1、水污染與防治技術課程設計污水處理廠 專 業(yè)：環(huán)境工程 學 號：110408114 姓 名：陸天宇 指導老師：周培國 日 期：2014年1月江蘇省某城鎮(zhèn)污水處理廠設計說明書一、概述1、 目的 本設計是水污染控制工程（下冊）教學的基本環(huán)節(jié)之一，要求學生綜合運用所掌握的污水處理的基本知識，完成某城鎮(zhèn)污水處理廠的初步設計，培養(yǎng)學生獨立從事污水處理廠設計和繪圖的技能。2、 任務（1）污水處理工藝流程的制定，方案的技術經(jīng)濟分析、比較，主要工藝參數(shù)的確定。（2）各個處理構筑物的選型和計算，包括格柵、沉砂池、初沉池、曝氣池、二沉池的設計和計算。（3）污水處理廠的平面布置圖，包括處理物和輔助建筑物的布置。（4）

2、編制設計計算說明。2、 設計內容和要求1、 設計計算說明書詳細說明污水處理廠的設計計算過程，有關計算只是和參數(shù)選擇原則性論述，工藝流程確定依據(jù)，構筑物設計的計算數(shù)據(jù)等。要求設計參數(shù)選擇合理，計算過程正確，圖表清晰，語句通順。2、 設計圖紙要求提供污水處理廠的平面圖一份，設計計算結果能夠在圖上清楚的反應出來。3、 法規(guī)依據(jù)（1） 中華人民共和國環(huán)境保護法（2） 中華人民共和國污水綜合排放標準（GB8978-1996）（3） 給水排水制圖標準（GB/T50106-2001）（4） 建筑給水排水設計規(guī)范（GBJ15-88）（5） 地下工程防水技術規(guī)范（GBJ16-87）（6） 給水排水工程結構設計規(guī)

3、范（GBJ69-84）（7） 給水排水設計手冊4、 設計原則（1） 嚴格執(zhí)行國家有關環(huán)境保護的各項法規(guī)。（2） 采用先進，成熟，合理，可靠，節(jié)能的工藝，確保處理量及水質排放達到標準。（3） 流程布局合理，整體性強，外觀裝飾美觀大方，環(huán)境綠化優(yōu)美。（4） 在設計過程中盡量減少污泥量和廢氣排放量，防止二次污染。（5） 力求各污水處理設施布置緊湊，工藝流程順暢，盡可能減少污水提升次數(shù)，外形與周圍環(huán)境相協(xié)調，盡可能節(jié)省用地面積。（6） 在滿足污水處理達標的前提下，選用技術先進的節(jié)能設備，降低污水處理的成本。（7） 在上述前提下，做到投資少，運行費用低的效果。五、設計資料1、背景 江蘇省某城鎮(zhèn)擬建一座污

4、水處理廠，接納處理該鎮(zhèn)大部分的生活污水，設計平均水量10000m³/d，生活用水總變化系數(shù)KZ為1.3，擬采用傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)處理。設計水質如下： 水質指標CODcr (mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)設計進水水質250100100204設計出水水質602020150.5主要工藝包括格柵、沉砂池、初沉池、曝氣池和二沉池。2、工藝流程：排放 消毒 格柵二沉池曝氣池初沉池沉砂池 原污水 本工藝有以下優(yōu)點：（1）有機物在曝氣池內的降解經(jīng)歷了第一階段的吸附和第二階段的代謝的完整過程；（2）對污水的處理效果好，BOD的去除率達到90%以上；（3）

5、適用于凈化程度高和穩(wěn)定程度要求較高的污水。六、污水處理構筑物的計算1、設計基礎數(shù)據(jù)的確定（1）設計流量的確定： 由任務書所給的數(shù)據(jù)顯示，該城鎮(zhèn)生活污水設計平均水量是10000m³/d，生活用水總變化系數(shù)為1.3，各處理構筑物按最高日最高時流量進行設計，即可滿足要求。最大流量的確定： Q=10000m³/d=115.7L/s Qmax=KZ Q=150.5L/s最小流量的確定： Qmin=2%Q=2.3L/s（2） 污水處理程度的確定項目CODcrBOD5SSTNTP去除率§76%80%80%25%87.5%2、 格柵的設計計算格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)組成，安

6、裝在污水管道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、木屑、果皮、蔬菜。塑料制品等，以便減輕后續(xù)處理構筑物的處理負荷，并使之正常運行。 （1）格柵寬度和柵條間隙數(shù) 柵槽寬度 B=S(n+1)+en式中 B柵槽寬度，m； S格條寬度，m； e柵條凈間隙，粗格柵e=50100mm，中格柵e=1040mm，細格柵e=310mm； n格柵間隙數(shù)； Qmax最大設計流量，m³/s；格柵傾角，°； h柵前水深，m； v過柵流速，m/s，最大設計流量為0.81.0m/s。平均設計流量時為0.3m/s；經(jīng)驗系數(shù)。本次設計取格柵傾角為60度，柵

7、前水深h為0.4米，過柵流速v取0.9m/s，柵條寬度S取0.01m，柵條間隙e取20mm。故格柵間隙數(shù)n=20，柵槽寬度B=0.6m。（2） 過柵的水頭損失*式中 h1過柵水頭損失，m； h0計算水頭損失，m； g重力加速度，9.81/s； k系數(shù)，格柵收污染物堵塞后，歲頭損失增大的倍數(shù)，一般取3；阻力系數(shù)，與柵條斷面斷面形狀有關，當為矩形斷面時，等于2.42。代入數(shù)據(jù)有，=0.103m。（3） 進水渠道漸寬部分長度本次設計B1取0.65m，取20度，得l1=0.21m。（4） 柵槽與出水渠道連接外的漸窄部分長度 得 l2=0.11m（5） 柵后槽總高度設柵前渠道超高 h2=0.3m則柵前槽

8、高 H1+h+h2=0.7m則總高度 H1=h+h1+h2=0.8m（6） 柵槽總長度（7） 每日柵渣量其中 W每日柵渣量，m³/d； W1柵渣量（m³/103m³污水），取0.10.01，粗格柵用小值，細格柵用大值，中格柵用中值； K總生活污水流量總變化系數(shù)本次設計中，取W1=0.05m³/103m³，K總為1.3。 得到 W=0.5m³/d0.2m³/d。應采用機械除渣。（8） 選型 選用自清洗回轉式機械格柵GSHZ800有效柵寬640mm,有效柵隙20mm,電動功率0.7kw,導流槽長2.37m.特點:自動化程度高分離

9、效率高,動力消耗小,無噪音,耐腐蝕性好,能夠在無人看管的情況下連續(xù)工作.設置了安全保護裝置,在設備發(fā)生故障時能夠產(chǎn)生聲音和光報警,設備結構簡單合理,自身有自動清洗功能。3、沉砂池的設計計算沉砂池的作用是去除比重較大的無機顆粒（如泥沙、煤渣等，它們的相對密度約為2.65）。沉砂池一般設于泵站、倒虹管前以便減輕無機顆粒對水泵管道的磨損；也可以設于初次沉淀池前，以減輕沉淀池負荷及改善污泥處理構筑物的處理條件。常見的沉砂池有平流沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池和鐘式沉砂池等。本次設計采用平流沉砂池，它具有截留無機顆粒效果好、工作穩(wěn)定、構造簡單、排沉砂較方便的特點。（1）沉砂池水流部分長度 L=vt式中

10、L水流部分長度，m； v最大流速，m/s; t最大設計流量時的停留時間，s。本次設計最大流速取0.3m/s，停留時間取30s，因此水流部分長度為9m。（2） 水流斷面積 式中 A水流斷面積，； Qmax最大設計流量，m³/s。本次設計最大設計流量為0.15m³/s，因此A=0.5.（3） 池總寬度 式中 B池總寬度，m； h2設計有效水深，m。本次設計設計有效水深取0.25m，因此B為2m，分為兩格，每格寬1m。（4） 沉砂斗容積 式中 V沉砂斗容積，m³； T清除沉砂的時間間隔，d； x1城市污水沉砂量，3m³/105m³；K總流量總變化系數(shù)

11、。 本次設計取x1為3m³/105m³，t1取2d，故V等于0.6m³，每個分格有兩個沉砂斗，因此每個沉砂斗的容積為0.15m³。（5） 沉砂斗的深度 設沉砂斗底部長和寬均為b=0.5m，上口寬d=1.2m，斗壁傾角60度=0.6m設池底坡度i=0.08，坡向砂斗，取s=0.2m=0.856m（6） 沉砂池高度 H=h1+h2+h3式中 H總高度，m； h1超高，0.3m； h3貯砂斗高度，m。 本次設計h3為0.856m，故總高度H=0.3+0.25+0.656=1.406m。 4、初次沉淀池的設計計算 沉淀池按工藝布置的不同，分為初次沉淀池和二次沉淀

12、池。初沉池的處理對象是懸浮物質（SS），同時可去除部分BOD（主要是懸浮性BOD）。初次沉淀池中沉淀的物質被稱為初次沉淀污泥。本次設計采用斜板沉淀池。斜板沉淀池具有去除率高，停留時間短，占地面積小等優(yōu)點，故常用于已有的污水處理廠挖潛或擴大處理能力時采用；當受到污水處理廠占地面積的限制時，作為初次沉淀池用。（1）沉淀池水表面積 式中 A水表面積，； n池數(shù)，個； q0表面負荷； Qmax最大設計流量，m³/h； 0.91斜板面積利用系數(shù)。本次設計中，取n為2，q0為3.0m³/（*h），Qmax為540m³/h，故A=98，每個初沉池的面積A=49。（2） 沉淀池平

13、面尺寸 或式中 D圓形池直徑，m； a矩形池邊長，m。 本次設計取矩形，故a=7m。（3） 池內停留時間 式中 t池內停留時間，min； h2斜板區(qū)上部的清水層高度，m； h3斜板的自身垂直高度，m。本次設計取清水層高度h2為1.0m，斜板自身垂直高度h3取1.0m，因此t=40min。（4） 斜板下緩沖層高度 為了布水均勻并不會擾動下沉的污泥，h4一般采用1.0m。（5） 沉淀池的總高度 H=h1+h2+h3+h4+h5式中 H總高度，m； h5污泥斗高度，m。本次設計中污泥斗高度為6.1m，超高h1為0.3m，因此H是9.4m。5、 曝氣池的設計計算曝氣池是活性污泥反應器，是活性污泥系統(tǒng)的

14、核心設備，活性污泥系統(tǒng)的凈化效果很大程度上取決于曝氣池的功能是否能夠正常發(fā)揮。（1） 污水處理程度的計算和曝氣池的運行方式原污水的BOD值（S0）為100mg/L，經(jīng)過初次沉淀池處理，BOD5按降低25%考慮，則進入曝氣池的污水BOD5（Sa）為75mg/L。計算去除率，處理水中非溶解性的BOD5值 BOD5=7.1bXaCe式中 Ce處理水中懸浮固體濃度，取20mg/L； b微生物自身氧化率，取0.09； Xa活性微生物在處理水中所占比例，取2.4。因此，BOD5=7.1×0.09×0.4×20=5.1mg/L處理水中溶解性BOD5的值為 205.1=14.9m

15、g/L去除率 =0.8曝氣池的運行方式本次設計中考慮曝氣池的運行方式的靈活性和多樣化，即以傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)作為基礎，又可按階段曝氣系統(tǒng)和再生曝氣系統(tǒng)運行。（2） 曝氣池的計算和各部位尺寸的確定BOD污泥負荷率的確定式中 Kz取0.0185，Se=14.9mg/L ，=0.8，=0.75因此 Ns=0.26kgBOD5/(kgMLSS*d)確定混合液污泥濃度（X） 根據(jù)已經(jīng)確定的Ns，查相應的SVI值為100120，本次取120，對此，r=1.2，R=50%，得：=3300mg/L確定曝氣池的容積： V=874m³確定曝氣池各部位的尺寸設2組曝氣池，每組的容積： V1=0.5V=43

16、7m³ 池深取2米，則每組曝氣池的面積： S=218.5 池寬取2.5m，=1.25，介于12之間，符合規(guī)定。 池長： 符合規(guī)定。設有五廊道式曝氣池，廊道長: 取超高為0.5m，則池總高度為： H總=2+0.5=2.5m曝氣系統(tǒng)的計算和設計本設計采用鼓風曝氣系統(tǒng)平均時需氧量： O2=aQSr+bVXv查表得，a為0.5，b為0.15 因此， =26kg/h最大時需氧量：根據(jù)原始數(shù)據(jù) KZ=1.3 =29.8kg/h每日去除的BOD5： BODr=kg/h去除每kgBOD的需氧量：O2=1.04kgO2/kgBOD最大時需氧量與平均時需氧量之比：供氣量采用網(wǎng)狀膜型微孔空氣擴散器，敷設于

17、距池底0.2m處，淹沒水深1.8m，計算溫度定為30。查附錄得，水中溶解氧飽和度： Cs(20=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/L空氣擴散器出口處的絕對壓力Pb： Pb=1.103×105×9.8×1.8×103=118940Pa空氣離開曝氣池面時，氧氣的百分比：×100% 式中 EA空氣擴散器的氧氣轉移效率，本次設計取12%； 因此 Ot=18.43%曝氣池混合液中平均氧飽和度（按最不利的溫度條件考慮）：當溫度為30時 Csb（30）=7.83kg/L按算為在20條件下，脫氧清水的充氧量：取值=0.82，=0.95，C=2.0，

18、p=1.0代入得 R0=42kg/h相應的最大時需氧量為： R0（max）=48kg/h曝氣池平均時供氣量： Gs=×100 =1167m³/h曝氣池最大時供氣量：m³/h去除每kgBOD5的供氣量：=46.60m³空氣/kgBOD每m³污水的供氣量：m³空氣/m³污水本系統(tǒng)的空氣總用量：除采用鼓風曝氣外，本系統(tǒng)還采用空氣在回流污泥中提升污泥，空氣量按回流污泥量的8倍考慮，污泥回流比R取值60%，這樣，提升回流污泥所需空氣量為： m³/h總需氣量 1333+20000=3333m³/h空氣管系統(tǒng)計算在相鄰

19、兩個廊道的隔墻上設一根干管，共五根干管，在每根干管上設有5對配氣豎管，共10條配氣豎管。全曝氣池共設有50條配氣豎管，每根豎管的供氣量為：m³/h曝氣池平面面積： 18×25=450每個空氣擴散器的服務面積按0.49算，則所需空氣擴散器總數(shù)為：個為安全計，本設計采用1000個空氣擴散器，每個豎管上安設的空氣擴散管的數(shù)目為：個每個空氣擴散器的配氣量：m³/h選型：盤式膜片微孔曝氣池 BSDQ192 服務面積0.5/個，空氣流量1.5m³/h空壓機的選定空氣擴散裝置安裝在距曝氣池池底0.2m處，因此，空壓機所需壓力為： P=（2.0-0.2+1.0）

20、5;9.8=27.44kPa空壓機供氣量：最大時： 1333+2000=3333m³/h=55.55m³/min最小時： 1167+2000=3167m³/h=52.78m³/min根據(jù)所需壓力及空氣量，決定采用LG604空壓機5臺，該型空壓機風壓25kPa，風量15m³/min，電機功率13kW，正常條件下，3臺工作2臺備用。6、 二次沉淀池的設計計算二次沉淀池設置在生物處理構筑物（活性污泥法或生物膜法）的后面，用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥（指生物膜法脫落的生物膜），它是生物處理系統(tǒng)的重要組成部分，它的作用是泥水分離，使混合液澄清，濃縮和回

21、流活性污泥。本設計采用平流式沉淀池，它的優(yōu)點是沉淀效果好，對沖擊負荷的適應能力較強，施工方便并且多個池子易于結合，節(jié)省用地。沉淀池的去除率：=×100%=80%，應去除的最小顆粒的沉速為0.4mm/s，即表面負荷q=1.44m³/（·h），沉淀時間t=65min。為使設計有余地，對表面負荷和沉淀時間分別除1.5和乘以1.75的系數(shù)：設計表面負荷q0=0.96m³/（·h），由于q0=u0，因此u0=0.96m/h=0.27mm/s,設計沉淀時間t0=1.75t=1.9h,設計污水量Qmax=541.7m³/h。（1） 沉淀區(qū)尺寸總有效

22、測定面積=564.3，采用兩座沉淀池，每座沉淀池面積A=282，每個沉淀池的處理量Q1=270.85m³/h；沉淀池有效水深=；每個沉淀池寬b取8m，池長則為35m；長寬比=4.44,合格。（2） 污泥區(qū)尺寸每日產(chǎn)生的污泥量： 式中 C0，C1分別是進水和沉淀池出水的懸浮物濃度，kg/m³； p 污泥含水率，%，本次設計取97%； r污泥容重，kg/m³，因為污泥的主要成分是有機物，含水率在95%以上可取1000kg/m³； t兩次排泥的時間間隔。 代入數(shù)據(jù)得，W=69.4m³。 每座沉淀池的污泥量W1=0.5W=34.65m³污泥斗

23、的容積 式中 f1污泥斗上口面積，； f2污泥斗下口面積，； h4污泥斗的高度，m。本次設計取f1=6×6=36，f2=0.4×0.4=0.16，污泥斗為方斗，=60°，因此=4.85m。設每座沉淀池有兩個污泥斗，每個污泥斗的容積為m³34.65m³，滿足要求。（3） 污泥區(qū)總高度，采用機械刮泥，緩沖高度h3=0.6m（含刮泥板）： H=h1+h2+h3+h4=0.3+1.82+0.6+4.85=7.6m（4） 沉淀區(qū)總長度 L=0.5+0.3+35=35.8 式中 0.5流入口到擋板的距離； 0.3流出口到擋板的距離。7、水力計算序號構筑物間

24、管渠Q(L/s)D(mm)h/diV(m/s)L(m)1曝氣池至二沉池150.545011.00.9432.52初沉池至曝氣池22555011.31.09123沉砂池至初沉池150.545012.60.946.54提升泵到沉砂池150.545013.00.946.55格柵至提升泵150.545011.20.945水頭損失沿程損失/m局部損失/m構筑物總損失/m0.0150.608二沉池1.2230.0240.621曝氣池2.1450.01980.203初沉池0.6230.01860.067沉砂池0.3360.0072提升泵站0.26查詢局部阻力系數(shù)局部阻力件90°彎分流三通合流三通1

25、.51.53 出水管埋深1m，地面標高0m 高程二沉池水位 -1m曝氣池水位 0.223m初沉池水位 2.368m沉砂池水位 2.991m格柵地面標高 -1m8、 污水提升泵房污水提升前水位-0.6m，提升后水位2.991m，泵損失0.596m，揚程H=4.187m，設計流量Qmax=541.66m³/h。選型：離心泵IH型，三臺，揚程H=5m，Q=275m³/h，正常工作時一備一用。9、污泥回流泵房采用QJB-W污泥回流泵，部分回流至曝氣器，剩余污泥輸送至污泥濃縮池。正常工作時一臺使用一臺備用。7、 構筑物一覽表序號名稱規(guī)格L×B×H（m）數(shù)量（個）設

26、計參數(shù)1格柵2.24×0.6×0.81Qmax=13000m³/de=20mmh=0.4m v=0.9m/s=60° s=0.01m2沉砂池9×1×1.52最大流速v=0.3m/s停留時間t=30s3初沉池7×7×9.42表面負荷3.0m³/（*h）停留時間t=40min4曝氣池87.4×2.5×2.52進水BOD為75mg/L出水BOD為14.9mg/LNs=0.26kgBOD/（kgMLSS·d）5二沉池35.8×8×7.62設計表面負荷q0=0.96

27、m³/（·h）設計沉淀時間t=1.9h8、 設備一覽表序號名稱型號參數(shù)1自清洗回轉式機械格柵GSHZ800有效柵寬640mm，有效柵隙20mm，電機功率0.75KW，導流槽長2.37m2盤式膜片微孔曝氣器BSDQ192服務面積0.5/個空氣流量1.5m³/h3空壓機LG15風壓35kPa風量15m³/min電機功率13KW4離心泵IH型化工揚程5mQ=275m³/h5污泥回流泵QJBW九、技術經(jīng)濟指標序號名稱規(guī)格單價總價1格柵2.24×0.6×0.8800元/m³860元2沉砂池9×1×1.5800元/m³23040元3初沉池7×7×9.4800元/m³130萬元4曝氣池87.4×2.5×2.5800元/m³90萬元5二沉池35.8×8×7.6800元/m³348萬元6自清洗回轉式機械格柵2臺13800元/臺27600元7盤式膜片微孔曝氣器1000個18元/個18000元8空壓機5臺2000