毕业设计-15000立方米城市污水处理厂综合设计

综合实验与设计

题目15000m3/d城市污水处理厂综合设计学院环境科学与工程学院

专业环境工程

年级 2007级1班

学号 **********

姓名 **********

指导教师 **********

2011年 3月

摘要

随着社会的进步和经济的发展，工农业和城市的扩展，人类活动的失控，使水资源紧缺已成为世界性问题。我国水资源形势也是比较严峻的，也同样面临水资源短缺的现实：人均水资源占有量匮乏，其值仅为世界人均值的1/3，是世界上13个主要贫水国之一。

水资源是不可替代的自然资源，同时也是可以再生的资源。长期以来，人们总把“污水”、“废水”与“污垢的”、“肮脏的”形象相联系，难以相信它还能再用。事实上水在自然界中是唯一不可替代，也是唯一可以重复利用的资源。人类使用过的水，污染杂质只占0.1%左右，比海水3.5%少得多。其余绝大部分是可再用的清水。污水经过适当再生处理，可以重复利用，实现水在自然界中的良性大循环。因此水资源的再生利用已受到世界各国普遍关注。在国外中水回用历史很长，回用规模很大，已显示出明显的经济效益。在我国污水回用也越来越受到重视，污水回用的课题被列入国家“七五”、“八五”、“九五”、“十五”重点科技攻关计划，经过科技人员的实验研究和应用开发，已在回用技术上取得一定成果。

本设计要求处理水量为15000m3/d的城市生活污水，设计方案针对已运行稳定有效的A2/O活性污泥法工艺处理城市生活污水。A2O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对的有机物（COD

NB

的去除效果。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而COD

NB

－－N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺被去除等功能，脱氮的前提是NH

3

氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。

关键词：城市生活污水，活性污泥，A2/O

目录

1 概述 (1)

1.1设计进出水水质 (1)

1.2设计依据 (1)

2工艺设计及计算 (2)

2.1细格栅设计计算 (2)

2.1.1已知条件 (2)

2.1.2设计计算 (2)

2.2沉砂池设计 (4)

2.2.1设计说明 (4)

2.2.2池体设计计算 (4)

2.3平流式初沉池设计计算 (6)

2.3.1池体设计计算 (6)

2.4生化池计算 (8)

2.4.1设计参数的确定 (8)

2.4.2池体的计算 (8)

2.5二沉池 (20)

2.5.1设计说明 (20)

2.5.2池体设计计算 (20)

2.6液氯消毒 (18)

2.6.1设计说明 (18)

2.6.2设计计算 (18)

2.7污泥浓缩池设计 (20)

2.7.1设计说明 (20)

2.7.2池体设计计算 (20)

2.8污泥消化 (25)

2.8.1消化池的各部分尺寸． (25)

2.9浓缩污泥提升泵房 (29)

2.9.1设计选型 (29)

2.9.2提升泵房 (29)

2.9.3污泥回流泵站 (29)

2.10污泥脱水间 (29)

2.10.1设计说明 (29)

2.10.2设计计算 (29)

2.11污泥棚 (30)

2.12鼓风机房 (30)

3恶臭处理系统 (35)

3.1设计说明 (35)

3.2工艺设计计算 (36)

4污水处理厂总体布置 (37)

4.1总平面布置 (38)

4.1.1总平面布置原则 (34)

4.1.2总平面布置结果 (38)

4.2高程布置 (38)

4.2.1高程布置原则 (38)

4.2.2高程布置结果 (39)

5 工程造价估算 (39)

5.1 估算范围 (40)

5.2 编制依据 (40)

5.3 估算 (40)

6．参考文献 (40)

1 概述

1.1设计进出水水质

本项目设计进出水水质根据生活污水来源和《广东省地方标准－水污染物排放限值》（DB44/26-2001）标准列出，采用一级标准如表1.1：

表1.1 设计进出水水质

[1]

主要污染物

原水水质

（mg·L-1）

排放标准

（mg·L-1）

去除率(％)

COD Cr 250 ≤4084

BOD5 100 ≤2080

氨氮30 ≤10 67

磷酸盐 5 ≤0.590

1.2设计依据

1.《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

2.《地表水环境标准》（GBHZB1-1999）

3.《污水综合排放标准》（GB8978-1999）

4.《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(GJ3025-93)1.3设计原则

- 1 -

2工艺设计及计算

2.1细格栅设计计算

2.1.1已知条件

设计平均流量:Q=15000/(24*3600)=0.174(m 3/s)

总变化系数K z =2.7/Q d 0.11=2.7/1740.11=1.53

Q max =0.174×1.53=0.27 m 3/s

2.1.2设计计算(见图2-1)

⑴ 栅槽宽度

①栅条的间隙数n,个

b h v

Q n αs i n m a x = 式中Q max ------最大设计流量，m 3/s ；

α------格栅倾角，(o )，取α=60 0;

b ------栅条间隙，m ，取b=0.020m;

n-------栅条间隙数，个；

h-------栅前水深，m ，取h=0.4m;

v-------过栅流速，m/s,取v=1.0 m/s;

隔栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。 则：

n 0

.14.0020.060sin 27.00

???= =31.4=32(个)

取 n=32(个)

则每组细格栅的间隙数为32个。

②栅槽宽度 B

设栅条宽度 S=0.01m

栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3 m,取0.2 m;

- 2 -

则栅槽宽度 B= S(n-1)+bn+0.2

=0.01×(32-1)+0.020×32+0.2

=1.15(m)

单个格栅宽1.20m ，两栅间隔墙宽取0.60m ，

则栅槽总宽度 B=1.20×2+0.60=3.00m

⑵ 通过格栅的水头损失 h 1

① 进水渠道渐宽部分的长度L 1。设进水渠道B 1=1.05 m ，其渐宽部分展开角度α1=20 0,进水渠道内的流速为0.32 m/s 。

L 1)(14.020

tan 205.115.1tan 2011m B B ≈?-=?-=α 格栅与出水总渠道连接处的渐窄部分长度L 2 m , L 2)(07.0214.021m L ===

② 通过格栅的水头损失 h 1，m

h 1=h 0?k

0h 342)(,2sin b

S g v βεα

ε== 式中 h 1---------设计水头损失，m;

h 0 ---------计算水头损失，m;

g ---------重力加速度，m/s 2

k ---------系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 3； ξ--------阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42。

g k v b S k h h 2s i n )(234

01αβ==

6.19360sin 9.0)02.001.0(42.20234??= =0.097 (m)

- 3 -

⑶ 栅后槽总高度H ，m

设栅前渠道超高h 2=0.3m

H=h+h 1+h 2=0.4+0.097+0.3

=0.7978.0≈(m)

⑷ 栅槽总长度L ，m

L α

ta n 0.15.0121H L L ++++= 式中，H 1为栅前渠道深， 21h h H += m.

60tan 3.04.00.15.07.014.0++

+++=L =2.11(m)

⑸ 每日栅渣量W ，m3/d

10001864001W Q W ??= 式中，W 1为栅渣量，m 3/103m 3污水，格栅间隙6~15mm 时，

W 1=0.10~0.05m3/103m3污水；本工程格栅间隙为20mm ，取W 1=0.07污水。

W=86400×0.27×0.07÷1000÷1.53=1.07(m3/d)＞0.2(m3/d)

采用机械清渣。

2.2沉砂池设计

2.2.1设计说明

污水经水泵提升后进入平流沉砂池，沉砂池分成2格。

设计流量为Q max =956.25m3/h=0.27m3/s ，最大设计流量时的流行时间

t=0.5min=30s ，最大设计流量时的流速v=0.25m/s ，有效水深h 2=0.9m ，贮砂时间为T=2d 。

2.2.2池体设计计算

（1）沉砂池长度 L=vt=0.25×30=7.5(m)

（2）水流断面面积 A ＝Qmax/v=0.27/0.25=1.08(m 2)

（3）池总宽度 取2格，每格宽b ＝0.6m

B=nb=2×0.6=1.2(m)

- 4 -

（4）有效水深，设计有效水深h 2，m ，

则有效水深h 2 ＝ A/B ＝1.08/1.2=0.9(m)

（5）沉砂斗容积V ，城市污水沉砂量X=30m 3/106m 3污水，污水流量总变化系数K z =1.53。则：V=(0.27×30×2×86400)/1.53×106=0.91(m 3)

（6）每个沉砂斗容积 设每一分格有2格沉砂斗，共有4个沉砂斗 V 0=0.91/（2×2）=0.23(m 3)

（7）沉砂斗尺寸，设计斗底宽a 1=0.5m ，斗高h 3’=0.35m

①沉砂斗上口宽a=2h 3’/tan55°+a 1=2×0.35/tan55°+0.5=1.0(m)

②沉砂斗容积

V 0＝)222(62112'

3a aa a h ++=)5.025.01212(635.022?+??+?=0.20（m 3) （8）沉砂室高度h 3，m 采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉沙池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为[2(L 2+a)+0.2]。

L 2＝(L-2a-0.2)/2=(7.5-2×1-0.2)/2=2.65(m)(0.2为二沉砂斗之间隔壁厚) h 3= h 3’+0.06×L 2=0.35+0.06×2.65=0.51(m)

（9）沉砂池总高H ，m ，取超高0.3m

H=h 1+h 2+h 3=0.3+0.9+0.51=1.71(m)

- 5 -

图3.3 平流式沉砂池图组

（10）砂水分离器的选择

沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器。

清除沉砂的间隔时间为2d ，根据该工程的排砂量，选用2台LSSF-355螺旋式砂水分离器[4]。

图3.4 LSSF-355螺旋式砂水分离器

该设备的主要技术性能参数为：进入砂水分离器的流量为27L/s ；配套功率为0.75Kw ；进水口直径Φ200；溢流口直径Φ250。

2.3平流式初沉池设计计算

2.3.1池体设计计算

（1）、池子总面积A ，m 2

q

Q A 3600?= 式中，q ——表面负荷，m 3/(m 2.h),取q ＝2.0 m 3/(m 2.h) 则：4862

360027.0=?=A m 2 （2）、沉淀部分有效水深h 2, m,取沉淀时间t ＝1.5h

h 2=q.t ＝2×1.5＝3.0（m ）

- 6-

（3）、沉淀部分有效容积V

V ＝Q ×t ×3600=0.27×1.5×3600=1458(m 3)

(4)、池长，取最大设计流量时的水平流速v=0.005m/s

L=0.005×1.5×3600=27(m)

(5)、池子总宽度B

1827

486===L A B (m) (6)、池子个数n ，取每个池子分格宽度b=5.0m 则40.518==

n （个） （7）、校核长宽比

465

27>==b L (符合要求) （8）、污泥部分需要的总容积V `,取污泥量25g/(人.d)，污泥含水率95％，设计人口N=10万，两次清除污泥间隔时间T=2d

则每人每日污泥量 50.01000)95100(10025=?-?=

S g/(人.d) 1001000

21000005.0=??=V m 3

（9）、每格池污泥所需容积

V ``=V/n ＝100/4＝25（m 3）

（10）、污泥斗容积

h 4``=(5-0.5)/2×tan60＝3.90 (m)

V 1=1/3×h 4``(f 1+f 2+ (f 1×f 2)0.5)=1/3×3.9×(5×5+0.5×0.5+(52×52)0.5)=36(m 3)

(11)、污泥斗以上梯形部分污泥容积，取l 2＝5.0m i=0.01

h 4`=(27＋0.3－5)0.01=0.223(m)

l 1=27+0.3+0.5=27.8(m)

29.180.5223.02

0.58.27=??+=V (m 3) (12)、污泥斗和梯形部分污泥容积

V 1+V 2=36+18.29=54.29(m 3)>25(m 3)

(13)、池子总高度，设缓冲层高度h 3＝0.50m ，

- 7-

h 4 ＝h 4`+ h 4//＝0.223+3.90 =4.12(m)

则H ＝h 1+ h 2+h 3+h 4＝0.3+3+0.5+0.223+3.9＝7.923（m ）

2.4生化池计算

2.4.1设计参数的确定

（1）、有关设计参数

a 、BOD 5污泥负荷N=0.13 kgBOD 5/(kgMLSS.d)

b 、回流污泥浓度X R =6600mg/L

c 、污泥回流比R=100%

d 、混合液悬浮固体浓度 X=R/(1+R)×X R =1/2×6600=3300 mg/L

e 、混合液回流比R 内

TN 去除率%7.66%100*15

1030=-=η ％％＝内200100667

.01667.0?-=R 2.4.2池体的计算

（1）、反应池容积

a 、厌氧池设计计算，取平均停流时间1.8h

V 厌＝1.53×15000/24×1.8＝1721.25 m 3

取厌氧池体积1750m3进行计算。

b 、各段水利停流时间和容积比 厌氧池：缺氧池：好氧池＝1：1：3 即V 好＝3×1750＝5250 m 3

（2）、校核氮磷负荷

05.0040.05250

33003053.115000..

06.0020.01750

3300553.115000..

符合要求。

（3）、剩余污泥量

取 污泥增殖系数y ＝0.6，污泥自身氧化率k d ＝0.05，污泥龄θc ＝20d

则3.02005.016.01＝?+=+=

c d obs k y y θ 计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量 P x ＝y obs Q(S-S 0)=0.3×15000×(0.1-0.02)=360 ㎏/d

计算排除的以SS 计

P x （ss ）＝360/0.8＝450 ㎏/d

△X=360+450=810 ㎏/d

（4）、反应池尺寸

反应池总体积V=1750×4=7000 m 3

设反应池2组，单组池容积 V 单＝V/2=7000/2=3500m 3 有效水深 h ＝4.0m

单组有效面积 S 单＝V 单/h ＝3500/4.0＝875 ㎡ 采用5廊道式推流式反应池，廊道宽 b ＝5.5m 单组反应池长度 L ＝S 单/B=875/5/5.5=31.8 m 校核： b/h=5.5/4.0=1.1 (满足1－2 ) L/b=31.8/5.5=5.78 （满足5－10） 取超高为1.0m ，

则反应池总高 H ＝4.0+1.0＝5.0 m

（5）、反应池进、出水系统计算

a 、进水管

单组反应池进水管段计算流量

Q 1=Q/2=(15000×1.53)/2=0.115 (m 3/s)

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管道流速 v=0.8 m/s

管道过水断面积 A= Q 1/v=0.115/0.8=0.144 ㎡

管径 )(428.0114.044m A d ＝π

π?== 取进水管管径DN500㎜

b 、回流污泥管

单组反应池回流污泥管设计流量 Q 内＝R ×Q/2＝1×Q/2＝0.115 (m 3/s) 取回流污泥管管径DN500㎜

c 、进水井

反应池进水孔尺寸：

进水孔过流量Q 2＝（1+R ）Q/2＝Q ＝15000×1.53÷86400＝0.266 (m 3/s)

孔口流速 v ＝0.6 m/s

孔口过水断面积 A ＝Q 2/v=0.266/0.6=0.38 ㎡

孔口尺寸取为 1.14m ×0.5m

进水井平面尺寸取为 2.40m ×2.40m d 、出水堰及出水井

按矩形堰流量公式计算：

2/32/3386.1242.0bH bH g Q ＝=

式中 Q 3＝（1+R+ R 内）Q/2＝2Q/86400＝0.53 (m 3/s) b ——堰宽，取7.5m

H ——堰上水头，m )(113.0)5

.786.153.0()86.1(3/23/23m b Q H =?=＝ 出水孔过流量Q 4＝Q 3＝0.53 (m 3/s) 孔口流速 v=0.6 m/s

孔口过水断面积 A ＝Q/v ＝0.53/0.6＝0.88 ㎡ 孔口尺寸取为 1.0m ×1.0m

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出水井平面尺寸取为 2.4 m ×2.4m e 、出水管

反应池出水管设计流量Q 5＝Q 3＝0.53 (m 3/s) 管道流速 v ＝0.8m/s

管道过水断面 A ＝Q 5/v ＝0.53/0.8＝0.66 ㎡ 管径)(92.066.044m A d =?=π

π＝ 取出水管径DN1000mm

校核管道流速v ＝Q 5/A ＝0.53×4/3.14/1×1＝0.68 m/s

（6）、曝气系统设计计算

A 、设计需氧量AOR

碳化需氧量

204848042.11)02.01.0(53.11500042.11)(523.0523.001=?---??---=?-?-e P e S S Q D x ＝(kg O 2/d) 硝化需氧量

（kg O 2/d ）

反硝化需氧量

()[]07.71298.24886.2124.0N Q 86.23＝＝＝??---Xv Ne No t D （kg O 2/d ） 总需氧量

AOR ＝D 1+D 2-D 3=2048+1854.72-712.07=3190.65 (kg O 2/d)

B 、标准需氧量

采用鼓风曝气，微孔曝气器。取气压调整系数1＝

ρ，曝气池内平均溶解氧C L ＝2mg/l,水中溶解氧C s(20)=9.17 mg/l,C S(25)8.38 mg/l

最大需氧量与平均需氧量之比为1.34，则 )/(47.427565.319034.134.12max h kgO R AOR =?==

- 11- 72

.1854450124.06.410103048.1150006.4P 4.126.4Ne N Q 6.43x 02＝）（＝％）（＝??-?-?????---D