實例一某城市污水處理廠設(shè)計

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1、設(shè)計資料

1.1工程概況

某城市接近北海，以海產(chǎn)養(yǎng)殖、水產(chǎn)品加工、海洋運輸為主，工業(yè)進展速度較慢。

1.2水質(zhì)水量資料

該市氣候溫柔，年平均21℃，最熱月平均35℃，極端最高41℃，最高月平均15℃，最低10℃。常年主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)和北風(fēng)。夏季平均風(fēng)速2.8m/s，冬季1.5m/s。

按照該市中長久進展規(guī)劃，2022年城市人口20萬，2022年城市人口28萬。因為接近大海，城市地勢平坦，地質(zhì)條件良好，地表土層厚度普通在10m以上，主要為亞砂土、亞粘土、砂卵石組成，地基承載力為1㎏/㎝2。此外，地面標(biāo)高為123.00m，附近河流的最高水位為121.40m。

目前城市居民平均用水400L/人.d，日排放工業(yè)廢水2×104m3/d，主要為有機工業(yè)廢水，詳細水質(zhì)資料如下：

1.城市生活污水:COD400mg/l,BOD

5200mg/l,SS200mg/l,NH

3

-N40mg/l,TP

8mg/l,pH6～9.

2.工業(yè)廢水:COD800mg/l,BOD

5350mg/l,SS400mg/l,NH

3

-N80mg/l,TP

12mg/l,pH6～8

1.3設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn)

為庇護環(huán)境，防止海洋污染，污水處理廠出水執(zhí)行“城鎮(zhèn)污水處理廠污染物

2.污水處理工藝流程的挑選

2.1計算依據(jù)

①生活污水量：280000×400×103=112000m3/d=1296.30L/s

設(shè)計污水量：112000+20000=132000m3/d，水量較大。

②設(shè)計水質(zhì)

設(shè)計平均COD：461mg/L；設(shè)計平均BOD：223mg/L；設(shè)計平均SS：230mg/L設(shè)計平均NH

3

-N46mg/L；設(shè)計平均TP9mg/L。

③污水可生化性及養(yǎng)分比例

可生化性：BOD/COD=223/461≈0.484，可生化性好，易生化處理。

去除BOD：223-20=203mg/L。按照BOD：N：P=100：5：1，去除203mg/LBOD需

消耗N和P分離為N：10.2mg/L，P：2.03mg/L。允許排放的TN：8mg/L，TP：1mg/L，故應(yīng)去除的氨氮△N=45-10.2-8=26.8mg/L，應(yīng)去除的磷△P=8-2.03-1=4.97mg/L，超標(biāo)氮磷比例臨近5：1，故需同時脫氮除磷。

2.2處理程度計算

①BOD的去除效率：203/223＝91％②COD的去除效率：401/461＝87％③SS的去除效率：210/230＝91％④氨氮的去除效率：38/46＝83％⑤總磷的去除效率：8/9＝89％

上述計算表明，BOD、COD、SS、TP、NH3-N去除率高，需要采納二級強化或三級處理工藝。2.3工藝流程挑選

按照上述計算，該設(shè)計水量較大，污染物去除率普通在90％左右，且需要同時脫氮除磷。因此，本設(shè)計擬采納A2/O脫氮除磷工藝。

A2/O工藝特點是通過厭氧—缺氧—好氧交替舉行，使污泥在厭氧條件下釋放磷，在缺氧池（段）生物反硝化脫氮，在好氧池（段）舉行生物硝化和生物吸磷，并通過排泥實現(xiàn)生物除磷。

詳細工藝流程如下：

2.4主要構(gòu)筑物說明

進水

混合液回流

出水

2.4.1格柵

格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，用以截流較大的懸浮物或飄蕩物等，庇護泵及后續(xù)機械。本設(shè)計在泵前設(shè)粗格柵攔截較大的污染物，泵后設(shè)細格柵去除較小的污染物質(zhì)。詳細設(shè)計參數(shù)如下：

⑴粗格柵

柵條間隙e=0.06m柵條間隙數(shù)n=21個柵條寬度S=0.01m柵槽寬B=1.46m柵前水深h=0.73m格柵安裝角?=60α柵后槽總高度H=1.11m柵槽總長度L=3.44m⑵細格柵

柵條間隙e=0.01m柵條間隙數(shù)n=123個柵條寬度S=0.01m柵槽寬B=2.45m柵前水深h=0.73m格柵安裝角?=60α柵后槽總高度H=1.35m柵槽總長度L=2.6m2.4.2曝氣沉砂池

沉砂池的作用去除比重較大的無機顆粒，以減輕沉淀池負(fù)荷，防止其沉淀于后續(xù)物構(gòu)筑物中。曝氣式沉砂池是在池的一側(cè)通入空氣，使池內(nèi)水產(chǎn)生與主流垂直的橫向旋流，以降低砂粒中的有機質(zhì)含量，并對污水起預(yù)曝氣作用。設(shè)計參數(shù)：L＝12m、B＝6.4m、H＝4.24m，有效水深h=3m，水力停歇時光t=2min，曝氣量1380m3/d，排渣時光間隔T=1d。2.4.3厭氧池

污水在厭氧反應(yīng)池與回流污泥混合。在厭氧條件下，聚磷菌釋放磷，同時部分有機物發(fā)生水解酸化。其設(shè)計參數(shù)：L＝70、B＝20、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m，污泥回流比R=100%，水力停歇時光t=1.8h。2.4.4缺氧池

污水在厭氧反應(yīng)池與污泥混合后再進入缺氧反應(yīng)池，發(fā)生生物反硝化，同時去除部分COD。硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在生物作用下與有機物反應(yīng)。設(shè)計參數(shù)：L＝70m、B＝20m、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m，污泥回流比R=100%，水力停歇時光t=1.8h。2.4.5好氧池

混合液進入好氧反應(yīng)器后，在好氧作用下，異養(yǎng)微生物首先降解BOD、同時聚磷菌大量汲取磷，隨著有機物濃度不斷降低，自養(yǎng)微生物發(fā)生硝化反應(yīng)，把氨氮降解成硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮。詳細反應(yīng)：

+-

+++???→?+HOHNOONH422322224亞硝酸菌

-

-??→?+3

2222NOONO硝酸菌設(shè)計參數(shù)：L＝70m、B＝20×5m、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m；

鼓風(fēng)曝氣，水力停歇時光t=5.4h，出水口采納跌水。2.4.6二沉池

二沉池的作用是泥水分別，使污泥初步濃縮，同時將分別的部分污泥回流到厭氧池，為生物處理提高接種微生物，并通過排放大部分剩余污泥實現(xiàn)生物除磷。本設(shè)計采納輻流式沉淀池。其設(shè)計參數(shù)：D＝40m、H＝6.95m，有效水深h=3.75m，沉淀時光t=2.5h。

3設(shè)計計算書

3.1粗格柵

格柵斜置于泵站集水池進水處，采納柵條型格柵，設(shè)三組相同型號的格柵，其中一組為備用,渠內(nèi)柵前流速v1=0.9m/s，過柵流速v2=1.0m/s，格柵間隙為e=60mm，采納人工清渣，格柵安裝傾角為60°。⑴柵前水深hsm/92.13600

24165600

Q3max=?=

設(shè)計流量為：sm/96.0292.12QQ3

max=÷=÷=

∴柵前水深h=0.73m⑵柵條間隙數(shù)nehv

Qnα

sin=

將數(shù)值代入上式：

)(214.200

.173.006.060sin96.0sin0

個≈=???==ehvQnα

⑶柵槽寬度B

B=S（n-1）+en將數(shù)值代入上式：

B=S（n-1）+en＝0.01×(21-1)+0.06×21=1.46m⑷進水渠道漸寬部分的長度L1設(shè)進水渠道寬B1=0.8m，漸寬部分綻開角α1=20°，此時進水渠道內(nèi)的流速為：

smhBQv/6.173.08.096.011=?==

則進水渠道漸寬部分長度：mtgBB9.0tg20

20.8

1.462Lo

111=?-=-=

α⑸柵槽與出水渠道銜接處的漸窄部分長度

mLL45.02

9.0212===

⑹過柵水頭損失h1

01khh=其中αξsin220g

vh=∵采納矩形斷面β=2.42，ξ3/4)(eS

β==2.42×3/4)06

.001.0(=0.63

∴h1=kh0=kαξsin22

g

v=3×0.63×

81.920.12

?×sin60°=0.08m⑺柵后槽總高度H

設(shè)柵前渠道超高h2=0.3m，柵前槽高H1=h+h2=0.73+0.3=1.03m

H=h+h1+h2=0.73+0.08+0.3=1.11m⑻柵槽總長度L

L=L1+L2+0.5+1.0+

?601tgH＝0.9+0.45+0.5+1.0+?

6003

.1tg=3.44m⑼每日柵渣量W

1000

86400W1?=QW

由于是細格柵，所以W1=0.01m3/103m3，代入各值：

1000

8640001.00.96W??==0.83m3/d

采納人工清渣。3.2細格柵

設(shè)三組相同型號的格柵，其中一組為備用,渠內(nèi)柵前流速為v1=0.9m/s，過柵流速為v2=1.0m/s,格柵間隙為e=10mm,采納機械清渣,格柵安裝傾角為60°.⑴柵前水深hsm/92.13600

24165600

Q3max=?=

設(shè)計流量為：sm/96.0292.12QQ3

max=÷=÷=

∴柵前水深h=0.73m⑵柵條間隙數(shù)n

ehv

Qnα

sin=

將數(shù)值代入上式：

)(1234.1220

.173.001.060sin96.0sin0

個≈=???==ehvQnα

⑶柵槽寬度B

B=S（n-1）+en將數(shù)值代入上式：

B=S（n-1）+en＝0.01×(123-1)+0.01×123=2.45m⑷進水渠道漸寬部分的長度L1

設(shè)進水渠道寬B1=2.2m，漸寬部分綻開角α1=20°，此時進水渠道內(nèi)的流速為：

smhBQv/6.073.02.296.011=?==

則進水渠道漸寬部分長度：mtgBB34.0tg2022.2

2.452Lo

111=?-=-=

α⑸柵槽與出水渠道銜接處的漸窄部分長度

mLL17.02

34.0212===⑹過柵水頭損失h1

01khh=式中αξsin22

0g

vh=

采納矩形斷面β=2.42，ξ3/4)(eSβ==2.42×3

/4)01

.001.0(=2.42

∴h1=kh0=kαξsin22gv=3×2.42×

81.920.12

?×sin60°=0.32m⑺柵后槽總高度H

設(shè)柵前渠道超高h2=0.3m，柵前槽高H1=h+h2=0.73+0.3=1.03m

H=h+h1+h2=0.73+0.32+0.3=1.35m⑻柵槽總長度L

L=L1+L2+0.5+1.0+

?601tgH＝0.34+0.17+0.5+1.0+?

6003

.1tg=2.6m

⑼每日柵渣量W

1000

86400W1?=QW，由于是細格柵，所以W1=0.1m3/103m3

，代入各值：

1000

864001.00.96W??==8.3m3/d

采納機械清渣。3.3曝氣沉砂池⑴總有效容積V

tQVmax60=，式中取t=2min，將數(shù)值代入上式：

3max4.230292.16060mtQV=??==⑵池斷面積AV

QAmax

=

，將數(shù)值代入上式：2max2.191

.092

.1mVQA===

⑶池總寬度BH

A

B=，將數(shù)值代入上式：

mHAB4.63

2.19===⑷每個池子寬度b

取n=2格，mnBb2.324

.6==

=寬深比：07.13

2

.3==

Hb，符合要求。⑸池長L

A

V

L=，將數(shù)值代入上式：

mAVL122

.194

.230==

=⑹所需曝氣量q

max3600DQq=，將數(shù)值代入上式：

hmq/4.138292.12.036003=??=

設(shè)斗底寬a1=1.2m，斗壁與水平的傾角為55o，斗高h3'=0.6m沉砂斗上口寬：

matgha22.1428.16

.0255210

'

3=+?=+=沉砂斗容積:

符合要求。

33222

112'

3025.157.1)2.122.12222(6

6.0)

222(6mmaaaahV>=?+??+?=++=⑽沉砂室高度H

采納重力排砂，設(shè)池底坡度為0.3。坡向砂斗，超高h1=0.3m

mlhh34.0)2.123(3.04.03.0233=--?+=+'

=

池總高度:

mhhhhH24.46.043.033.0'

3321=+++=+++=

⑾空氣管的計算

在沉砂池上設(shè)一根干管，每根干管上設(shè)4對配氣管，共8條配氣豎管。則：每根豎管上的供氣量為：

hmq/72.818

4

.138283==

沉砂池總平面面積為：228.764.612mBL=?=?

選用YBM-2型號的膜式蔓延器，每個蔓延器的服務(wù)面積為2m2個，

直徑為200mm，則需空氣蔓延器總數(shù)為：394.382

8

.76≈=個。3.4主體反應(yīng)池的設(shè)計3.4.1設(shè)計參數(shù)

⑴有關(guān)參數(shù)

①推斷是否可采納A2/O法

式中:

SVI——污泥指數(shù)，取SVI=150r——普通取1.2將數(shù)值代入上式：

內(nèi)

TN去除率ηTN=

%56%10045

2045%100TNo=?-=?-eoTNTN

混合液回流比R內(nèi)%128%10056

.0156

.0%1001=?-=?-=

TNTNηη

為了保證脫氮效果，實際混合液回流比R內(nèi)取200％

⑵反應(yīng)池容積V

3601684000

15.0218

165600mNXQSVo=??==

①生成的污泥量W1

QSSYWeo)(1-=

式中：

Y——污泥增殖系數(shù)，取Y=0.6。將數(shù)值代入上式：

dkgQSSYW

eo/28.19673165600)02.0218.0(6.0)(1=?-=-=②內(nèi)源呼吸作用而分解的污泥W2

VXkWrd=2

式中：

kd——污泥自身氧化率，取kd=0.05。Xr——有機活性污泥濃度，Xr=fX，75.0==MLSS

MLVSS

f（污泥實驗法）

∴Xr=0.75×4000=3000mg/L

dkgVXkWrd/6.4512300840.305.02=??==

③不行生物降解和惰性的懸浮物量（NVSS）W3，該部分占TSS約50%dkgQTSSTSSWe/2.16891165600%50)02.0224.0(%50)(3=??-=??-=④剩余污泥產(chǎn)量W

W=W1-W2+W3=19673.28-4512.6+16891.2=32051.88kg/d⑤污泥含水率q設(shè)為99.2%

剩余污泥量：dmq/4006%

8.088

.320513==

①進水管

單組反應(yīng)池進水管設(shè)計流量smdQQ/958.0/82800m2

165600

2331===

=取管道流速v=0.8m/s

管道過水?dāng)嗝娣e212.10.8

0.958vmQA===

管徑mA

d2.114

.32

.144=?=

=

π

取進水管管徑DN1200mm②回流污泥管

單組反應(yīng)池回流污泥管設(shè)計流量smQRQR/96.086400

2165600

123=??=?=取管道流速v=0.8m/s管道過水?dāng)嗝娣e22.10.8

0.96

vmQAR===

管徑mA

d2.114

.32

.144=?=

=

π

取進水管管徑DN1200mm③進水井

反應(yīng)池進水孔尺寸：進水孔過流量smQQQRQ/92.186400

165600

2)11(2)1(32===+=+=取孔口流速v=0.8m/s孔口過水?dāng)嗝娣e224.20.8

1.92

vmQA===

孔口尺寸取為2m×1.2m

進水井平面尺寸取為3.2m×3.2m

④出水堰及出水井

按矩形堰流量公式計算：2/32/3386.1242.0bHbHgQ==