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城市污水处理厂设计方案doc

发布时间:2020-10-07 02:38

  金 华 职 业 技 术 学 院 JINHUA 《水污染控制技术》 课程设计 题 目 城市污水处理方案设计 学 院 化工与制药学院 专 业 环境监测与治理技术 班 级 环保082 小 组 第五组 2010年 12 目录 1 程设计的目的………………………………………………………..5 2、设计要求……………………………………………………………..5 3、设计原则………………………………………………………………5 4、设计依据………………………………………………………………5 5、设计题目………………………………………………………………6 6、设计方案确定………………………………………………………..6 7、各处理构筑物及辅助设备的工艺计算 ………………………….7 7.1粗格栅的设计…………………………………………………… .7 7.1.1粗格栅设计参数及其规定………………………………… . 8.1.2、粗格栅的计算步骤………………………………………. .7 8.1.3、粗格栅的尺寸及规格……………………………………….8 7.2、提升泵站的设计………………………………………………….9 7.2.1、水泵的设计…………………………………………………. 7.2.2、集水井的设计………………………………………………. 7.3、细格栅的设计………………………………………………….10 7.3.1、细格栅设计参数及其规定…………………………………. 7.3.2、细格栅的计算步骤…………………………………………. 7.3.3、细格栅的尺寸及规格………………………………………. 7.4、沉砂池的设计……………………………………………………12 7.4.1、沉砂池设计参数…………………………………………… 7.4.2、沉砂池选型…………………………………………………12 7.5、初沉池的设计……………………………………………………12 7.5.1、初沉池设计参数……………………………………………1 7.5.2、初沉池的计算步骤…………………………………………1 初沉池的尺寸及规格……………………………………. 13 7.6、A2/O工艺的设计………………………………………………13 7.6.1、A2/O工艺设计说明…………………………………………1 7.6.2、A2/O设计参数………………………………………………1 7.6.3、设计计算(污泥负荷法)…………………………………15 7.6.4、A2/O各部分尺寸的确定……………………………………16 7.6.5、A2/O需氧量计算及风机选型………………………………16 7.7、二沉池的设计……………………………………………………17 7.7.1细格栅设计参数及其规定……………………………………. 17 7.7.2细格栅的计算步骤…………………………………………. 17 7.7.3细格栅的尺寸及规格……………………………………….18 8、高程设计……………………………………………………………18 8.1高程布置原则……………………………………………………18 8.2高程设计计算……………………………………………………18 8.2.1污水处理部分高程确定………………………………………18 8.2.1污水处理部分高程计算………………………………………19 9、工艺设备的规格尺寸一览表………………………………………19 10、总结…………………………………………………………………20 11、致谢…………………………………………………………………20 组员分工情况…………………………………………………………21 附件1:平面布置图 附件2:高程图 课程设计目的 1、进一步巩固和加深对水处理工程的基本理论知识的理解与掌握; 2、初步锻炼学生综合运用所学知识进行工程设计的能力; 3、掌握水处理工艺的选择与确定及处理构筑物的选型; 4、基本掌握对污水厂进行平面和高程的布置方法。 设计要求 本设计包括设计说明书一份和图纸二张。 a)设计说明书内容包括下列各项; (1)概述设计任务和依据; (2)污水处理工艺流程,选择构筑物形式的理由; (3)各处理构筑物及其辅助设备的工艺计算,应列出所采用全部计算公式和计算数据; (4)采用的污水泵、鼓风机等主要设备的形式和主要参数; (5)污水与污泥处理构筑物之间的水力计算及其高程设计 (6)处理构筑物总体布置的特点及依据说明 b)绘制下列图纸: (1)厂区总平面图(1:500)。图中应表示各构筑物的确切位置、外形尺寸、相互距离;各构筑物之间的连接管道及场区内各种管道的平面位置;其它辅助建筑物的位置、厂区道路、绿化布置等。 (2)污水高程图(横向1:500,纵向1:100)。图中标出各种构筑物的设计标高。 设计原则 贯彻国家关于环境保护的基本国策,执行国家的有关政策、法规、规范和标准。 结合总体规划、现状设计。 在保证污水处理厂出水水质达标排放的前提下,尽量节省工程投资,节约用电、节约能耗,降低运行成本。 布置紧凑合理,流畅美观,充分利用空间。 设计依据 《给水排水设计手册》(第1、5、6、11等分册)中国建筑工业出版社; 《室外排水设计规范》(GBJ14-87)(1997年版)中国计划出版社; 《污水厂工艺设计手册》 化学工业出版社 2003年10月 《废水处理工艺设计计算》 水利电力出版社 1994年10月 《污水处理工艺及工程方案设计》中国建筑工业出版社,2000年4月; 水处理工程典型设计实例 化学工业出版社 2001年5月 设计题目 城市污水设计流量5400m3/h,CODcr330mg/l,BOD5 200 mg/l,SS 260 mg/l,TN 25 mg/l,TP 5mg/l,要求经二级处理出水达到BOD5 20 mg/l,SS 30 mg/l,NH3-N 8 mg/l,TP ≤1mg/l。一级处理CODcr去除率20%、BOD5去除率10%、SS去除率50%。 厂址及场地现状:污水处理厂拟用场地较为平整。假定平整后厂区的地面标高为±0.00m,原污水将通过管网输送到污水厂,来水管管底标高为-5.50m,充满度为0.5m。 设计方案的确定 污水拟采用A2/O工艺处理,具体流程如下: 厌氧池,缺氧池及好氧池设计停留时间比为:厌氧:缺氧:好氧=1:2:5)。在沉砂池后加入一沉池,以达到一级处理目标。 格栅拟选用回转式机械格栅。考虑到城市污水栅渣量较大,基本全天处于运行状态,若采用人工清渣,则需消耗大量人力资源,因人工作业耗时耗力,所以选择回转式机械格栅。回转式机械格栅也是目前大多数城市污水处理厂所采用的格栅设备。 沉砂池拟选用旋流沉砂池。沉砂池主要类型有平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。平流式和竖流式沉砂池沉降效果较不两项,不适用于大型污水处理厂,所以不予以考虑。曝气沉砂池虽然有较好的沉砂处理效果,但考虑到采用的是A2/O工艺,该工艺首先要进行厌氧反应,如果采用曝气沉砂池则不利于后续厌氧除磷处理。综合考虑后,本设计拟选用旋流沉砂池,即达到很到的处理效果,又没有曝气尘沙池的缺点,并且不需额外提供动力,依靠提升泵的水力即可。旋流式沉砂池也在城市污水处理中广为采用。 污水处理工艺拟选用A2/O工艺。该工艺技术较成熟可靠,国内外均广泛应用适于各种规模,具备很好的脱氮除磷功能,且有一定的耐冲击负荷的能力。根据实际经验,A2/O工艺出水水质好,较易于深度处理,出水水质稳定,对外界条件变化有一定的适应性。其中好氧池采用氧化沟工艺。 一沉池和二沉池拟选用幅流式沉淀池。幅流式沉淀池多为机械排泥,运行可靠,管理简单。被众多大中型城市污水处理厂采用。 各处理构筑物及辅助设备的工艺计算 粗格栅的设计 粗格栅设计参数及其规定 设计流量:设4组格栅,则每组流量Q=0.375。 栅前渠道超高:;过栅流速;=1m/s; 栅条间隙宽度:=0.02m;栅条宽度:m; 格栅倾角:;进水渠渐宽部分展开角度 粗格栅的计算步骤 确定格栅前水深 根据最优水力断面公式 计算得: 栅条的间隙数(n) 栅前水深h=0.45m,过栅流速=1m/s,栅条间隙宽度b=0. 02m,格栅倾 由于设计了4组格栅,则每组格栅间隙数是10个 栅槽宽度(B) 设每个格栅的宽度 =S(n-1)十bn 所以每个格栅的宽度是0.29m,总栅宽(考虑了中间隔墙宽度0.2m) 进水渠道渐宽部分的长度 进水渠宽=0.9m;进水渠渐宽部分展开角度 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 通过格栅的水头损失() 设栅条断面为锐边矩形断面 栅后槽总高度 设栅前渠道超高h2=0.3m 栅槽总长度(L) 粗格栅的尺寸及规格 设定两栅间距为0.2m,进出水渠各一米,所以粗格栅井总宽1.76,总长3.4m 由上数据选择GSHZ-300型粗格栅。其技术参数见表7-1。 表7-1 GSHZ-300型粗格栅技术参数 有效栅宽 140mm 有效删隙 20mm 耙链速度 2m/min 设备宽度 300mm 电机功率 0.55-1kw 提升泵站的设计 水泵的设计 选取4台水泵,一台备用。 流量要求: QUOTE 高程要求:进水管管低高程-5.5m,充满度为0.5m,提升后达到高度4.5m。 选取500QW2600-15-160型潜水泵,技术参数见表7-2。 表7-2 500QW2600-15-160型潜水泵技术参数 扬程(m) 流量(m3/h) 转速(r/min) 轴功率(kw) 出口直径(mm) 效率(%) 15 2600 745 160 500 86.05 集水井的设计 污水提升泵房的集水池容积 即5min污水流量 设集水井有效水深2m,则集水井面积 QUOTE 集水池最低工作水位与所需提升最高水位高度差: 3.5-(-6.5)=10m 泵站内的管线m 考虑到500QW2600-15-160型潜水泵的安装最小池口尺寸为1950 QUOTE 1600mm,2台水泵之间留1m的检修维护空间。 选择集水井的尺寸为 QUOTE 实际尺寸: QUOTE 有效容积: QUOTE 细格栅的设计 细格栅的设计参数 设计流量:设4组格栅,则每组流量Q=0.375。 栅前渠道超高:;过栅流速;=0.8m/s; 栅条间隙宽度:=0.015m;栅条宽度:m; 格栅倾角:;进水渠渐宽部分展开角度 细格栅的计算步骤 确定格栅前水深 根据最优水力断面公式 计算得: 栅条的间隙数(n) 栅前水深h=0.45m,过栅流速=0.8m/s,栅条间隙宽度b=0.015m,格栅倾 由于设计了4组格栅,则没组格栅间隙数是17个 栅槽宽度(B) 设每个格栅的宽度 =S(n-1)十bn 所以每个格栅的宽度是0.415m,总栅宽(考虑了中间隔墙宽度0.2m) 进水渠道渐宽部分的长度 进水渠宽=0.9m;进水渠渐宽部分展开角度 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 通过格栅的水头损失() 设栅条断面为锐边矩形断面 栅后槽总高度 设栅前渠道超高0.3m 栅槽总长度(L) 细格栅的尺寸及规格 设定两栅间距为0.2m,所以细格栅井总宽2.26,总长4.43。由上数据选择GSHZ-400型细格栅。其技术参数见表7-1。 表7-3 GSHZ-300型细格栅技术参数 有效栅宽 240mm 有效删隙 15mm 耙链速度 2m/min 设备宽度 400mm 电机功率 0.55-1kw 沉砂池的设计 沉砂池设计参数 本方案拟采用旋流沉砂池。 设计流量5400 m3/h 即1.5 m3/s=1500 L/s; Qmax=n×qmax n取1.5 所以Qmax=2250 L/s; 污水在中心管内流速V1取0.3 m/s; 池内水流上升速度V2取0.05 m/s; 沉砂池选型 由于流量过大,超出现有旋流沉砂池型号范围,采用2个沉砂池,所以每个沉砂池的流量是1125L/s; 污水在中心管内流速V1取0.3 m/s; 池内水流上升速度V2取0.05 m/s; 沉淀池直径 : =5.78m 选择I1750型旋流沉砂池。其技术参数见表7-4。 表7-4 I1750型旋流沉砂池参数表 型号 涡流半径(mm) 流量(L/s) I1750 5800 1750 初沉池的设计 初沉池设计参数 已知流量:Q=5400m3/h;水力表面负荷q’=3 停留时间T=1.5h;池子个数n=2。 池子形式:幅流式沉淀池 初沉池计算步骤 池表面积:A=Q/q’= m2=1800m2 单池面积:A单==m2=900 m2 池直径:D==33.859959m(取D=34m) 沉淀部分有效水深:h2=q’×T=3×1.5=4.5m 沉淀部分有效容积:V=×h2=4083.57 m3 沉淀池底坡落差:取池底坡度为i=0.05,则h4=i×(D/2—2)=0.75m 沉淀池周边(有效)水深:H0=h2+h3+h5=4.5+0.5+0.5=5.5m (h3—缓冲层高度,取0.5m,h5—刮泥板高度,取0.5m)(D/H0=6.182,D/H0=6~12) 沉淀池总高度:H=H0+h4+h1=5.5+0.75+0.3=6.55m (h1—沉淀池超高,取0.3m) 初沉池的尺寸和规格 池子形式:幅流式沉淀池 数量:2座 直径D:34m 总高:6.55m A2/O工艺的设计 A2/O工艺说明 根据处理要求,我们需计算二级处理进水碳氮比值和总磷与生化需氧量的比值,来判断A2/O工艺是否适合本污水处理方案。 设计流量:Q=5400m3/h 原污水水质:COD=330mg/L BOD=200 mg/L SS=260 mg/L TN=25 mg/L TP=5 mg/L 一级处理出水水质:COD=330×(1-20%)=264mg/L BOD=200×(1-10%)=180mg/L SS=260×(1-50%)=130 mg/L 二级处理出水水质:BOD=20mg/L SS=30 mg/L NH3-N=10 mg/L TP1 mg/L TN8 mg/L 其中: >8 <0.06 符合A2/O工艺要求,故可用此法。 A2/O工艺设计参数 BOD5污泥负荷N=0.15KgBOD5/(KgMLSS?d) 好氧段DO=2 缺氧段DO0.5 厌氧段DO0.2 回流污泥浓度Xr=mg/L 污泥回流比R=50% 混合液悬浮固体浓度 X==3333mg/L 混合液回流比R内:TN去除率yTN==68% R内=×100%=212.5% 取R内=200% 设计计算(污泥负荷法) 反应池计算 反应池容积V===46660.67m3 反应池总水力停留时间 t===8.64(h) 各段水力停留时间和容积 厌氧:缺氧:好氧=1:2:5 厌氧池水力停留时间:t1=×8.64=1.08 h 厌氧池容积:V1=×46660.67=5832.60m3 缺氧池水力停留时间:t2=×8.64=2.16h 缺氧池容积:V2=×46660.67=11665.2m3 好氧池水力停留时间:t3=×8.64=5.4h 好氧池容积:V3=×46660.67=29163.0m3 校核氮磷负荷 KgTN(Kg·MLSS·d) 好氧段总氮负荷===0.03(符合要求) 厌氧段总磷负荷===0.03[KgTP/(Kg·MLSSd) ] (符合要求) 剩余污泥(取污泥增长系数Y=0.5,污泥自身氧化率Kd=0.05) 降解BOD5生成污泥量 W1=a(Sa-Se)Q =0.5(180-20)××24×5400 =10368gKg/d 内源呼吸分解污泥量 W2=b×V =0.05×3333××29163.0 =4860 Kg/d 不可生物降解和惰性悬浮物量 W3=(130-30)××24×5400×0.5=6480Kg/d 剩余污泥W=W1-W2+W3=11988 Kg/d 反应池主要尺寸 反应池总容积V=46660.67m3 设反应池四组,单组池容积V==11665.2m3 采用五廊道式推流式曝气池,有效水深5m,廊道宽b=10m。 单个曝气池长度L===29.2m 校核:==2 (满足=1~2) ==14.6>10 (符合要求) 取超高0.7m,则反应池总高H=5+0.7=5.7m 厌氧池宽取17m,缺氧池宽取33m 厌氧池尺寸长L1=/(5×17)=17.1m 缺氧池尺寸长L2=/(5×5×10)=17.6m 好氧池尺寸为29.2×50×5 A2/O工艺的各部分尺寸确定 根据厂区整体布置规范有序,整齐简洁的原则,在保证每个池子的有效容积情况下,来确定厌氧池,缺氧池和好氧池的实际尺寸,具体尺寸如下所示。 厌氧池:17.6×17×5.7m,有效容积:1496m3,停留时间:1.08h 缺氧池:17.6×33×5.7m,有效容积:2904m3,停留时间:2.16h 好氧池:29.2×50×5.7m,有效容积:7300m3,停留时间:5.4h 需氧量计算及风机选型 BOD5去除量=24×2250×(180-50)×=20736Kg/d NH4-N氧化量=24×2250×(25-10-2.5)×=1620 Kg/d 生物硝化系统含碳有机物氧化需氧量与泥龄和水温有关,每去除1KgBOD5需氧量1 .0~1.3kg。本例中设氧化1KgBOD5需氧1.2Kg,则碳氧化硝化需氧量为: 1.2×20736+4.6×1620=24883.2+7452=32335.2 Kg/d 每还原1KgNO3-N需2.9gBOD5,由于利用污水中的BOD5作为碳源反硝化减少氧需要量为:2.9×(25-10-2.5-10)×24×5400×=939.6 Kg/d 实际需氧量:32335.2-939.6=31395.6 Kg/d=1308.15Kg/h 实际需空气量:1308.15× QUOTE 风机的选择 根据实际空气需求量,选择WHR高压型鼓风机2台,1开1备。 WHR高压型鼓风机技术参数 口径(m) 风量(m3/min) 压力(Kpa) 功率(kw/h) φ175 19.65-40.36 9.8-78.4 11-55 二沉池的设计 二沉池设计参数 已知流量:Q=5400m3/h;水力表面负荷q’=1.2 停留时间T=4h;池子个数n=4。 池子形式:幅流式沉淀池 二沉池的计算步骤 池表面积:A=Q/q’==4500m2 单池面积:A单==m2=1125m2 池直径:D==37.856585m(取D=38m) 沉淀部分有效水深:h2=q’×T=1.2×4=4.8m 沉淀部分有效容积:V=×h2=5441 m3(5440.992) 沉淀池底坡落差:取池底坡度为i=0.05,则h4=i×(D/2—2)=0.85m 沉淀池周边(有效)水深:H0=h2+h3+h5=4.8+0.5+0.5=5.8m>4.3m。 (D/H0=6.55,规范D/H0=6~12) h3取0.5 ,h5取0.5 沉淀池总高度:H=H0+h4+h1=5.8+0.85+0.3=6.95m (h1二沉淀池超高,取0.3m) 二沉池的尺寸确定 池子形式:幅流式沉淀池 数量:2座 直径D:38m 总高:6.95 高程设计 高程布置原则 尽量使用污水在各构筑物之间以重力流流动,避免不必要的跌水,减少提升泵数。还应考虑污水厂扩建时预留的储备水头。 在进行高程布置时,应考虑土方平衡。 污水厂出水管不受洪水顶托。 高程设计计算 污水处理站的水流常依靠重力自流,以减少运行费用。为此必须精确计算其水头损失。水头损失包括:水流通过个处理构筑物的水头损失;水流通过连接前后两构筑物的管渠的水头损失,包括沿程与局部水头损失。 选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算,并适当留有余地,使实际运行有一定的灵活性。以近期最大流量作为构筑物和灌渠的设计流量,计算水头损失。本方案处理后的污水排入河流水位低于水厂的地面呢标高,而且洪水位时也不会发生倒灌。考虑构筑物的挖土深度不宜过大,综合各方面条件,以出水管底标高为起点,推算各水面标高。 污水处理部分高程计算 为了确定各构筑物的相对高程,保证污水的重力流动,首先必须精确计算各沟渠及处理构筑物的水头损失。一般选择一条距离最长,水头损失最大的流程进行水力计算。计算时还应考虑因某一构筑物检修,而是同类型的其他构筑物在超负荷的情况下也能正常工作的可能性。水头损失计算见表9-1。 表9-1 水头损失计算表 构筑物及管路 设计流量 Q(L/s) 管径DN (mm) 地面坡度 i (%。) 流速V (m/s) 管长 L(m) 沿程损失 iL(m) 局部损失 (m) 总损失 (m) 出厂管 1500 1000 3.6 1.98 200 0.72 0.0625 0.7825 二沉池 0.5 二沉池到好氧池 750 880 0.8 1.4 50 0.04 0.0165 0.0565 好氧池 0.3 好氧池到缺氧池 375 720 0.4 0.84 20 0.008 0.0035 0.0115 缺氧池 0.2 缺氧池到厌氧池 375 720 0.4 0.84 20 0.008 0.0035 0.0115 厌氧池 0.2 厌氧池到初沉池 375 720 0.8 0.84 60 0.048 0.0206 0.0686 初沉池 0.5 初沉池到沉砂池 750 880 3.6 0.84 80 0.264 0.016 0.280 沉砂池 0.2 沉砂池到细格栅 750 880 3.6 0.84 15 0.054 0.0269 0.0809 细格栅 0.3 污水处理部分高程确定 高程设计图采用绝对标高,以黄海海平面为基准,厂区地面标高0.0m,污水管底高-5.5m,最高水位-5.0m。河道最高水位-0..5m,为保证重力能顺利完成污水排放,要求到达和流出的污水水面标高大于-1.5m,考虑到经济问题和施工问题,可确定排污管口的污水水面标高为0m。 但为了减少施工费用,构筑物应在地面以上。个构筑物的标高见表9-2。 表9-2 构筑物的设计标高 构筑物 设计水面标高 出水 进水 出厂管 1.5 2.29 二沉池 2.29 2.79 好氧池 2.79 3.10 缺氧池 3.10 3.30 厌氧池 3.30 3.50 一沉池 3.50 4.00 沉砂池 4.00 4.20 细格栅 4.20 4.50 工艺设备尺寸一览表 构筑物或设备名称 构筑物尺寸或设备型号 数量 粗格栅 GSHZ-300 4 集水井 1 潜污泵 500QW2600-15-160 4 细格栅 GSHZ-400 4 沉砂池 I1750 2 幅流式沉淀池 D34,H6.55 2 D38,H6.95 2 厌氧池 17.6×17×5.7m, 4 缺氧池 17.6×33×5.7m 4 好氧池 29.2×50×5.7m 4 风机 WHR(高压) 2 结论 污水处理工艺的选择是建设城市污水处理设施的重要一个环节,是城市污水处理厂建设的基础性工作之一。选择合适的污水处理工艺,将影响城市污水处理厂的建设投资、管理运营的难易、运营成本、处理效果、社会效应和环境效应等诸多方面,是非常重要的工作。 A2/O氧化沟利用沟内的水力循环、无动力回流等特点,sunbet,实现了类似于A2/O工艺,以达到脱氮除磷的目的。一般城市生活污水采用A2/O氧化沟处理,可使出水磷浓度1.0mg/L,其他指标可达到GB8978—1996的一级排放标准。 厌氧池+氧化沟处理工艺除了普通A2/O法的一些优点外,还具有氧化沟的一些独特的特点;工艺流程简单,构筑物少,运行管理方便,并且还可以将二沉池与曝气池合建,因此省去污泥回流系统;处理效果稳定,出水水质好,基建费用省,运行费用低,当考虑脱氮时,这种优势尤为明显;污泥产量少,性能稳定,不须再进行消化处理;能承受水量、水质冲击负荷,对高浓度的工业废水有很大的稀释能力;由于污泥龄和水力停留时间长,沟中水不断循环,对进水水量的变化有很大是适应能力。 致谢 在本次的水污染控制技术课程设计的过程中,首先我们第五组要感谢我们的郑钊老师和俞岚老师在课程设计上给予我们的指导、提供给我们的支持和帮助,这是我们能完成本次课程设计的主要原因,两位老师帮我们解决了许多技术上的难题,让我们能把系统做得更加完善。其次,我们要感谢其他组帮助过我们的同学,感谢他们在我们困惑时为解答我们的疑问。最后感谢我们的每一位成员,感谢大家的认真投入和积极投入。 组员分工情况 姓名 所完成工作 李建丽(组长) 包迎迎 细格栅的设计、 叶飘 二沉池的设计, 金笑笑 初沉池的设计 戴森彬 董天杰 高程图的绘制 林巧 粗格栅的设计,平面布置设计及平面图绘制, 施江峰

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