某市10万吨污水处理厂工艺设计_secret

某市10万吨污水处理厂工艺设计_

目 录

引言 ............................................. 1 第一章 设计规模及设计水质 ....................... 1 1.1设计规模 .................................... 1 1.2设计水质 ................... 错误！未定义书签。 第二章 工艺流程 ................................. 1 2.1处理程度的确定 .............................. 2 2.2处理方法的确定 ............. 错误！未定义书签。 2.3处理流程的确定 ............. 错误！未定义书签。 2.4设计水量的确定 ............. 错误！未定义书签。 第三章 单体构筑物设计 ........................... 4 3.1格栅 ........................................ 4 3.2沉砂池 ..................... 错误！未定义书签。 3.3初沉池 ...................................... 6 3.4A/A/O工艺 ................................... 4 3.5二沉池 ...................................... 4 3.6接触池 ...................................... 4 3.7计量设施 .................................... 4 3.8污泥浓缩池 .................................. 4 3.9污泥消化池 .................................. 4 3.10贮泥池 ..................................... 4 3.11脱水机房 ................................... 4

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第四章 污水处理厂平面布置 ...... 错误！未定义书签。 第五章 污水处理厂水力及高程计算 错误！未定义书签。 5.1水力计算 ................... 错误！未定义书签。 5.2污水高程计算 ............... 错误！未定义书签。 5.3污泥高程计算 ............................... 35 主要参考文献 .................................... 60 课程设计总结 .................................... 61

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第一章 设计规模及设计水质

1.1设计规模

污水厂的总规模为10 m3/d污水。

1.2设计水质

原水水质

CODCr≤350mg/L，BOD5≤220mg/L，SS≤250mg/L，氨氮≤30mg/L，TN≤40mg/L，TP（以P计）≤4.5mg/L,pH=6～9。

3.出水水质

执行中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918－2002）》中一级B标准。

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第二章 工艺流程

城市污水处理厂的设计规模与进入处理厂的污水水质和水量有关，污水的水质和水量可以通过设计任务书的原始资料计算。

2.1处理程度的确定

250 20

=92% 250350 60

COD的去除率 η2==82.86%

350220 20

BOD5的去除率 η3==90.91%

22040 20

TN的去除率 η4==50%

4030 8

NH3-N的去除率η5==73.33%

304.5 1

TP的去除率η6==77.78%

4.5

SS的去除率 η1=

2.2处理方法的确定

A2/O法（A/A/O

厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O工艺。

2.3处理流程的确定

经过分析本设计可选择的工艺流程，有两种： 1、 普通A/A/O法处理工艺。 2、 厌氧池+氧化沟处理工艺。 两种工艺经过比较：A2/O工艺的特点：

1) 厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配

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合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；

2) 在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

3) 污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。 所以本设计选用A2/O处理工艺。 本设计的工艺流程图为：

2.4设计水量的确定

由设计资料知，该市每天的平均污水量为：

Q 10万吨/天

10 104t/d 10 107kg/d 10 104m3/d10 104 103

Ls 1157.41s

24 3600

查GB50014－2006《室外排水设计规范》知： 1157.41Ls 1000Ls 则 取总变化系数 K 1.3 从而可计算得：

设计秒流量为 Q K Q

式中 Q——城市每天的平均污水量，Ls； K ——总变化系数； Q——设计秒流量，Ls。

Q 1.3 1157.41 1504.63Ls

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第三章 单体构筑物设计

3.1格栅 3.1.1格栅的设计

本设计中采用矩形断面并设置两道格栅（中格栅一道和细格栅一道），采用机械清渣。其中，中格栅设在污水泵站前，细格栅设在污水泵站后。中细两道格栅都设置三组即N=3组，每组的设计流量为0.502m3。

3.1.2中格栅设计计算

1、进水渠道宽度计算

B1B12 根据最优水力断面公式Q B1hv B1v 计算

22

设计中取污水过栅流速v=0.8s

B1

2Q

2 0.502

1.12m 0.8

则 栅前水深：h

B1

0.56m 2

2、格栅的间隙数 n

Q

Nbhv

式中 n——格栅栅条间隙数，个； Q——设计流量，m3s； ——格栅倾角，º； N——设计的格栅组数，组；

b——格栅栅条间隙数，m。

设计中取 60 b=0.02m

n

0.502sin60

52 个

0.02 0.56 0.8

3、格栅栅槽宽度

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B S n 1 bn 式中 B——格栅栅槽宽度，m； S——每根格栅条宽度，m。 设计中取S=0.015m

B 0.015 52 1 0.02 52 0.76 1.04 1.80m

4、进水渠道渐宽部分的长度计算 l1

B B1

2tan 1

式中 l1——进水渠道渐宽部分长度，m； 1——渐宽处角度，º。 设计中取 1=20 l1

1.80 1.12

0.93m

2tan20

5、进水渠道渐窄部分的长度计算 l2

l10.93 0.46m 22

6、通过格栅的水头损失

S3v2

sin h1 k ()

b2g

4

式中 h1——水头损失，m；

——格栅条的阻力系数，查表知 =2.42；

k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 k=3。

0.01530.82

)sin60 0.14m 则 h1 3 2.42 (

0.022g

4

7、栅后槽总高度

设栅前渠道超高h2 0.3m

则 栅后槽总高度：H h h1 h2 0.56 0.14 0.3 1.00m

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8、栅槽总长度

L l1 l2 0.5 1.0

hh

2

tan tan

0.560.3

0.93 0.46 0.5 1.0

tan60 tan60

3.38m

9、每日栅渣量 W

QmaxW1 86400QW1

KZ 10001000

式中 W——每日栅渣量，m3d；

W1——每日每1000m3污水的栅渣量，m33m3污水。

设计中取 W1=0.05m33m3污水

10 104 0.05

W 5m3d 0.2m3

1000

10、进水与出水渠道

城市污水通过DN1250mm的管道送入进水渠道，然后，就由提升泵将污水提升至细格栅。

3.1.3细格栅设计计算

设计中取格栅栅条间隙数b=0.01m，格栅栅前水深h=0.9m，污水过栅流速v=1.0ms，每根格栅条宽度S=0.01m，进水渠道宽度B1=0.8m，栅前渠道超高h2 0.3m，每日每1000m3污水的栅渣量W1=0.04m33m3 则 格栅的间隙数：n

Q 0.50260

52 个 0.01 0.9 1.0Nbhv

格栅栅槽宽度：B S n 1 bn 0.01 52 1 0.01 52 1.03m 进水渠道渐宽部分的长度：l1

B B11.03 0.8

0.32m

2tan 12tan20

进水渠道渐窄部分的长度计算：l2

l10.32 0.16m 22

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通过格栅的水头损失：

2

Sv 0.01 1.0

h1 k ()sin 3 2.42 sin60 0.32m

b2g2g 0.01

4

3

2

43

栅后槽总高度：H h h1 h2 0.9 0.32 0.3 1.52m

栅槽总长度：L l1 l2 0.5 1.0

hh

2 tan tan

0.32 0.16 0.5 1.0 2.67m

0.90.3

tan60 tan60

QmaxW1 86400QW110 104 0.05

5m3s 0.2m3 每日栅渣量：W

KZ 100010001000

3.1.4污水提升泵站

排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池、格栅和辅助间。

（1）泵房设计计算

1、设计参数

设计流量为Q 1.50463m3 1504.63Ls，集水池最高水位为79.93m，出水管提升至细格栅，出水管长度为5m，细格栅水面标高为85.001m。泵站设在处理厂内，泵站的地面高程为81.50m。

2、泵房的设计计算 （1）集水池的设计计算

设计中选用5台污水泵（4用1备），则每台污水泵的设计流量为：

Q1

Q1504.63

按一台泵最大流量时5min的出水量设计，则集水 376.2Ls，

44

池的容积为：

V Q1t 376.2 5 60 112860L 112.86m3

取集水池的有效水深为h 2.0m

集水池的面积为：

F

V112.86

56.43m2 h2

集水池保护水深0.71m，实际水深为2.0+0.71=2.71m。

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（2）水泵总扬程估算

1）集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为： 85.001-（79.93-2）=7.071m 2）出水管管线水头损失

每一台泵单用一根出水管，其流量为Q1 376.2Ls，选用的管径为

DN600mm的铸铁管，查《给水排水设计手册》第一册常用资料得流速

，1000i 3.68。出水管出水进入一进水渠，v 1.33s（介于0.8~2.5s之间）然后再均匀流入细格栅。

设局部损失为沿程损失的30%，则总水头损失为： h 5

3.68

1.3 0.024m 1000

泵站内的管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0，则水泵总扬程为：

H 1.5 0.024 7.071 1.0 9.595m （3）选泵

本设计单泵流量为Q1 376.2s，扬程9.595m。查《给水排水设计手册》第11册常用设备，选用300TLW-540IB型的立式污水泵。该泵的规格性能见表3-1。

3、泵站总扬程的校核 （1）吸水管路的水头损失

每根吸水管的流量为Q1 376.2s，选用的管径为DN600mm，流速为

v 1.33s，，坡度为1000i 3.68。吸水管路的直管部分的长度为1.0m，设有

喇叭口（ 0.1），DN600mm的90 弯头1个（ 0.67），DN600mm的闸阀1个（ 0.06），DN06

① 喇叭口

喇叭口一般取吸水管的1.3~1.5倍，设计中取1.3 则 喇叭口直径为：

D 1.3 600 780mm，取800mm

DN053渐缩管1个（ 0.20）。

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L 0.8D 0.8 800 640mm 710mm

② 闸阀

Dnmm600，L 600mm。

③渐缩管

选用DN600 DN350

L 2 D d 150 2 600 350 150 650mm

v'6002

其中 ，

v3502

得v' 3.91ms。

④ 直管部分为1.0m，管道总长为：

L 1.0 0.64 0.6 0.65 2.89m

i 3.68‰

则 沿程损失为：

h1' Li 2.89 0.00368 0.011m

v

局部损失为： h1'' 11

2g

2

1.3323.912

0.2 0.231m 0.1 0.06 0.67

2 9.812 9.81

吸水管路水头损失为：

h1 h1' h1'' 0.011 0.231 0.242m

（2）出水管路水头损失

出水管直管部分长为5m，设有渐扩管1个（ 0.20），闸阀1个（ 0.06），单向止回阀（ 1.7，L 800mm）。

沿程水头损失：h2' Li 5 0.65 0.6 0.8 0.00368 0.026m

v23.9121.332

0.06 1.7 0.2 0.218m 局部水头损失：h2'' 2

2g2 9.812 9.81

2

总出水水头损失：h2 h2' h2'' 0.026 0.218 0.244m

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（3）水泵总扬程

水泵总扬程用下式计算： H h1 h2 h3 h4 式中 h1——吸水管水头损失，m；

h2——出水管水头损失，m；

h3——集水池最低工作水位与所提升最高水位之差，m； h4——自由水头，一般取h4=1.0m 。 H 0.242 0.244 7.071 1.0 8.557m 故选用5台300TLW-540IB型的立式污水泵是合适的。

3.2沉砂池 3.2.1曝气沉砂池

本设计中选择三组曝气沉砂池，N=3组。每组沉砂池的设计流量为0.502m3s。

3.2.2曝气沉砂池的设计计算

1、沉砂池有效容积 V 60Qt

式中 V——沉砂池有效容积，m2；

t——停留时间，min。 本设计中取 t=3min V 60 0.502 3 90.36m3 2、水流断面面积 A

Q v1

式中 A——水流断面面积，m2；

v1——水平流速，s。

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设计中取 v1=0.1s A

0.502

0.1 5.02m2 3、池总宽度

A

B

h

式中 B——沉砂池宽度，m；

h——沉砂池有效水深，m。

设计中取 h=2m

B

A0.h 5022 2.51m Bh 2.512

1.255在1.0-1.5之间。 4、池长 L

V

A

60vt 60 0.1 3 18m 5、每小时所需的空气量 q 3600Qd

式中 q——每小时所需的空气量，m3h；

d——1m3的污水所需要的空气量，m3m3污水。 设计中d=0.2m3m3污水

q 3600 0.502 0.2 361.44m3h

6、沉砂室所需容积 V

Q X T 86400

106

式中 X——城市污水沉砂量 m36m3污水 ，设计中取X=30m36m3水

T——清除沉砂的间隔时间，设计中取T=2d。

V 10 104 30 2

6m310

6

污

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从而可计算得每个沉砂斗的容积为：V0 7、沉砂斗几何尺寸计算

V6

2m3 N3

设计中取沉砂斗底宽为a1 0.5m，沉砂斗壁与水平面的倾角为 60 ，沉砂斗高度h2 1.3m 则 沉砂斗的上口宽度为：a

沉砂斗的有效容积：

V

h221.32

a aa1 a1 2.02 2.0 0.5 0.52 2.275m2 2m2

33

2h22 1.3

a1 0.5 2.0m

tan60 tan60

8、池子总高

设池底坡度为0.4，破向沉砂斗，池子超高h1 0.3m 则 池底斜坡部分的高度：h3 0.4

B b2.51 2.0

0.4 0.102m 22

池子总高：H h h1 h2 h3 2 0.3 1.3 0.102 3.702m 9、验算流速

当有一格池子出故障，仅有两格池子工作时：

Vmin

Qmax1.50463

0.15m/s 0.10m/s nhb2 2 2.51

Qmax1.50463

0.30m/s 0.15m/s nhb1 2 2.51

当有两格池子出故障，仅有一格池子工作时：

Vmin

10、进水渠道

格栅的出水通过DN1250mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后进入沉砂池，进水渠道的水流流速 v1

Q

B1H1

式中 v1——进水渠道水流流速，s； B1——进水渠道宽度，m； H1——进水渠道水深，m。

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设计中取 B1=1.2m，H1=0.8m。

v1

0.502

0.52s

1.2 0.8

水流经过进水渠道再分别由进水口进入沉砂池，进水口尺寸900×900，流速校核：

v

Qmax1.50463

0.62m/s A0.9 0.9 3

v2

1.06 进水口水头损失h 2g

0.622

代入数值得：h 1.06 0.02m

2 9.81

进水口采用方形闸板，SFZ型明杆或镶钢铸铁方形闸门SFZ—900，沉砂斗采用H46Z—2.5旋启式底阀，公称直径200mm。

11、出水堰计算

出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为

Q

H2

mb2g 2

23

式中 H1——堰上水头，m；

m——流量系数，一般取0.4~0.5，设计中取m=0.4； b2——堰宽，m，等于沉砂池的宽度。

0.502

H2 0.23m

0.4 2.51 2 9.81

出水堰后自由跌落高度0.12m，出水流入出水槽，出水槽宽度B2 1.0m，出水槽水深h2 0.6m，水流流速v2 0.84s。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水槽用钢混管，管径DN 800mm，管内流速v3 1.34s，水利坡度i 2.39‰，水流经出水槽流入集配水井。

12、排砂装置

2

3

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采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池，吸砂泵管径DN 200mm。

3.2.3曝气沉砂池曝气计算

1、空气干管设计

干管中空气流速一般为10～15m/s,取空气流速12m/s,则

d

0.18m 2、支管设计

干管上设10根配气管，则每根竖管上的供气量为：

q361.44==36.144m3 根 1010

沉砂池总平面面积为：L×B = 5.02 3=15.06m2，取15m2

选用YBM-2型号的膜式扩散器，每个扩散器的服务面积为1.5m2，直径为500mm，则需空气扩散器总数为：

15

=10个。 1.5

则每根配气管有1个空气扩散器，每个扩散器的配气量为：

361.44

=36.144m3。 10

3.3初沉池

设计中选择三组辐流沉淀池，N=3，每组设计流量为0.386 m3/s，从沉

砂池流来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。 3.3.1沉淀部分有效面积

F= Q×3600/ q‘ 式中 F---沉淀部分有效面积（m2）；

Q---设计流量（即日平均流量）（m3/s）；

q---表面负荷[m3/（m2·h）]，一般采用1.5-3.0 m3/（m2·h）。 设计中取沉淀池的表面负荷q‘=2 m3/（m2·h）

则 F=

3.3.2沉淀池直径

D=(4F/π)1/2

0.386×3600/2=694 m2

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式中：D---沉淀池直径；

D=

3.3.3沉淀池有效水深

h2= q‘

4 694

=29.7m，取30m。

式中：h2---沉淀池有效水深（m）； t---沉淀时间（h），一般采用1-3h； 设计中取沉淀时间t=1.5h，则h2=1.5×2=3m。 3.3.4 污泥部分所需容积

初次沉淀池去除悬浮物为50%，去除BOD为25%。

按去除水中悬浮物计算

V=

代入数据V=

3.3.5污泥斗容积

1.16 250 0.5 250 86400 0.1 1003

=13.92m 6

100 97 3 10

辐流沉淀池采用周边传动刮泥机，池底需做成0.03的坡度，刮泥机连续转动将污泥推入污泥斗，设计中选择矩形污泥斗，污泥斗上口尺寸r=2m，底部尺寸r=1m, 倾角为60°，

则污泥斗有效高度：

=（2-1）tg60=1.73m 污泥斗的容积 V1=

（a2+aa1+a12）

式中 V1---污泥斗的容积（m3）

h5--污泥斗高度（m）； a---污泥斗上口边长（m）； a1---污泥斗底部边长（m）。

则 V1=

（22+21+12）=12.7 m3

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污泥斗以上圆锥体部分污泥容积V2：设池底径向坡度为0.03，则

h4=（30-2）×0.03=0.84 V2=

（R2+Rr+r2）

式中： V2---污泥斗底部圆锥体体积（m3）；

h4---污泥斗底部圆锥体高度（m）； R---沉淀池半径（m）；

r---沉淀池底部中心圆半径（m）； V2=

0.84

3

（152+15+22）=227.7 m3

污泥斗总容积 V3= V1+V2=12.7+227.7=240.413.92 m3 3.3.6 沉淀池总高度

H=h1+h2+h3+h4+h5

式中：H---沉淀池总高度（m）；

h1---沉淀池超高（m），一般采用0.3-0.5 m； h3---沉淀池缓冲层高度（m），一般采用0.3m。 H=0.3+3+0.3+0.84+1.73=6.17m

沉淀池池边高度H‘= h1+h2+h3=0.3+3+0.3=3.6m 径深比 D/ h2=30/3=100在6-12之间。（符合要求）

3.3.7 进水集配水井

辐流沉淀池分为三组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井

中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀。 （1）配水井中心管直径 D2=[4Q/(πv2)]1/2

式中 D2--配水井中心管直径（m）

v2—中心管内污水流速（m/s），一般采用v2≥0.6m/s Q—进水流量（m2/s） 设计中取v2=0.9 m/s，Q=1.64 m2/s

D2=[4×1.5/(π0.9)]1/2=1.46m 设计中取1.5 m

（2）配水井直径

某市10万吨污水处理厂工艺设计_

D3=[4Q/(πv3)+ D22]1/2

式中 D3—配水井直径（m）

v3—配水井内污水流速（m/s），一般采用v2=0.2-0.4m/s 设计中取v3=0.4 m/s

D3=[4×1.5/(π×0.4)+ 1.52]1/2=2.65m，取2.7m

(3) 集水井直径D1=[4Q/(πv1)+ D23]1/2

式中D1—集配水井直径（m）

v1—集水井内污水流速（m/s），一般采用v1=0.2-0.4m/s 设计中取v1=0.4m/s，

D1=[4×1.5/(π×0.4)+ 2.72]1/2=3.47m,取3.5m

（4）进水管管径

取进入二沉池的管径DN=500mm

校核流速v=4×0.387/(2×3.14×0.52)=0.98≥0.7m/s,符合要求 （5）出水管管径

由前面结果可知，DN=700mm,v=1.07m/s (6) 总出水管

出水管采用混凝土管,取管径D=1300mm,v=1.26m/s(i=1.16‰)集配水井。

3.3.8 出水堰

出水堰采用双侧

三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，深0.08m，间距

0.1m，外侧三角堰距沉淀池内壁0.4m，三角堰直径为30.2m，共有452个三角堰。内侧三角堰距挡渣板0.4m，三角堰直径为29.8m，共有446个三角堰。两侧三角堰宽度0.6m，三角堰堰后自由跌落0.15m，

三角堰有效水深为 H1=0.7式中 Q1---三角堰流量（m3/s）

H1---三角堰水深（m），一般采用三角堰高度的1/2~2/3 H1=0.7（

0.729

）2/5=0.045m

601 583

三角堰堰后自由跌落0.15m，则堰上水头损失为0.195m

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