m3。 (4)沉淀区长度L=vt3.6=523.6=36m, L/ h2=36/4=98,满足要求式
15、中:L沉淀池长度,m;v最大设计流量时的水平流速,mm/s,一般不大于5mm/s。(5)沉淀区总宽度B=A/L=3049.2/36=84.7m(6)沉淀池的数量,分为12格,则每格b=84.7/12=7.1m取两格为一座沉淀池,L/b=36/7.1=5.074, L/h=36/4=98 满足要求。(7)污泥区容积取即每格175/12=14.6m3污泥斗,每格两个,方斗取坡向泥斗得底板;取沉淀池超高h1 0.3m,缓冲层高度h3 0.5m,则总高度污泥斗容积 式中 -污泥斗高度(), -污泥斗倾角,60 -污泥斗上部半径 -污泥斗下部半径,1.0污泥斗以上梯形部分容积则,满足要求(8)污泥区的计
16、算:污泥量设污泥含水率98%,=1000kg/m3,采用重力排泥,T取1d,C0=164.5mg/L,初沉池的去除率按50%计算,则C1=164.5(1-50%)=82.25mg/L,代入上式有其中,h1=0.3m h2=4m h3=0.5m h4=1.6m h5=0.19m3.4曝气池计算原污水的值(S)为220,经初次沉淀池处理,按降低25%考虑,则进入曝气池的污水,其BOD值(S)为: 计算去除率,对此,首先按下式计算处理水中非溶解性BOD值: 式中 处理水中悬浮固体浓度,mg/L,取值为25mg/L; b微生物自身氧化率,一般介于0.050.1之间,取值0.08;活性微生物在处理水中所
17、占比例,取值0.4。代入各值,得: 处理水中溶解性值为: 255.719.3 mg/L去除率 3.4.1曝气池的运行方式 在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性和多样化,即以传统活性污泥法系统作为基础,又可按阶段曝气系统和再生曝气系统运行。3.4.2曝气池的计算与各部位尺寸的确定曝气池按BOD污泥负荷法计算。1)BOD污泥负荷率的确定 拟定采用的BOD污泥负荷率为0.3kg/(kgMLSS*d)。但为稳妥需加以校核。 值取0.0185 19.3mg/L 代入各值,得: 计算结果确定,值取0.3是适宜的。2)确定混合液污泥浓度(X)根据已确定的值,查相关资料得SVI值为100200,取120。计
18、算确定混合液污泥浓度值X,对此r1.2,R50,代入各值,得: 3)确定曝气池容积计算曝气池容积按下式计算: 式中,165mg/L代入各值,得: 4)确定曝气池各部位尺寸设置4个曝气池,则曝气池容积为5000池深取6m,则曝气池的面积为 池子宽取6.8m,介于12之间,符合规定。池长: ,符合规定。设五廊道式曝气池,廊道长: 取超高0.5m,则池总高度为 6+0.56.5m在曝气池面对初沉池和二次沉淀池的一侧各设横向配水渠道,并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在俩策横向配水渠道上设进水口,每组曝气池共5个进水口。3.4.3曝气系统的计算与设计(本设计采用鼓风曝气系统) 1)平均
19、时需氧量的计算由公式 取 ,代入各值,得: 2)最大时需氧量的计算代入各值,得:3)每日去除的值 4)去除每千克BOD的需氧量 5)最大时需氧量与平均时需氧量之比 3.4.5供气量计算采用网状模型中微孔空气扩散器,敷设于距池底0.2m处,淹没水深3.0m,计算温度设为30,查表得20。C和30。C水中溶解氧饱和度Cs(20)=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/L空气扩散器出口处的绝对压力(Pb)计算得Pb=P+9.8H式中 P-大气压力 P=1.013Pa H- 空器扩散装置的安装深度 m 取4.3m代入数值 Pb=1.013+9.8=1.434Pa(2)空气离开曝气池面时,氧的百
20、分比计算Ot=100%式中 EA-空气扩散器的氧转移效率,对网状模型中微孔空器扩散器,取12%,故:Ot=100%=18.96%(3)曝气池混合液中平均氧饱和度(按最不利的温度条件考虑)计算Csb(T)=Cs(+)式中Cs-在大气压力条件下氧的饱和度 mg/L , 最不利温度条件按30考虑,代入各值得Csb(30)=7.63*()=8.84mg/L换算为在20条件下,脱氧清水的充氧量R0=式中 -修正系数 = (0.8 0.85) 取=0.82-修正系数 = (0.9 0.97)取=0.95C=2.0; r=1.0代入数值 ,得R0=589.23kg/h 相应的最大时需氧量为: R0(max)
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