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污水处理厂工艺设计说明书


四川理工学院课程设计

污水处理工艺设计

学 学 专 班

生:李崇豪 号:11141020208 业:给水排水工程 级:2011 级 2 班

指导教师:司马卫平

四川理工学院建筑工程学院
二○一四年一月

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目录

/>一、总论 ................................................. 4 1、设计题目 ........................................... 4 2、设计资料 ........................................... 4 二、污水处理工艺流程说明 ................................. 5 1、方案确定的原则 ..................................... 5 2、可行性方案的确定 ................................... 5 3、污水处理工艺流程的确定 ............................. 6 4、污水处理工艺流程说明 ............................... 7 2.4.1 进出污水水质.................................. 7 三、处理构筑物设计 ....................................... 7 1、格栅 ............................................... 7 3.1.1 栅条间隙数 n: ................................ 8 3.1.2 有效栅宽 :................................... 7 3.1.3 过栅水头损失: ................................ 7 3.1.4 栅后槽的总高度: .............................. 9 3.1.5 格栅的总长度: ................................ 8 3.1.6 每日栅渣量:.................................. 8 2、污水提升泵房 ....................................... 9 3.2.1 设计计算...................................... 9 3.2.2 集水池........................................10 3.2.3 泵站高度确定..................................10
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3、沉砂池 ............................................ 11 3.3.1 平流式沉沙池的设计参数 ....................... 11 3.3.2 平流式沉砂池设计 ............................. 12 4、氧化沟 ............................................ 14 3.4.1 氧化沟类型选择 ............................... 14 3.4.2 设计参数..................................... 15 3.4.3 设计流量..................................... 15 3.4.4 去除 ........................................ 16 3.4.5 脱氮 ........................................ 16 3.4.6 除磷 ........................................ 17 3.4.7 氧化沟总容积及停留时间 ....................... 17 3.4.8 需氧量 ...................................... 18 3.4.9 氧化沟尺寸................................... 18 3.4.10 进水管和出水管 .............................. 19 3.4.11 出水堰及出水竖井 ............................ 20 5、浓缩池 ............................................ 21 3.5.1 设计参数..................................... 21 3.5.2 中心管面积................................... 21 3.5.3 沉淀部分的有效面积 ........................... 22 3.5.4 浓缩池有效水深 ............................... 22 3.5.6 校核集水槽出水堰的负荷 ....................... 22 3.5.7 浓缩部分所需的容积 ........................... 22
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3.5.8 圆截锥部分的容积 ............................. 22 3.5.9 浓缩池总高度................................. 23 6、 消毒池............................................23 3.6.1 主要设计参数.................................23 3.6.2 每日加氯量...................................24 3.6.3 工艺尺寸.....................................25 3.6.4 加氯机.......................................25 四、参考文献 ............................................ 26

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一、总论
1、设计题目 某城镇污水处理厂工艺设计 2、设计资料 规划资料——该城镇将建设各种完备的市政设施,其中排水系统采用完全分 流制体系。规划人口:近期 30000 人,2020 年发展为 60000 人,生活污水量标 准为日平均 200 L/人。工业污水量近期为 5000 m3/d,远期达 10000 m3/d,工业 污水的时变化系数为 1.3,污水性质与生活污水类似。生活污水和工业污水混合 后的水质预计为:BOD5 = 200 mg/L,SS = 250 mg/L,CODcr = 400 mg/L,NH4 +-N = 30 mg/L,总 P = 4 mg/L;要求达到的出水水质达到国家污水综合排放 二级标准。

二、污水处理工艺流程说明
1、方案确定的原则
(1)采用先进、稳妥的处理工艺,经济合理,安全,可靠。 (2)合理布局,投资低,占地少。 (3)降低能耗和处理成本。 (4)综合利用,无二次污染。 (5)综合国情,提高自动化管理水平。

2、可行性方案的确定
城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源, 利用微生物 的代谢作用使污染物降解, 它是城市污水处理的主要手段,是水资源可持续发展 的重要保证。城市二级污水处理厂常用的方法有:传统活性污泥法、AB 法、氧 化沟法、SBR 法等等。

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3、污水处理工艺流程的确定
氧化沟利用连续环式反应池(Cintinuous Loop Reator,简称 CLR)作生物 反应池, 混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环,氧化沟通常在延 时曝气条件下使用。 氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置,向反应池中 的物质传递水平速度,从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。 氧化沟工艺一般可不设初沉池,在不增加构筑物及设备的情况下,氧化沟 内不仅可完成碳源的氧化,还可实现硝化和脱硝,成为 A/O 工艺;氧化沟前增加 厌氧池可成为 A2/O(A-A-O)工艺,实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧 稳定,可直接浓缩脱水,不必厌氧消化。 氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺,与 传统活性污泥系统相比,它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。 ① 工艺流程简单、构筑物少,运行管理方便。一般情况下,氧化沟工艺可 比传统活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统,基建投资少。另外,由于不 采用鼓风曝气的空气扩散器,不建厌氧消化系统,运行管理要方便。 ② 处理效果稳定,出水水质好。实际运行效果表明,氧化沟在去除 BOD5 和 SS 方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水,运行也更稳定可靠。同 时,在不增加曝气池容积时,能方便地实现硝化和一定的反硝化处理,且只要适 当扩大曝气池容积,能更方便地实现完全脱氮的深度处理。 ③ 基建投资省,运行费用低。实际运行证明,由于氧化沟工艺省去初沉池 和污泥厌氧消化系统,且比较容易实现硝化和反硝化,当处理要求脱氮时,氧化 沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多(当只需去除 BOD5 时,可能 节省不多) 。同样,当仅要求去除 BOD5 时,对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运 行费用比传统活性污泥法略低或相当,而要求去除 BOD5 且去除 NH3-N 时,氧化沟 工艺运行费用就比传统活性污泥法节省较多。 ④ 污泥量少,污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达 20~ 30d,污泥在沟内得到了好氧稳定,污泥生成量就少,因此使污泥后处理大大简 化,节省处理厂运行费用,且便于管理。 ⑤ 具有一定承受水量、 水质冲击负荷的能力。 水流在氧化沟中流速为 0.3~ 0.4m/s, 氧化沟的总长为 L, 则水流完成一个循环所需时间 t=L/S,当 L=90~600m 时,t=5~20min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间 T 为 10~24h,因此可 计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为 30~280 次不等。 可见原污水 一进入氧化沟, 就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释,因此具有一定承受冲 击负荷的能力。

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⑥ 占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较 长,使氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积,占地面积可能会大些,但 因为省去了初沉池和污泥厌氧消化池,占地面积总的来说会少于传统活性污泥 法。 4、污水处理工艺流程说明 2.4.1 进出污水水质 ⑴ 进水水质 生活污水和工业污水混合后的水质预计为: BOD5 = 150mg-220/L, SS = 200-320 mg/L,COD = 230-340 mg/L,NH4+-N = 30 mg/L,总 P = 6.8-9.4 mg/L。 ⑵出水水质 出水水质达到国家污水综合排放二级标准。BOD5 = 30 mg/L,SS = 30 mg/L, COD = 120 mg/L,NH4+-N = 25 mg/L,总 P = 1 mg/L。 ⑶进水流量 规划人口:近期 4.8 万 人,2020 年发展为 9.0 万 人,生活污水量标准 为日平均 510 L/人。综合用水量定额为:2010 年,420 升/人/天;2020 年, 510 升/人/天。 污水处理厂: 设计日最大流量 Qmax=510*90000/24/3600=531.25l/s

三、处理构筑物设计
1、格栅
格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质,以 保证后续处理单元和水泵的正常运行,减轻后续处理单元的负荷,防止阻塞排泥 管道。 格栅的设计计算主要包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算 等。

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3.1.1 栅条间隙数 n:
Qmax sin ? bhv

n?

式中: Qmax ——最大设计流量, m 3 / s ;

b ——栅条间隙, m ,取 b =0.03 m ;

h ——栅前水深, m ,取 h =0.4 m ; v ——过栅流速, m s ,取 v =1.0 m s ;
sin ? ——经验修正系数,取 ? = 60 ;
n? Qmax sin ? 0.531? sin 60? ? ? 51.1 bhv 0.03 ? 0.4 ? 1.0



3.1.2 有效栅宽 B :
B ? S (n ? 1) ? bn

式中: S ——栅条宽度, m ,取 0.01 m 。 则:
B ? S (n ? 1) ? bs ? 0.01? (51.1 ? 1) ? 0.03 ? 51.1 ? 2.034m

3.1.3 过栅水头损失:

h1 ? k ? h0
h0 ? ? ? v2 ? sin ? 2g

式中: h1 ——过栅水头损失, m ;
h0 ——计算水头损失, m ;

ξ ——阻力系数,栅条形状选用正方形断面所以 b?S 0.03 ? 0.01 ? ?( ? 1) 2 ? ( ? 1) 2 ? 1.17 ,其中 ? ? 0.64 ; ?b 0.64 ? 0.03

g ——重力加速度, m s 2 ,取 g =9.81 m s 2 ;

k ——系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增大倍数,一般采用 k =3;
1.0 2 v2 ? sin 60? ? 0.154m sin ? ? 3 ? 1.17 ? 则: h1 ? k? 2g 2 ? 9.81

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3.1.4 栅后槽的总高度 H :
H ? h ? h1 ? h2

式中: h2 ——栅前渠道超高, m ,取 h2 =0.3 m 。 则: H ? h ? h1 ? h2 =0.4+0.154+0.3=0.854 3.1.5 格栅的总长度 L :
L ? L1 ? L2 ? 0.5m ? 1.0m ? H1 tan ?

式中: L1 ——进水渠道渐宽部位的长度, m , L1 ?

B ? B1 ,其中, B1 2 tan?1

为进水渠道宽度, m , ?1 为进水渠道渐宽部位的展开角度,取 ? 1 =20 ;
L2 — — 格 栅 槽 与 出 水 渠 道 连 接 处 的 渐 窄 部 分 长 度 , m , 取

L2 ? 0.5L1 ;
H1 ——格栅前槽高, m .

则: L1 ?

2.034 ? 1.3275 B ? B1 ? ? 0.970m 2 tan 20? 2 tan?1

L2 ? 0.5L1 =0.485m

H1 ? h ? h2 ? 0.4 ? 0.3 ? 0.7 m
L ? L1 ? L2 ? 0.5m ? 1.0m ?

0.7 H1 ? 0.97 ? 0.485 ? 0.5 ? 1.0 ? ? 3.36m tan 60? tan ?

3.1.6 每日栅渣量 W :
Qmax ?W1 ? 86400 K z ?1000

W?

式中: W ——每日栅渣量, m3 / d ;
W1 ——单位体积污水栅渣量, 取 W1 =0.07 m3 103 m3污水 ; m3 /(103 m3污水) ,

K z ——污水流量总变化系数.

则:

W?

Qmax ?W1 ? 86400 0.531 ? 0.07 ? 86400 3 ? m / d ? 2.344 m 3 / d 1.37 ? 1000 K z ?1000

由所得数据,所以采用机械除污设备。
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2、污水提升泵房
提升泵房以提高污水的水位, 保证污水能在整个污水处理流程过程中流过,从而 达到污水的净化。 3.2.1 设计计算 设计水量为
3 m 3 / d *K=20160*1.47=29635m /d, Q= 20160 选用 3 台卧式排污泵 (二用一备) ,

则流量为 w ?

29635 Q 10000 33 ? 1234 .8 m /h。 ? ? 416.7 m /h 1 n 24 ?1

2.扬程的估算[1] 泵扬程的估算 H=H 静+2.0+(0.5~1.0) 式中:H 静——水泵集水池的最低水位 H1 与水泵出水管提升后的水位 H2 之差; 2.0——水泵吸水喇叭口到沉砂池的水头损失; 0.5~1.0——自由水头的估算值,取为 1.0; H1=进水管底标高+D×h /D-过栅水头损失-1.5 =433.0+1.4×0.85-0.085-0.14-1.5=432.465m H2=接触池水面标高+沉砂池至接触池间水头损失 接触池水面标高与厂区地面大致相平,取为 434.0m; 沉砂池至接触池间水头损失为 3.5~4.5m,取 4.5m; 则: H2=434.0+4.5=438.5m H 静= H2- H1=438.5-432.465=6.035m 则水泵扬程为: H=H 静+2.0+1.0=6.035+2.0+1.0=9.035m ,取 10m。

型号

排出口径(mm)

流量(m3/h)

扬程(m)

转速(r/min)

功率(kw)

10

250PW600-12-37

250

600

12

1480

37

泵的选型如下:表 3-2 3.2.2 集水池

1.集水池形式[1] 污水泵站的集水池宜采用敞开式,本工程设计的集水池与泵房和共建,属封 闭式。 2.集水池的通气设备[1] 集水池内设通气管,并配备风机将臭气排出泵房。 3.集水池清洁及排空措施[1] 集水池设有污泥斗,池底作成不小于 0.01 的坡度,坡向污泥井。从平台到池 底应设下的扶梯,台上应有吊泥用的梁钩滑车。 4.集水池容积计算[1] 泵站集水池容积一般按不小于最大一台泵 5 分钟的出水量计算, 有效水深取
1.5 — 2.0 m .

本次设计集水池容积按最大一台泵 6 分钟的出水量计算,有效水深取 2 米。 V=qt=600*6/60=60m3 则集水池的最小面积 F 为
F? V 60 ? ? 30 m 2 h 2

3.2.3

泵房高度的确定

1.地下部分[1] 集水池最高水位为格栅出水水位标高即: H 1 ? 432.465m 集水池最低水位为: 432 .465 ? 1.6 ? 430 .865 m 集水池最低水位至池底的高差按水泵安装要求取: 1.2m 则泵房地下埋深 H 1 ? 434.0 ? 430.865 ? 1.2 ? 4.335m 2.地上部分[1,12]

H2 ? n ? a ? c ? d ? e ? h
式中: n —一般采用不小于 0.1 ,取为 0.1m ;

a —行车梁高度,查手册 11 为 0.7 m ;
11

c —行车梁底至起吊钩中心距离,查手册 11 为 1.06m ;
d —起重绳的垂直长度;取 0.5m

e —最大一台水泵或电动机的高度;为 2.14m 。
h —吊起物低部与泵房进口处室内地坪的距离, 0.3m

H 1? 0.1 ? 0.7 ? 1.06 ? 0.5 ? 2 ? 0.3 ? 4.66m ,本设计取 6.0 米。
则泵房高度 H ? H1 ? H 2 ? 4.335 ? 6.0 ? 10.335m

3、沉砂池
沉砂池的形式有平流式、 竖流式和曝气沉砂池。 其作用是从污水中去除沙子, 渣量等比重较大的颗粒, 以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。工作原 理是以重力分离为基础, 即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机 颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带走。 设计中采用的平流式沉砂池是最常用的一种形式,它的截留效果好,工作稳 定,构造简单。 3.3.1 平流式沉沙池的设计参数 (1)污水在池内的最大流速为 0.3m/s,最小流速应不小于 0.15m/s; (2)最大时流量时,污水在池内的停留时间不应小于 30s,一般取 30s—60s; (3)有效水深不应大于 1.2m,一般采用 0.25—1.0m,每格宽度不宜小于 0.6m; (4)池底坡度一般为 0.01—0.02, 当设置除砂设备时, 可根据除砂设备的要求, 确定池底的形状。 3.3.2 平流式沉砂池设计 ⑴沉砂部分的长度 L :
L ? vt

式中: L ——沉砂池沉砂部分长度, m ;
v ——最大设计流量时的速度, m s ,取 v ? 0.3m / s 。

t ——最大设计流量时的停留时间,s,取 t =30s。
则: L ? vt ? 0.3 ? 30 ? 9m

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⑵水流断面面积 A Q A ? max v 式中: A ——水流断面面积, m 2 ;
Qmax ——最大设计流量(近期), m3 s 。

则: A ?

Qmax 0.233 ? ? 0.777 m 2 0.3 v

⑶沉砂池有效水深 h2 : 采用两个分格,每格宽度 b ? 0.5m ,总宽度 B ? 1.0m A h2 ? B 式中: B ——池总宽度, m ;
h2 ——设计有效水深, m 。
A 0.777 ? ? 0.777 (<1.2m,合理) B 1.0

则: h2 ?

⑷贮砂斗所需容积 V : 86400 Qmax ? T ? X V? K z ?106 式中: V ——沉砂斗容积, m 3 ;

X ——城镇污水的沉砂量, m3 / 106 m3 污水,取 X ? 30m3 / 106 m3 污水; T ——排砂时间的间隔, d ,取 T ? 2d ;
K z ——污水流量总变化系数。

则: V ?

86400 Qmax ? T ? X K z ? 10
6

?

86400? 0.233? 2 ? 30 ? 0.816m 3 1.48 ? 106

⑸贮沙斗各部分尺寸计算: 设贮沙斗底宽 b1 ? 0.5m ,斗壁与水平面的倾角为 60°;则贮沙斗的上口宽 b2 为:
b2 ? ? 2h3 ? b1 tan 60 ?

贮砂斗的容积 V1 :

? V1 ? 1 3 h3 (S1 ? S2 ? S1 ? S2 )
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式中: V1 ——贮砂斗容积, m 3 ;

? ——贮砂斗高度, m ,取 h3 ' =0.35 m ; h3
S1 , S 2 ——分别为贮砂斗下口和上口的面积, m 2 。
? 2h3 2 ? 0.35 ? b1 ? ? 0.5 ? 0.904 m tan 60? tan 60?

则: b2 ?

? V1 ? 1 3 h3 (S1 ? S2 ? S1 ? S2 )
1 ? 2 2 ?1 ? 0.35 ? (0.904 2 ? 0.52 ? 0.904 ? 0.5) ? 0.177 m3 3 h3 (b1 ? b2 ? b1b2 ) ? 3

⑹贮砂室的高度 h3 : 假设采用重力排砂,池底设 6%的坡度坡向砂斗,则: L ? 2b2 ? b? ? ? h3 ? h3 ? 0.06 ? l2 ? h3 ? 0.06 2 式中: b ' ——两沉砂斗之间的平台长度, m ,取 b ' =0.2 m 。 l ? 2b2 ? b? 9 ? 2 ? 0.904 ? 0.2 ? ? 0.35 ? 0.06 ? ? 0.56 m 则: h3 ? h3 ? 0.06 ? 2 2 ⑺池总高度 H :
H ? h1 ? h2 ? h3

式中: H ——池总高度, m ;
h1 ——超高, m, 取 h1 =0.3 m ;

则: H ? h1 ? h2 ? h3 ? 0.3 ? 0.777 ? 0.56 ? 1.637 m

⑻核算最小流速 vmin :
vmin ? Qmin n1 ? Amin

式中: Qmin ——设计最小流量, m 3 / s ;
n1 ——最小流量时工作的沉砂池数目;

Amin ——最小流量时沉砂池中的过水断面面积, m 2 ;

则: v min ?

Qmin 0.1 ? ? 0.2574 (m / s) (>0.15m/s,合格) n1 Amin 1 ? 0.777? 0.5

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4、氧化沟
氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式,一般采用圆形或椭圆形廊道,池体狭 长,池深较浅,在沟槽中设有机械曝气和推进装置,近年来也有采用局部区域鼓 风曝气外加水下推进器的运行方式。池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道 内的混合液单向流动。通过曝气或搅拌作用在廊道中形成 0.25—0.30m/s 的流 速,使活性污泥呈悬浮状态,在这样的廊道流速下,混合液在 5—15min 内完成 一次循环,而廊道中大量的混合液可以稀释进水 20—30 倍,廊道中水流虽呈推 流式,但过程动力学接近完全混合反应池。当污水离开曝气区后,溶解氧浓度降 低,有可能发生反硝化反应。 大多数情况下, 氧化沟系统需要二沉池,但有些场合可以在廊道内进行沉淀 以完成泥水分离过程。 3.4.1 氧化沟类型选择 该设计为小型污水厂,选择交替型三沟式氧化沟,其出水水质高,脱氮除磷 效果明显,构筑物简单。三沟式氧化沟(T 型)是由三个相同的氧化沟组建在一 起作为一个单元运行, 三个氧化沟之间相互双双连通,两侧的氧化沟可起曝气和 沉淀的双重作用, 中间的氧化沟一直作为曝气池, 原污水交替进入两侧的氧化沟, 处理水则相应的从作为沉淀池的两侧氧化沟流出。 其运行方式可以根据不同的进 水水质及出水水质要求而改变,所以系统运行灵活,操作方便。三沟式氧化沟是 一个 A-O(兼氧-好氧)活性污泥系统,可以完成有机物的降解和硝化反硝化过 程,能取得良好的 BOD5 去除效果和脱氮效果,依靠三池工作状态的转换,可以 免除污泥回流和混合液回流, 运行费用大大的降低, 处理流程简单, 省去二沉池, 管理方便,基建费用低,占地面积小。 3.4.2 设计参数 ⑴进水水质

BOD5 浓度 S =220mg/L;SS = 320 mg/L;COD = 340 mg/L;NH
0

+ 4

-N = 40 mg/L;

总 P=9.4mg/L ⑵出水水质

BOD5 浓度 Se=20mg/L; TSS 浓度 X e ? 20mg / L ;
混合液挥发性悬浮固体浓度 (MLVSS) X v ? 2500 mg / L (VSS / TSS ? 0.7) ;

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污泥龄 ? c ? 25d ;
mg / L 混合液悬浮固体浓度 (MLSS) X ? 4000

内源代谢系数 Kd ? 0.06 3.4.3 设计流量

Q ? 0.233m3 / s ? 20160 m3 / d

3.4.4 去除 BOD5 ⑴氧化沟出水溶解性 BOD5 浓度 S ? Se ? S1 ,为了保证氧化沟出水的 BOD5 浓度, 必须控制氧化沟出水所含溶解性的 BOD5 的浓度。其中 S1 为沉淀池出水中的 VSS 所构成的 BOD5 浓度
S1 ? 1.42(VSS / TSS) ? TSS ? (1 ? e ?0.23?5 ) ? 1.42 ? 0.7 ? 20 ? (1 ? e ? 0.23?5 ) ? 13.587(m g / L)

S ? S e ? S1 ? 20 ? 13.587 ? 6.413 (mg / L)
⑵好氧区容积 V1 :
V1 ? Y? cQ( S0 ? S ) X v (1 ? K d? c )

式中:Y—污泥的产率系数,取 0.6;

?c —污泥龄,25d;
X v —混合液挥发性悬浮固体浓度,2500mg/L; K d —内源代谢系数,0.06
m3 / d 。 Q —流量, 20160

则: V1 ?

) ? 25 Y? cQ( S0 ? S ) 0.6 ? 20160? (0.22 ? 0.006413 ? =10334.2 m 3 2.5 ? (1 ? 0.06 ? 25) X v (1 ? K d? c )
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⑶好氧区水力停留时间 t1 :

t1 ?
⑷剩余污泥量

V1 10334 .2 ? ? 0.5126 (d ) ? 12.3(h) Q 20160

Y ?X ? Q?S ( ) ? QX1 ? QX e 1 ? K d? c

? 20160 (0.22 ? 0.006413 ) ?

0.6 ? 20160 (0.32 * (1 ? 0.7)) ? 20160 ? 0.02 1 ? 0.06 ? 25

? 1607 .576( KgDs / d )
去除每 1kg BOD5 产生的干污泥量
1607 .576 ?X ? ? 0.40(kgDs / kgBOD5 ) (0.22 ? 0.02) Q( S0 ? Se ) 20160

3.4.5 脱氮 ⑴需氧化的氨氮量。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为 12.8%,则用于生物合成 的总氮量为:
N0 ? 0.128 ? 20160 (0.022 ? 0.006413 ) ? 1000 ? 1.995 (mg / L) 20160

⑵脱氮量 N? 。设出水的 NH3 ? N 量为16mg/L,符合题意所给的综合污水排放国 家二级标准。 需要脱氮量 N? =进水 TKN -出水 TN -生物合成所需 N 0

N? ? 32 ? 20 ? 1.995 ? 10.005(mg / L)
⑶碱度平衡 保持 pH ? 7.2

,PH 值合适,硝化、反硝化能够正常的进行。

⑷脱氮所需的池容 V2 脱硝率。20℃时,脱效率为 0.035Kg /( KgMLSS? d )
17

qdn (t ) ? qdn(20) ?1.08(t ?20)
( 4?20) ? 0.035 ? 0.01(kg / KgMLSS) 4℃ qdn ? 1.08

脱氮所需容积

V2 ?

QN? qdn X v

?

20160 ? 10.005 ? 8068 .03(m 3 ) 0.01 ? 2500

⑸脱氮水力停留时间 t 2

t2 ?

V2 8068 .03 ? ? 0.4(d ) ? 9.6(h) Q 20160

3.4.6 除磷 根据 COD ∶ NH 3 — N ∶ P 的去除率为 200∶50∶1, NH3 ? N 的去除量为 10.005mg/L,所以磷在此过程中的去除量为 0.20mg/L。 氧化沟产生的剩余污泥中含磷率为 3%,则用于生物合成的磷的量为
P0 ? 3% ? 314 .2 ? 1000 ? 0.468 mg / L 20160

需另外加入化学药剂去除的磷的量为:

Pr ? 9.4 ? 1.5 ? 0.468 ? 0.2 ? 7.232mg / L
在氧化沟中投加硫酸铁盐, 可使磷的去处率达 95%以上。 则投加铁盐的量为:
7.232? 10?3 ? 20160 ? 0.959m ol/ d 152

3.4.7 氧化沟总容积及停留时间

V ? V1 ? V2 ? 10334 .2 ? 8068 .03 ? 18402 .23(m3 )
t? V 18402 .23 ? ? 0.9128 (d ) ? 21.90(h) Q 20160

满足水力停留时间 16~24h。 校核污泥负荷
18

N?

QS 0 20160? 0.2 ? ? 0.09[kgBOD 5 /(kgMLVSS ? d )] X vV 2.5 ? 18402 .23

污泥符合满足。 3.4.8 需氧量 ⑴设计需氧量 AOR
AOR ? 去除 BOD 5 需氧量

? 剩余污泥中 BOD 的需氧量+去除 NH
5

3

? N 耗氧

量 ?剩余污泥中 NH3 ? N 的耗氧量 ? 脱氮产氧量 ⅰ. 去除 BOD5 需氧量 D1
(0.22 ? 0.006413 ) ? 0.12 ? 18402 .23 ? 2.5 D1 ? a?Q(S0 ? S ) ? b?VX ? 0.52 ? 20160

=7759.74kg/d ⅱ. 剩余污泥中 BOD5 的需氧量 D2 (用于生物合成的那部分 BOD5 的需氧量)

D2 ? 1.42 ? ?X 1 ? 1.42 ? 314.2 ? 446.164(kg / d )
ⅲ. 去除 NH3 ? N 耗氧量 D3 。每 1kg NH3 ? N 硝化需要消耗 4.6kgO2
D3 ? 4.6(30 ? 8) ? 20160 ? 2040 .192 (kg / d ) 1000

ⅳ. 剩余污泥中 NH3 ? N 的耗氧量 D4 D 4 ? 4.6 ? 0.128? 314.23 ? 185.02(kg / d ) ⅴ. 脱氮产氧量,每还原 1kgN2 产生 2.86kgO2
2.86 ? 10.005 ? 20160 ? 576 .864 (kg / d ) 1000 总需氧量 D5 ?

AOR ? D1 ? D2 ? D3 ? D4 ? D5
? 7759 .74 ? 446.164 ? 2040 .192 ? 185.02 ? 576.864 ? 8591 .884(kg / d ) .884 ? 11169 .45(kg / d ) 安全系数 1.3,则 AOR ? 1.3 ? 8591

去除每 1kgBOD 5 需氧量

?

AOR 11169 .45 ? ? 2.634(kgO2 / kgBOD 5) Q(S 0 ? S ) 20160 (0.22 ? 0.00962 )
19

⑵标准状态下需氧量 SOR ?

AOR? Cs ( 20)

? (??Cs (T ) ? C ) ?1.024(T ?20)

设所在地为标准大气压, ? ? 1 ,进水最高温度为 30℃。溶解氧浓度 C=2mg/L。 20℃水温时水饱和溶解氧 C(20)=9.17mg/L
SOR ? 11169 .45 ? 9.17 ? 18210 .04(kg / d ) 0.85(0.95 ? 1 ? 7.6 ? 2) ? 1.024(30 ? 20)

去除每 1kgBOD 5 的标准需氧量
SOR 18210 .04 ? ? 4.23(kgO2 / kgBOD5 ) Q( S 0 ? S ) 20160 (0.22 ? 0.006413 )

3.4.9 氧化沟尺寸 设氧化沟两座,单座容积 V 18402 .23 V?? ? ? 9201 .12 m 3 2 2 三组沟道采用相同的容积,则每组沟道容积为 9201 .12 V单沟 ? ? 3067 .04 m 3 3 取氧化沟有效水深 H ? 3.5m ,超高为 0.5m,中间分隔墙厚度为 0.25m。 氧化沟面积
A? V单沟 h ? 3067 .04 ? 876.3m 2 3.5
0.25 2 ) ? ? (8 ? 0.125 ) 2 ? ? 207 .395 m 2 2

单沟道宽 b ? 8m 弯道部分的面积: A1 ? ( B ?

直线部分的面积 A2 ? A ? A1 ? 876.3 ? 207.395 ? 668.905m 2 直线部分的长度 L ? 取 42 米。 3.4.10 进水管和出水管 进水管流量 Q1 ?
Q 20160 ? ? 10080 (m 3 / d ) ? 0.1167 (m 3 / s) 2 2
20

A2 668.905 ? ? 41.8m 2b 2?8

管道流速 v ? 0.80 m / s 管道过水断面 A ?
Q1 0.1167 ? ? 0.1m 2 v 0.8

管径 d ?

4A

?

?

4 ? 0.146 ? 0.43m 3.14

取 d ? 0.4m(400mm)

校核管道流速 v ?

Q1 0.1167 ? 0.400 2 ? 0.93(m / s) A ?( 2 )

3.4.11 出水堰及出水竖井 氧化沟出水设置出水竖井,竖井内安装电动可调堰。初步估算 ? H <0.67, 因此按薄壁堰来计算。 ⑴出水堰 Q ? 1.86bH 式中
b - 堰宽;
H -堰上水头高,取 0.03m。
3 2

b?

Q1 1.86H
3 2

?

0.145 1.86 ? 0.03 2
3

? 12m
12 ? 4m 3

出水堰分为两组,每组宽度 b1 ? ⑵出水竖井。

考虑可调堰安装要求,堰两边各留 0.3m 的操作距离。 出水竖井长 L ? 0.3 ? 2 ? b ? 0.6 ? 4 ? 4.6m 出水竖井宽 B ? 1.3m 则出水竖井平面尺寸 L ? B ? 4.6m ? 1.3m

5、浓缩池
3.5.1 设计参数 污泥含水率 99.5﹪,经浓缩池后污泥含水率 97﹪,日产剩余污泥为

Pss ? 1607 .576( KgMLSS / d )

21

Q?

100Pss 100? 1607 .576 ? ? 321.515(m 3 / d ) ? 13.40(m 3 / h) (100 ? p)? (100 ? 99.5) ? 1000

3.5.2 中心管面积 最大设计流量: Qmax ? 13.40m 3 / h 设计流速为 v ? 0.002 m / s ,采用 2 个竖流式重力浓缩池,每个设计流量为:
Q? Qmax ? 6.70m 3 / h 2 Qmax 13.40 ? ? 0.93m 2 v 2 ? 3600? 0.002

中心管面积 f ?

中心管直径 d 0 ?

4f

?

?

4 ? 0.93

?

? 1.09m

中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度:
m/ s 设 v1 ? 0.001

d1 ? 1.35d 0 ? 1.35 ? 1.09 ? 1.4715 m
h3 ? Q 6.70 ? ? 0.297m vd1? 2 ? 3600? 0.001? 3.14 ? 1.0

3.5.3 沉淀部分的有效面积 活性污泥负荷取 1.25Kg / m2h 每小时污泥固体量为: 需表面积 S1 ?
1607 .576 ? 66.98 Kg / h 24

66.98 2 ? 26.792m 2 1.25

浓缩池直径 D ?

4( S1 ? f )

?

?

4(26.792 ? 0.93)

?

? 5.94m

取直径 D ? 6m 表面负荷: q ?
Q 6.70 ? ? 0.25m 3 / m 2 h S1 26.792

22

则在浓缩池中的流速是: v ?

0.25 ? 6.9 ?10 ?5 m / s 3600

3.5.4 浓缩池有效水深 设计沉淀的时间: t ? 16 h ; 则 h2 ? 3600 vt ? 6.9 ?10?5 ?16? 3600? 3.9744 m 取 h2 ? 4m 符合题意。 3.5.5 反射板直径: 1.3d1 ? 1.3 ?1.4715? 1.91m 3.5.6 校核集水槽出水堰的负荷
Q 6.70 ? ? 0.099 L / s < 2.9 L / s (符合条件) D? 6 ? 3.6 ? 3.14

3.5.7 浓缩部分所需的容积 T=8h,s=0.8L/(Lh) 0.8 ? 30000 ? 8 V? ? 8m3 1000 ? 24 每个池子所需的体积为: V1 ? 3.5.8 圆截锥部分的容积 设计圆锥下体直径为 0.3m,则:
8 ? 4m 3 2

h5 ? ( R ? r ) tan60? ? (3 ? 0.15) tan60? ? 4.94m
V? ?

?h5
3

( R 2 ? Rr ? r 2 ) ?

3.14 ? 4.94 2 (3 ? 3 ? 0.15 ? 0.15 2 ) ? 49.51m3 3

3.5.9 浓缩池总高度 设计超高及缓冲层各为 0.3m 则:

H ? h1 ? h2 ? h3 ? h4 ? h5 ? 0.3 ? 4 ? 0.297 ? 0.3 ? 4.94 ? 9.837m
贮泥池
23

V1 100? Pw2 ? V2 100? Pw1 300.9 100? 97 ? V2 100? 99.5

V2 ? 50.15m3 / d
设计 5 天运泥一次,则贮泥池所需的体积为:
5 ? 50.15 ? 250.75m3

设计每次排泥泥面下降 5m,则贮泥池的直径为: D ? 池高 7.5 米。

4V ? 7.99m 取为 8 米, h?

6、接触池(消毒池)和加药系统 3.6.1 主要设计参数 (1)设计流量:按平均流量设计:0.233m3/s; (2)接触时间:一般为 30min; (3)廊道内水流速度:0.2-0.4m/s; (4)设计投氯量一般为 3.0-5.0mg/l。 ) (5)消毒剂投加浓度:没有试验资料时,按 5-10mg(Cl)/L 考虑。 (6)加氯机的数量不少于 2 台,互为备用,或单独备用。 3.6.2 每日加氯量 q= q0 ×Q×86400/1000 =3×0.233×86400/1000 =60.4kg/d 式中,q—每日加氯量,kg/d;
q0 —液氯投量,mg/L;本设计取 3 mg/L

Q—污水设计流量,m3/s 3.6.3 工艺尺寸 (1)接触池容积 V 30 1 V=Qt=20160× × =420m3 60 24 3 式中,V—接触池容积,m Q—污水设计流量,m3/d t—消毒接触时间, d 一般采用 30min; (2)接触池表面积 A A=
V =420/2=210 m2 h2

式中, A—接触池表面积,m2 ;
h 2 —接触池有效水深,m,本设计取 2m
24

(3)接触池廊道宽 b b=
Q 0.233 ? 0.39 m = ? h 2 0 .3 ? 2

取 0.5m

式中,b—接触池廊道宽,m Q—污水设计流量,m3/s v—廊道内设计流速,m/s。一般不小于 0.3m/s。 (4)接触池池宽 B B=(n+1)b =(10+1)×0.5=5.5m 取 6m 式中,B—接触池池宽,m; n—隔板数,本设计取 10 。 (5)接触池池长 L A 210 ? 35m L= = B 6 L/D=35/2.5=14m>5m 符合要求 (6)池高 H= h1 ? h2 =0.3+2=2.3m 式中, h1 —超高,m,一般采用 0.3m; h 2 —有效水深,m。 3.6.4 加氯机 加氯机的选型: 由加氯量 W=60.4/d=2.51 kg/h, 选择负压加氯机 REGAL-15, 每台工作 1.25kg/h,选用两台。 接触消毒池计算草图如下:

图8 接触消毒池工艺计算图

25

四、参考文献
[1] 教材《水污染控制工程》; [2] 《水污染防治手册》; [3] 《环境工程设计手册》; [4] 《给水排水制图标准》; [5] 《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88); [6]《排水工程》(下),中国建筑工业出版社,1996 年 6 月(第 3、4、7、 8、9 章) [7]《排水工程》(上),中国建筑工业出版社,1996 年 6 月 [8]《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社,1986 年 12 月(第 5、11 册)

26

[9]《室外排水设计规范》GBJ 14-87 [10] 《污水处理厂设计与运行》,化学工业出版社,2001.8 [11]《水污染治理新工艺与设计》,海洋出版社,1999.3 [12]《水处理新技术及工程设计》,化学工业出版社,2001.5 [13]《给水排水工程快速设计手册》 (2,排水工程),中国建筑工业出版社, 1996.2 [14]《三废处理工程技术手册》(废水卷),化学工业出版社,2000.4

27


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