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污水处理厂设计说明书


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课程设计说明书

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课 程 设 计 说 明 书 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 1 目录—————————————————————— 2 第 一 章 第 二 章 第三章 设 计 概述— — —— — —— —— — —— — —— ——

— —— 3 工 艺 流程及 说 明 — — —— —— — —— — —— —— — —— 3 构筑物设计计算————————————————————5

第一节、污水处理系统设计计算———————————————————————5 1、泵前粗格栅——————————————————————————5 2、污水提升泵房——————————————————————————7 3、泵前细格栅————————————————————————————7 4、曝气沉砂池————————————————————————————9 5、平流式初沉池——————————————————————————10 6、常规曝气池————————————————————————————11 7、辐流式二沉池——————————————————————————12 8、接触池——————————————————————————————13 第二节、 污泥处理系统设计计算———————————————————————14 一、污泥泵房设计计算————————————————————————14 二、污泥处理构筑物设计计算—————————————————————14 1、辐流式浓缩池——————————————————————————14 2、污泥消化池———————————————————————————15 3、贮泥池—————————————————————————————17 4、污泥脱水房———————————————————————————18 第四章 污水处理厂的平面布置图———————————————————————18 第五章 污水处理厂的高程布置————————————————————————19

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第一章 、设计概况
设计任务: (1)任务来源 某海滨城市地势平坦、气候温和,地址条件较好,人口 100 万,工业废水中难降解有毒 物质较少,要求设计城市污水厂。 (2) 有关资料 ? 该市排水工程规划建议采用 150L/人· d ? 公共建筑排水量:300m3/d ? 工业废水量:3000m3/d ? 混合污水(城市污水)水质为:BOD5=230mg/L,SS=300mg/L,PH=7.0 ? 处理后排入河流,需满足城市污水排放标准 ? 夏季主导风向:东南 ? 进入水厂污水干管 D=1000mm,管内底标高 23.64m ? 地面平均标高:26.25m ? 本设计假定最高洪水水位为 24.32m,高程布置以此作为标准使核算出水水位比其 略高,以实现依靠重力从高向低的自由流。

第二章、工艺流程及说明
一、处理工艺的选择: 由原始资料可以看出,该城市为大城市,排出的水量较大,但是,水质较好,污水处理 厂的处理污水和污泥负荷较小。 生活杂用水等,水质及其稳定性要求高,因此根据混合污水水 质、水量以及污水厂功能和环境要求, 长期安全可靠地运行,我们选择合理、可靠的传统活 性污法处理工艺。下图为传统活性污泥法工艺流程图:

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图 1 传统活性污泥法工艺流程图 废水通过排水管网收集,流入污水处理部分,流经格栅去除较大悬浮固体物.出水再送入 平流式初沉池,在初沉池中去除小部分 BOD5,大部分悬浮物在自重下沉淀形成污泥,经管网收 集进入污泥浓缩池.经初沉池后的废水再流经曝气池,采用表面曝气,投加悬浮填料使活性污 泥体系稳定,去除绝大部分 BOD 和部分 SS.废水进入二沉池进一步去除 BOD 和 SS.使排水达标. 二沉池中的部分污泥进行回流,流至曝气池进行污泥接种,剩余污泥送至污泥浓缩池,对初沉 池和二沉池中的混合污泥进行浓缩,然后进入后续处理(外运或焚烧). 二、流程主要构筑物介绍: 1、格栅 因为排入污水处理厂的污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物, 所以在处理系统之前 设置格栅,以截留这些较大的悬浮物或漂浮物,防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏 辅助设施。格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅,分别用于 截留不同粒径的杂物而设计, 也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式, 可采用人工 清渣或机械清渣。 本设计采用粗格栅和细格栅进行隔渣,分别设置在污水泵房前后,以去除不同大小的废 渣,由于栅渣量较大,采用机械清渣方式。 2、初沉池 初沉池是作为二级污水处理厂的预处理构筑物设再生物处理构筑物的前面。 处理的对象 是悬浮物质(SS 约可去除 40%~55%以上) ,同时也可去除部分 BOD5(约占总 BOD5 的 25%~ 40%,主要是非溶解性 BOD) ,以改善生物处理构筑物的运行条件并降低其 BOD 负荷。初沉 池按池内水流方向的不同,可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。 本设计采用了成本较低,运行较好的平流式沉淀池,该池施工简易,对冲击负荷和温度 变化的适应能力较强。 3、瀑气池 本设计中污水处理厂要求处理效率高;并适合 处理要求高、水质稳定的废水,因此, 选用了常规瀑气池。 4、二沉池 二沉池在二级处理中,在生物反应池构筑物的后面,在活性污泥工艺中,用于沉淀分离 活性污泥并提供污泥回流。二沉池与初沉池相似,按池内水流方向的不同,同样可分为平流 式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。 本设计采用辐流式沉淀池。其特点有:运行好,较好管理。 5、浓缩池 浓缩池的作用是用于降低要经稳定、 脱水处置过程或投弃的污泥的体积。 污泥浓缩后污
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泥增稠,污泥的含水率降低,污泥的体积大幅度地降低,从而可以大大降低其他工程措施 的投资。污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。 本设计针对污泥量大、节省运行成本,采用了重力浓缩方法。 三、 设计规模的确定 1、设计规模 生活污水排放量:150× 1000000 × 10?3 = 150000m3 /d 总污水量:150×10000000÷1000+300+3000=153300m3 /d 污水处理厂的设计规模以平均时流量计算:Q平 =153300m3 /d=6387.5Q max =1.77m3 /s 水质:BOD5 = 230mg/L 出水:BOD5 ≤20mg/L 2、设计流量 设计时,不考虑工业废水流量的变化。 生活污水总变化系数:K z =
2.7
0.11 Q 生 0.11 (150000 ×10 3 24×3600 )

SS=300mg/L SS≤30mg/L

=

2.7

= 1.19

最大设计流量:Qmax = 150000 × 1.19 + 300 + 3000 = 181800m3 /d 最小设计流量以平均时流量计:Q min = Q 平 = 6387.5m3 /h 3、处理程度计算 BOD5 去除率:E1 = SS 去除率:E2 =
230?20 230

× 100% = 91.30%

230?30 230

× 100% = 90.00%

第三章、处理构筑物的设计计算
第一节、污水处理系统的设计计算
1、 泵前粗格栅 (1) 、设计参数 设计流量:Q1 = Q max = 7575.00m3 /h =2.10m3 /s 栅前流速:V1 =0.8m2 /s 过栅流速:V2 =0.9m2 /s 栅条宽度:S=0.01m(设计采用迎水面为半圆形的栅条) 格栅间隙:e1 =50mm
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6

栅前部分长度:0.5m 格栅倾角:α =75° 单位栅渣量:ω1 =0.01m3 栅渣/103 m3 污水 进水渠展开角:α1 = 20° (2) 、设计计算 ①.栅前水深 h: 根据最优水力断面公式 Q 1 ?
2Q1 v1

B1 v1 2

2

计算得:

栅前槽宽: B1 ? 则栅前水深 h ?
B1 2

2 ? 2 . 10 0 .8

? 2 . 29 m

?

2 . 29 2

? 1 . 15 m

②. 栅条间隙数 n:
n? Q 1 sin ? ehv 2 ? 2 . 10 sin 75 ? 0 . 05 ? 1 . 15 ? 0 . 9 ? 39 . 96

取 n=40 条 ③.栅槽有效宽度 B: B=s(n-1)+en=0.01×(40-1)+0.05×40=2.39m ④.进水渠道渐宽部分长度L1 :
L1 ? B ? B1 2 tan ? 1 ? 2 . 39 ? 2 . 29 2 tan 20 ? ? 0 . 14 m

⑤. 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 :
L2 ? L1 2 ? 0 . 14 2 ? 0 .7 m

⑥. 过栅水头损失h1 : 取 k=3, 栅条断面为迎水面为半圆形的矩形,则:β =1.83
h1 ? k ? v2 2g sin ? ? 3 ? 1 . 83 ? ( 0 . 01 0 . 05
4

)3 ?

0 .9

2

2 ? 9 . 81

sin 75 ? ? 0 . 026 m

⑦. 栅后槽总高度 H: 取栅前渠道超高 h2=0.3m,
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7

则:栅前槽总高度 H1=h+h2=1.15+0.3=0.1.45m 栅后槽总高度 H=h+h1+h2=1.15+0.026+0.3=1.48m ⑧. 栅槽总长度 L L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα =0.14+0.70+0.5+1.0+1.45/tan75°=2.73m ⑨. 每日栅渣量ω = 2、污水提升泵房 (1) 、泵房设计 采用传统活性污泥法工艺方案,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。 污水经提升后入平流沉砂池, 然后自流通过、 初沉池、 二沉池、曝气池、浓缩池及接触池、消化池,最后由出水管道排出。 污水提升前水位 24.34m(既泵站吸水池最底水位),提升后水位 29.77m(即细格栅前水 面标高) 。 所以,提升净扬程 h=29.77-8.31=5.96 m 水泵水头损失取 2m,安全水头取 2 m 从而需水泵扬程 H=2+2 +h=9.96m 根据所选水泵,经估算采用占地面积为 π2.52=78.54m2,圆形泵房直径 5m,高出地面 3 m,泵房为半地下式,地下埋深 4m,水泵为自灌式。 3、泵后细格栅 ?、设计参数 设计流量:Q1 = Q max = 7575.00m3 /h =2.10m3 /s 栅前流速:V1 =0.8m2 /s 栅条宽度:S=0.02m 栅前部分长度:0.5m 过栅流速:V2 =0.9m2 /s 格栅间隙:e=10mm 格栅倾角:α =60°
Q max ω1 ×86400 2.10×0.01×86400 K z ×1000

=

1.2×1000

=1.51m3 /d

单位栅渣量:ω1 =0.10m3 栅渣/103 m3 污水 ?、设计计算 ①.格栅前水深h1 : 根据最优水力断面公式 Q 1 ?
B1 v1 2
7
2

计算得:

8

栅前槽宽 B1 ? 则栅前水深 h1 ?

2Q1 v1

2 ? 2 . 10 0 .8

? 0 . 2 . 29 m ,

B1 2

?

2 . 29 2

? 1 . 15 m

②、栅条间隙数 n:
n ? Q 1 sin ? ehv 2 ? 2 . 10 sin 60 ? 0 . 01 ? 1 . 15 ? 0 . 9 ? 188 . 82

取 n=190 设计两组格栅,每组格栅间隙数 n=95 条 ③、栅槽有效宽度B2 : B2=s(n-1)+en=0.02×(95-1)+0.01×95=2.83m 则:总槽宽:2.83×2+0.2=5.86(考虑中间隔墙厚 0.2m) ④、进水渠道渐宽部分长度L1 :
L1 ? B ? B1 2 tan ? 1 ? 2 . 83 ? 2 . 29 2 tan 20 ? ? 0 . 74 m

⑤、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 :
L2 ? L1 2 ? 0 . 74 2 ? 0 . 37 m

⑥、过栅水头损失 h1 取 k=3,则: h1 ? k ? ⑦、栅后槽总高度 H: 取栅前渠道超高 h2=0.3m, 则栅前槽总高度 H1=h+h2=1.15+0.3=1.45m 栅后槽总高度 H=h+h1+h2=1.15+0.48+0.3=1.93m ⑧、栅槽总长度 L: L=L1+L2+0.5+1.0+1.45/tanα =0.74+0.37+0.5+1.0+1.45/tan60°=3.19m ⑨、每日栅渣量ω =
Q max ω1 ×86400 2.10×0.10×86400 K z ×1000

v2 2g

sin ? ? 3 ? 1 . 79 ? (

0 . 02 0 . 01

4

) ?
3

0 .9

2

2 ? 9 . 81

sin 60 ? ? 0 . 48 m

=

1.2×1000

=15.12m3 /d>0.2m3 /d

⑩、计算草图如下:

8

9

栅条

工作平台

进 水

α
α

图3

细格栅计算草图

4、曝气沉砂池 (1) 、设计参数 设计中选择 2 组曝气沉砂池,分别与格栅连接。 每组沉砂池的设计流量:Q= 设计流量 v=0.1m/s 沉砂池有效水深h2 =2.5m 沉砂斗底宽a1 =0.5m 每立方米污水的曝气量 d=0.2m3 /m3 污水 城市污水沉沙量 X=30m3 /106 m3 污水 沉砂斗壁与水面的倾向 α=60°(矩形池) (2) 、设计计算 ①、沉砂池的有效容积 V: V=60Qt=60×1.05×2=126m3 ②、水流断面积 A: A=Q/v=1.05/0.10=10.5m2 ③、沉砂池宽度 B: B=h = 2.5 = 4.2m
2

Q max 2

=

2.10 2

=1.05m3 /s 停留时间 t=2min 平均流量Q 平 = 1.77m3 /s 沉砂斗高度h3 =1.4m 沉砂斗数 n=2 清除沉沙间隔时间 T=2d

A 10.5

B h2

= 2.5 = 1.68 < 2(符合要求)
L 126

4.2

④、沉砂池长度 L: L=A =10.5=12m
9

10

⑤、每小时所需空气量 q:q=3600Qd=3600×1.05×0.2=756m3 /h ⑥、沉砂室所需体积 V:V=
Q 平 XT 86400 1.77×30×2×86400 10 6

=

10 6

=9.18m3

⑦、每个沉砂斗容积V0 : V0 =V/n=9.18/2=4.59m3 ⑧、沉砂斗上口宽度 a: a=2h3 /tanα + a1 =2×1.4/tan60° +0.5=2.12m

⑨、沉砂斗有效体积V0 ′ :

V0 ′ = h3 (a2 +aa1 + a1 2 )/3=1.4×(2.122 + 2.12 × 0.5 + 0.52 )/3=2.71>1.86m3 5、平流式初沉池 (1) 、初沉池采用平流式沉淀池,选择 2 组初沉池 每组的设计流量:Q=2.1/2=1.05m3 /s (2) 、设计计算 1) 、池子总表面积 A: 设表面负荷:q=3.0m3 /(m2 h),则:A=Q×3600/q=1.05×3600/3=1260m2 2) 、沉淀部分有效水深h2 : h2 =qt=3.0×2=6.0m 3) 、沉淀部分有效容积V ′ : 设沉淀时间 t=2h,则:V ′ =Qt×3600=1.05×2×3600=7560m3 4) 、池长 L: 设水平流速 v=4mm/s,则:L=vt×3600=4×10?3 ×2×3600=28.8m 5) 、池子总宽度 B: B=A/L=1260/28.8=43.8m 6) 、池子个数 n: 设每格池宽 b=7.0m,则:n=B/b=43.8/7.0=6.25 取整:n=7 个 7) 、校核长宽比: =
b L 28.8 7.0

=4.11>4(符合要求)

8) 、污泥部分所需总容积 V: 设两次清除污泥间隔时间 T=2d,每人每日产生污泥量 S=0.5L/(人 d) V=SNT/1000=0.5×1000000×2/1000=1000m3

10

11

9) 、每格池污泥部分所需容积V ′′ : V ′′=V/n=1000/7=143m3 10) 、污泥斗容积V1 : h4
′′ (7?0.5)

=

2 ′′

×tan75°=6.97m
1 3

V1 = h4
3

1

(f1 + f2 + f2 f1 )= × 6.97 × 72 + 0.52 + 72 + 0.52 = 131m3

11) 、污泥斗以上梯形部分污泥容积V2 : h4 =(28.8+0.3?7.0)×0.01=0.221m l1 =28.8+0.3+0.5=29.6m V2 = 1 2 2 h4 b =
l +l ′ 29.6+7.0 2 ′

l2 =7.0m

×0.221×7.0=29m3

12)、污泥斗和梯形部分污泥容积: V1 + V2 =131+29=160m3 >143m3 13)、池子中高度 H: 设缓冲层高度h3 = 0.5m 污泥部分高度h4 = h4 + h4
′ ′′

超高h1 =0.3m =0.221+6.97=7.19m=7.2m

H=h1 +h2 + h3 + h4 = 0.3 + 6 + 0.5 + 7.2 = 14.0m

6、常规瀑气池 (1) 、设计流量:Q=181800m3 /d (2) 、设计计算 ①、 BOD5 处理效率:E1 = 91.30% ②、瀑气池容积 V: 设混合液悬浮物浓度Nw = 3g/L(Kg/m3 ) 污泥负荷Fw = 0.4 f=0.8

则:混合液挥发性悬浮物浓度Nwv = fNw = 0.8 × 3 = 2.4kg/m3 去除的BOD5 的浓度Lr = 230 ? 20 = 210mg/L=0.21kg/m3 V=
QLr Fw Nwv

=

181800×0.21 2.4×0.5

=31815m3

③、水力停留时间tm 、ts : 名义水力停留时间tm = Q = 181800 = 0.175d = 4.2h 实际水力停留时间ts = ④、污泥产量?:
11
V (1+R)Q V 31815

=

31815 (1+0.5)×181800

= 0.11d = 2.8h

12

设污泥产泥系数 Y=0.6

衰减系数Kd = 0.07

系统每日产泥量?=YQLr ? Kd VNwv = 0.6 × 181800 × 0.21 ? 0.07 × 45450 × 2.1 =16225.7kg/d 去除每千克BOD5 产泥量 x= F d=
w

YK

0.6×0.07 0.4

=0.105kg/kgBOD5

⑤、泥龄θc : θc =

1

YFw ?Kd 0.6×0.4?0.07

=

1

=5.88d

当剩余污泥由二沉池排出时,剩余污泥排放流量: q=(1+R)θ =(1+0.5)×5.88 = 2576.5m3/d
c

VR

45450×0.5

⑥、需氧量 O: 设 a=0.5 b=0.15

瀑气池每日需氧量 O=AqLr + bVNwv =0.5×181800×0.21+0.15×45450×2.1=33405.8kgO2 /d 去除每千克BOD5 需氧量?Qb = a + F =0.5+ 0.4 = 0.88kgO2 /kgBOD5
w

b

0.15

⑦、确定瀑气池各部位尺寸: 水力停留时间为 t=2.8h 设 14 组瀑气池,每组容积为:V单 = 14 = 池深为:H=5.2m,则:面积 F=
B 8.9 H V 31815 14

=2272.5m3

V 单 2272.5

=

5.2

=437.0m2

池宽:B=8.9m,则:H = 7.2 = 1.71, 在 1~2 之间,符合要求。 池长:L= =49.1m,则: =
B B F L 49.1 8.9

=5.52,在 5~10 之间,符合要求。

7、辐流式沉淀池 (1) 、二沉池选择中心进水的辐流式沉淀池,选择 2 组辐流式沉淀池 每个池设计流量 Q=2.1/2=1.05m3 /s (2) 、设计计算 ①、沉淀池表面积 F: 设表面负荷 q=1.5m3 /(m2 h),则: F= ②、沉淀池直径 D: D= ③、沉淀池有效水深h2 :
12
4F π Q×3600 1.05×3600 q

=

1.5

= 2520m2

=

4×2520 3.14

=56.7m

13

设沉淀时间 t=3.5h,则:h2 = qt = 1.5 × 3.5 = 5.25m

④、径深比: =

D 56.7

h2 5.25

= 10.8 ,(符合 6~12 的要求)

⑤、污泥部分所需容积V1 : 设回流比 R=0.5,则:V1 = ⑥、沉淀池总高度 H: 设超高h1 = 0.3m 池底坡度 i=0.05 进水竖井半径r1 = 1.0m h4 = (r ? r1 )×i=(28.4?1.0)×0.05=1.37m 沉淀池底部圆锥体容积V2 : V2 = 3 h4 r2 + rr1 + r2 = 1 h5 =
V1 ?V2 5670?1198.7 F π 3.14 3 4(1+R)QR 4×(1+0.5)×1.05×0.5×3600 1+2R

=

1+2×0.5

=5670m3

缓冲层高度h3 = 0.3m 池半径内 r=D/2=28.4m

× 1.37 × 28.42 + 28.4 × 1.0 + 1.02 = 1198.7m3

=

2520

=1.77m

则:H=h1 +h2 + h3 + h4 + h5 = 0.3 + 5.25 + 0.3 + 1.37 + 1.77 = 8.99m 取:H=9.0m 8、接触池 (1) 、采用 2 个 3 廊道平流式消毒接触池,每组设计流量 Q=2.1/2=1.05m3 /s (2) 、设计计算 ①、接触池容积 V: 设消毒接触时间 t=30min,则:V=Qt=1.05×30×60=1890m3 ②、接触池表面积 F: 设有效水深h2 = 2.5m,则:F=h = 2.5 = 756m2
2

V 1890

③、接触池池长 L: 设接触池廊道单宽 B=5m,则:廊道总长L′ = =
B F 756 5

= 151.2m

接触池长 L= 3 =

L′ 151.2 3

=50.4m,取整 L=50m
151.2 5

校核长宽比: B = ④、池高 H:

L′

= 30.2 ≥ 10,符合要求。

13

14

设超高h1 = 0.3m,则:H=h1 + h2 =0.3+2.5=2.8m ⑤、出水部分堰上水头H′ : 取流量系数 m=0.42 H′ = (
Q mb 2g

堰宽 b=5m
1.05

)3 =(0.42×5.0×

2

)3 =0.23m 2×9.8

2

第二节、污泥处理系统设计计算
一、污泥泵房设计 1、二沉池活性污泥由吸泥管吸入,由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中,然 后由管道输送至回污泥泵房 2、扬程 二沉池水面相对地面标高:26.94-26.25=0.69 m, 回流污泥泵房泥面相对标高为-0.4m, 曝气池水面相对标高:28.70-26.25=2.45 m, 浓缩池水面相对标高:27.57-26.25=1.32m, 则污泥回流泵所需提升高度:2.47 -(-0.4)=2.85m 二、污泥处理构筑物设计计算 1、 辐流式浓缩池 (1) 、采用 2 个浓缩池,单池流量:Q=2576.5/2=1288.25m3 /d (2) 、设计计算 ①、沉淀池有效面积 F: 设流入浓缩池剩余污泥浓度 C=10kg/m3 ,固体通量 G=1.0kg/m2 h F= =
G QC 53.68×10 1.0

=536.8m2
4F π

②、沉淀池直径 D: D= ③、浓缩池容积 V:

=

4×536.8 3.14

= 26.15m

设浓缩时间 T=15h,则:V=QT=53.68×15=805.2m3 ④、沉淀池有效水深h2 :h2 = F = 536.8 = 1.5m ⑤、浓缩池剩余污泥量Q1 :
14
V 805.2

15

设浓缩前污泥含水率 P=99%,浓缩后污泥含水率P0 =97% Q1 = Q 100?P = 1288.25 × 100?97=429.4m3 /d=0.0050m3 /s
0

100?P

100?99

⑥、池底高度h4 : 设坡度 i=0.01,则:h4 = i=
2 D 26.15 2

×0.01=0.13m

⑦、污泥斗容积V1 : 设污泥斗上口半径 a=2.25m 泥斗倾角 α=55° 则:污泥斗高h5 =(a?b)tanα=(2.25?1.25)tan55°=1.43m 污泥斗容积V1 =3 πh5 (a2 + ab + b2 )=14.1m ⑧、浓缩池总高度 h: 设超高h1 =0.3m 缓冲层高度h3 = 0.3m
1

污泥斗下口半径 b=1.25m

则:h=h1 +h2 + h3 +h4 +h5 =0.3+1.5+0.3+0.13+1.43=3.66m ⑨、浓缩后分离出的污水量 q:
0 q=Q100?P =0.015×100?97 = 0.01m3 /s 0

P?P

99?97

⑩、溢流堰 浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽,然后汇入出水管排出。 出水槽流量 q=0.01m3 /s 设出水槽宽 b=0.4m
q

水深为 0.1m
0.01

则:水流速为:b×0.1=0.4×0.1=0.25m/s 溢流堰周长 C=π(D?2b)=3.14×(26.15?2×0.4)=79.6m 溢流堰采用单侧90°三角形出水堰,三角堰顶宽 0.30m,深 0.10m 每格沉淀池三角堰的个数: 每个三角堰流量q 0 =
0.01 266
2

79.6 0.3

=266 个

=0.000038m3 /s
2

三角堰水深h′ = 0.7q 0 5 =0.7×0.0000385 =0.012m 取h′ = 0.02m 三角堰后自由跌落 0.10m,则出水堰水头损失为 0.12m 2、 污泥消化池
15

16

(1) 、一级消化池设计计算 ①、一级消化池容积 V: 污泥量 Q=429.4×2+1000/2=1358.8m3 /d 投配率 P=0.05 设消化池个数为:n=4 个,即采用 4 座消化池 每座池子的有效容积:V= ②、各部分尺寸的确定: 消化池直径 D=25m 池底锥底直径d2 = 2m 上锥体倾角α1 = 20° 消化池主体高度h3 = 15m 上锥体高度h2 = tanα1 ( 取h2 = 4m 下锥体高度h4 = tanα2 ( 取h4 =2m 则:池总高 H=h1 +h2 +h3 +h4 =2+4+15+2=23m 总高与直径比:25=0.92,符合 0.8~1 的要求。 ③、各部分容积:
2 集齐罩容积:V1 =4 πd1 h1 = 4 × 3.14 × 22 × 2 = 6.28m3 1 1 23 D?d 2 2 D?d 1 2 Q nP

=

1358.8 4×0.05

=6794.0m3

集气罩直径d1 = 2m 集气罩高度h1 = 2m 下锥体倾角α2 = 10°

)=tan20°×

25?2 2

=4.19m

)=tan10°×

25?2 2

=2.03m

弓形部分容积:V2 = 6 h2 [3
1 4

π

D 2 ) 2 1 4

+3

d1 2

+ h2 = 1021m3 2

圆柱部分体积:V3 = πD2 h3 = × 3.14 × 252 × 15 = 7359.4m3 下锥部分容积:V4 = 3 h4 [( 2 )2 + 2 ×
π D D d2 2

+ ( 22 )2 ]=355.3m3

d

消化池有效容积:V0 = V1 + V2 + V3 + V4 =8742.0>6794.0m3 ④、一级消化后污泥量V2 : 一级消化前生污泥量V1 = 1358.8m3 /d 污泥可消化程度R d = 50%
16
′ ′

生污泥含水率P1 = 97% 一级消化占可消化程度的比例 m=80%

17

生污泥中有机物含量Pv = 65% 由V2 P2 = V1 P1 和 V2 = 1348.7m3 /d
′ ′ ′ ′

记一级消化后污泥含水率为P2


V2 (1 ? P2 )=V1 (1?P1 ) (1?Pv R d m)求得: P2 = 97.73%
1348.7 4

一级消化池单池污泥量为: (2) 、二级消化池计算 ①、二级消化池容积 V: 污泥量 Q=1358.8m3 /d

=337.18m3 /d

投配率 P=0.1

设消化池个数为:n=2,即采用年 2 座二级消化池 二级消化池的有效容积:V=nP =
Q 1358.8 2×0.1

=6794.0m3 /d

由于二级消化池单池容积与一级消化池相同,因此,二级消化池各部分尺寸同一 级消化池。 ②、二级消化后污泥量V3 : 生污泥量V1 = 1358.8m3 /d 二级消化后含水率P3 = 95% 则:V3 =
′ 100?P 1 100?97 ′ V (1?Pv R d )= ×1358.8×(1?0.65×0.50)=550.31m3 /d 100?P 3 1 100?95 ′ ′

生污泥含水率P1 = 97%

(3) 、平面尺寸计算: ①、池盖表面积 F:
2 集气罩表面积F1 = 4πd1 + πd1 h1 = 4×3.14×22 + 3.14 × 2 × 2 = 15.7m2 1 1

池顶表面积F2 =4 (4h2 + D)= 2

π

3.14 4

×(4×42 + 25)=69.87m2

池盖表面积 F=F1 + F2 =15.7+69.87=85.57m2 ②、池壁表面积F3 :F3 = πDh3 =3.14×25×15=1177.5m2 ③、池底表面积F4 :F4 = πl( 2 +
D d2 2

)+π(
25

d2 2



2

=3.14× 22 + ( 2 )2 ×( 2 + 2)+3.14×( 2 ) =539.75m2 3、贮泥池 (1) 、设计流量 Q 由前面可知:
17

25

2

2

2

18

浓缩后剩余污泥量Q1 =429.4×2=858.8m3 /d 初沉污泥量 Q 2 =
1000 2

=500m3 /d

每日产生污泥量 Q=Q1 + Q 2 = 1358.8m3 /d (2) 、贮泥池的容积 V: 设储泥时间 t=10h 贮泥池计算容积V ′ = 储泥池个数 n=2
Qt 24n

=

1358.8×10 24×2

=283.08m3

设贮泥池有效深度h2 =3.0m 贮泥池边 a=8.0m 则:污泥斗高度h3 =tanα
a?b 2

污泥斗倾角 α=60° 污泥斗底边长 b=2.0m =tan60°×
1 3 8?2 2

=5.20m

贮泥池设计容积 V=a2 h3 + h3 a2 + ab + b2 =82 × 3+3×5.20×(82 + 8 × 2 + 22 ) =337.6>283.08(符合要求) (3) 、贮泥池高度 h: 设超高 h1=0.3m 有效水深 h2=3.0m 污泥斗高 h3=5.20m
1

则:h= h1+ h2+ h3=0.3+3.0+5.20=5.50m 4、污泥脱水房 脱水前污泥含水率 P1=95% 脱水前污泥量 Q0=550.31m3 /d 脱水后污泥量 Q= Q0100?P2 = 550.31 × 100?75 = 110.06m3 /d 脱水后干污泥重量 M=Q(1?P2)×1000=110.06×(1?75%)×1000=27515kg/d 污泥脱水后形成泥饼用车运走,分离液返回处理系统前端进行处理。 机械脱水间平面尺寸为:L×B=60×20,高为 6.0m。
100?P1 100?95

脱水后污泥含水率 P2=75%

第四章、污水处理厂的平面布置图
1、总平面布置原则 (1) 、该污水处理厂为污水处理厂新建工程,主要处理构筑物有:机械除渣格栅井、污水提 升泵房、平流沉砂池、辐流初次沉淀池、常规曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓 缩池、消化池、计量设施等及若干辅助建筑物。 (2) 、总图平面布置时应遵从以下几条原则。
18

19

① 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑,以便于节约用地和运行管理。 ② 工艺构筑物(或设施)与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异,分别相对独立布 置,并协调好与环境条件的关系(如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建 筑物等) 。 ③ 构(建)之间的间距应满足交通、管道(渠)敷设、施工和运行管理等方面的要求。 ④ 管道(线)与渠道的平面布置,应与其高程布置相协调,应顺应污水 处理厂各种介质输送的要求,尽量避免多次提升和迂回曲折,便于节能降耗和运行维护。 ⑤ 协调好辅建筑物,道路,绿化与处理构(建)筑物的关系,做到方便生产运行,保 证安全畅道,美化厂区环境。 (3) 、总平面布置结果 城市夏季主导风向为东南风,因此,污水厂可设在河流下游北侧,即城市的西北角。 污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东北部,占地较 大的污水处理构筑物在厂区西部,沿流程自南向北排开,污泥处理系统在污水处理构筑 物的西部。厂区主干道宽 7 米,两侧构(建)筑物间距不小于 15 米,次干道宽 4 米,两 侧构(建)筑物间距不小于 10 米。 该厂平面布置特点为:流线清楚,布置紧凑。鼓风机房和回流污泥泵房的位置布置, 节约了管道与动力费用,便于操作管理。污泥消化系统构筑物靠近四氯化碳制造厂(即 在处理厂西侧) ,使消化气、蒸气输送管较短。节约了基建投资。办公室。生活住房与处 理构筑物、鼓风机房、泵房、消化池等保持一定距离,位于常年主风向的上风向,卫生 条件与工作条件均较好。在管线布置上,尽量一管多用,如超越管、处理水出厂管都借 道雨水管泄入附近水体,而剩余污泥、污泥水、各构筑物放空管等,又都与厂内污水管 合并流人泵房集水井。

第五章、污水处理厂的高程布置
一、水头损失计算 1、设计说明 在污水处理厂内, 各构筑物之间水流多为重力自流, 前面构筑物内的水位应高于后面构 筑物的水位。 本设计中仅有粗格栅与集水池之间用泵提升, 细格栅与沉砂池则通过加高实现 水流在后面各个构筑物之间的自流。后面的各个构筑物采用半埋式。 2、设进水管有 3 根,总设计流量为 2.10m3 /s,则每根管的流量为 0.7m3 /s,进水管选用 直径 D=1000m 的钢筋混凝土管,进水端设计管内底标高为 23.64m。 3、各构筑物水头损失 (1) 、污水流经各处理构筑物的水头损失,按照下表进行估算:
19

20

表 1 个处理构筑物水头损失估算表 构筑物名称 格栅 沉沙地 平流式沉淀池 竖流式沉淀池 辐流式沉淀池 双层沉淀池 曝气池:污水潜流入池 污水跌水入池 水头损失/m 0.1-0.29 0.1-0.25 0.2-0.4 0.4-0.5 0.5-0.6 0.1-0.2 0.25-0.5 0.5-1.5

(2)污水流经连接前后两处理构筑物的管渠(包括配水设施)时产生的水头损失,包括 沿程和局部水头损失 沿程水头损失的计算公式: h1 ? i ? L 式中 i 坡度,可查给水排水手册得;L 为管长,单位为 m。 局部水头损失的计算公式: h 2 ? ?ξ
v
2

2g

式中: ξ 为局部阻力系数,查设计手册; v 为管内流速,m/s,0.6~1.2; 因为初步设计,故局部水头损失估为 0.2 倍的沿程水头损失,即 h2=0.2 h1 4、水头损失计算 (1) 、各构筑物水头损失计算 计算厂区内污水在处理流程中的水头损失,选最长的流程计算,结果见下表二所示: 假设污水进水管长为 120m,D=1000mm,以最大流速 0.858 m / s 设计则由上式计算得出水头 损失为 0.2m 水柱。由于进水管一般不能满流,取其直径的 2/3 为基准,可得水面标高约为 24.31m。 表 2 构筑物水头损失表 构筑物名称 计量堰 粗格栅 水头损失 0.35 0.10 构筑物名称 初沉池 瀑气池
20
3

水头损失 0.35 0.40

21

提升泵房 细格栅 沉砂池

2.00 0.14 0.25

二沉池 接触池

0.50 0.40

(2) 、管道水力损失计算 以出水口至计量堰为例,计算管道水力损失: 设计流量 Q=2.1m3 /s,管长 L=500m,直径 D=1200m 则,流速 v=πD 2 =3.14×1.22 =1.86m/s 延程水头损失:h1 =iL=0.0019×500=0.95m 局部水头损失:h2 =0.2h1 =0.19m 计算结果如下表 3 所示:
4Q 4×2.1

表 3 污水管道水头损失计算表

名称

设计流量 (m3 /s) 管径 D (mm)

管段设计参数 坡度 i (%0) 0.60 4.40 4.90 4.90 4.90 4.90 4.90 2.20 流速 v (m/s) 0.83 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.86 1.66 管长 L (m) 500 45 45 25 80 30 50 80 延程 (m) 0.95 0.027 0.20 0.12 0.39 0.15 0.25 0.18

水头损失 局部 (m) 0.19 0.05 0.04 0.024 0.78 0.03 0.05 0.04 合计 (m) 1.14 0.03 0.24 0.14 1.17 0.18 0.30 0.22

出水口至计量堰 计量堰至接触池 接触池至二沉池 二沉池至配水井 配水井至瀑气池 瀑气池至初沉池 初沉池至配水井 配水井至沉砂池

2.10 0.525 0.525 0.525 0.525 0.525 0.525 1.05

1200 900 600 600 600 600 600 900

21

22

二、污水处理系统高程计算 污水处理流程向上倒推计算, 以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。 为了降低运 行费用和便于维护管理,污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜。 高程布置时,使接触池的水面与地面相平,即:接触池的水面标高为:26.25m。然后, 根据表 1 和表 2 的水头损失数据, 通过水力计算推出前构筑物各控制标高。 计算结果如下表 4 所示: 表 4 构筑物及管道水面标高计算表 名称 水面上游标高 (m) 出水口至计量堰 计量堰 计量堰至接触池 接触池 接触池至二沉池 二沉池 二沉池至配水井 配水井至瀑气池 瀑气池 瀑气池至初沉池 初沉池 初沉池至沉砂池 沉砂池 细格栅 25.67 26.02 26.05 26.45 26.69 27.19 27.33 28.50 28.90 29.08 29.43 29.95 30.20 30.34 水面下游标高 (m) 24.53 25.67 26.02 26.05 26.45 26.69 27.19 27.33 28.50 28.90 29.08 29.43 29.95 30.20 30.18 30.27 29.33 28.70 26.94 26.26 25.80 构筑物水面标高 (m) 地面标高 (m) 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25 26.25

由表 4 可知,出水口水面标高为 24.53m,而所设水位为 24.31m,则出水口水面标高高 于所设水位,满足排放要求。

三、污泥处理系统高程计算 1、污泥处理构筑物的水头损失 当污泥以重力流排出池体外时,污泥处理构筑物的水托损失以各构筑物出流水头计算, 初沉池,浓缩池,消化池取 1.5m,二沉池取 1.2m。 2、污泥管道水头损失计算如下表 5 所示:
22

23

表 5 污泥管道水头损失表

名称

管道设计参数 直径 D (m) 坡 度 i (%0) 4.00 4.00 4.00 4.00 管长 L (m) 250 15 20 20 延 程

水头损失 局 部 合 计

(m) 1.00 0.06 0.08 0.08

(m) 0.13 0.03 0.13 0.12

(m) 1.13 0.09 0.21 0.20

初沉池至沉砂池 浓缩池至一级消化池 一级消化池至二级消化池 二级消化池至脱水泵房

200 150 150 150

由表 4 可知,初沉池水面标高 29.33m,当污泥以重力流排出池体外时,污泥处理构筑 物的水托损失以各构筑物出流水头计算,初沉池,浓缩池,消化池取 1.5m。 则:初沉池至沉砂池总水头损失为 1.5m+1.13=2.63m; 则:下游泥面标高为 29.33-2.63=26.70m,以此类推。 由于消化池高度较高,可以满足后续脱水机房的需要,考虑土方平衡,一般确定一级消 化池泥面为地上 6.0m,即 32.25m。 根据一般经验,浓缩池相对地面标高可在 1 到 3 范围里取。使浓缩池相对地面坐标为 1.32m,即为 27.57m。从污水高程可知初沉池液面标高和二沉池液面标高。 计算结果如下表 6 所示: 表 6 污泥处理构筑物及管道水面标高计算表 名称 上游泥面标高 (m)
初沉池 初沉池至沉砂池

下游泥面标 高(m)

构筑物泥面标 高(m) 29.33

地面标高 (m) 26.25 26.25 26.25

29.33

28.20

浓缩池至一级消化池 浓缩池 一级消化池 一级消化池至二级消化池 二级消化池 二级消化池至脱水机房

27.57

28.20 27.57 32.25

26.25 26.25 26.25 26.25 32.04 26.25 26.25

32.25

32.04

32.04

31.84

23

24

脱水机房

31.84

26.25

24


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