1、第一节 设计任务和内容 以一座二级处理的城市污水处理厂为对象，对主要污水处理构筑物的工艺尺寸，进行设计计算，确定污水厂的平面布置和高程布置。 完成设计计算说明书和设计图纸（污水厂平面布置图和污水厂高程布置图） 。 设计深度一般为方案设计的深度。 第二节 基 本 资 料 1. 污水水量、水质 污水处理水量 16 万 m3/d； 污水水质为：CODcr450mg/L,BOD5200 mg/L, SS250 mg/L，氨氮 25mg/L。 2. 处理要求 污水经二级处理后应符合以下具体要求： CODcr70mg/L, BOD520mg/L, SS 30mg/L，氨氮12mg/L。 3. 处理工艺流程
2、 原水格栅泵沉砂池初沉池曝气池二沉池出水 4. 气象与水文资料 风向：多年主导风向为北北东风； 气温：最冷月平均为-3.5； 最热月平均为 32.5； 极端气温，最高为 41.9，最低为-17.6，最大冻土深度：0.18m； 水文：降水量，多年平均为每年 728mm； 蒸发量，多年平均为每年1210mm； 地下水水位，地面下 5-6m。 5. 厂区地形 污水厂选址区域海拔标高在 64-66 米之间，平均地面标高为 64.5 米。平均地面坡度为 0.3-0.5，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长 380 米，南北长 280-300 米。 污水进水管相对标高为-2.50 米。 第二章 处理
3、工艺流程说明 根据污水处理量、原污水水质、处理要求，污水厂主要去除CODcr,BOD5 和 SS，对氨氮也有一定的去除率，选择以好氧生物处理为主的二级处理工艺流程如下： 原水格栅泵沉砂池初沉池曝气池二沉池出水 第一节 格 栅 格栅是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的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道和设备。 按形状分为平面格栅和曲面格栅两种。按格栅栅条的净间隙，可分为粗格栅，中格栅和细格栅。按清楂方式可分为人工清楂和机械清楂两种。 本设计选用间隙 b=20mm 的中格栅，机械式平面清渣。 第二节 沉 砂 池 沉砂池的作用是从废水
4、中分离密度比较大的无机颗粒，例如：直径为 0.1mm,密度为 2.5g/cm3 以上的砂粒。目前常用沉砂池，按池型可分为平流式沉砂池，曝气沉砂池、多尔式沉砂池和钟式式沉砂池1。 本设计选用停留时间t=250s 的曝气沉砂池。因为平流式沉砂池的主要缺点是沉砂中约夹有 15%的有机物，使沉砂的后续处理难度加大，而曝气池就能克服这一缺点。曝气池的优点还有通过调节曝气量可以控制污水旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小，同时还起预曝气的作用，但其构造比平流式沉砂池复杂。 第三节 初 沉 池 初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主的相对密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。污水中的悬浮颗粒以重力为
5、主，在初沉池中主要进行自由沉淀和絮凝沉淀。污水处理厂用沉淀池，按水流方向分平流式，辐流式，竖流式，斜流式四种。每种沉淀池都分为五个区，即进水区，沉淀区，缓冲区，污泥区和出水区。 此处选择表面负荷 q=1.8 的平流式沉淀池，其优点是沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力强，布置紧凑，排泥过程稳定，施工简易，已趋定型。缺点是配水不易均匀，如果采用多斗排泥时每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作量大，因此多采用新型排泥方法与机械。 第四节 曝 气 池 曝气池，属于好氧生物处理单元，对污水中的（胶体和悬浮的）有机物作进一步的处理，COD、BOD 、NH3-N 的去除率一般为 85%、90%、65%
6、 左右，可使出水达到二级要求。 曝气池按流动形态分主要有推流式，完全混合式和循环混合式三种。按平面形状方面可分为长方形廊道形，圆形，方形以及环状跑道形等四种。按采用的曝气方法可分为鼓风曝气池，机械曝气池以及两者混合使用的机械-鼓风曝气池。 此处选用传统活性污泥法，污泥负荷取 0.2 kgBOD5/(kgMLSSd)，推流式廊道、鼓风曝气、形状为长方形。 第五节 二 沉 池 二沉池有别于其他沉淀池，首先在作用上有其特点。它除了进行泥水分离外，还进行污泥浓缩，并由于水量、水质的变化，还要暂时贮存污泥。由于二次沉淀池需要完成污泥浓缩的作用，所需要的池面积大于只进行泥水分离所需要的池面积。 其次，进入
7、二次沉淀池的活性污泥混合液在性质上有其特点。活性污泥混合液的浓度高，具有絮凝性能，属于成层沉淀。 活性污泥的另一特点是质轻，易被出水带走，并容易产生二次流和异重流现象，使实际的过水断面远远小于设计的过水断面。 池型说明：分为平流、斜管、辐流、竖流四类，本设计选用中心进水周边出水辐流式二沉池。 第六节 消 毒 池 城市污水经一级处理或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能，因此污水排放水体前应进行消毒，特别是医院、生物制品所及屠宰场等有致病菌污染的污水，更应严格消毒。 消毒设备应按连续工作设置，消毒设备的工作时间，消毒剂投加量，可根据所排放水体的卫生
8、要求及季节条件掌握。目前最常用的污水消毒剂是液氯。其优点是效果可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜。 第三章 污水处理构筑物设计计算 第一节 格 栅 1. 设计参数 处理设施数量：两组 设计流量为： ， 最大设计流量 Qmax = KzQ 栅前水深 h=1.0 m 过栅流速 v=0.9m/s 栅条间隙 b=0.02m 安装倾角 = 60 1. 栅条的间隙数 n h=1.0 m ,v=0.9m/s, b=0.02m, = 60,n=2， 最大设计流量 Qmax = KzQ =1.21.85/2 =1.11 m3/s 2. 栅槽宽度 B 设栅条宽度 S=0.01 B=(n-1)S+bn=(72-
9、1)0.01+0.0272=2.15m 3. 进水渠道渐宽部分长度 l1 设进水渠宽 ,其渐宽部分展开角度为 , 4. 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 l2 5. 通过格栅的水头损失 h1 设栅条断面为锐边矩形断面 6. 栅后槽总高度 H 设栅前渠道的超高 , 7. 栅槽总长度 L 8. 每日栅渣量 W 在格栅间隙 20mm 的情况下,设栅渣量为每 1000m3 污水产生 0.07m3. ,宜用机械清渣。 格栅计算简图如下： 第二节 曝气沉砂池 1. 参数的确定 处理设施数量：两组,n=2 设计流量为： ， 水力停留时间 t=240s=250s ,水平流速 v=0.1m/s,有效水深 含砂
10、量 X0.05L/ =50 /1000000 , 2. 池子总容积： 3. 水流断面积： 4. 池长： 5. 池宽： 池子总宽度为 , 池子分两格 n=2, 每格池子宽度 b= 6. 池高：池底坡度为 0.2,超高 ,集砂槽高度 ,集砂槽宽度 ，池底斜面高度 ，全池总高： 7. 每格沉砂池实际进水断面面积： 8. 每格沉砂池沉砂斗容量： 9. 每格沉砂池实际沉砂量：每两天排一次砂，则： 10. 每小时所需空气量：取曝气管浸水深度为 3.2m,查表得单位池长所需空气量为 28 ,故 q=2824(1+15%)2=1545.6 /h,式中(1+15%)为考虑到进出口条件而增长的池长。 第三节 初
11、沉 池 1. 参数确定: 表面负荷 =1.8 , 沉淀时间 t=2.1h, SS 去除率 =55%, 设计流量 2. 沉淀池各部尺寸: 总有效沉淀面积 , 采用四（8）座沉淀池, 每池处理量 Q= ， 每池表面积 A= , 沉淀池有效水深 , 每个池宽 b 取 12m 池长:L= 长宽比 ,合格 3. 污泥区尺寸: 每日产生的污泥量 每日每座沉淀池的污泥量 , 污泥斗容积: 式中污泥斗上口 ,污泥斗下底面积 ,污泥斗为方斗,=60,故 ,则每个污泥斗的容积为 4. 沉淀池总高度 采用机械刮泥,缓冲层高 (含刮泥板), 平底,故 0.3+3.78+0.6+10.4=15.08m 5. 沉淀池总长
12、度 L=0.5+0.3+83.3=84.1m 式中 0.5 为流入口至挡板距离,0.3 为流出口至挡板的距离。 6. 放空管径 放空时间设为 T=6h,则放空管 取 d=360mm, 式中 H 为平均水深 7. 进出水措施 进水端采用穿孔花墙配水,出水端采用三角溢流堰 第四节 曝 气 池 一、 设计数据: 污泥负荷 Ns = 0.30kgBOD5/(kgMLSSd) 设计流量Q=16104m3/d=1.86m3/s 二、 计算: 1. 污水处理程度的计算: 原污水的 BOD 值为200mg/L, 经初次沉淀池处理后 BOD5 按降低 25%考虑 ,则进入曝气池的污水,其 BOD5 值(Sa)为
13、: 。 计算去除率,对此 ,首先按下式计算处理水中非溶解性 BOD5 值 ,式中 b 为微生物自身氧化率,取 0.09,Xa 活性微生物在处理水中所占的比例 ,取 0.4,Ce 为处理水中悬浮固体浓度。 处理水中溶解性 BOD5 值为 Se=20-5=15mg/L, 去除率 2. BOD-污泥负荷率的确定 拟定采用的 BOD-污泥负荷率为 0.3kgBOD5/(kgMLSSd)，但为稳妥需加以校核。 ,式中 代入各值，计算得 ， 计算结果确定， 值取 0.3 是适宜的。 3. 确定混合液污泥浓度 X 由基本资料得 SVI 值为 120-150 mg/L,取 120mg/L 计算确定混合液污泥浓
14、度 X,对此 r=1.2,R=0.5,代入各值得: 4. 确定曝气池容积计算 曝气池容积按下式计算: 5. 确定曝气池各部位尺寸 设 4 组曝气池 ,每组容积为 , 池深取 4m,则每组曝气池的面积 , 池宽取 4.5m, 介于 1-2 之间,符合规定。 池长: ,符合规定。 设五廊道式曝气池,廊道长: , 取超高 0.5m,则,池总高度 H=4+0.5=4.5m 在曝气池面对初沉池和二沉池的一侧各设横向配水渠道,并在 1,2 和 3,4 号沉淀池之间设置纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在两侧横向配水渠道上设进水口,每组曝气池共有 5 个进水口。 6. 曝气系统的设计与计算(本设计采用鼓
15、风曝气系统 ) 1) 平均时需氧量的计算 由公式：取 ， , 代入各值，得： 2) 最大时需氧量的计算 查表得 K=1.4,代入各值,得: 3) 每日去除的 BOD5 值 4) 去除每千克 BOD 的需氧量 5) 最大时需氧量与平均时需氧量之比 7. 供气量的计算 采用网状膜型中微孔空气扩散器,敷设于距池底 0.2m 处,淹没水深 3.8m, 计算污水温度为 30C， 查表得水中溶解氧饱和度: 1) 空气扩散器出口处的绝对压力 按下式计算,即: 2) 空气离开曝气池面时,氧的百分比按下式计算,即: 式中 EA 是空气扩散器的氧转移效率,对网状膜型中微孔空气扩散器,取值 12%。 3) 曝气池混
16、合液中平均氧饱和度 (按最不利的温度 30C 考虑) 按下式计算,即: 4) 换算为在 20C 条件下,脱氧清水的充氧量,按下式计算,即: 取值 =0.82,=0.95,C=2.0,=1.0 代入各值,得: 相应的最大时需氧量为: 5) 曝气池平均时供气量,按下式计算,即: 6) 曝气池最大时供气量: 7) 去除每 kgBOD5 的供气量: 8) 每立方米污水的供气量: 9) 本系统的空气总量:除采用鼓风曝气外 ,本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥,空气量按回流污泥量的 6 倍考虑,污泥回流比 R 取值 60%,这样,提升回流污泥所需空气量为: 总需气量:36525+32000=68525
17、8. 空气管系统计算 在相邻的 2 个廊道的隔墙上设 1 根干管，共 10 根干管。每根干管上设 5 对配气竖管，每根干管上共 10 条配气竖管。全曝气池共设 100 条配气竖管。每根竖管的供气量为: ,曝气池的平面面积为 :66.64.554=5994。每个空气扩散器的服务面积按 0.49计,则所需空气扩散器的总数为: ,为安全计,本设计采用12300 个空气扩散器,每个竖管上安设的空气扩散器的数目为: 个,每个空气扩散器的配气量为: 。 空气管道系统的总压力损失估算为:3kPa 。网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa,总压力损失为:5.88+3=8.88kPa 。为安全计,设计取值
18、10kPa。 9. 空压机的选定 空气扩散装置安曝气池池底 0.2m 处,因此,空压机所需压力为:P=(4-0.2+1)9.8=47kPa 空压机供气量,最大时:36525+32000=68525 平均时:30186+32000=62186 根据所需压力及空气量,决定采用 LG80 型空压机 15 台,该型空压机风压 50kPa,风量 80 。正常条件下,13 台工作,2 台备用;高负荷时 14 台工作,1 台备用。 第五节 二 沉 池 二沉池的池型是中心进水周边出水的辐流式沉淀池,其剖面图如下: 一、 参数的确定: 表面水力负荷 q=1.2m3/(h), 二沉池个数 n=4, 水力停留时间
19、T=2.5h 二、 主要尺寸计算: 1. 池总表面积 2. 单池面积: 3. 池直径 : 4. 沉淀部分有效水深 5. 沉淀部分有效容积: V= 6. 沉淀池底坡落差: 取池底底坡 i=0.05,则: 7. 沉淀池周边水深(有效) 水深: ,满足规范要求 612 之间, 式中 为缓冲层高度 ,取 0.5m; 为刮泥板高度,取 0.5m 8. 沉淀池总高度: , 式中 为沉淀池超高,取 0.3m 为沉淀池中心斗高度,取 1.73m。 三、 每池产生的污泥量 估计经过曝气池后污泥的 SS 去除率能达到 80%,采用机械刮泥,所以污泥在斗内贮存时间约 2h,并考虑到曝池回流比取最大值 80%,则:
20、四、 贮泥斗贮泥量计算 泥斗容积用几何公式计算: , 式中泥斗高 故 池底可贮存污泥的体积为: 共可贮存污泥的体积 57.6 ,合要求。 五、 中心进水管的计算 单池设计流量: ， 中心进水管设计流量 : ， 选用管径 , 六、 进出水配水设施 进水采用进水管，进水竖井,稳流筒等设施；出水采用环形集水槽，以及出水溢流三角堰。 第六节 污泥处理 一、污泥处理工艺 典型的污泥处理工艺流程包括四个阶段。第一阶段为污泥浓缩，主要目的是使污泥初步减容，缩小后续处理构筑物的容积或设备容量，第二阶段为污泥消化，使污泥中的有机物分解，使污泥趋于稳定;第三阶段为污泥脱水，使污泥进一步减容，便于运输;第四阶段为污
21、泥处置，采用某种适宜的途径，将最终的污泥予以消化处置。以上各阶段产生上清液或滤液其中含有大量的污泥物质，因而应送回污水处理系统中继续处理。 以上是典型的污泥址理工艺流程。但由于各地的条件不同，也可采用一些简化流程。 当污泥果用自然干化法脱水时，可果用以下工艺流程 二、污泥浓缩池 污泥浓缩主要有重力浓缩，气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。国内目前以重力浓缩为主，但随着氧化沟、A2/0 等污在处理新工艺的不断增多，气浮浓缩和离心浓缩将会有较大的发展。在此选用重力浓缩。 1. 设计参数： 二沉池剩余污泥量：691.2m3/d 含水率 99.2%，浓度 7875mg/l 浓缩后含水率 96%浓度 393
22、7mg/l 二座浓缩池固体通量Nwg=55Kg 2. 设计计算： （1） 每座浓缩池面积 设计泥量 Qw= A= （2） 浓缩池直径 D= = （3） 浓缩池工作部分高度 取污泥浓缩时间 T=14h。则浓缩池工作部分高度 h1= = （4） 浓缩池高度 设池超高 0.5m。缓冲层高 0.3m 浓缩池总高： H=h1+h2+h3=2.3+0.5+0.3=3.1m （5） 浓缩后污泥总体积： V2= 第四章 污水厂总体布置 一、厂址选择 在城镇总体规划中，污水厂的位置范围已有规定。但是，在污水厂的具体设计时，对具体厂址的选择，仍须进行深入的调查研究和详尽的技术经济比较。其一般原则如下： (1)厂址
23、与规划居住区或公共建筑群的卫生防护距离应根据当地具体情况，与有关环保部门协商确定，一般不小于 300m 。 (2) 厂址应在城镇集中供在水源的下游，至少 500m。 (3) 厂址应尽可能少占农田或不占良田.便于农田灌溉和消纳污泥。(4) 厂址应尽可能设在城镇和工厂夏季主导风向的下方。 (5) 厂址应设在地形有适当坡度的城镇下游地区，使污水有自流的可能，以节约动力消耗。 二、平面布置及总平面图 污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公、化验且其他辅助建筑物，以及各种管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模大小，采用 l：200-1：50 比例尺的地形图绘制总平面图，管道布置可单独绘制。 平面布
24、置的一般原则如下： (1)处理构筑物的布置应紧凑，节约用地且便于管理。 (2) 处理构筑物应尽可能地按流程的顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地型，以减少士方量。 (3) 经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。 (4 )在布置总图时，应考虑安装充分的绿化地带。 (5) 总图布置应考虑远近期结合,有条件时,可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。远景设施的安排应在设计中仔细考虑，除了满足远景处理能力的需要而增加的处理池以外，还应为改进出水水质的设施安排场址。 (6) 构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需
25、要和施工的要求，一般采用 5-10m. (7) 污泥处理构筑物应恩可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。污泥消化池应距初次沉淀池较近，以缩短污泥管线，但消化池与其他构筑物之间的距离不应小于 20m。贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理。 1、水厂面积为 380m*280m， 平面图采用 1：1000 比例。所有构筑物应在厂区的范围内。 三、高程布置 在整个污水处理过程中，应尽可能使污水和污泥为重力流，但在多数情况下，往往须抽升。高程布置的一般规定如下： (1)为了保证污水在各构筑物之间能顺利自流，必须精确计算各构筑物之间的水头损失，包括沿程损失、局部损失及构筑物本身的水头损失。此外，还应考虑污水厂扩建时预留的储备水头。 (2) 进行水力计算时，应选择距离最长，损失最大的流程，井按最大设计流量计算。当有二个以上并联运行的构筑物时，应考虑某构筑物发生故障时，其余构筑物须负担全部流量的情况。计算时还须考虑管内淤积，阻力增大的可能。因此，必须固有充分的余地，以防止水头不够而发生涌水现象。 (3) 污水厂的出水管渠高程，须不受水体洪水顶托，并能自由进行农田灌溉。 (4) 各处理构筑物的水头损失(包括进出水渠的水头损失 ) .
