某南部城市污水处理厂设计毕业论文.doc

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1、南方某城市污水处理厂设计第1章、总论1.1项目提出的背景及投资的必要性南方某城市是全国40个严重缺水城市之一，工业及生活用水以地下水为水源。随着工业化及城市化的迅速发展，该市的水环境污染问题日趋严重。流经市区的A河、B河均受到极严重的污染。流经市区的长远河则是一条排污干沟，其污染浓度更高，河水常年呈棕黑色、有臭味，完全丧失了使用功能。整个城市被黑、臭水所包围，城市环境质量很差。地面水的严重污染也污染了市区浅层地下水，从而严重危及市区30万人的生活用水和工业用水。该市地面水污染问题严重的限制了工业的发展和城市化的进程。为实现本市及区域河流水质变清的目标，该市决定建设城市污水处理厂。1.2城市环境

2、条件概况1.2.1自然条件1.2.1.1地理位置 该市区地理坐标为东经112、北纬33 。辖区东西长约124、南北宽约51，呈东西带状。全市辖区总面积为4052.52，其中市区建成面积约为17.52。1.2.1.2地形地貌 该市地势为西北高、东南低，自西北向东南缓慢倾斜，市区海拔标高（大估口系统）在6590m之间，平均坡度0.30.5。1.2.1.3地质地层 该市在秦岭-嵩山构造体系的南带，市区80%的面积被第四松散沉积物覆盖，地耐力约为1521t/m2，地震烈度为7度。1.2.1.4土壤及植被 市区是一个以平原、缓岗为主体的地区，山前洪积与河流冲积、洪积而形成的土壤，其土层深、质地好，分布主

3、要有棕土、褐土、紫色土、红粘土及潮土、砂礓黑土等。该区域内属农业开发历史悠久的地区，天然植被残存较少，现已为大片人工植被所取代。1.2.2 气象水文1.2.2.1气象气候 该市属于温带季风气候区，光照充足、热量丰富、降水适中、无霜期长、气候比较单一，差异性小。其特点为四季分明，春季干旱多风沙，夏季炎热雨集中，秋高气爽，日照长，冬季寒冷少雨雪。秋东两季多北和偏东风，春季多南和偏南风，夏季多南和南偏东风。月平均风速为24m/s。多年平均日照时数为1967h，多年平均降水量为727.7mm。1.2.2.2水文及水文地质 A河全长149，市区流长10.5，设计20年一遇防洪流量383m3/s，河道比降

4、为1/2000。B河流经市区长度为13.6，设计20年一遇防洪流量139m3/s，河道比降为1/4000。市区浅层地下水埋深一般在68m；由于浅层地下水连年超量开采，在市区中心形成了大范围的漏斗。中、深层地下水为60m以下的含水层，属承压水层，与浅层地下水层间隙有厚度为数十米的粘土及粘土层，没有明显的越层补给现象。1.3设计任务通过分析在城市建造一座日处理量为4.5万m3的污水处理厂。确定污水处理厂应用的污水处理工艺；确定及计算污水处理厂所需的构筑物。第2章、确定设计资料及污水处理工艺的选择2.1污水处理厂建设规模与治理目标2.1.1污水处理厂建设规模表2-1-1 城市混合污水排放量预测表/万

5、（m3/d）年份1998年2004年2007年生活污水1.51.72.1工业废水1.41.42.1合计2.93.14.2根据预测，投产时污水日排放量为4.2万（m3/d）。经与相关部门研究，本项目最终规模确定为4.5万（m3/d），一次建设完成。2.1.2城市各区人口密度及污水量标准与城市各区人口密度及污水量标准表2-1-2 城市各区人口密度及污水量标准指标区域人口密度（人/公顷）污水量标准（升/人日）区280160区260180表2-1-3 工业企业与公用建筑的排水量水质资料企业或共建筑名称平均排水量最大排水量SSCODBOD总氮总磷PH水温制药厂5000700650520020007.82

6、7食品厂2500290460350018006.926印染厂300050037030009608.328注：TKN=25g/L2.1.3设计流量及设计人口数计算.该城市居住区每天污水平均流量为：L/sL/s式中 Qp居住区平均污水量（L/s）；q居住区生活污水量标准（L/人d）；N居住区规划设计人口数（人）。L/s. 工业企业生活污水量Q2制药厂：Q平均=5000m3/d=57.87L/s Qmax=700m3/h=194.44L/s食品厂：Q平均=2500m3/d=28.94L/s Qmax=290m3/h=80.56L/s印染厂：Q平均=3000m3/d=34.72L/s Qmax=500

7、m3/d=138.89L/s工业企业生活污水设计流量Q2=194.44+80.56+138.89=413.89L/s工业企业生活污水平均流量Qp=57.87+28.94+34.72=121.53L/s城市污水量计算在城市污水管道系统规划设计中，城市污水量通常是将上述几项污水量累加计算，其公式如下：L/s=63273.3m3/dL/sm3/d式中 Q城市污水管道设计污水流量（L/s）。2.1.4治理目标1本项目为该市城市污水处理的最后把关工程，治理目标是A河河水在出市时水质达到国家地面水环境质量标准（GB3838-88）之中“”类地面水标准。考虑到该市的经济承受能力，必须对基建和运行费加以控制，

8、污水处理厂的进水水质按点源治理后城市混合污水水质适当留有余地确定。污水处理厂设计进、出水水质如表2-2。表2-1-2 设计进出水水质表项目CODcrBOD5SS氨氮进水水质/（mg/L）45020037015出水水质/（mg/L）6314303去除率/%86939280GB8978-1996二级（城市污水厂）排放标准12030300.2m3/d3.1.1.3设计选型所以，采用机械清渣。根据格栅设计参数，本设计选用钢丝绳牵引式格栅除污机，型号HG-2000型链条回转式多耙平面格栅机两台。3.1.2污水泵房设计与计算3.1.2.1设计说明1对于新建的污水处理厂，工艺管线可以充分优化，于是有利于水泵

9、的保养和检修，有利于运输、采光、通风、操作，工程造价低廉，占地面积少等成为本设计的关键，考虑本设计为中型污水处理厂，Qmax=0.68 m3/s，水泵的数量不多，故采用地下式自灌式矩形泵站。3.1.2.2设计与计算A.积水池容积8考虑5台水泵（其中2台备用），每台水泵的流量为： 集水池容积采用相当于一台水泵5分钟的流量：W=50.3460=102m3有效水深采用 H=2m，则积水池面积为 F=102/2=51 m2 B选泵前总扬程估算1 经过隔栅的水头损失0.1集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为：75.0-（65.32+1.30.75-0.1-2.0）=10.8m 每台泵单用一根

10、出水管，其流量为：Q00.34L/s，选用的管径为600mm的铸铁管，查表得v=1.66m/s;1000i=5.75m,设管总长为40m，局部损失占沿程的30，则总损失为：30（1+0.3）5.75/1000=0.2m 泵站内的管线水头损失假设为1.5m，考虑安全水头为：1.0m水头扬程为： H=10.8+0.2+1.5+1.0=13.5m，取14m 3.1.2.3 设计选型本设计采用14sh-28A双吸离心泵。 3.1.3细格栅设计与计算3.1.3.1设计说明细格栅一般安装在污水泵站之后，用以进一步去除污水中较小的悬浮物或漂浮物，以保证后续构筑物或设备的正常工作。3.1.3.2设计与计算本设

11、计中采用中格栅，取格栅条间隙e=10mm,采用平面格栅，栅条采用矩形断面。明渠有效水深h1=0.6，栅前水流速度：v1=0.8m/s(一般流速允许范围0.40.9m/s，可保证污水中粒径较大的颗粒不会在栅前渠道内沉积)，则明渠宽度B1为： m （3-1）图3-2 格栅设计草图设泵前水深h=0.6，过栅流速为0.9m/s。采用中格栅，每日栅渣量取0.08，栅条间隙宽度e=0.010m，格栅倾角=75,明渠数N=2，则栅条间隙数n为： (3-2)栅槽宽度：由式 (3-3)取栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度m若进水渠宽B1=1.32m,渐宽部分展开角取1=20，此时进水渠道内的流速为 m/s (3

12、-4)进水渠道渐宽部分长度： m (3-5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度： m (3-6)水流通过格栅的水头损失为： (3-7) 式中 过栅水头损失（m）；k格栅受污染物堵塞后水头损失增大倍数，因栅条为矩形断面，取k=3；阻力系数，本设计格栅采用锐边矩形断面时，故栅后槽总高度：取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高m栅槽总长度： （3-8）式中 H1栅前槽高（m），设H1=0.9m。则： L m格栅每日产生的栅渣量： （3-9）式中 栅渣量（0.10.01m3/10m3污水），取0.08；生活污水流量总变化系数。则： m3/d0.2m3/d3.1.3.3 设计选型由于W=3.59 m3/

13、d0.2 m3/d，故采用机械清渣方式，选用GB-2000链式旋转格栅。3.1.4曝气沉砂池设计与计算103.1.4.1设计说明在污水处理中，沉砂池的主要作用是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒，主要包括无机性的砂粒、砾石和较重的有机物质，其比重约为2.65。本设计中采用曝气(aeration)沉砂池。其优点是：通过调节曝气量可控制污水旋转流速，使之作旋流运动，产生离心力，去除泥砂，排除的泥砂较为清洁，处理起来比较方便；且它受流量变化影响小，除砂率稳定。同时，对污水也起到预曝气作用。 图 3-3 曝气沉砂池剖面图3.1.4.2设计与计算1.沉砂池主体设计： 池子中总有效容积： （3-10

14、）式中 最大设计流量，取m3/s；最大设计流量时的流行时间，一般为13min，取2min。由此得m3 水流断面积： （3-11） 式中 水流流速，0.12m/s，取0.068m/s。得： m2 池总宽度： （3-12）式中 设计有效水深（23m），取2.5m。得： m 每格池子宽度：设池子格数格，并按照并联设计。当污水量较小时，可考虑一个工作，一个备用，得m 池总长度： m （3-13） 每小时所需空气量： （3-14）式中 d每m3污水所需曝气量（m3/m3），值为0.10.2，取0.2； 所需曝气量（m3/h）。得（m3）采用压缩空气竖管连接穿孔管，管径2.56.0mm，取3mm。 沉砂室

15、所需容积：城市污水的沉砂量可按1530m3/106m3计算，含水率为60%，容重为1500kg/m3。 （3-15）式中 城市污水沉砂量，取30m3/106m3污水； 清砂间隔时间，取2d； 生活污水流量总变化系数。得m3 每个沉砂斗容积：m3 沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽m，斗壁与水平面成60角，斗高m，则沉砂斗上口宽为： m沉砂斗容积： m3 （3-16）得： ，符合要求。 沉砂室高度：设采用机械排砂，横向池底坡度为0.1坡向砂斗，则沉砂室高度为： （3-17）得： m 池体总高度：设超高m，则 m （3-18）符合要求。3.1.5 A段曝气池设计与计算3.1.5.1 A段曝气池设计说明由于

16、本工艺不设初沉池，使A段能够充分利用经排水系统优选的微生物种群，使A段形成一个开放性的生物动力学系统。A段负荷高，为增殖速度快的微生物种群提供了良好的环境条件。在A段能够成活的微生物种群，只能是抗冲负荷能力强的原核细菌，而原生动物和后生动物不能存活。A段污泥产率高，并有一定的吸附能力，A段对污染物的去除，主要依靠生物污泥的吸附作用。这样，某些重金属和难降解有机物质以及氮、磷等植物性营养物质，都能够通过A段而得到一定的去除，对此，大大地减轻了B段的负荷。A段对BOD的去除率大致介于40%70%之间，但经A段处理后的污水，其可生化性将有所改善，有利于后续B段的生物降解作用.3.1.5.2 设计参数

17、 BOD5污泥负荷(BOD sludge loading)： kgBOD5/(kgMLSSd) 污泥指数： mg/L 回流污泥浓度：mg/L() 污泥回流比： 曝气池内混合液污泥浓度：mg/L3.1.5.3 设计与计算 处理程度：设原污水BOD5值为250mg/L，BOD5总去除率为： （3-19）A段去除率E取60%，则A段出水BOD5曝气池容积计算： （3-20）式中 污水设计流量（m3）； 生物反应池进水BOD5浓度（kg/m3）。得： V m3曝气时间计算： （3-21）剩余污泥量计算：设A段SS去除率为75%，污泥产率系数a=0.5 kgSS/(kgBOD5)，则： （3-22）式中

18、 污水设计流量, m3/d； Sr -A段SS的去除率，kg/m3; a -污泥增长系数.得： 湿污泥体积（污泥含水率为98.5%）为： （3-23）式中 W -剩余污泥量,kg/d;得： 污泥龄： （3-24）最大需氧量计算：A段最大需氧量 （3-25）式中 平均日污水流量（m3/s）；生物反应池去除BOD5浓度（kg/m3）；污泥产率系数（kg/kgBOD），一般取值为0.50.7，本设计取0.6；得： 每公斤污泥每天需氧量为：确定池体：本设计采用一组曝气池，有效水深为4.5m,则曝气池面积A为： 取池宽B=5m,则：池长65；设五个廊道，则每个廊道长L为：取超高0.5m,则池总高度H为：

19、H=4.5+0.5=5m曝气池内溶解氧饱和度：微孔空气扩散装置铺设于池底，距离池底0.1m,掩埋深度h=3.5m,经A段处理后的BOD5值为L=250-25060%=100mg/l,计算温度t= 空气扩散装置出口处水的绝对压力为： Pb=P+9.8103h （3-26）式中 P-标准大气压； h-k空气扩散管淹埋深度，m. 得: 当气泡离开池表面时，氧的百分比为： =100% （3-27）式中 -空气扩散装置的氧的转移系数，本设计中取50%得： =确定水温20和30条件下氧的饱和度，查表得：20时脱氧清水的需氧量： = （3-28）式中：RA段曝气需氧量；0.90；1.0；0.95C曝气池出口

20、处溶解氧浓度为0.5mg/l.得：=空气管道系统计算设每两个廊道1根曝气干管，每根干管设6根支管，每根支管设有4根支管，每根支管设有12个曝气头，则1个廊道共有曝气头：1243=144个，一个廊道的面积为22.25.0=111，则每个曝气头的服务面积为：111144=0.77，符合要求。3.1.5.4 设计选型根据鼓风机所需的压力和供气量的值，本设计采用SD3635-20/7000罗茨鼓风机，其风量为20m3/min,静压力为7000mmH2O,电动机型号为JO2-91-6，功率为55Kw.3.1.6中间沉淀池设计与计算3.1.6.1设计说明本设计中间沉淀池部分采用周边传动刮泥机，为了使池内水

21、流分布均匀，池径取为28 m，一般采用6.6 m,沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体，如图所示。图3-4沉淀池示意图3.1.6.2设计与计算中心管直径： m3/s （3-29） （3-30）式中：v1-污水在中心管内流速，m/s;取=0.3 m/s qmax-每个池的最大设计流量，m3/s；d-中心管直径，m.池子直径：D= （3-31）式中：v1-污水在中心管内流速，m/s;取=0.3 m/s V2-池内水流上升速度，m/s;取V2=0.06 m/s水流部分高度：h2= V2*t=0.0630=1.8m式中：t-最大流量时的流行时间，s;取t=30s.沉淀部分所需容积： （3-32）式中：X城

22、市污水沉砂量，一般采用30m3/106m3 T清除沉砂的间隔时间，设T=2d kZ生活污水流量总变化系数则： 每个沉淀池斗的面积： 沉淀部分高度：设沉淀池锥底直径为0.5m. （3-33）式中 R-池子直径，m; r-圆截锥部分下底半径，m; 截锥部分倾角，取。则： 圆截锥部分实际容积： （3-34）得： 3.8m3池总高度： （3-35）式中 h1-超高，取0.3m; h3-中心管底至沉淀池面的距离，取0.25m.则：出水堰溢流设计：采用出水堰，堰上水头H1=0.04m,则每个三角堰的流量3.1.6.3设计选型采用WSG28型周边传动刮泥机。3.1.7 B段曝气池设计与计算3.1.7.1 设

23、计说明B段接受A段的处理水，水质、水量比较稳定，冲击负荷已不再影响B段，B段的净化功能得以充分发挥。去除有机污染物是B段的主要净话功能。B段的污泥龄较长，氮在A段也得到了部分的去除，BOD：N比值有所降低，因此，B段具有产生硝化反应的条件。B段承受的负荷为总负荷的30%60%，较传统活性污泥处理系统，曝气池的容积可减少40%左右。应当说明的，B段的各项功能、效应的发挥，都是以A段正常运行作为首要条件的。3.1.7.2 设计与计算 BOD5污泥负荷(BOD sludge loading)： kgBOD5/(kgMLSSd) 污泥指数：mg/L 回流污泥浓度：mg/L() 污泥回流比： 曝气池内混

24、合液污泥浓度：mg/L处理程度：设原污水BOD5值为250mg/L，BOD5总去除率为： （3-19）A段去除率取60%，则A段出水BOD5为=100mg/l. （3-20） 曝气池容积计算： （3-21）式中 污水设计流量（m3）； 生物反应池进水BOD5浓度（kg/m3）。得： V m3曝气时间计算： （3-22）式中 污水设计流量, m3/d； V- 曝气池容积,m3 . 剩余污泥量计算：干污泥质量为： （3-23）式中 污水设计流量, m3/d；得： W=0.558950（100-15）/1000=2505kg/d湿污泥体积（污泥含水率为99.2%）为： （3-24）式中 W -剩余污

25、泥量,kg/d; 污泥龄： （3-25）式中 a-污泥产率系数, kgSS/(kgBOD5); Ns- BOD5污泥负荷, kgBOD5/(kgMLSSd).最大需氧量计算：B段最大需氧量 （3-26）式中 平均日污水流量（m3/s）；生物反应池去除BOD5浓度（kg/m3）；污泥产率系数（kg/kgBOD），一般取值为1.23；b-污泥产率系数（kg/kgBOD），一般取值为4.57.每公斤污泥每天需氧量：确定池体：本设计采用两组曝气池，有效水深为6m,则曝气池面积A为：取池宽B=6.5m,则：池长m；设五个廊道，则每个廊道长L为：取超高0.5m,则池总高度H为：H=6+0.5=6.5m曝气池内溶解氧饱和度：微孔空气扩散装置覆设于池底，距离池底0.1m,掩埋深度h=3.5m,经A段处理后的BOD5值为L=250-25060%=100mg/l,计算温度t= 空气扩散装置出口处水的绝对压力为：=P+9.8103h （3-27）式中 P-标准大气压； h-k空气扩散管淹埋深度，m. 则:当气泡离开池表面时，氧的百分比为：=100% （3-28）式中 -空气扩散装置的氧的转移系数，本设计中取50%则： =100%=确定水温20和30条件下氧的饱和度，查表得：20时脱氧清水的需氧量：= （3-29）式中：RB段曝气需氧量；