城市污水处理工程设计

1前言为了响应学校号召，增强我们对专业课的认识，培养我们的实际动手能力。准备在未来的三个周时间内，进行排水课程设计。污水处理厂是处理城市污水必不可少的环节。为了使水厂安全运行，合理布置，所以要对水厂进行设计。在这三个周的时间里，我一定要好好把握，做到独立完成，不懂就问，争取在做完之后真正掌握给水厂的基本设计步骤，在掌握了理论知识的基础上培养自己的实际动手能力，起到锻炼自己的目的。为下学期毕业设计和以后走上工作岗位奠定基础。2第1章总论1.1给水处理课程设计任务及要求1.1.1设计题目A城市污水处理工程设计1.1.2基本资料1、污水水量、水质（1）设计规模设计日平均污水流量Q=15000m3/d；设计最大小时流量Qmax=812.5m3/h（2）进水水质CODCr=500mg/L，BOD5=300mg/L，SS=300mg/L，NH3-N=35mg/L2、污水处理要求污水经过二级处理后应符合以下具体要求：CODCr≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N≤15mg/L。3、处理工艺流程污水拟采用传统活性污泥法工艺处理。4、气象资料该市地处内陆中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候。年平均气温9~13.2℃，最热月平均气温21.2~26.5℃，最冷月−5.0~−0.9℃。极端最高气温42℃，极端最低气温−24.9℃。年日照时数2045小时。多年平均降雨量577毫米，集中于7、8、9月，占总量的50~60%，受季风环流影响，冬季多北风和西北风，夏季多南风或东南风，市区全年主导风向为东北风，频率为18%，年平均风速2.55米/秒。5、污水排水接纳河流资料：该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位（50年一遇）为380.0m，常水位为378.0m，枯水位为375.0m。36、厂址及场地现状该污水处理厂选址于东郊渭河北岸河堤与咸铜铁路交汇处的金家庄附近一块三角地带，场地地势平坦，由西北坡向东南，场地标高384.5~383.5米之间，位于城市中心区排水管渠未端。厂区南邻人民路和渭河大堤，西北向为咸铜铁路，东边紧靠建材路，交通便利。厂址面积为35000m2。1.1.3设计任务1、确定污水处理厂的工艺流程，对处理构筑物选型做说明；2、对主要处理设施（格栅、沉砂池、初沉池、污泥浓缩池）进行工艺计算（附必要的计算草图）；3、按扩初标准，画出平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性；4、按扩初标准，画出高程布置图，表示出原污水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式；5、按扩初标准，画出主要处理构筑物的平面剖面构造图；6、编写设计说明书、计算书。1.1.4设计成果1、设计计算说明书一份；2、设计图纸：平面和高程布置图、构筑物平剖面。第2章总体设计2.1污水处理工艺流程的选择由于河流的水质较好，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和SS，本设计采用活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流式曝气池。污水及污泥的处理工艺流程如图所示。原水→提升泵房→格栅→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒接触池→计量设备→出水↑↓回流污泥↓↓4污泥脱水外运←污泥消化池←贮泥池←污泥浓缩池2.2处理构筑物选择污水处理构筑物形式多样，在选择时，应根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用曝气平流沉砂池，普通辅流式沉淀池，传统的推流式曝气池，平刘式消毒接触池，巴士计量槽，竖流式污泥浓缩池，矩形贮泥池，固定盖式消化池，采用带式压滤机进行污泥脱水。2.3设计水量的计算设计日平均污水流量Q=15000m3/d；设计最大小时流量Qmax=812.5m3/h=0.226m3/s第3章格栅在处理系统前，均需设置格栅，以拦截较大杂物。3.1中格栅的设计计算已知参数：Q’=15000m3/d，Kp=1.3，Qmax=812.5m3/h=0.226m3/s。栅条净间隙为20mm，格栅安装倾角600过栅流速一般为0.6-1.0m/s,取V=0.8m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m,进行计算栅前水深h取0.4m。进水渠宽B1=0.65m,其渐宽部分展开角度为20゜。计算草图如下：h21α151、栅条的间隙数由公式n=bhvQsinmax式中Qmax---最大设计流量m3/s---格栅倾角(℃)h---栅前水深mv----过栅流速m/s带入数据n=8.04.002.060sin226.0=33个2、栅槽宽度B=S(n-1)+bn式中:B---栅槽宽mS---栅条宽度mb-----栅条间隙mn---栅条间隙数个B=S(n-1)+bn=0.01(33-1)+0.0233=0.98m设计中取1000mm。3、进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B1=0.65m，其渐宽部分展开角度为20゜进水渠内流速为v进=hBQ1max=4.065.0226.0=0.78m/s（0.4-0.9）l1=tgBB21=20265.00.1tg=0.48m4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2l2=21l=m24.0248.05、通过格栅的水头损失h1由公式h1=h0k式中：h0---计算水头损失，h0=sin22gv6---阻力系数，其值与栅条断面形状有关,当为矩形时3/4)(bS3/4)02.001.0(42.2=0.96k---系数,一般采用3故h0=0.9660sin81.928.02=0.027mh1=0.0273=0.08(0.08—0.15)符合要求。设计中取0.10m。6、栅槽总高度H=h+h1+h2式中h2---栅前渠道超高，一般采用0.3mH=0.40+0.10+0.30=0.80m7、栅槽总长度L=l1+l2+1.0+0.5+tgH1式中l1---进水渠道渐宽部分的长度mB1---进水渠宽1---进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可取20ºl2---栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度mH1---栅前渠道深m，H1=h+h2故L=0.48+0.24+1.0+0.5+603.04.0tg=2.7m8、每日栅渣量W=zKWQ1000864001max式中：W1---栅渣量(m3/103m3污水),格栅间隙为20mm时W1=0.05-0.10取0.07Kz---生活污水流量变化系数1.3代入数值W=3.1100007.0226.086400=1.05m3/dW〉0.2m3/d，所以宜采用机械清渣79、选型根据所计算的格栅宽度和长度，参考平面格栅的基本尺寸选择格栅为PGA-15003000-20，清渣采用固定式清渣机清渣。机械格栅不易少于2台，如为1台，应设人工清除格栅备用，为防止格栅事故，一般要设旁通管，设计中取1台机械格栅。3.2细格栅的设计计算已知参数：Q’=15000m3/d，Kp=1.3，Qmax=812.5m3/h=0.226m3/s。栅条净间隙为3-10mm，格栅安装倾角600过栅流速一般为0.6-1.0m/s,取V=0.9m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.008m,进行计算栅前水深h取0.6m。进水渠宽B1=0.72m,其渐宽部分展开角度为200计算草图同前：1、栅条的间隙数由公式n=bhvQsinmax式中Qmax---最大设计流量m3/s---格栅倾角(℃)h---栅前水深mv----过栅流速m/s带入数据n=9.06.0008.060sin226.0=49个2、栅槽宽度B=S(n-1)+bn式中:B---栅槽宽mS---栅条宽度mb-----栅条间隙mn---栅条间隙数个B=S(n-1)+bn=0.01(49-1)+0.00849=0.90m3、进水渠道渐宽部分的长度进水渠内流速为v进=hBQ1max=6.072.0226.0=0.78m/s（0.4-0.9）8l1=tgBB21=20272.090.0tg=0.21m4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2l2=21l=221.0=0.10m5、通过格栅的水头损失h1由公式h1=h0k式中：h0---计算水头损失，h0=sin22gv---阻力系数，其值与栅条断面形状有关,当为矩形时3/4)(bS3/4)008.001.0(42.2=3.69k---系数,一般采用3故h0=3.6960sin81.929.02=0.119mh1=0.1193=0.35m6、栅槽总高度H=h+h1+h2式中h2---栅前渠道超高，一般采用0.3mH=0.6+0.21+0.3=1.11m7、栅槽总长度L=l1+l2+1.0+0.5+tgH1式中l1---进水渠道渐宽部分的长度mB1---进水渠宽1---进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可取200l2---栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度mH1---栅前渠道深m，H1=h+h2故L=0.21+0.10+1.0+0.5+6021.06.0tg=2.45m98、每日栅渣量W=zKWQ1000864001max式中：W1---栅渣量(m3/103m3污水),格栅间隙为20mm时W1=0.05-0.10取0.07Kz---生活污水流量变化系数1.3代入数值W=3.1100007.0226.086400=1.5m3/dW〉0.2m3/d，所以宜采用机械清渣9、选型根据所计算的格栅宽度和长度，参考平面格栅的基本尺寸选择格栅为PGA-15003000-20，清渣采用固定式清渣机清渣第4章沉砂池目前，应用较多的陈沙迟池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池。本设计中选用平流沉砂池，它具有颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沙较方便等优点。4.1平流沉砂池的设计计算已知参数Qmax=0.226m3/s停留时间t取30s。1、长度设v=0.25m/s则mvtL5.73025.02、水流断面积2max904.025.0226.0mvQA3、池总宽度设n=2格，每格宽b=0.6mmnbB2.16.024、有效水深mBAh75.02.1904.025、沉砂斗所需容积设T=2d1036max90.01086400mKTXQVZ6、每个沉砂斗容积设每一分格有2个沉砂斗3225.02290.0mV7、沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为55º，斗高h3’=0.35m沉砂斗上口宽：mtgatgha0.15.05535.025521'3沉砂斗容积：3222112'302.0)5.025.01212(635.0)222(6maaaahV8、沉砂室高度采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。maLl65.222.0125.722.022mhh51.065.206.0'339、池总高度设超高h1=0.3mmhhhH56.151.075.03.0321沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分力气，脱水后的清洁砂砾外运，分离出来的水回流至泵房吸水井。第5章初次沉淀池采用普通辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，共2座，沉淀池表面负荷q取1.5m3/(m2.h)，一般为0.8-1.5m3/(m2.h)，计算图如下115.1单池表面面积AA=qNQmax=22.2715.123600226.0m池子直径D=A4=14.32.2714=18.6m取D=19m5.2沉淀池的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=qt=1.52=3.0m(1.5~3.0)符合要求D/h2=19/3=6.3(6~12)符合规范要求。5.3沉淀池每天污泥量W1机械排泥ht4'33max25.16244)97100(100010010)50.0300300(24mQW每座沉淀池的污泥量31125.8225.162mWW12