某城市污水处理厂设计.doc
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1、 目录一、 课程设计目的 3二、 课程设计原始资料 3三、 课程设计内容 5四、 课程设计基本要求 5五、 工艺流程的选择 6 (一) 设计流量的确定6(二) 工艺流程的比较与选择7六、 污水处理构筑物设计计算 9(一) 格栅设计计算9(二) 污水提升泵房设计计算 11(三) 泵后细格栅设计计算 12(四) 沉砂池设计计算 14(五) 初沉池设计计算 17(六) 曝气池设计计算 19(七) 二沉池设计计算 22(八) 接触消毒池设计计算 25(九) 计量槽设计计算 27七、 污水处理厂的平面布置28八、 污水处理厂的高程布置29某城市污水处理厂设计一、课程设计目的通过本次污水处理课程设计,复习
2、和消化课堂所讲内容,强化学生对污水处理工程技术的基础知识、理论知识和专业知识的认识和掌握。通过对某城市污水处理厂的设计,使学生树立正确的设计思想,培养学生分析问题和解决问题的能力,学习编写设计说明书、查阅参考资料、使用规范、手册及有关工具书,提高计算技能和绘图能力,为今后从事污水处理相关工作奠定基础。二课程设计原始资料(一)城镇概况A城镇北临B江,地处东南沿海,北回归线横贯市区中部,该市在经济发展的同时,城市基础设施的建设未能与经济协同发展,城市污水处理率仅为3.4%,大量的污水未经处理直接排入河流,使该城市的生态环境受到严重的破坏。为了把该城市建设成为经济繁荣、环境优美的现代化城市,筹建该市
3、的污水处理厂已迫在眉睫。A城镇计划建设污水处理厂一座,并已获上级计委批准。目前,A城镇面积约28Km2,根据城镇总体规划,城镇面积40Km2,污水处理厂规划服务人口为15万人,远期规划发展到18万人,其出水进入B江,B江属地面水类水体,要求排入的污水水质执行污水综合排放标准(GB18918-2002)中的一级标准中的B类标准,主要水质指标为:COD60mg/L,BOD520mg/L,SS20mg/L,TN20 mg/L,NH3-N15mg/L,TP1.0mg/L。(二)工程设计规模:1、污水量:根据该市总体规划和排水现状,污水量如下:1)生活污水量:该市地处亚热带,由于气候和生活习惯,该市在国
4、内一向属于排水量较高的地区。据统计和预测,该市近期水量230L/人d;远期水量270L/人d。2)工业污水量:市内工业企业的生活污水和生产污水总量0.9万m3/d。3)污水总量:市政公共设施及未预见污水量以10%计,总污水量为生活污水量、工业污水量及市政公共设施与未预见水量的总和。2、污水水质:进水水质:生活污水BOD5为310 mg/l;SS为220mg/l。 工业废水BOD5为450mg/l;SS为140mg/l。混合污水温度:夏季28,冬季10,平均温度为20。3、工程设计规模:该市排水系统为完全分流制,污水处理厂设计规模主要按远期需要考虑,以便预留空地以备城市发展所需。(三)厂区附近地
5、势资料1、污水厂选址区域在海拔标高在+136.5+138m之间,平均海拔在+137m左右,厂区征地面积为东西长1000m,南北长2500m,平均地面坡度为0.3-0.5,地势东南低,西北高。2、进厂污水管道水面标高为131m;3、厂区附近地下水位标高 110m ;4、厂区附近土层构造。表土砂质粘土细砂中砂粗砂粗砂、砾石粘土砂岩石层1m1.5m1m2m0.8m1m2m(四)气象资料该市地处亚热带,面临东海,海洋性气候特征明显,冬季暖和有阵寒,夏季高温无酷暑,历年最高温度38,最低温度5,年平均温度24,冬季平均温度12。常年主导风向为南风。(五)水文资料最高水位 133m ;最低水位 125m
6、;常水位 129m ;污水厂具体地形另见附图:三、课程设计内容进行某城镇污水处理厂的初步设计,其任务包括:1、根据所给的原始资料,计算进厂的污水设计流量;2根据水体的情况、地形和上述计算结果,确定污水处理方法、流程及有关处理构筑物;3、对各构筑物进行工艺设计计算,确定其型式、数目与尺寸;4、对污水处理流程中某一构筑物进行工艺设计(曝气池或其它主体处理构筑物,如SBR反应池等);5、进行各处理构筑物的总体布置和污水流程的高程设计;6、设计说明书的编制。四、课程设计基本要求(一)提交设计说明书一份,图纸二张。(二)设计说明书的内容包括下列各项:1、目录;2、概述设计任务和设计根据,简要分析设计资料
7、的特点;3、设计流量的计算;4、污水处理流程选拟的各种因素分析和依据说明;5、各处理构筑物工艺设计计算,及其工作特点的说明;6、污水处理构筑物之间的水力计算及其高程设计;7、处理构筑物总体布置的特点及依据说明。说明书应简明扼要,力求多用草图、表格说明,要求文句通顺,段落分明,字迹工整。(三)绘制下列各设计图纸1、厂区总平面图(1:500),图中应表示出个构筑物的确切位置,外形尺寸,相互距离,各构筑物之间连接管道的位置、管径、长度,其他附属构筑物(建筑物)的位置,厂区内各种管道的平面位置、厂区道路、绿化布置等。图中所给各种技术管道皆以单线表示,并应绘出各种线条表示的图例,注明各构筑物的名称。2、
8、污水高程图(横比1:500;纵比1:100),该图应标出各种构筑物的顶部标高、底部标高、水面标高,地面标高等。上述图纸中应注明图名与比例尺,文字一律用仿宋体书写,图中线条应粗细分明、主次分明,图右下角应留出标题栏。五、工艺流程的选择(一)设计流量的确定1、污水量根据所给原始资料,计算污水设计流量由三部分组成,其中生活污水量计算公式:Q生活,式中Q居住区生活污水设计流量(L/s); N设计人口数;KZ生活污水总变化系数;生活污水总变化系数按下式确定:KZ;q居住区生活污水量标准(L/人d);已知:设计人口近期为15万,远期人口为18万;居住区生活污水量标准近期为230 L/人d,远期水量270L
9、/人d。工业污水量为0.9万m3/d。近期污水量:Q=q N86400=15000023086400=399.31(L/s)KZ=1.397Q生活=QKZ=399.311.397=557.84(L/s)Q工业=0.9万m3/d=104.17(L/s)Q预见=(Q生活+Q工业)10=(557.84+104.17)10=66.201(L/s)总Q=Q生活+Q工业+Q预见=557.84+104.17+66.201=728.2(L/s)远期污水量:Q=q N86400=18000027086400=562.5(L/s)KZ=1.345Q生活=QKZ=1.345562.5=756.56(L/s)Q工业=
10、0.9万m3/d=104.17(L/s)Q预见=(Q生活+ Q工业)10=(756.56+104.17)10=86.073(L/s)总Q=Q生活+ Q工业+ Q预见=756.56+104.17+756.56=946.8(L/s)2、污水的水质计算由于生活污水与工业污水的水质不同,采用加权平均法计算出污水的BOD5值及SS值。已知生活污水BOD5为310 mg/l;SS为220mg/l; 工业废水BOD5为450mg/l;SS为140mg/l。近期BOD5=(BOD生活V近期+BOD生产V生产)V生活+V生产=310557.84+450104.17557.84+104.17=332.03 (mg
11、/l)远期BOD5=(BOD生活V远期+BOD生产V生产)V生活+V生产=310756.56+450104.17756.56+104.17=326.94(mg/l)近期SS=(SS生活V近期+SS生产V生产)V生活+V生产=220557.84+140104.17557.84+104.17=207.41(mg/l)远期SS=(SS生活V远期+SS生产V生产)V生活+V生产=220756.56+140104.17756.56+104.17=210.32(mg/l)(二)工艺流程的比较与选择根据城市污水处理及污染防治技术政策,日处理量能力在1020万立方米的污水处理设施,可选用常规活性污泥法、氧化沟
12、法、SBR法和AB法等成熟工艺。以下是工艺流程的比较:1、传统活性污泥法(1)工艺流程 传统活性污泥法的工艺流程是:经过初次沉淀池去除粗大悬浮物的废水,在曝气池与污泥混合,呈推流方式从池首向池尾流动,活性污泥微生物在此过程中连续完成吸附和代谢过程。曝气池混合液在二沉池去除活性污泥混合固体后,澄清液作为净化液出流。沉淀的污泥一部分以回流的形式返回曝气池,再起到净化作用,一部分作为剩余污泥排出。 (2)曝气池及曝气设备 曝气池为推流式,有单廊道和多廊道形式,当廊道为单数时,污水进出口分别位于曝 气池的两端;当廊道数为双数时,则位于同侧。曝气池的进水和进泥口均采用淹没式,由进水闸板控制,以免形成短流
13、。出水可采用溢流堰或出水孔,通过出水孔的流速要小些,以免破坏污泥絮状体。廊道长一般在5070m,最长可达100m,有效水深多为46m,宽深比12,长宽比一般为510。鼓风曝气池中的曝气设备,通常安置在曝气池廊道的一侧。 (3)活性污泥法系统运行时的控制参数 主要控制参数包括:曝气池内的溶解氧、回流污泥量和剩余污泥排放量。 溶解氧的浓度;回流污泥量;剩余污泥排放量的确定 (4)传统活性污泥法的特点: 优点:工艺相对成熟、积累运行经验多、运行稳定;有机物去除效率高,BOD5的去除率通常为90%95%;曝气池耐冲击负荷能力较低;适用于处理进水水质比较稳定而处理程度要求高的大型城市污水处理厂; 缺点:
14、需氧与供氧矛大,池首端供氧不足,池末端供氧大于需氧,造成浪费;传统活性污泥法曝气池停留时间较长,曝气池容积大、占地面积大、基建费用高,电耗大;脱氧除磷效率低,通常只有10%30%。2、SBR法(间歇式活性污泥法)(1) 工艺流程SBR工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR工艺的一个完整的 操作过程,亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段: 进水期;反应期;沉淀期;排水排泥期;闲置期。SBR的运行工况以间 歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周 期。在一个运行周期中,各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运 行状态等都可以根
15、据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。 (2) SBR法特点: 优点:工艺流程简单,运转灵活,基建费用低;处理效果好,出水可靠;具有较好的脱氮除磷效果;污泥沉降性能良好;对水质水量变化的适应性能强。 缺点:反应器容积利用率低;水头损失大;不连续的出水,要求后续构筑物容积较大,有足够的接受能力;峰值需氧量高;设备利用率低。两种工艺经过比较,本课题选择传统活性污泥法。传统活性污泥工艺流程六、污水处理构筑物设计计算(一)格栅设计计算1、泵前中格栅设计计算中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物,以减轻后续处理构筑物的负荷,用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物,并保证后续
16、处理设施能正常运行的装置。(1) 水泵处理系统前格栅栅条间隙,应符合下列要求:人工清除 25-40mm 机械清除 16-25mm最大间隙 40mm (2) 过栅流速一般采用0.6-1.0m/s;(3) 过栅倾角一般用45-75,机械格栅倾角一般用60-70;(4) 格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4-0.9 m/s;(5) 栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时,可采用:格栅间隙16-25mm适用于0.10-0.05m3栅渣/103m3污水格栅间隙30-50mm适用于0.03-0.01m3栅渣/103m3污水(6) 通过格栅的水头损失一般
17、采用0.08-0.15m。2、格栅尺寸计算设计参数确定:设计流量Q=728.2/2=364.1L/s=0.3641m3/s(设计两组格栅)栅前流速:v1=0.7m/s 过栅流速:v2=0.9m/s渣条宽度:s=0.01m 格栅间隙:e=0.02m栅前部分长度:0.5m 格栅倾角:a=60单位栅渣量:W1=0.05m3栅渣/103m3污水(1) 格栅前水深:根据最优水力断面公式Q=B2 v12计算得:栅前槽宽B=1.04(m)栅前水深h=B/2=1.04/2=0.52(m)(2) 栅条间隙数:n=Q/(eh v2)=0.3641/(0.020.520.9)=36.2(取36)(3) 栅槽有效宽度
18、:B0=s(n-1)+en=0.01(36-1)+0.0236=1.07(m)考虑0.2m隔墙:栅槽总宽度B=21.07+0.2=2.34(m)(4) 进水渠道渐宽部分长度l1:进水渠宽B1=Q/v1h=0.7282/(0.70.52)=2(m)l1=B-B1/2tana1=2.34-2/2tan20=0.47(m)(其中a1为进水渠展开角,一般取20)(5)栅槽与出水渠道连接处的渐缩长度l2:l2=l1/2=0.47/2=0.235(m)(6) 过栅水头损失:h1=k h0h0=v2sina/2g式中h0-计算水头损失,mg-重力加速度,m/s2k-考虑污物堵塞,格栅阻力增大系数,一般取3;
19、-阻力系数,与栅条断面形状有关,=(s/e) 4/3,矩形断面时,=2.42 h1=kh0= kv2sina/2g=32.42(0.01/0.02) 4/30.92sin60/(29.81)=0.103(m)(7) 栅槽总高度:H=h+h1+h2式中h-栅前水深 h1-过栅水头损失h2-栅前渠道超高,取0.5mH=0.52+0.103+0.5=1.123(m)(8) 栅槽总长度L: L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tana式中H1-栅前槽高,H1=h+h2=0.52+0.5=1.02(m)L=0.47+0.235+1.0+0.5+1.02/tan60=1.86(m)(9) 每日栅渣量,m
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