日处理量10万吨城市污水处理厂初步设计

南方某镇污水处理厂工艺方案设计课程名称：环境工程设计基础学院:化学与环境学院年级:12环境工程指导老师:张刚组员罗娟(20122400093)唐聆婷(20122300018)高泽纯(20122400084)蒋俊华(20122400117)李海天(20122400119)第一章设计任务以及依据通过城市污水处理厂的课程设计，巩固学习成果，加深对污水处理课程内容的学习与理解，掌握污水处理厂设计的方法，培养和提高计算能力、设计和绘图水平。在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型污水处理厂的工艺设计，锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。1.1.项目概况：该镇位于南方地区，风景优美，山清水秀，但近年来因为工业的快速发展，排放的大量工业废水造成河流等水体水质日益恶化。为保护环境，该镇规划建设一座城镇污水处理厂，将生活污水和工业废水集中处理。1.2.设计规模:设计水量15万吨每天，其中生活污水约占总水量的40%，工业污水约占总水量的60%1.3．设计水质：该镇是工业重镇，工业污水占比重较大，污水水质CODcr为250—450mg/L，相应BOD约为140-230mg/L。规划原则上布置污染较小的工业，但具体工业难以预料，因此，工业废水的水质也难以确定。生活污水水质属一般浓度。综合考虑该镇的特点，参比相关城市的污水水质，确定污水处理厂进水水质CODcr为390mg/L，相应BOD约为210mg/L，SS为210mg/L。1.4.处理目标：城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水Ⅲ类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外），执行一级B的排放标准，即：1.5．温度、气象条件：（1）风向及风速：常风向为东南风，最大风速8m/s；（2）气温：月平均最高气温37.2℃,最低气温5.1℃。1.6．厂址地形、地物情况：厂区地面基本平坦，高差相差1米左右，高程在25—26米之间，厂区基本上是河滩地，周围很大面积内没有农田。1.7．水文地质条件：（1）流经该市河流的最高水位为24.00m，最低水位22.80m，平均水位23.00m，河水最高水温25℃，最低水温8℃，平均水温14℃（2）地下水水位高程为21.00m，地下水无侵蚀性。（3）工程地质良好，土质基本上是砂砾石层，地基承载力18~20T／M2，适宜于工程建设；（4）最大积雪深度0厘米，最大冻土深度0厘米，地震设防等级：6级以下。1.8．用电条件：处理厂址附近能够提供双电源或双回路的供电需求。第二章设计工艺选择2.1.污水水量的确定由设计资料知，该市每天的平均污水量为：Q=15万m3/天=6250m3/h总变化系数总变化系数：Kz=1.3故污水设计流量Q=KQ=195000t/d=8125m3/h=2.26m3/s式中Q城市每天的平均污水量，m3/h；K总变化系数；Q设计流量2.2.工艺设计初步选择处理水量：19.5万t/dBODCODSS进水水质(mg/L)210390210出水水质(mg/L)206020处理程度90.48%84.62%90.48%该厂处理水量大于100000t/d,属于大型污水处理厂，其二级处理适合用活性污泥法进行处理，国内外城市污水处理厂厂采用的工艺有普通活性污泥法、A/O法、A2/O法、AB工艺、氧化沟法、SBR间歇式活性污泥法等工艺。又本设计对BOD5去除率要求较高，对氮磷的去除没有特殊要求，而普通活性污泥工艺对BOD5去除率高，可达90%~95%，稳定性较强，系统启动时间短，故而采用普通活性污泥法。2.3.活性污泥法选择活性污泥法自发明以来，根据反应时间、进水方式、曝气设备、氧的来源、反应池型等的不同，已经发展出多种变型，这些变型方式有的还在广泛应用，同时新开发的处理工艺还在工程中接受实践的考验，采用时需慎重区别对待，因地因时的加以选择。（1）传统推流式传统推流式活性污泥法工艺流程，污水和回流污泥在曝气池的前端进入，在池内呈推流形式流动至池的末端，由鼓风机通过扩散设备或机械曝气机曝气并搅拌，因为廊道的长宽比要求在5~10，所以一般采用3~5条廊道。在曝气池内进行吸附、絮凝和有机污染物的氧化分解，最后进入二沉池进行处理后的污水和活性污泥的分离，部分污泥回流至曝气池，部分污泥作为剩余污泥排放。传统推流式运行中存在的主要问题，一是池内流态呈推流式，首端有机污染物负荷高，耗氧速率高；二是污水和回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响，适应水质、水量变化的能力差；三是混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的，而充氧设备通常沿池长是均匀布置的，这样会出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需要的现象。（2）完全混合法污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内的混合液充分混合，池内的混合也是有待泥水分离的处理水。该工艺具有如下特征：①进入曝气池的污水很快即被池内已存在的混合液所稀释、均化，入流出现冲击负荷时池液的组成变化较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担，所以该工艺对冲击负荷具有较强的适应能力，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业废水。②污水在曝气池内分布均匀，F/M值均等，各部位有机污染物降解工况相同，微生物群体的组成和数量几近一致，因此，有可能通过对F/M值的调整，将整个曝气池的工况控制在最佳条件，以更好发挥活性污泥的净化功能。③曝气池内混合液的需氧速率均衡。完全混合活性污泥法系统因为有机物负荷较低，微生物生长通常位于生长曲线的静止期或衰老期，活性污泥易于产生膨胀现象。（3）吸附-生物降解工艺（AB法）AB处理工艺的主要特征是：①整个污水处理系统共分为预处理段、A级、B级三段，在预处理段只设格栅、沉沙等处理设备，不设初沉池；②A级由吸附池和中间沉淀池组成，B级由曝气池及二沉池组成；③A级与B级各自拥有独立的污泥回流系统，每级能够培育出各自独特的、适合本级水质特征的微生物种群。A级以高负荷或超高负荷运行，曝气停留时间在2~4h，污泥泥龄15~20d。该工艺处理效果稳定，具有抗冲击负荷能力，在欧洲有广泛的应用。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。结合BOD处理效果以及建厂难度和资金投入之后决定选择最为成熟历史悠久的传统推流式活性污泥法。四.工艺流程图第三章污水处理厂构筑物计算3.1污水泵房的工艺流程：城市进水粗格栅集水间提升水泵出水井污水处理构筑物3.1.1泵前格栅设计计算：3.1．1.1泵前格栅设计中取四组格栅，N=4组，每组格栅单独设置，安装角度α=60°3.1.1．2格栅间隙数：式中：n——格栅栅条间隙数（个）；Q——设计流量2.26（m3/s）；N——设计的格栅组数4（组）；h——格栅栅前水深1..0（m）；b——格栅栅条间隙0.02（m）；v——格栅过栅流速0.8（m/s）；α——格栅倾角60（°）。3.1.1.3格栅槽宽度：B=S(n－1)+bn=0.01×（33-1）＋0.02×33=0.98m式中：B——格栅槽宽度（m）S——每根格栅条的宽度0.01（m），栅条采用直径为10mm的圆钢。3.1.1.4进水渠道渐宽部分长式中：l1——进水渠道渐宽部分的长度（m）；B1——进水明渠宽度，取0.65（m）；α1——渐宽处角度（°），一般采用10-30°，取α1=20°3.1.1.5出水渠道渐窄部分的长度：3.1.1.6通过格栅的水头损失：式中：h1——水头损失（m）；β——格栅条的阻力系数，查表β=1.67～2.42，取β=1.79；k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。338.00.102.0·460sin26.2sinvhNbQnm45.020tg265.098.0tg2111aBBlmll23.0245.0212mgvbSkh06.0238.928.002.001.079.13sin223423413.1.1.7栅后明渠的总高度：H=h+h1+h2=1.0+0.06+0.3=1.36m式中：H——栅后明渠的总高度(m)；h2——明渠超高（m），一般采用0.3-0.5m，取h2=0.30m3.1.1.8栅槽总长度：式中：L——格栅槽总长度（m）；H1——栅前明渠的深度（m），设计中H1=1.0+0.3=1.30m3.1.1.9每日栅渣量计算：式中：W——每日栅渣量（m3/d）；W1——每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0.04-0.06m3/103m3污水，取W1=0.04。W=1.5m3/d0.2m3/d。采用机械除渣,无轴输送机输送栅渣本设计采用自灌式水泵，自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站，其优点是：启动及时可靠，管理方便。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建。3.1.2选泵设计计算3.1.2.1选泵前扬程估算：格栅前水面标高=进水管液面标高=24.1格栅后水面标高=集水池最高水位标高=格栅前水面标高-格栅压力损失污水流经格栅的压力损失按0.1m估算，则：格栅后水面标高=24集水池有效水深取2.0m，则：集水池最低水位标高=24-2=22.00mmHllL93.2tg603.00.10.15.023.045.0tg0.15.0121m3/d5.110003.104.0565.0864001000864001zKWQW水泵净扬程HST=出水井水面标高-集水池最低水位标高=29.08-22=7.08水泵吸、压水管路（含至出水井管路）的总压力损失估算为2.0mH2O；则水泵扬程H=7.08+2=9.08m。3.1.2.2水泵机组的选择：选择五台水泵，四用一备，则：型号数量转速水泵效率电动机功率400WLⅡ2200-124用，1备735r/min80%90KW3.1.2.3.泵站的平面布置：（1）吸水管路布置：为了保证良好的吸水条件，每台水泵设单独的吸水管，每条吸水管的设计流量均为2031.3m3/h，采用DN800钢管，流速v1=0.85m/s；在吸水管起端设一进水喇叭口，其直径为DN1200，吸水管路上设90°弯头2个，电动闸阀1个，偏心渐缩管1个，扬程计算如下：吸水管路水头损失为：h=h1+h2=0.393m。（2）压水管路布置：每条压水管的设计流量均为2031.3m3/h，采用DN1000钢管，流速v1=0.85m/s，压水管路上设同心渐扩管两个，单向止回阀一个，闸阀一个。出水管路水头损失计算，选择一条阻力损失最大的管路作为核算对象，计算泵站内压水管路水头损失吸、压水管路总水头损失为：h=hAB+hBC+h5=0.534m＜2.0m；则水泵所需扬程为：H=0.534+7.0812,所选水泵扬程为12m，满足要求。（3）泵座基础设计：①泵基础长度取1.4m②泵基础的宽度hmhQQ/25.20314/m8125433max单；）（泵长mm1375500875500~400L取1.5m3.1.2.4集水池设计计算：（1）集水池容积计算：①集水池的容积按1台泵min的流量计算，则：则集水池的面积：②按照满足水泵间布置要求计算容积：水泵间长度：水泵间长度是指水泵间两墙轴间的距离。根据主机组台数、布置形式、机组间距、边机组段长度等因素确定，应满足机组吊运和泵房内交通的要求，用下式表述：011n(1)2LlnlLL——泵房长度（mm）；l0——主机组基础的长度（mm）；l1——主机组基础间距（mm）；L1——主机组基础到墙壁之间的距离（mm）n——主机组台数。计算中取L1=5m，l0=1.5m，l1=2m，n=5，则L=25.5m。水泵间跨度：水泵间的跨度是水泵间进出水侧（或柱）轴线之间的距离，应根据水泵、阀门、所配的其他管件尺寸，并满足安装、检修及运行维护通道或交通道布置的要求而定。即：123045678Bbbbbbbbbb（3-24）B——水泵间跨度（mm）；b1、b8——轴线之间的墙壁厚度（mm）；b2——水平管长，根据管道检修空间而定，一般不小于300mm；b3——偏