生物接触氧化池设计实例.pdf

环境工程专业 污水处理课程设计 说明书 姓名及学号： 班级： 指导教师： 设计时间： 环境工程专业课程设计说明书 2 前言 在我国，随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要 求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围 内，正在兴建及待建的污水厂也日益增多。在校期间，我们学习了水污染 控制工程这门课程，为了检验学习的内容和自主设计能力，老师安排了此 次课程设计。根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模： 日处理量大于 10 万 m3为大型处理厂， 1-10m3万为中型污水处理厂， 小于 1 万 m3的为小型污水处理厂。本文是中型污水处理厂，处理流量20000m 3/d, 无论何种规模的处理厂，在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一 基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保 证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际 情况，选择合适的处理工艺。小型污水厂处理厂往往具有这样的特点： （1）由于负担的排水面积小， 污水量较小， 一天内水量水质变化较大， 频率较高； （2）一般在城镇小区或企业内修建，由于所在地区一般不大，而且厂 外污水输送管道也不会太长。所以，其占地往往受到限制，处理单元应当 尽量布置紧凑。 （3）一般要求自动化程度较高， 以减少工作人员配置， 降低经营成本。 （4）污水厂往往位于小区或工业企业内，平面布置可能会受实际情况 限制，有时可能靠近居民区或地面起伏不平等，平面布置应因地置宜，变 蔽为利。 （5）由于规模较小，一般不设污泥消化，应采用低负荷，延时曝气工 环境工程专业课程设计说明书 3 艺，尽量减少污泥量同时使污泥部分好氧稳定。 由此，本设计选择生物接触氧化工艺。生物接触氧化法是以附着在载 体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。 具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在 可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都 取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负 荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。 本设计包扩工艺处理流程、主要构筑物的剖面结构、污水厂初步平面 布置和主要设备的说明。本工艺理论上运行可靠，操作简便，出水各项污 染指标均达到了国家规定排放标准。 环境工程专业课程设计说明书 4 目录 第一章总论1 第一节设计任务和内容1 第二节基础资料2 第二章污水处理工艺流程说明3 第三章处理构筑物设计计算3 第一节格栅间和泵房3 第二节初沉池6 第三节生物接触氧化池9 第四节二沉池10 第四章主要设备说明（设备一览表）12 第五章污水厂总体布置 13 第一节主要构（建）筑物与附属建筑物13 第二节污水厂平面布置13 第六章设计依据 13 结束语14 致谢14 环境工程专业课程设计说明书 5 环境工程专业课程设计说明书 1 第一章总论 第一节设计任务书 一、设计任务 根据所给的其它原始资料，设计污水处理厂，具体内容包括： 1、确定污水处理厂的工艺流程。 2、选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸（附必要的草图）。 3、按照标准，画出污水厂的工艺平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处 理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性。 4、按照标准，画出污水处理厂主要构筑物剖面图一张。 5、编写设计说明说、计算书。 二、设计题目 苏州某小区生活污水处理厂工艺初步设计 环境工程专业课程设计说明书 2 第二节基础资料 一、设计资本资料 1、污水水量、水质及处理要求 污水处理厂处理规模 （即现状污水量） 为：20000 3 m d ， 水量变化系数 z k 为 1.02 。 原污水水质为： COD=350 mg L , 5 BOD =220mg L , SS=230mg L , HNH3=30mg L ,TP=4 mg L 处理出水执行国家 城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002二级标准，出 水水质应达到如下要求： COD 60mg L , 5 BOD 20mg L ,SS20mg L ,TP1mg L ,HNH 3 =8mg L 2、厂址及场地现状 污水处理厂拟用场地较为平整。假定平整后厂区的地面标高为0.00m，原污水 将通过管网输送到污水厂，来水管管底标高为1.5m，充满度为0.5m。 3、苏州地区气候概况 苏州位于北亚热带湿润季风气候区，温暖潮湿多雨，季风明显，四季分明，冬 夏季长，春秋季短。无霜期年平均长达233 天。境内因地形、纬度等差异，形成各 种独特的小气候。太阳辐射、日照及气温以太湖为高中心，沿江地区为低值区。降 水量分布也具有同样规律。这种小区域气候差异将全市作物种类分成太湖林果气候 区、南部双、三熟制气候区、中部稻麦二熟和三熟并存气候区、沿江棉、粮轮作气 候区。 4、污水排水接纳河流资料 该污水厂的出水直接排入厂区外部河流，其最高洪水位为2.0m，常水位为 3.0m，枯水位为4.0m 环境工程专业课程设计说明书 3 第二章污水处理工艺流程说明 - 水线 泥线 气线 第三章处理构筑物设计计算 第一节格栅的设计计算 一、格栅的计算 （1）城市排水量为 20000 3 /md，Kz=1.02。 （2）平整后厂区的地面标高为0.00m，原污水将通过管网输送到污水厂，来水管管底 标高为1.5m，充满度为0.5m。 污 水 格 栅 初沉池 生物接触氧化池 二沉池 污泥脱水间 出水 鼓风机房 环境工程专业课程设计说明书 4 dmQ/2040002.120000 3 max max Q=20400 1000/243600=236L/s 根据最大设计流量，选取型号为100YW110-10 的水泵，选两台污水泵（一用一备） 。 排出口径流量扬程转速功率效率 100mm 3 110ms 10m 1450minr 5.5kw67% 1、栅槽宽度 max Q=20400 1000/243600=236L/s=0.24dm / 3 设栅前水深 h=0.4m,过栅流速 v=0.9m/s, 栅条净距 b=0.021 m , 格栅倾角 0 60 n= max Qsin/bhv=0.24sin/0.0210.40.9=22（个） 栅条宽度0.01sm B=s(n-1)+bn=0.01（22-1）+0.02122=0.67 m 式中 B 栅槽宽度， m ； S格条宽度， m ； b栅条净间距，粗格栅b=50100mm, 中格栅 b=1040mm, 细格栅 b=310mm ； n格栅间隙数； max Q最大设计流量， 3 /ms； 格栅倾角，度；一般采用 0 45 0 75。 h栅前水深， m ； v过栅流速，/m s，过栅流速一般采用0.6 1.0/ms，最大设计流量时为 0.8 1.0/m s，平均设计流量时为0.3 /ms。 sin经验系数。 2、通过格栅的水头损失 2 0 10 sin 2 v h g hh k 环境工程专业课程设计说明书 5 式中 1 h 设计水头损失， m ； 0 h 计算水头损失， m ； g重力加速度， 2 9.81/m s； k系数，格栅受污物堵塞时水头增大倍数，一般采用3； 阻力系数，其值与栅条断面形状有关， 4/3 ( ) s b ，当为锐边矩形， 2.42 0 h =0.097m 1 h = 0 h k=0.0973=0.29m 3、栅槽高度 12 Hhhh 12 Hhhh =0.29+0.3+0.4=1m 式中， H 栅槽总高度 ,m； h为栅前水深， m； 2 h 栅前渠道超高，一般采用0.3m 4、栅槽总长度 12 0.40.30.7Hhhm 式中： 1 H 栅前渠道深， m； 设 1 B =0.5m m23.0 20tan2 5 .0-67.0 tan2 1 1 1 BB l 2 l = 2 1 l =0.12m m H lll53.2 20tan 7 .0 5 .112.023.0 tan 15.0 1 21 式中： L 栅槽总长度， m； 1 l 进水渠道渐宽部分的长度，m； 环境工程专业课程设计说明书 6 1 B 进水渠宽， m； 1进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用 0 20； 2 l 栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度，m； 1 H 栅前渠道深， m； 每日栅渣量计算： max1 86400 1000 z QW W K 42.1 02.11000 07.024.086400 W 3 0.2m d 式中，W每日栅渣量， 3 /md； 1 W 栅渣量（ 333 /10mm污水） ，取大于0.1的值，粗格栅用小值，细格栅用大 值，中格栅用中值 z K 生活污水流量总变化系数 宜采用机械清渣 根据格栅的宽度 B选取型号为 XWB-III-0.8-2的格栅 格栅宽度（ mm ）耙 齿 有 效 长 度 （mm ） 格栅间距（ mm ）提升速度 （minm） 电 动 机 功 率 （kw） B=800 100 10 2 0.5 第二节初沉池的设计计算 1、池子的总表面积 / 3600Q A q max Q=20400 1000/243600=236L/s=0.23m 3 /s 2 m7 .416 2 360023.0 A 式中： Q 日平均流量， 3 m s 环境工程专业课程设计说明书 7 / q 表 面 负 荷 ， 32 ()mmh ， 一 般 为 1.5 32 3.0()mmh ， 这 里 取 / q 32 2.0()mmh 。 2、沉淀部分有效水深 / 2 hqt t沉淀时间 mh42.421.22 2 3、沉淀部分有效容积 / 2 VAh 184242.47 .416V 3 m 4、池长 3.6Lvt m7.47621.26 .3L 式中： v水平流速，设水平流速为 6m/s 5、池子的总宽度 A B L m8.8 7.47 7 .416 B 6、校核长宽比、长深比 长宽比：39. 5 8.8 7.47 B L 4(符合要求 ) 长深比：9.15 3 7 .47 h2 L 8（符合要求）池子的长深比不小于8，以 812 为宜。 7、污泥部分需要的容积 12 0 ()86400100 (100) Q CCT V ）（ ）（ 95-1001 210000002.0-00023.020000 V=168 3 m 式中： T两次清除污泥间隔时间，d。设 T=2d 1 C 进水悬浮物浓度， 3 t m ，SS=230mg L 环境工程专业课程设计说明书 8 2 C 出水悬浮物浓度， 3 t m ，SS 20mg L 污水密度， 3 t m ，其值约为 1。 0 污泥含水率， % 。设污泥含水率为95% 8、污泥斗容积 为避免污泥过深，设置四个污泥斗则 V1= 4 V =42 3 m 设污泥斗高度为 / 4 h ，挡板距离出口为 0.5m。 （挡板距出口0.25 0.5m） /0 4 (4.50.5) tan603.46 2 hm / 41212 1 () 3 Vhfff f 1 3.46(0.2520.250.2520.25) 3 V 3 20.26m 式中： 1 f 斗上口面积， 2 m 2 f 斗下口面积， 2 m / 4 h 泥斗高度， m 设斗底宽为 0.5m 2 1 0.5 0.50.25fm 2 2 4.5 4.520.25fm 9、污泥斗以上梯形部分污泥容积 /12 24 () 2 ll Vhb 01.0)5.45.07.47(4h =0.43m ml7.47 1 2 4.5lm 环境工程专业课程设计说明书 9 5.505 .443.0 2 5.47.47 V2）（ 3 m 式中： 1 l 、 2 l 梯形上下底边长， m / 4 h 梯形的高度， m 10、污泥斗和梯形部分污泥容积 12 VVV 7026.205.50 3 m42 3 m 11、池子的总高度 1234 Hhhhh 式中： 1 h 超高，池子的超高至少采用 0.3m，取1 0.3hm 。 3 h 缓冲层高度，沉淀池的缓冲层高度，一般采用 0.30.5m，取3 0.5hm。 4 h 污泥部分高度， m。 444 hhh3.46+0.43=3.89m H=0.3+3+0.5+3.89=7.69m 第三节生物接触氧化池的计算 1 有效容积 V V= V eo L SSQ)( = 4 )20220(20400 =1020 3 m Lv 一般取 2-5 kgBOD5/(m3*d) ，此处取 Lv=4 kgBOD5/(m3*d) 2 总面积 A 池数 N A=V/h0=1020/3=340 3 m取 h0=3m 取 N=8 8 340A A1 N =42.5，则每格接触氧化池的尺寸为7m 6m 3 校核接触时间 t t=18.1 2420400 3428N 1 Q HA h 环境工程专业课程设计说明书 10 4 池深 H 取 h1=0.6m, h2=0.5m, h3=0.3m, h4=1.5m 填料层数 m=3 则 H=h0+h1+h2+(m-1)h3+h4=3+0.6+0.5+(3-1)0.3+1.5=6.2m 5 污水实际停留时间t t=h21.224 20400 )6 .02.6(428 24 )h(N 11 Q HA 6 填料总体积 v 选用25 玻璃钢蜂窝填料，则 v=N 1 A 0 h =8 423=1008 3 m 7 曝气需氧量 D 采用多孔管鼓风曝气供氧，取气水比D0=15，则所需总空气量 D=D 0Q=20400 15=306000 3 m/d=212.5 3 m/min 1 D =D/N=38250 3 m/d=26.6 3 m/min 根据曝气器的服务面积，选择微孔曝气器，型号为HWB-3 ，每格 56 个。 曝气量 （ 3 m h ） 服务面积（ 2 m） 氧利用率（ % ）动力效率 阻力（ 2 mmH O） 1-3 0.3-0.5 20-25 4-6 150-350 直径（ mm）厚度（ mm）微 孔 平 均 孔 径 ( um) 孔隙率（ % ）材料 200 20 200 40-50 陶瓷板 第四节二沉池的设计计算 二沉池应采用竖流式沉淀池 射中心管内流速 0 V =0.03m/s，池数 n=6 环境工程专业课程设计说明书 11 1、中心管面积 Qmax=Qmax/n=0.24/6=0.04 3 m A= 0 max V Q =0.04/0.03=1.3 2 m 2、中心管直径 d= A4 = 14.3 3 .14 =1.3m 3、中心管喇叭口与反射板之间的间隙高度 设 1 V =0.02m/s 1 d =1,35d=2.16 m h3= max Q / 1 V 1 d= 16.202.0 04.0 =0.29m 4、沉淀部分有效断面 设表面负荷 q=3 3 m/( 2 m·h） V=3m/h=0.00083m/s A= max Q /V=0.04/0.00083=48 3 m 5、沉淀池直径 D=9. 7 482 2 AA4）（ m15m 3 9、池子的总高度 设超高 h1=0.3m， 缓冲层 h4=0.3m，则池子总高 H= 5421 3hhhhh=0.3+4.48+0.29+0.3+5.36=10.7m 第四章主要设备说明（设备一览表） 序号设备名称技术参数单位数量备注 1 污水泵100YW110-10 3 110Qm h10Hm 台2 一用一备 2 格栅机XWB-III-0.8-2 800Bmm格栅间距10mm 台1 3 微孔曝气 器 HWB-3 服务面积 0.30.5 2 m 个224 分四格，每 格 56 个 4 螺旋式栅渣 压榨机 3000 /11SLY型，螺距300mm 台1 5 潜水污泥泵350TSW-600IIA 269.9 /Qls18Hm 台1 环境工程专业课程设计说明书 13 第五章污水厂总体布置 第一节主要构筑物与附属建筑物 主要构筑物：格栅，泵房，初沉池，生物接触氧化池，二沉池，鼓风机房，变电所，消 毒间 附属建筑物：门卫室，办公综合楼，职工食堂，职工宿舍楼，篮球场 第二节污水厂平面布置 第六章设计依据 本设计计算公式，设计参数依据水污染控制工程， 给水工程排水设计计算 环境工程专业课程设计说明书 14 结 束 语 随着全球城市化的发展，污水处理系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作 用， 在我国建设和谐社会中有着十分重要的意义。而整个污水系统的建设投资是很大的， 城市生活污水处理厂的设计使用体现了污水的资源化、污水的再生和利用。在污水深度 处理、超深度处理、污水再生回用已经实用化了的今天，按照传统规划方法，污水处理 厂厂址要根据污染物排放量控制日标、城市布局、受纳水体功能及流量等因素来选择， 一般尽可能地安放在各河系下游、城市郊区。城市污水厂的数目不应拘泥于传统经验， 而应该依据城市实际中水回用的需要在适当位置建设合适规模的污水处理厂，使得整个 城市形成大、 中、小，近、远期相结合的污水处理厂布局规划。在确定污水处理工艺时， 除了保证处理效果这一基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用， 以求在保证达标排放的前提下， 使经营成本最小。 要做到这一点， 首先应根据实际情况， 选择合适的处理工艺。选择合理的处理工艺，既能有效地利用土地面积，有效处理污废 水使其达标排放，又有利于实现城市水系统的健康、良性循环，从长远来看，这将是有 效地解决我国水资源短缺和水环境恶化问题的优化途径。