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水污染控制工程课程设计 题 目 A2/O工艺处理污水 班 级 环境111 学 号 201138905127 学生姓名 余佳力 指导老师 翟志才 完成日期 2014.7.9 1 设计依据1.1项目概况江南某城镇位于长江下游冲积平原，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高 3.90-5.00m，地面平均绝对标高为4.80 米 。该城镇排水系统采用完全分流制体系。规划人口：近期 60000 人，2020 年为100,000 人，生活污水量约为日平均 150 L/人，生活污水流量变化系数为1.4；工业废水量近期为 5000 m3/d，远期达10000 m3/d，工业废水流量变化系数为 1.3。生活污水和工业废水混合后的水质预计为：COD= 450 mg/L，BOD5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，NH3-N30 mg/L，TP4 mg/L；处理出水水质要求达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中一级B标准。污水处理厂出水排入距厂150米的隋塘河中，隋塘河的最高水位约为4.60米，最低水位约为1.80米，常年平均水位约为 3.00 米。厂区设计地坪绝对标高采用 5.00m。污水处理厂的污水进水总管管径为 DN800，进水泵房处沟底绝对标高0.315m，充满度 h/D= 0.65。污水处理厂初沉污泥和二沉池剩余污泥，经浓缩脱水后外运焚烧处置。根据已知资料，进行城镇污水处理厂处理工艺初步设计。要求选择确定污水处理流程，确定处理构筑物的结构，计算各构筑物的尺寸，并进行定型设备先型，用Auto CAD画出处理工艺流程图、处理厂总平面布置图和高程图，并画出1-2个主要构筑物图。1.2相关标准、规范1. 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）；2. 水污染控制工程（上、下），高廷耀等编，高等教育出版社，2007年第三版；3. 室外排水设计规范（GB50014-2006）；4. 给水排水设计手册（第二版）（第1、5、8、9、10、11册），建筑工业出版社，2000。5. 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；6. 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）；7. 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；8. 给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）；9. 供配电系统设计规范（GB50052-95）；10. 低压配电设计规范（GB50054-95）；2 处理工艺方案的确定2.1 常用城市污水生物处理工艺技术（1）活性污泥法（2）AB法 （3）SBR工艺（4）生物滤池法（5）氧化沟法（6）生物接触氧化法/曝气生物滤池法（7）A2/O工艺2.2 污水处理工艺流程的确定本项目设计处理水量的确定：最大设计流量Qmax = 35000 m3/d, 1460 m3/h，0.406 m3/s2.2.1设计进水水质根据项目来源和设计任务，本污水处理工程设计进水水质见表1。表2-1 设计进水水质一览表指标pHCODCrBOD5SS色度总磷氨氮单位无量纲mg/Lmg/Lmg/L倍mg/Lmg/L进水水质69450200250-4.0302.2.2 设计处理出水水质本项目废水排放执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中一级B标准，具体水质指标如表2所示。表2-2 设计出水排放水质标准指标pHCODCrBOD5SS色度总磷氨氮单位无量纲mg/Lmg/Lmg/L倍mg/Lmg/L标准值6960202030 1.08(15)既参数要求见下表2-3表2-3水质参数进水水质出水水质CODC （mg/L）45060BOD5 （mg/L）20020SS （mg/L）25020总磷 （mg/L）4.01.0氨氮 （mg/L）3082.2.3 处理工艺流程根据本项目中污水水质特点和处理出水要求，污水处理厂拟采用的工艺流程如下（见图1）。进水格栅曝气沉砂池砂厌氧池缺氧池好氧池二沉池混合液回流出水回流泵房污泥浓缩池脱水车间泥饼外运回流污泥图2-1 污水处理厂工艺流程图初沉池贮泥池流程说明：城市污水从进水井通过提升泵提升至格栅间，通过格栅去除大块固体悬浮物，然后进入曝气沉砂池去除污水中密度较大的无机颗粒污染物（如泥砂，渣土等），经初沉池进一步去除污水中悬浮物后流入生化厌氧池，再进入缺氧、好氧区，在不同微生物的协调作用下，在降解有机物的同时进行强化脱氮除磷。经过生物降解处理后的污水流至二沉池，进行泥水分离，二沉池的出水达到GB18918-2002中的一级B标准，即可排放至附近河流。二沉池的污泥除部分回流外，其余经浓缩脱水后外运处置。污水处理各过程处理效率分析预测见表4。表2-4 设计污水处理效率预测表（单位：mg/L）项目设计水量CODCr（mg/L）去除率NH3-N（mg/L）去除率原水35000m3/d450-30初沉出水35000m3/d31530%2710%A2/O生化出水35000m3/d50共85%（20%+65%）5.480%二沉池排放出水35000m3/d60总90%8总88%流程说明：城市污水从进水井通过提升泵提升至格栅间，通过格栅去除大块固体悬浮物，然后进入曝气沉砂池去除污水中密度较大的无机颗粒污染物（如泥砂，渣土等），经初沉池进一步去除污水中悬浮物后流入生化厌氧池，再进入缺氧、好氧区，在不同微生物的协调作用下，在降解有机物的同时进行强化脱氮除磷。经过生物降解处理后的污水流至二沉池，进行泥水分离，二沉池的出水达到GB18918-2002中的一级B标准，即可排放至附近河流。二沉池的污泥除部分回流外，其余经浓缩脱水后外运处置。污水处理各过程处理效率分析预测见表3。表2-3 设计污水处理效率预测表（单位：mg/L）项目设计水量CODCr（mg/L）去除率NH3-N（mg/L）去除率原水35000m3/d450-30初沉出水35000m3/d31530%2710%A2/O生化出水35000m3/d50共85%（20%+65%）5.480%二沉池排放出水35000m3/d60总90%8总88%3 设计计算书3.1泵站按最大时流量Qmax选泵，工5台（4用1备），每台水泵的设计流量Q=Qmax/4=1460/4=365 m³/h，查给水排水设计手册第册，选用400QW180032型立式水泵，参数如下列表格所示：型号流量m³/h扬程m轴功率KW转速r/min400QW1800321800322507403.2 格栅的设计与计算1设计参数：栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=20mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60°单位栅渣量1=0.07m3栅渣/103m3污水2设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽=1.08m,则栅前水深h= B1/2=1.08/2=0.540m（2）栅条间隙数0.406/(0.02×0.540×0.9)=38.8(取n=39)（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01×3910.02×391.16m（4）进水渠道渐宽部分长度=(1.161.08)/2tan20°=0.11m （其中1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度=0.06m（6）过栅水头损失（h2）因栅条边为矩形截面，取k=3，则 其中=（s/e）4/3 h0：计算水头损失 k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42（7）栅后槽总高度（H） 取栅前渠道超高h1=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h1=0.745+0.3=1.045m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.745+0.103+0.3=1.148m（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+1.045/tan=0.11+0.06+0.5+1.0+1.045/tan60°=2.27m（9）每日栅渣量设每日栅渣量为0.07m3/1000m3，取KZ1.34采用机械清渣。（10）计算草图如下：3.2（平流）沉砂池的设计与计算或钟式旋流沉砂池的设计选型3.2.1采用平流式沉砂池设计参数 设计流量Qmax=0.406m³s;设计流速，设计水力停留时间1、 长度：2、 水流断面面积：A=Qmaxv=0.4060.25=1.7m ²3、 池总宽度：B=A/h2=1.7/1=1.7m,有效水深h2=1m4、 沉砂斗容积：1.6m3其中T2d，X30m3/106m35、 每个沉砂斗的容积(V0)设每一分格有2格沉砂斗，则 V0=1.6/（2*2）=0.4 m ²6、 沉砂斗各部分尺寸：设贮砂斗底宽b10.5m；斗壁与水平面的倾角60°，贮砂斗高h31.0m7、贮砂斗容积：(V1)8、沉砂室高度：(h3)设采用重力排砂，池底坡度i6，坡向砂斗，则9、池总高度：(H)10、核算最小流速 (符合要求)3.3初沉池 （选用平流式沉淀池）1、沉淀区的表面积A；表明负荷取A=1460/2=830 m ²2、 沉淀部分有效水深h2 取t1.5h3、 沉淀部分有效容积VV=0.406×1.5×3600=2190m³4、 沉淀池长度L=vt*3.6=21.6m5、 沉淀池总宽度B=830/21.6=38.4m6、 沉淀池的数量：取b=5m, n=B/b=38.4/5=7.68, 取n=87、 校核长宽比 L/b=21.6/5=4.32744(符合要求)8、 污泥部分所需总容积V已知进水SS浓度=250mg/L初沉池效率设计70，则出水SS浓度C=*（1-0.6）=250*0.3=75 mg/L设污泥含水率97，两次排泥时间间隔T=2d，污泥容重V=Qmax（Co-C）*86400*T*100/（Kz*3*1000000）=305.4 m³ 9、每格池污泥所需容积VV=305.4/8=38.2m ³10、污泥斗容积V1， 11、污泥斗以上梯形部分污泥容积V212、污泥斗和梯形部分容积13、沉淀池总高度H 取H=8m3.4曝气池的设计与计算3.4.1污水处理程度的计算 原污水的BOD5=200mg/L，经初沉池处理，BOD5按降低25%考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值Sa为： Sa=200×（1-25%）=150mg/L3.4.2 曝气池的计算与各部分尺寸的确定 曝气池按BOD-污泥负荷法计算 （1）BOD-污泥负荷率的确定 拟采用BOD-污泥负荷率为0.3Kg/(KgMLSS.d),但为了稳妥，需加以校核：Kz取0.0188，Se=18.542mg/L, f=MLVSS/MLSS=0.75, =0.9,代入各值，得： Ns=Kz.Se.f/=0.290.3KgBOD5/(KgMLSS.d) 计算结果确认，则Ns取0.3.（2）确定混合液污泥浓度（X） 根据已经确定的Ns值，查排水工程图4-7得相应的SVI值为100-120，则取SVI为120，取r=1.2,R=50%,得： X=Rr.1000000/(1+R)SVI=3333.33300mg/L（3）确定曝气池容积V V=Q.Sa/Ns.X Sa=150mg/L ,代入各值得： V=35000×150/(0.3×3300)=5303m³（4）确定曝气池各部分尺寸 设置2组曝气池，每组容积为5303/2=2651.5m³ 池深取4.2m，则每组曝气池的面积为： F=2651.5/4.2=631.3m² 池宽B取4.5m，B/H=4.5/4.2=1.07，介于1-2之间，符合规定。 池长：F/B=631.3/4.5=140.2m L/B=140.2/4.5=31.18>10，符合规定。3.4.3曝气系统的计算与设计设计采用鼓风曝气系统。 （1）平均时需氧量的计算 O2=aQSr+bVXv 查排水工程表4-19得：a=0.5,b=0.15 代入各值： O2=0.5×35000150-24.9081000+0.15×5303×25001000=4177.735Kg/d =174Kg/h.（2）最大时需氧量的计算 根据原始数据K=Kz/Kd=1.4/1.1=1.3 代入各值得：O2(max)=0.5×35000(150-24.8)/1000 ×1.3 +5303×0.15×2500/1000 =201.4Kg/h.（3）每日去除的BOD5的值 BOD5=35000×(150-24.908) 1000=4378.22Kg/d（4）去除每KgBOD的需氧量 O2=3093.9/3302=0.9370.94KgO2/KgBOD 需要氧气4115.5 Kg/d3.5二沉池的设计与计算为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。二沉池为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池，共2座。二沉池面积按表面负荷法计算，水力停留时间t=2.5h，表面负荷为1.5m3/（m2h-1）。1) 池体设计计算. 二沉池表面面积A=Qmax/（N*q）=487.2 m2二沉池直径D=24.9m， 取25m. 池体有效水深. 混合液浓度 ，回流污泥浓度为为保证污泥回流浓度，二沉池的存泥时间不宜小于2h，二沉池污泥区所需存泥容积Vw采用机械刮吸泥机连续排泥，设泥斗的高度H2为0.5m。. 二沉池缓冲区高度H3=0.5m，超高为H4=0.3m，沉淀池坡度落差H5=0.63m二沉池边总高度m. 校核径深比二沉池直径与水深比为D/H=24.9/4.93=5.05，符合要求3.6 A2/O工艺设计参数1、设计最大流量Q=35000m3/d2、设计进水水质COD=450mg/L；BOD5(S0)=200mg/L；SS=250mg/L；NH3-N=30mg/L；TP=4mg/L3、设计出水水质COD=60mg/L；BOD5(Se)=20mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=8mg/L；TP=1mg/L4、设计计算，采用A2/O生物除磷工艺BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)回流污泥浓度XR=6 600mg/L污泥回流比R=100%（1） 混合液悬浮固体浓度 （2） 反应池容积V V=QSo/（NX）=35000*200/（0.13*3300）=16317.01 m3（3） 反应池总水力停留时间 T=V/Q=16317.01/35000=11.19h(取12h)（4）各段水力停留时间和容积厌氧：缺氧：好氧1：1：3厌氧池水力停留时间t=12/5=2.4h，池容v=0.2*16317.01=3263.402 m3；缺氧池水力停留时间t=2.4h，池容v=3263.402 m3；好氧池水力停留时间t=7.2h，池容v=9790.206 m3；（5）反应池主要尺寸反应池总容积V=16317.01 m3 设反应池2组，V单=8158.505 m3 有效水深单组有效面积8158.505/5.0=1631.701 m2采用5廊道式推流式反应池，廊道宽b=8.0m单组反应池长度L=1631.701/（5*8.0）=40.8m校核：b/h=8/5=1.6 (满足)L/b=40.8/8.0=5.1 (满足)取超高为1.0m，则反应池总高3.7污泥浓缩池 初沉池污泥含水率大约95设计参数1、浓缩池尺寸浓缩后污泥流量Q w=3.8、贮泥池 1、污泥量2、贮泥池容积设计贮泥池周期4h，则贮泥池容积 3、贮泥池尺寸4、搅拌设备为防止污泥在贮泥池终沉淀，贮泥池内设置搅拌设备。设置液下搅拌机1台，功率10kw。3.9主要建构筑物及设备一览表表3-1 构筑物计算结果一览表序号类型尺寸选型及备注1.1提升泵房10 m×5 m1. 采用5台（4用1备），每台水泵的设计流量Q=1725m3/h2. 选用400QW180032型排水泵，处理流量1800m3/h ，扬程32m，出水口径400mm，功率为186.71KW。2细格栅栅前水深 h =0.54m栅槽宽度B=1.16m栅后总高H=1.045m栅槽总长L=2.27m1. 每日栅渣量W=3.5m3/d。2. 共3组格栅，一组备用。3. 选用三台GH2500型链条回转式多耙格栅除污机，功率为1.52.2KW。3.平流式沉砂池长度L=12.5m池总宽度B=1.7m池总高度H=2.6m沉砂斗容积V=1.6 m34.初沉池沉淀区的表面积A=830 m ²沉淀池长度L=21.6m总宽度B=38.4m污泥斗容积V1=33.2m³总高度H=8m5.曝气沉砂池总宽B=4.5m每格宽b=3.2m池长L=140.2m曝气量q=1382.4m3/h1. 采用曝气沉砂池，不增加沉砂的后续处理难度，兼富氧。2. 分为两格 。3. 选用PXS6000型行车式泵吸砂机，功率5.15 KW。4. 采用YBM-2型号的膜式扩散器。5. 钢筋砼结构，矩形池。6.厌氧池厌氧池有效容积V 厌3263.402 m3；1. 设导流墙，将厌氧池分成3格，每格内设SM7.5潜水搅拌机1台，功率5 KW。 2. 钢筋砼结构，矩形池。7.缺氧池缺氧池有效容积V 缺3263.402 m31. 设导流墙，将缺氧池分成3格，每格内设SM7.5潜水搅拌机1台，功率5 KW。 2. 钢筋砼结构，矩形池。8.好氧池好氧池有效容积V 缺9790.206 m31. 好氧池分为3个沟段。2. 选用YBP1400-A8型转盘曝气机，充氧能力56kg/h，功率22KW。3. 钢筋砼结构，矩形池。9.混合液回流泵房6 m×7 m1. 混合液回流泵房2座，内设5台600QW35007型潜污泵（4用1备），功率110 KW。2. 砖混结构。10.二沉池每池直径D=24.9m有效水深h2= 3.75m沉淀池总高H=4.93m1. 采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池。2. 池数为4座。3. 选用CG40B型支墩式双周边传动刮泥机，功率1.1 KW。4. 钢筋砼结构11.回流污泥泵房8 m×6 m1. 设回流污泥泵房2座，内设4台600QW350012系列潜污泵（2用2备），功率128.41 KW。2. 砖混结构。12.污泥浓缩池浓缩池直径D=23.3m有效水深h2=3.75m浓缩池深度H=4.53m1. 采用连续式重力浓缩池。2. 选用NG2235C型浓缩池刮泥机，功率0.550.75KW。3. 池数2座。4. 钢筋砼结构。13.污泥贮泥池直径D=4.9m高H=4m1. 池数2座。2. 钢筋砼结构。3. 液下搅拌机1台，功率10kw14.脱水车间20 m×15 m1. 选用DYL2000型带式压滤机，功率1.5KW。2. 砖混结构。4 污水处理厂平面布置4.1 布置原则为了使平面更经济合理，污水厂平面布置应遵循下列原则：按功能分区，配置得当主要是指对生产、辅助生产、生产福利等各部分布置，要做到分区明确、配置得当而又不过分独立分散。既有利于生产，又避免非生产人员在生产区通行或逗留，确保安全生产。在有条件时（尤其建新厂时），最好把生产区和生活区分开，但两者之间不必设置围墙。功能明确，布置紧凑 首先应保证生产的需要，结合地形、地质、土方、结构和施工等因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管(渠)的长度，便于操作管理。顺流排列，流程简捷 指处理构（建）筑物尽量按流程方向布置，避免与进（出）水方向相反安排；各构筑物之间的连接管（渠）应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构（建）筑物下面。目的在于减少能量（水头）损失、节省管材、便于施工和检修。充分利用地形，平衡方土，降低工程费用 某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于空放、排泥，又减少了工程量，而另外一些构筑物放在较低处，使水按流程按重力顺畅输送。必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能（尤其是对大中型污水处理厂）。构（建）筑物布置应注意风向和朝向 将排放异味、有害气体的构（建）筑物布置在居住与办公场所的下风向；为保证良好的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。4.2 平面布置生活办公综合楼及其它主要辅助建筑物位于厂区偏西一侧，水处理构筑物靠厂区南部自西向东依次排开，污泥处理系统位于厂区东部，为改善生活区环境在厂东北角另设大门，以便泥饼和沉砂外运。4.3 附属构筑物的布置表4 附属构筑物一览表序号名称尺寸材料单位数量1机修间20×8砖混座12综合楼40×25砖混座13食堂7×8砖混座14宿舍30×25砖混座15仓库车库25×20砖混座16传达室4×5砖混座2