污水處理廠工藝設計及計算

污水處理廠工藝設計及計算說明書一、設計資料1、水量水質資料污水設計流量為5萬t/d；起進水水質如下表污水進水水質表項目bod55CODSS單位Mg/lMg/lMg/l數值100250200污水處理后的水質要求，具體數值入下表污水出水水質表項目BOD5CODSS單位Mg/lMg/lMg/l數值2060202、氣象資料當地最高水溫為30°C。夏季主導風向為東南風。3、廠區(qū)地形污水處理廠北面200米處有一條河流,最高洪水位為46.00米，常水位為42.00米;污水處理廠地形平坦，設計標高為48.00米；地下水位標高為42.00米，地基良好;城市污水總管從污水廠南面進入，干管終點水面標高為43.00米，管徑為1200mm。二、處理工藝的選擇1、常用的幾種城市污水處理工藝、傳統(tǒng)活性污泥工藝活性污泥工藝是污水處理的主要工藝，傳統(tǒng)活性污泥工藝采用中等污泥負荷，曝氣池為連續(xù)推流式。若只要求去除有機污染物時，傳統(tǒng)活性污泥工藝仍是一種可行的選擇。對傳統(tǒng)活性污泥工藝進行的各種改進,產生了很多種不同的活性污泥工藝。一些工藝較傳統(tǒng)工藝處理功能增強，一些工藝運行更加穩(wěn)定,而另外一些工藝的費用大大降低或運行更加方便。這些改進可以分為：池形的改進、運行方式的改進、曝氣方式的改進、生物學方面的改進以及投加填料等幾個方面。、氧化溝氧化溝是活性污泥法的一種變型，其曝氣池呈封閉的溝渠型，故它在水力流態(tài)上不同于傳統(tǒng)的活性污泥法。它是一種首尾相連的循環(huán)流曝氣溝渠污水滲入其中得到凈化，最早的氧化溝渠是加以護坡處理的土溝渠，是間歇進水間歇曝氣的。從這一點上來說，氧化溝最早是以序批方式處理污水的技術。氧化溝污水處理的整個過程如進水、曝氣、沉淀、污泥穩(wěn)定和出水等全部集中在氧化溝內完成，最早的氧化溝不需另設初沉池、二沉池和污泥回流設備。隨著處理規(guī)模和范圍逐漸擴大，通常采用延時曝氣。連續(xù)進出水，所產生的微生物污泥在污水曝氣凈化的同時得到穩(wěn)定，不需設置初沉池和污泥消化池，處理設施大大簡化（3）、A/0工藝A/O工藝也叫厭氧好氧工藝,A（Anacrobic）是厭氧段，用于脫氮除磷;O（Oxic）是好氧段,用于除水中的有機物。2、 污水處理廠設計原則（1） 污水廠的設計和其他工程設計一樣，應符合適用的要求，首先必須確保污水廠處理后污水達到排放要求?？紤]現(xiàn)實的經濟和技術條件，以及當地的具體情況（如施工條件）。在可能的基礎上，選擇的處理工藝流程、構（建）筑物形式、主要設備設計標準和數據等。（2） 污水處理廠采用的各項設計參數必須可靠。設計時必須充分掌握和認真研究各項自然條件，如水質水量資料、同類工程資料。按照工程的處理要求，全面地分析各種因素，選擇好各項設計數據，在設計中一定要遵守現(xiàn)行的設計規(guī)范，保證必要的安全系數。對新工藝、新技術、新結構和新材料的采用積極慎重的態(tài)度。（3） 污水處理廠（站）設計必須符合經濟的要求。污水處理工程方案設計完成后，總體布置、單體設計及藥劑選用等盡可能采用合理措施降低工程造價和運行管理費用，（4） 污水廠設計應當力求技術合理。在經濟合理的原則下，必須根據需要，盡可能采用先進的工藝、機械和自控技術，但要確保安全可靠。（5）污水廠設計必須注意近遠期的結合，不宜分期建設的部分，如配水井、泵房及加藥間等，其土建部分應一次建成；在無遠期規(guī)劃的情況下，設計時應為今后發(fā)展留有挖潛和擴建的條件。（6） 污水廠設計必須考慮安全運行的條件，如適當設置分流設施、超越管線、甲烷氣的安全儲存等。（7） 污水廠的設計在經濟條件允許情況下，場內布局、構（建）筑物外觀、環(huán)境及衛(wèi)生等可以適當注意美觀和綠化。3、 選擇A/O工藝A/O工藝的優(yōu)點（1）效率高。該工藝對廢水中的有機物，氨氮等均有較高的去除效果。當總停留時間大于54h,經生物脫氮后的出水再經過混凝沉淀，可將COD值降至100mg/L以下，其他指標也達到排放標準，總氮去除率在70%以上。（2）流程簡單，投資省，操作費用低。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設置有脫固定氨的裝置后，碳氮比有所提高，在反硝化過程中產生的堿度相應地降低了硝化過程需要的堿耗。⑶缺氧反硝化過程對污染物具有較高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有機物的去除率分別為62%和36%，故反硝化反應是最為經濟的節(jié)能型降解過程。（4）容積負荷高。由于硝化階段采用了強化生化，反硝化階段又采用了高濃度污泥的膜技術，有效地提高了硝化及反硝化的污泥濃度，與國外同類工藝相比，具有較高的容積負荷。缺氧/好氧工藝的耐負荷沖擊能力強。當進水水質波動較大或污染物濃度較高時，本工藝均能維持正常運行，故操作管理也很簡單。AO工藝的缺點(1)由于沒有獨立的污泥回流系統(tǒng)而不能培養(yǎng)出具有獨特功能的污泥難降解物質的降解率較低。(2)若要提高脫氮效率，必須加大內循環(huán)比，因而加大運行費用。從外、內循環(huán)液來自曝氣池含有一定的DO,使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達到90%。⑶影響因素:水力停留時間(硝化>6h，反硝化v2h)、循環(huán)比MLSS(>3000mg/L)、污泥齡(>30d)、N/MLSS負荷率(<0.03)、進水總氮濃度(v30mg/L)。根據本工程特征，綜合權衡各方，選取A/O工藝，工藝流程圖如下：污水丁亠粗格—格—沉砂初沉v一a/o曝氣池 二沉池—消毒y—出水——]—— I回流污泥 -柵渣外運 剩余污泥污泥外運 污泥脫水機 貯泥池-—縮池集泥池六、設計計算1、格柵進水中格柵是污水處理廠第一道預處理設施，可去除大尺寸的漂浮物或懸浮物，以保護進水泵的正常運轉，并盡量去掉那些不利于后續(xù)處理過程的雜物。擬用回轉式固液分離機?；剞D式固液分離機運轉效果好，該設備由動力裝置，機架，清洗機構及電控箱組成，動力裝置采用懸掛式渦輪減速機，結構緊湊，調整維修方便，適用于生活污水預處理。1?1設計說明柵條的斷面主要根據過柵流速確定，過柵流速一般為0.6~1.0m/s,槽內流速0.5m/s左右。如果流速過大，不僅過柵水頭損失增加，還可能將已截留在柵上的柵渣沖過格柵,如果流速過小，柵槽內將發(fā)生沉淀。格柵柵條間隙擬定為30.00mm。1.2 設計流量：a.日平均流量

Qd=50000t/d~2083m3/h=0.58m3/s=580L/sK取1.34zb.最大日、最大時流量柵前流速v1=1.0m/s柵前部分長度：0.3m單位柵渣量：Q=K?Q=1.34X2083m3/h=2791m3/h=0.78m3柵前流速v1=1.0m/s柵前部分長度：0.3m單位柵渣量：柵條凈間隙為b=20.00mm3]=0.05m3]=0.05m3柵渣/103m3污水格柵傾角&=60°1.4 設計計算：1.4.1粗格柵計算說明：Q說明：Q一最大設計流量，m3/s；maxh—柵前水深（m），取為0.5m；柵條間隙數（n）為a—格柵傾角，度（°）；v—污水的過柵流速，m/s。n=Qm顯匝=°58八=59.97(取60條)bhv0.02x0.5x0.9柵槽有效寬度（B）設計采用10圓鋼為柵條，即S=0.01m。B=S(n一1)+bn=0.01x(60—1)+0.02x60=1.79(m)通過格柵的水頭損失h2h2=Kxh0=心sina0 2gh0—計算水頭損失； g—重力加速度；K—格柵受污物堵塞使水頭損失增大的倍數，一般取3；g—阻力系數，其數值與格柵柵條的斷面幾何形狀有關，對于矩形斷面,43 0.92 .x xsin6043 0.92 .x xsin60°2x9.81(0.01[、002丿所以：柵后槽總高度HH=h+h]+h2=0.5+0.3+0.119=0.919(m)柵槽總長度L2=_￡仏=皿一L2=0.81m2xtana1 2xtan20°L=L=0.40522H1=h+h1=0.5+0.3=0.80h2=3x2.42x=0.119(m)（%—柵前渠超高，一般取0.3m）H 080L二厶+L2+0.5+0.3+ 1二0.81+0.405+0.5+0.3+ 二2.477mtana tan60L]—進水渠長，m； L2—柵槽與出水渠連接處漸窄部分長度，m；B1—進水渠寬，取為1.2m； a“一進水漸寬部分的展開角，一般取20°。111.4.3柵渣量計算對于柵條間距b=30.0mm的中格柵，對于城市污水，每單位體積污水爛截污物為W]=0.05m3/103m3,每日柵渣量為wQWX86400 0.580x0.05x864001.34X1000W=—max_1 = =19m1.34X1000KX1000 1.34X1000 ' /z攔截污物量大于0.3m3/d，宜采用機械清渣。2、沉砂池采用平流式沉砂池（兩個每個兩格，按照并聯(lián)運行設計）1.設計參數設計參數：流量：Q=0.611m3/s（設2組，分為2格）最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s；最大流量時停留時間不小于30s（一般采用30?60s）,取30s；有效水深不大于1.2m（—般取0.25?1m），故設為1.0m；池底坡度為0.01。2.設計計算

沉砂池長度:L=vt=0.25x30=7.5m水流斷面積：A=Q/v=0.611/0.25=2.444m2池總寬度：設計n=2格，每格寬取b=1.2m>0.6m，池總寬B=2b=2.4m有效水深：h2=A/B=2.444/2.4=1.018m貯泥區(qū)所需容積：設計T=2d，即考慮排泥間隔天數為2天，則每個沉砂斗容積“ QTx86400x0.611x86400x2x30「V=皂 = =0.6m34K106 4x1.34x106(設兩個沉砂池，每個2個格共有8個沉砂斗)其中X］：城市污水沉砂量30m3/106m3，K：污水流量總變化系數1.34沉砂斗各部分尺寸及容積：設計斗底寬ax=1.0m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高hd=0.5m，則沉砂斗上口寬：2ha=d+atan60° 12ha=d+atan60° 1tan60°沉砂斗容積:V=佇(2a2+2aa+2a2)=05(2x1.582+2x1.58x1.0+2x12)=0.84m36116(略大于V1=0.6m3，符合要求)沉砂池高度：采用重力排砂，設計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度為L—2L—2a7.5-2x1.58=2.17m則沉泥區(qū)高度為斤3也+°.°兀=°.5+°.°6x2.17=°.63m池總高度H:設超高h]=0.3m，

H=h“+hr+h°=0.3+1.543+0.63=2.473m12 3校核最小流量時的流速：最小流量即平均日流量則Vmin=QQ平均日=Q/K=0-926/1-2=0-772m3/s

平均日/A=0-772/3-703=0-21>則Vmin=Q計算草圖如下:進水進水圖圖4平流式沉砂池計算草圖3、初沉池3.1采用中心進水輻流式沉淀池：

3.1采用中心進水輻流式沉淀池：3.2設計參數：沉淀池個數n=2；水力表面負荷q'1m3/(m2h)；出水堰負荷1.7L/s*m(146.88m3/m?)；沉淀時間T=2h；h為緩沖層高度，取0.5m；h為掛泥板高度，取0.5m。污泥斗下半3 5徑r=1m，上半徑r=2m；剩余污泥含水率P=99.2%2113.2.1設計計算：3.2.1.1池表面積A=Q="IlX3600=549.9m2q'3.2.1.2單池面積人A549.9A= = =274.95m2單池n 23.2.1.3池直徑D=：1A單池=：4X274.95二18.7m(取19m)兀 、’兀3.2.1.4沉淀部分有效水深(h2)混合液在分離區(qū)泥水分離，該區(qū)存在絮凝和沉淀兩個過程，分離區(qū)的沉淀過程會受進水的紊流影響，取3.2.1.5沉淀池部分有效容積x4=283.4m3“ D2 3.14x19x4=283.4m3V= -h=4 2 4，D(19，D(19一、h=ix—r=0.05x——241丿(2丿3.2.1.6沉淀池坡底落差(取池底坡度i=0.05)3.2.1.7沉淀池周邊(有效)水深=0.375mH=h+h+h=4+0.5+0.375=4.875m>4.0m0 2 3 43.2.1.8污泥斗容積污泥斗高度h=(r—r)-tga=(2—1)xtg600=1.73m6123.2.1.9沉淀池總高度H=0.375+4.875+1.73=6.98m3.4曝氣池2.5A2/O活性污泥法工藝設計2.5.1設計說明長期以來，城市污水的處理均以去除BOD和SS為目標，并不考慮對無機營養(yǎng)物質氮和磷的去除。根據本次設計的要求，污水中不但SS含量高，nh3-n和P的含量也較高，所以結合設計的要求，采用A2/0活性污泥處理法一一它在降解有機物的同時具有同步脫氮除磷功能，且去除率高，與化學和物理相比，節(jié)省投資和運行費用。2.5.2設計計算(1)水力停留時間A2/。工藝的水力停留時間t一般采用6?8h,設計中取t=8h。曝氣池內活性污泥濃度曝氣池內活性污泥濃度X一般采用2000?4000mg/L，設計中取X=3000v vmg/L。回流污泥濃度106-rSVI式中X一一回流污泥質量濃度(mg/L)；rSVI――污泥指數，一般采用100r一一系數，一般采用r=1.2X=12000mg/Lr污泥回流比RX二 -X'v1+Rr式中R一一污泥回流比；Xx――回流污泥活性污泥質量濃度(mg/L)；rX'=fX=0.75X12000=9000mg/Lr r解得:R=0.5TN去除率S-Se=t 4x100%Si式中e一一TN去除率(％)；S]――進水TN的質量濃度32mg/L；S2――出水TN的質量濃度8mg/L。

e=75%e=75%⑹混合液回流比eR二x100%內1-e式中R一一混合液回流比。內R=300%內反應池容積VV=Qt=0.551*3600*8=15869m3反應池總水力停留時間：8h按各段水力停留時間和容積取為厭：缺：好=1：1：3,則每段的水力停留時間分別為：厭氧池水力停留時間：1.6h;缺氧池水力停留時間：1.6h;好氧池水力停留時間:4.8h(9)平面尺寸A2/O池總面積式中A A2/O池總面積。h——A2/O池有效水深。A=3526m2設計中取A=3526m2每組A2/。池面積：Ai=a/n式中A】一一每組A2/O池表面積(m2)；N——A2/。池個數。設計中取N=2A1=1763m2每組A2/O池共設6廊道，第1廊道為厭氧段，第2廊道為缺氧段，后4個廊道為好氧段，每廊道寬取為7.0m，則每廊道長L=A/bn式中L A2/O池每廊道長(m)；b――每廊道寬度(m)；

n——廊道數。設計中取b=7.0m,n=6L=42.0m(10)A2/O池的進水設計初沉池的來水通過DN600的管道送入A2/O池首端的進水渠道，管道內的水流速度為m/s。在進水渠道內，水流分別流向兩側，從厭氧段進入，進水渠道寬為m，渠道內水深為m，則渠道內的最大水流速度為V二 s iNbhII式中V――渠道內水流速度(m/s)；1b——進水渠道寬度(m)；1h——進水渠道有效水深(m)。1設計中取b=1.2m，h=1.0m1v=0.115m/s1反應池采用潛孔進水，孔面積為F=Nv2式中F—一每座反應池所需孔口面積(m2)；v 孔口流速(m/s)，—般采用0.2~1.5m/s。2設計中取v=0.25m/s，貝U2F=0?551m2設每個孔口尺寸為0.4x0.4m，則孔口數為Fn=—f式中n—一每座曝氣池所需孔口數(個)；f——每個孔口的面積(m2)。n=3.4 取n=4(11)剩余污泥量W二aQS-bVX+LQx50%平r Vr平式中W——剩余污泥量(kg/d)；(2-43)(2-44)(2-45)(2-47)a一一污泥產率系數，一般采用0.5?0.7；(2-43)(2-44)(2-45)(2-47)b一一污泥自生氧化系數d-1，一般采用0.05?0.1；Q平——平均日污水量(m3/d)；L——反應池去除的SS質量濃度(kg/m3)；rS一一反應池去除BOD5質量濃度(kg/m3)。r 5設計中取a=0.6,b=0.05，則W]=0.6*34000*(190*75%—20)/100