污水处理厂设计计算说明书cass工艺.docx

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1、某污水厂设计计算说明书姓名：班级：学号：指导老师：2013-6-28三处理构筑物设计四污水厂总体布置 39 主要构（建）筑物与附属建筑物 39污水厂平面布置 40总论1课程设计的内容和深度目的：加深理解所学专业知识，培养运用所学专业知识的能力， 在设计、计算、绘图等方面得到锻炼。内容：对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定 污水处理厂的平面布置和高程布置。完成设计计算说明书和设计图（污水处理厂平面布置、高程布置图、某构筑物工艺图各一张）。深度：初步设计2.基本资料（1）.水质水量项目规模：长沙某污水处理厂主要处理该市某地区的工业及居民废 水。考虑远期发展，设计水量扩大一倍。进水水质：

2、BOD5=160mg/L;COD=280 mg/L; SS=150 mg/L;TN=335mg/L;磷酸盐（以 P 计）二 L。（2）.处理要求（1）要求出水水质满足 GB 18918-2002城镇污水处理厂污染 物排放标准的一级B排放标准，即：pH=6 9; BOD520mg/L; CODC 60mg/L; SS20mg/L; TN POmg/L;NH3-N8mg/L,磷酸盐（以 P 计）1260m3 （符合要求）。格栅的设计与计算格栅是一种简单的过滤设备，格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑 料齿钩或金属网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房 集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来

3、截留污水中较粗大漂浮物 和悬浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制 品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配 水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的 正常运行。按照格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；按照格栅净间距，可 分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（）三种， 平面格栅和曲面格栅都可以做成粗、中、细三种。本设计采用粗细两 种格栅，一道粗格栅，一道细格栅，粗细格栅分别建置于提升泵站前 后。该污水处理工程的处理规模：日处理量为20000m3/d，即平均日流量为 Qp=h=s，最大设计流量为Qmax二m3/

4、h= m3/s,设计中取水量变化系数 Kp=1. 泵前中格栅的设计与计算泵前格栅为污水厂的第一道预处理设施，用于去除污水中较大的悬浮 物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。建于泵站集水池的前方。 本格栅使用栅条断面为矩形的栅条， 设计两道中格栅，其主要设计参 数如下：流量总变化系数k取，则栅前流速Vi 0.9m/s，过栅流速V20.9m/s栅条宽度s 0.01 m,格栅间隙b 0.02m栅前部分长度0.5m，格栅倾角 =60单位栅渣量取W0 0.06m3栅渣/103m3污水栅前水深h 0.6m，设计中取两组格栅，N=2，每组格栅单独设置，每组格栅的设计流量 为d。(1)栅条间隙数Qmax S

5、ina bhv22.6,取 23个0.175. si n60 n0.02 0.6 0.6(2) 格栅的宽度：设格栅槽比格栅宽，则:B S(n 1) bn 0.20.01(23 1)0.02 230.20.88m(3) 进水渐宽部分长度根据公式ll2tg i式中Bl 进水渠道宽度，取进水渠宽 Bi 0.5m ；进水渠道渐宽部分的长度Li,其渐宽部分角度ai=25。,进水渠道内流速为S,则|1B B12ta naj即，li二(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度根据公式12 112则 12 h 041 0.20 m2 2(5) 通过格栅的水头损失h1，hi hok42V.s 3h0si na2

6、gb式中 h1设计水头损失，mho计算水头损失，mg重力加速度，取Sk系数，取3阻力系数，与栅条断面形状有关，取 二则:h1k 电 sin2g3 2.42 (40.01 3)30.02209-sin602 9.80.12m(6)栅后槽总高度H ,设栅前渠道超高h2 0.3m(7)栅槽总长度I,I1 I2 1.0 0.5H1tan a式中，H1为栅前渠道深，H1 h h2贝S,I 0.41 0.20 1.0 0.50.6 0.3tan 6002.63m(8)每日栅渣量W,86400QmaxW11000kz式中，W1为栅渣量，格栅间隙为1625mm时，W1 =；格栅间隙为3050mm时，w1 =。

7、本工程格栅间隙为 20mm,取w1 =;取k=0.232 0.06 3600 2410001.2m3/d0.2m3/d应采用机械除渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走订_|r 巳00也弋1QE 十 泵前中格栅图2. 泵后细格栅的设计与计算细格栅可进一步去除污水中的悬浮物和漂浮物， 保证后续设备和工艺 的正常运行。细格栅采用连续运行方式，栅渣由一台无轴螺旋压实输 送机收集脱水后运往厂外填埋。为了方便管理和维护，细格栅间与沉 砂池合建，细格栅间出水直接进入沉砂池。栅前流速vi 0.9m/s，过栅流速V20.9m/s栅条宽度s 0.01 m,格栅间隙b 0.01m栅前部分长度0.5m，格栅倾角

8、 =60单位栅渣量取W0 0.06m3栅渣/103m3污水栅前水深h 0.6m，(1) 栅条间歇数 n Qma Sina， n 0.175 Sin6045.2,取45 个bhv0.01 0.6 0.6(2) 格栅的宽度：设格栅槽比格栅宽，贝SB S(n 1) bn 0.01(451)0.01 450.21.09m,取 1.1m(3) 进水渐宽部分长度根据公式l1生卫，2tg 1式中B1 进水渠道宽度，取进水渠宽B10.5m ;进水渠道渐宽部分的长度 L1,其渐宽部分角度a1=25o,进水渠道内流速为S,则L1益 即，L1= m(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度根据公式12112则I20

9、.6420.32 m(3)通过格栅的水头损失hi ,h1 h0k2h0- sina2g式中 hi设计水头损失，mho计算水头损失，mg重力加速度，取s2k系数，取3阻力系数，与栅条断面形状有关，取则:hi k2v sin2g40.0i 33 2.42 ()30.0i0.92sin602 9.80.30m(4)槽总高度H设栅前渠道超高h2 0.3m1.2mH hhi h2 0.6 0.3 0.3(5)栅槽总长度I,I li I2 i.0 0.5 虹 tana式中，Hi为栅前渠道深，Ili l21.00.5Hitana则，I 0.540.271.00.503 3.60mtan 60(6)进水与出水

10、渠道格栅与沉砂池合建，格栅出水直接进入沉砂池，进水渠道宽度BB=, 渠道水深 h 水=h=每日栅渣量W,86400QmaxWiw -1000kz式中，wi为栅渣量，格栅间隙为1625mm时，wi =格栅间隙为3050mm时，wi =。本工程格栅间隙为20mm,取wi二；取k=331.21m /d m / d0.35 0.06 3600 241000 1.5采用机械清除格栅，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走一 NQ7 l-n.QO*O-CO0SO 已即口CC- r. ADk=&左礙 1泵后细格栅与曝气沉砂池合建图提升泵站提升泵用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而

11、达到污水的净化。提升泵房用于将流入污水提升至后续处理单元所需要的高度， 使其实现重力流，以便自流进入 各后续处理单元1. 设计参数设计流量：Q 231.5L/S2. 提升泵房设计计算采用CASS工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工 艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后流入曝 气沉砂池，然后流入CASS池，经滗水器滗水排除CASS池。污水提升前水位 9.0m （既泵站吸水池最低水位），为了保证后续各处 理单元进水能通过自流形式进入， 提升后水位3.5m （即细格栅前水面 标高）。所以，提升净扬程 Z 3.5 （ 9.0） 12.5m水泵水头损失取2m从而需水泵扬程

12、H Z h 13.5m再根据设计流量350L/S 1260m3/h，采用 WQ300-22-37型潜水泵10台5 用5备，流量300m3/h，扬程22m。曝气沉砂池的设计与计算1.曝气沉砂池沉砂池是一长形渠道，沿渠壁一侧的整个长度方向，距池底60-90cm 处安设，在其下部设集砂斗，池底有i=的坡度，以保证砂粒滑入。由 于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态， 砂粒互相摩擦并承 受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较 为纯净的砂粒。 在旋流的离心力作用下，这些密度较大的砂粒被甩 向外部沉入集砂槽，而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一 处理单元。另外，在水中曝气可

13、脱臭，改善水质，有利于后续处理， 还可起到预曝气作用。普通沉砂池截留的沉砂中夹杂有15%的有机物，使沉砂的后续处理难 度增加，采用曝气沉砂池，可在一定程度上克服此缺点。沉砂池的作用是从污水中分离相对较大的无机颗粒，沉砂池一般设在 倒虹吸管、泵站、沉淀池前，保护水泵和管道免受磨损，防止后续处 理构筑管道的堵塞，减小污泥处理构筑物的容积，提高污泥有机组分 的含量，提高污泥作为肥料的价值。污水中的砂粒是指相对密度较大，易沉淀分离的一些大颗粒物质，主 要是污水中的无机性砂粒，砾石和少量较重的有机颗粒，如树皮、骨 头、种粒等。在颗粒物质的表面还附着一些粘性有机物，这些粘性有 机物是极易腐烂的污泥，因此，

14、这些颗粒物质都应在沉砂池中被去除。平流曝气沉砂池是最常用的型式， 污水从池一端流入，呈水平方向流 动，从池的另一端流出，它的构造简单，处理效果好，工作稳定且易 于排除沉砂。本设计采用平流式曝气沉砂池。2曝气沉砂池的设计与计算设计说明：污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池，共两组对称 于提升泵房中轴线布置。沉砂池池底采用多斗集砂，沉砂由螺旋离心泵自斗底抽送至砂水分离 器，污水回至提升泵前，净砂直接由汽车外运。设计流量为Qmax=S，设计水力停留时间t=，水平流速V1二S。3. 设计计算设计选择两组曝气沉砂池，分别与格栅链接，每组设计流量s（1）沉砂池有效容积V 60Qt式中V沉砂池有效容积（m3

15、）Q设计流量，m3/St-停留时间（min）,般 13min设计取t=2minV=60*2*=21m 3（2）水流过水断面面积（A） vi水平流速（m/s），般米用Qmax/v设计取V1=SA=（3）池总宽度（B ）B=A/h 2h2-有效水深(m), 一般取2-3m.设计取h2=2mB=2=B/h2=2(4)沉砂池长度L V/AL 21/2.92 7.19m,取 7.2m(5)每小时所需空气量q=3600Qd,d-1m3污水所需的空气量，设计取的 d=m33q 3600 0.35 0.2252m /m(6) 沉砂室所需容积(V )式中X污水沉砂量，采用30mY 6 3污水/10 mT 排砂间

16、隔时间设计T 2d，即考虑排泥间隔天数为2天V QXT 86400=0.232 30 2 86400 =1?= 1.20(m3)(7) 每个沉砂斗容积(V。)设每一组有1个沉砂斗V01200.60(m3)2(8) 沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a 0.5m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hs =0.8m, 则沉砂斗上口宽（a）.2hsaatan 602 0.80.5tan 601.42m （取 1.4m）沉砂斗容积（V）Ihs 22V 3 （2a2 2aa 2a2）60.8 2 2（2 1.42 1.7 0.52 0.5 ）60.78m3 （大于V。0.60m3，符合要求）（9）进水渠道由

17、于是格栅与沉砂池合建，格栅出水直接进入沉砂池，进水渠道宽度B1=B=，渠道水深h水=h=（10）出水装置出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头H1-堰上水头，mQ1-沉砂池内设计流量，m3/sm-流量系数，堰宽（m）,等于沉砂池宽度设计取m=,b2=出水堰后自由跌落，出水流入出水槽，出水槽宽度B2=,出水槽水深h2 = ,超高，水流速度V2二S。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接， 出水管道采用钢管，管径DN2=500mm,管内流速v?二s,水力坡度i=%。（11）排砂装置采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排除 沉砂池，吸砂泵管

18、径 DN=200mm.4. 吸砂泵房与砂水分离器选用直径钢制压力式旋流砂水分离器一台，两组曝气沉砂池共用。每组曝气沉砂池设吸砂泵两台，一用一备，共 4台。砂水分离后将砂 集中运走，水回流至细格栅前。5. 鼓风机房选用TSO-150罗茨鼓风机12台，6用6备，为曝气沉砂池和 CASS 曝气。泵房面积取20mx8m（考虑远期）CASS池的设计与计算CASS工艺是将序批式（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前 部为生物选择区也称预反应区， 后部为主反应区。在主反应区后部安 装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行， 集沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个厌氧/缺氧/好氧交替运行

19、的 过程，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运行，而各反应区则 以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。工艺运行过程CASS工艺运行过程包括充水-曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段组成， 具体运行过程为：（1）充水-曝气阶段边进水边曝气，同时将主反应区的污泥回流至生物选择区， 一般回流 比为20%。在此阶段，曝气系统向反应池内供氧，一方面满足好氧微 生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的充分混合与接 触，从而有利于有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的氨氮 通过微生物的硝化作用转变为硝态氮。（2）沉淀阶段停止曝气，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。随着反应池

20、内溶解氧的进一步降低，微生物由好氧状态向缺氧状态转变， 并 发生一定的反硝化作用。与此同时，活性污泥在几乎静止的条件下进 行沉淀分离，活性污泥沉至池底，下一个周期继续发挥作用，处理后 的水位于污泥层上部，静置沉淀使泥水分离。（3）滗水阶段沉淀阶段完成后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐层 排出上清液，排水结束后滗水器自动复位。滗水期间，污泥回流系统 照常工作，其目的是提高缺氧区的污泥浓度， 随污泥回流至该区内的 污泥中的硝态氮进一步进行反硝化，并进行磷的释放。反应池的设计计算图2-4 CASS工艺原理图（1）基本设计参数处理规模：Q=2000m3/d,总变化系数混合液悬浮固体浓度（M

21、LSS）：取Nw=3000mg/L反应池有效水深H 般取3-5m,本水厂设计选用排水比：?=丄=m 2.5BOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率）（Ns）K2 Se fNs二Ns BOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率），kgBOD“（kgMLSS d）;K2有机基质降解速率常数，L/（mg - d）,生活污水 心取值范围为，本水厂取值；n有机基质降解率，%;Sa Sen=Saf混合液中挥发性悬浮固体与总悬浮固体浓度的比值，一般在生活污水中，f值为本水厂设计选用 代入数值,罟93.75% ,之后把本数值代入得Ns=30.26 kgBOD5/(kgMLSS d)(3)曝气时间Ta24 S02

22、4 0.4 160如Ta 01.97h 取NsNw 0.26 3000式中T a曝气时间，hS 。一进水平均BOD,哑/L入一排水比1/m =Nw混合液悬浮固体浓度(MLSS): X = 3000mg/L沉淀时间Ts活性污泥界面的沉降速度与 MLSS浓度、水温的关系，可以用下式进行计算。V max = X 104xtxXo (MLSS 3000)式中V max活性污泥界面的初始沉降速度。t 水温，取20CX。一沉降开始时MLSS的浓度，X。= Nw=3000mg/L,则Vmax = x 104 X 20 X 3000 = m/s沉淀时间Ts用下式计算H 人 4 11.0TSm251.4hVma

23、x1.82式中T s沉淀时间，hH反应池内水深，m安全高度，取(5)排水时间Td及闲置时间Tf根据城市污水处理厂运行经验，本水厂设置排水时间 Td取为,闲置时 间取为。运行周期 T= Ta +Ts+TD+Tf二每日运行周期数n=24=64(6) CASS池容积 VCASS池容积采用容积负荷计算法确定，并用排水体积进行复核(i)采用容积负荷法计算：V Q (Sa SNe Nw f式中：Q城市污水设计水量， m3/d ; Q=20000m3/d;Nw 混合液MLSS污泥浓度(kg/m3),本设计取kg/m3;NeBOD5污泥负荷(kg BODs/kg MLSS d), kgMLSS d;Ss进水

24、BODs浓度(kg/ L),本设计 Sa = 160 mg/L;Se出水 BODs浓度(kg/ L),本设计 Se = 10 mg/L;f混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值,本设计取;则:本水厂设计CASS池六座,V 20000 (160 10) 10 3 0.26 3.0 0.75每座容积Vi二空865128m3854.7 m3(ii)排水体积法进行复核单池容积为Vi Q2 5200001389nN(m3)反应池总容积 V NVi 620838334（m3）式中 y单池容积，mn 周期数；m 排水比1/m = 1/N 池数；Q 平均日流量，m3/d由于排水体积法计算所得单池容积

25、大于容积负荷法计算所得， 因此单 池容积应按最大容积值计，否则将不满足水量运行要求，则单池容积 Vi=1389 m3，反应池总容积 V=8334 m3。（7）CASS池的容积负荷CASS池工艺是连续进水，间断排水，池内有效容积由变动容积（Vi） 和固定容积组成，变动容积是指池内设计最高水位至滗水器最低水位 之间高度（Hi）决定的容积，固定容积由两部分组成，一是活性污泥 最高泥面至池底之间高度（H3）决定的容积（V3），另一部分是撇水水 位和泥面之间的容积，它是防止撇水时污泥流失的最小安全距离 （H2） 决定的容积（V2）。CASS池总有效容积 V （m3）: V = NX （Vi + V +

26、V3）（i）池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，Hi（m）;n=6;（m）,本设计H=。式中：n日内循环周期数,H池内最高液位 H20000 4则 出1.6m6 8334(ii)滗水结束时泥面高度，H3 (m)已知撇水水位和泥面之间的安全距离， H2二二;H3=H-(Hi+H2)= SVI 污泥体积指数，(ml/g)SVI二H Nw代入数值则117 (ml/g), 此数值反映出活性污泥的凝聚、沉降性能良好。(8) CASS池外形尺寸式中:B池宽，m, B:H=1 2,取 B=8m,8/4=2，满足要求；L=VN B H83346 8 443.4m，取 L=B=44/8=, L：B=

27、4 6,满足要求。(ii) CASS池总高,Ho (m)取池体超高，则H=H + =(iii)微生物选择区L1, (m)CASS池中间设1道隔墙，将池体分隔成微生物选择区(预反应 区)和主反应区两部分。靠进水端为生物选择区，其容积为 CASS池 总容积的10%左右，另一部分为主反应区。选择器的类别不同，对选 择器的容积要求也不同。L1 = 10% L=10% 44=(iv)反应池液位控制排水结束时最低水位hi 4 二4 2. 2.4 (m)m2.5基准水位h2为；超高；保护水深 二。污泥层高度 hs hi 2.4 1.0 1.4 (m)则：撇水水位和泥面之间的安全距离，战二hs二(9)连通孔口

28、尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，因单格宽8m,根据设计规范要求，此时连通孔的数量取为 3(i)连通孔面积AiAi按下式进行计算:AiQ24 n N UBLiHi式中：U 孔口流速，取U=70m/h 将各数值代入，计算得:A1 (24 20000 70 8 4-4 r6) 70 0m2(ii)孔口尺寸设计孔口沿墙均布，孔口宽度取，孔高为二 为：X(10)复核出水溶解性BOD5处理水中非溶解性BOD5的值:DOD5=Ce处理水中悬浮固体浓度10mg/LXa活性微生物在处理水中的所占比例取b微生物自身氧化速率本设计取DOD5=故水中溶解性 DOD5要求小于10 = mg/L而该设计出水溶解性DO

29、D5：S 丄24S024 K 2 Nw仃人门=24 160=24 0.02 3000 0.75 2.0 6=L设计结果满足设计要求。(11)计算剩余污泥量理论分析，知温度较低时，产生生物污泥量较多。本设计最冷时 是冬季平均最冷温度是C。C时活性污泥自身氧化系数：Kd()=K d (20)T 20 t剩余生物污泥量：心丫心-心()心。3=X 20000X 常-X1389 X 1000 XX2.0 X6X6=d24剩余非生物污泥量: XS =Q( 1-fbf)X 篙=20000X(X)X150 101000=1330kg/d公式中，fb进水VSS中可生化部分比例，取fb =；Co设计进水SS, m

30、3/d；Ce设计出水SS, m3/d ；剩余污泥总量:X= Xv + Xs=+1330二d剩余污泥浓度Nr :诜00 5000mg / L 5.0kg/m3剩余污泥含水率按计算，湿污泥量为 育581.2m3/d(12) 复核污泥龄二 1c式中:YNs Kd污泥龄Y污泥产率系数，本设计取代入数值,1讥Kd10.4 0.26 0.07硝化所需最小污泥龄：c?N=( 1/ ) X( 15-T)X fsc?n 硝化所需最小污泥龄d-1 ；硝化细菌的增长速率d-1： T=摄氏度时，取为；fs安全系数：为保证出水氨氮小与 5mg/L取；取；T污水温度：取冬季最不利温度摄氏度。c?N=( 1/) X( 15-T)X fs=(1/X ()X=28d经校核，污泥龄满足硝化要求。(13) 需氧量设计需氧量包括氧化有机物需氧量， 污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧 量及出水带走的氧量。设计需氧量考虑最不利情况，按夏季