福州污水处理厂初步设计

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1、 水污染控制工程课程设计 近期：生活污水：300 L/人d6.0万人1.8万吨/d生产废水：1.5104m3/d1.5万吨/d公共建筑废水: 1.8万吨/d0.150.27万吨/d总的废水量:(1.81.50.27)0.82.856万吨/d取废水的总量为3万吨/d生活污水中: 总生活污水量1.8万吨/d0.27万吨/d2.07万吨/d CODcr (60g/人d6.0万人)2.07万吨/d174 mg/L BOD5 (30g/人d6.0万人)2.07万吨/d87 mg/L工业污染源拟定为： CODcr：300mg/L； BOD5 ：170mg/L则平均量为：CODcr(174 mg/L0.82

2、0700000L/d300mg/L0.815000000 L/d)/28560000 L/d227 mg/LBOD5(87 mg/L0.820700000L/d300mg/L0.815000000 L/d)/28560000 L/d176 mg/L远期：生活污水：300 L/人d10.0万人3万吨/d生产废水：2.4104m3/d2.4万吨/d公共建筑废水: 3万吨/d0.20.6万吨/d总的废水量:(32.40.6)0.95.4万吨/d取废水的总量为6万吨/d生活污水中: 总生活污水量3万吨/d0.6万吨/d3.6万吨/d CODcr (60g/人d10.0万人)3.6万吨/d167mg/L

3、 BOD5 (30g/人d10.0万人)3.6万吨/d83 mg/L工业污染源拟定为： CODcr：300mg/L； BOD5 ：170mg/L则平均量为：CODcr(167 mg/L0.836000000L/d300mg/L0.824000000 L/d)/54000000 L/d196 mg/LBOD5(83 mg/L0.836000000L/d300mg/L0.824000000 L/d)/54000000 L/d151 mg/L曝气沉砂池1、设计说明：和其它形式的沉砂池相比，曝气沉砂池的特点是：一、可通过曝气来实现对水流的调节，而其它沉砂池池内流速是通过结构尺寸确定的，在实际运行中几乎

4、不能进行调解；二、通过曝气可以有助于有机物和砂子的分离。如果沉砂的最终处置是填埋或者再利用(制作建筑材料)，则要求得到较干净的沉砂，此时采用曝气沉砂池较好，而且最好在曝气沉砂池后同时设置沉砂分选设备。通过分选一方面可减少有机物产生的气味，另一方面有助于沉砂的脱水。同时，污水中的油脂类物质在空气的气浮作用下能形成浮渣从而得以被去除，还可起到预曝气的作用。只要旋流速度保持在0.250.35/范围内，即可获得良好的除砂效果。尽管水平流速因进水流量的波动差别很大，但只要上升流速保持不变，其旋流速度可维持在合适的范围之内。曝气沉砂池的这一特点，使得其具有良好的耐冲击性，对于流量波动较大的污水厂较为适用，

5、其对0.2mm颗粒的截流效率为85%。由于此次设计所处理的主要是生活污水和工业污水，其流量波动较大，且水中的有机物含量较高，因此采用曝气沉砂池较为合适。2、沉砂池的设计计算：2.1、一般规定（1）城市污水处理厂一般均应设置沉砂池。（2）沉砂池按去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒设计。（3）设计流量应按分期建设考虑： 当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算； 当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算； 在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。（4）沉砂池的个数不少或分格数不应少于2个，并宜按并联系列设计。当污水量较少时，可考虑一格工作，一格备用。（5）城市

6、污水的沉砂量可按106污水沉砂30计算，其含水率为60%，容重为1500kg/；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。（6）砂斗容积应按不大于2d的沉砂量计算，斗壁与水平面的倾角不应小于55度。（7）除砂一般宜采用机械方法，并设置贮砂池或晒砂场。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。（8）当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。（9）沉砂池的超高不宜小于0.3m。2.2、曝气沉砂池的设计参数：（1）旋流速度应保持0.250.3m/s；（2）水平流速为0.060.12 m/s；（3）最大流量时停留时间为13min；

7、（4）有效水深为23m，宽深比一般采用12；（5）长宽比可达5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板；（6）1污水的曝气量为0.2空气；（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.60.9m，送气管应设置调节气量的阀门；（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板；（9）池子的进口和出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并考虑设置挡板；（10）池内应考虑设置消泡装置。2.3、池体设计计算：按近期的平均流量3.0*104/d设计， Q=3.0*104/d =3.0*104/（3600*24）*1000=347L/s流量总变化

8、系数Kz=2.7/（347）0.12=1.34最大设计流量Qmax=3.0*104*1.34=0.402 m3/s（1）池子的总有效容积(V)设t=2min (t为最大设计流量时的运行时间) V=Qmax*t*60=0.402*2*60=48.24m3；（2）水流断面积(A) 设v1=0.1m/s (v1为最大设计流量时的水平流速) A= Qmax/v1=0.493/0.1=4.93m2 ,取5.0 m2（3）池总宽度（B）设h2=2m (h2为有效设计水深，m)B=A/h2=5/2=2.5m；宽深比B/h2=2.5/2=1.25在11.5，符合要求。（4）由于远期流量较大，故池子设俩格，每格

9、宽度B =2.5m；（5）池长(L) 最小速度=最小流量/截面积=0.35/5.0=0.07 m/s （满足水平流速为0.060.12 m/s）L=v*HRT=0.1*120s=12mV=L*A=12*5.0=60m3（6）每小时所需空气量(q) 设d=0.16 (d为1污水所需空气量) q=d*Qmax*3600=0.16*0.402*3600=232m3/h2.4、沉砂槽设计2.4.1、 沉砂斗所需容积（V）设X=30/(污水) （X为城市污水排砂量）T=2d （T为清除沉砂的间隔时间）V=(Qmax*T*X*86400)/(Kz*106)=(0.402*2*30*86400)/(1.34

10、*106)= 1.55m32.4.2、 集砂槽各部分尺寸设斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面夹角60o，斗高h31=0.4m，集砂槽上口宽a=(2* h31)/tg60o +a1=2*0.4/ tg60o+0.5=0.96m集砂槽容积Vo=（a+a1）* h31*L/2=(0.96+0.5)*0.4*9/2=2.6 m31.8 m3（设计值符合要求可取）2.4.3、集砂槽总高度h3采用吸砂装置排砂，池底横向坡度为0.2，坡向集砂槽。h32= 0.2*(b-a1)= 0.2*(2.1-0.96)=0.114m=0.1 mh3= h31+ h32=0.4+0.1=0.5 m。池总高度（H）设超高h

11、1=0.6m， H=h1+h2+h3=0.5+2+0.6=3.1m2.5曝气系统设计计算 采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气（1）干管直径d1：由于设置两座曝气沉砂池，可将空气管供应两座的气量，每座最大气量为q=0.069m3/s，取干管气速v=12m/s，根据*d1*d1/4=0.069/12 得 d1=0.0859m 取整管径d1=90mm (回算气速满足1015m/s，可取)（2）支管直径d2：设3根支管，设支管气速为v=5m/s， *d2*d2/4=0.069/15 d2=0.0768m 取整管径d2=80mm(回算气速满足35m/s，可取)（3）曝气管管径d3=0.015

12、m，气速为3 m/s，穿孔管管径D3 =6mm一个孔的气量q=*0.0062* 3/4孔个数N=0.069/q=814个。孔间隙=9/814=0.011 m =11mm （满足10-15 mm，可取）穿孔管布置：在每格曝气沉砂池池长一侧设置1根穿孔管曝气管，共两根，安装在距池底0.8米处。（4）供气压力p=（2-0.8）+0.5=16.7kpa 供气压力p=16.7kpa 穿孔管布置：在每格曝气沉砂池池长一侧设置1根穿孔管曝气管，共两根，曝气管管径DN25，送风管管径DN1252.6排砂设备：选用直径LSSF型螺旋式砂水分离器根据池宽选用LF-W-CS型沉砂池吸砂机，其主要参数为：潜污泵型号：

13、AV14-4（潜水无堵塞泵） 潜水泵特性 扬程：2m，流量：54m3/h，功率：1.4kw 行车速度为2-5m/min，提耙装置功率 0.55kw 驱动装置功率：0.37kw 钢轨型号 15kg/mGB11264-89 轨道预埋件断面尺寸（mm） （b1-20）6010（b1：沉砂池墙体壁厚） 轨道预埋件间距 1000mm2.7配水井：配水井的停留时间为T=2min Qp=0.402 m3 /s 流速为V=0.05m/s配水井截面积为A=Qp/V=0.402/0.05=8.04m2配水井半径D A=3.14D2/4 则D=3.2m配水井高度 H=Qp/A=0.402*2*60/8.04=6 m

14、2.8细格栅：根据污水流量和所选栅间距可查选得格栅的型号，本次设计所选为XG型旋转式格栅出污机，XG-1500。其主要性能参数如下：有效栅宽B1=0.965mm 外型总宽B2=1400mm 栅条宽度s=10mm有效栅隙5mm 耙链线速度2 m/min 电机功率1.1kw安装角度为70 排渣高度H2 700800mm 栅前水深1.0m 流体流速0.61.0m/s=0.01 b=0.005 =2.42 k=3 （k为格栅受污物堵塞之后，水头损失增加的倍数，一般取为3）设过栅流速V =1.2m/s求出栅条数 n= Qmax*sina0.5/b*h*v =65 栅条宽度 B=S(n-1)+b*n=0.

15、965m则A=hB3=1.0*1.46=0.965m2栅前流速V=Qmax/A=0.402/0.965=0.42m/s 0.40.7m/s阻力系数 则过栅的水头损失为 h0=0.42m 设计水头损失h=kh0=3*0.187=1.25m设栅前梁超高h2 =0.3m栅后总高度H=h+h1+h2=1.25+1.0+0.3=2.55m取排渣高度H2=700mm2.9水面标高计算根据经验值污水每经过一个障碍物水面标高下降35cm，根据曝气沉砂池的有效水深以及砂斗的高度可推算出各个构筑物的水面标高，本次设计以经过一个障碍物水位下降5cm来计算，以曝气沉砂池的砂槽底为0米进行计算。曝气沉砂池的水面标高：h

16、31+h2= 0.4 +2.0=2.400m细格栅与曝气沉砂池之间的配水井的水面标高： 2.600+0.050=2.550m细格栅栅后水面标高： 2.550+0.050=2.600m 细格栅栅前水面标高： 2.700+h=2.600+0.500=3.100m配水井外套桶水面标高： 3.100+0.050=3.150m配水井内套桶水面标高： 3.150+0.050=3.200m设配水井超高为0.3m则整个曝气沉砂池系统的最高标高为3.200+0.300=3.500m则曝气沉砂池的超高为h1=3.500-2.500=1.000m曝气沉砂池的总高度为H=3.800mA2/O工艺设计计算项 目单 位参

17、数值BOD污泥负荷LskgBOD5/(kgMLSSd)0.050.15总氮负荷率kgTN/(kgMLSSd)0.05污泥浓度(MLSS)Xg/L2.54.5污泥龄CD1123污泥产率YkgVSS/kgBOD50.30.6需氧量O2kgO2/kgBOD51.12.0水力停留时间HRTH816其中缺氧段0.53.0h污泥回流比 R%50100混合液回流比 Ri%100400总处理效率%9095(BOD5)%6085(TN)一、 设计参数：1、最大设计流量：Qmax 34732.8 m3/d水质指标进水出水水质指标进水出水VSSTNTP61NH3-N308SS20COD22760BOD5176202

18、、MLSS=3500 mg/L MLVSS/MLSS=0.7 好氧段DO=2mg/L 缺氧段DO0.5mg/L 厌氧段DO0.2mg/L3、系统负荷：污水同化NH3-N去除10%。则由微生物生物同化从剩余污泥排放去除TN为3010%=3mg/l二、 设计计算：1、 消化池的计算（1） 硝化细菌比生长速率，可按下列公式计算：0.44 d-1 式中：硝化细菌比生长速率（d-1）；Na生物反应池中氨氮浓度（mgL）；KN硝化作用中氮的半速率常数（mgL）；0.5-2.0mg/L，取1（mgL）T设计温度()；取150.4715时，硝化细菌最大比生长速率（d-1）。（2）最小污泥龄： 4.5d 式中：

19、co好氧区(池)设计污泥泥龄值（d）；设计污泥龄：=4.51.53=20.2d 式中：设计因数Dr = 其中，为安全因素，取3；为峰值因素，取1.5（3）好氧池容积： 15558 m3式中：S0进水中有机物浓度 为176mg/l Se出水中有机物浓度 为20mg/l X混合液活性污泥浓度 为MLVSS即 X=0.73500=2450mg/l 池深取5m， 池宽取7m =1.4在12之间符合要求 池长 =444.5m 10符合要求 设五廊道式曝气池，廊道长= 取超高0.5m，则池总高为5+0.5=5.5m，每组曝气池廊道共5个进水口，而污水分别从两侧配水渠道5个进水口均量进入。（4）平均水力停留

20、时间t1=15558/34732.8=0.45 d=10.8h（5）污泥负荷：F/M=0.16 Kg BOD5/（KgMLVSSd）（6）假设随剩余污泥排放的去除的氨氮量占总10，好氧池生物硝化产生NO3-N总量TNO3-N =30-3-8=19 mg/l2、缺氧池容积计算 反硝化速率可以按导式结果或文献报道值确认，也可按下式计算：SDNR=0.3F/M+0.029取负荷F/M为0.16 Kg BOD5/（KgMLVSSd），可得20时反硝化速率SDNR=0.077gNO3-N/（KgMLVSSd）.计算15的反硝化速率：Qd,r=0.05 gNO3-N/（KgMLVSSd）硝化产生NO3-N

21、为19 mg/l，出水的NO3-N为8 mg/l，则需要还原的硝酸盐氮量为：N=No-Nw-Ne=34732.8（19-8）/1000=382kg/d反硝化池所需容积为：VD=3742 m3池深取5m， 池宽取7m =1.4在12之间符合要求 池长 =107m 10符合要求平均水力停留时间t2=3742/34732.8=0.1077d=2.6h3. 生物反应池中厌氧区（池）的容积可按下列公式计算： =1.534732.8/24= 2170.8 式中：VP厌氧区（池）容积（m3）；tP厌氧区（池）停留时间（h），宜为12；Q设计污水流量（m3d）。池深取5m， 池宽取6m =1.2在12之间符合

22、要求 池长 =72.36m 10符合要求池的总泥龄为=好氧+缺氧+厌氧=20.2（1+3742/15558+2170.8/15558）=27.8h4.计算污泥回流比及混合液回流比 取回流污泥浓度为7000mg/L则污泥回流比R1=X/(Xr-X)=54 根据脱氮率确定混合液回流比 R=2705.计算剩余污泥排放量 =YQ()-KdVX=3792.8-99.5=3693.2 kg/d Y产率系数，即微生物每代谢1kgBOD所合成的MLVSS数(kg)Q-每日处理污水量，m3/dS0-处理后进入曝气池污水含有的有机污染物的浓度，kg/m3Se-经生化处理后4处理水中残留的有机污染物的浓度, kg/

23、m3Kd-污泥微生物的自身氧化率，即衰减系数，d-1 剩余污泥总量=/0.7=5276kg/d6、需氧量的计算：生物反应池中好氧区的污水需氧量，根据去除的五日生化需氧量、氨氮的硝化和除氮等要求，宜按下列公式计算：O2 = 0.001Q(SoSe)cXV+b0.001Q(NkNke)0.12XV0.62b0.001Q(NtNkeNoe)0.12XV=0.00134732.8（176-20）-1.421587+4.57（0.00134732.8 22 -0.121587）- 0.624.57（0.00134732.811 0.121587）=5418-2253.5+2621.6-542.9=524

24、3.4 kgO2/d 安全系数取1.1 ，实际氧量为5767.7kgO2/d=4036.2m3/h式中：O2污水需氧量（kgO2/d）；Q生物反应池的进水流量（m3/d）；So生物反应池进水五日生化需氧量浓度（mg/L）；Se生物反应池出水五日生化需氧量浓度（mg/L）；XV排出生物反应池系统的微生物量；（kg/d）；Nk生物反应池进水总凯氏氮浓度（mg/L）；Nke生物反应池出水总凯氏氮浓度（mg/L）；Nt生物反应池进水总氮浓度（mg/L）；Noe生物反应池出水硝态氮浓度（mg/L）；0.12XV排出生物反应池系统的微生物中含氮量（kg/d）；b常数，氧化每公斤氨氮所需氧量（kgO2/kg

25、N），取4.57；c常数，细菌细胞的氧当量，取1.42。选择鼓风曝气，可按下列公式将标准状态下污水需氧量，换算为标准状态下的供气量。 = =57660m3/h式中：Gs标准状态下供气量（m3/h）；0.28标准状态（0.1MPa、20）下的每立方米空气中含氧量（kgO2/m3）；Os标准状态下，生物反应池污水需氧量（kgO2/h）；EA曝气器氧的利用率，以计。曝气头数量=64067一廊道为64067/5=12814个每个廊道则有20根干管，干管上有20根支管，每根支管有32个曝气头。布气系统计算设空气主干管流速V1=19m/s， D1=1.037m,取DN1100mm，校核 V1=16.8m/

26、s，符合要求干管V2=15m/s，D2=0.518m,取DN550mm竖管、支管流速V3=10m/s，每池20根D3=0.149m, 取DN150mm支管流速V4=5m/s,400根D5=0.08m, 取DN80mm 7.进水槽以上升流速0.05m/s，Qmax=0.402 m3/s则A=8m2,b=2m,L=4m堰口跌落取0.3m，则水深取5m，超高0.5m。D.进水管径取=0.58m 核算600mm平流式二沉池的设计 平流沉淀池设计的内容包括确定沉淀池的数量，入流、出流装置设计，沉淀区和污泥区尺寸计算，排泥和排渣设备选择等。设计沉淀池时应根据需达到的去除效率，确定沉淀池的表面水力负荷、沉淀

27、时间以及污水在池内的平均流速等，应该以沉淀试验为依据并参考同类沉淀池的运行资料进行设计。（1）沉淀区的表面积A：式中：A沉淀区表面积，m2; Qmax最大设计流量，m3/h; q表面水力负荷，m3/(m2h)。（2）沉淀区有效水深h2：3.5 m式中：h2沉淀区有效水深，m； t沉淀时间，h； 核算：沉淀区的有效水深h2通常取2.04.0m，符合。（3）沉淀区有效容积V：V=Qmaxt=16753.5=5862.5 m3式中：V沉淀区有效容积，m3。（4）沉淀池长度L：L=3.6vt=3.643.5=50.4式中：L沉淀池长度，m； v最大设计流量时的水平流速，mm/s，一般不大于5 mm/s

28、。 核算：平流式沉淀池的长度一般为3050m，池长不宜大于60m，符合。（5）沉淀区的总宽度B：B=A/L=1675/50.4=33.3式中：B沉淀区的总宽度，m。（6）沉淀池的数量n：n=B/b=33.3/11.1=3式中：n沉淀池数量； b每座沉淀池的宽度，m，受长宽比影响，同时与选用的刮泥机有关。核算：L：B=4.5，L:h=14.4 符合池长与池宽比不宜小于4，长度与有效水深比不宜小于8.（7）污泥区的容积V： =1055.2m3 式中：Px剩余污泥量 ，kg/d T两次排泥的时间间隔 污泥容重，kg/ m3，含水率在95%以上取1000污泥含水率（8）贮泥斗的容积V1： 选择方斗泥斗

29、上部取4m，泥斗下部取1m h4=(2-0.5)tg60o=2.6m V1 = h4(S1+S2+)=2.6（16+1+4）=18.2 m3（9）沉淀池的总高度H： h2+h3+h4= 0.5+3.5+0.8+2.6=7.4mh1沉淀池超高，一般取0.3mh2沉淀区有效水深h3缓冲区的有效水深，有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m,取0.8mh4贮泥斗高度 (10)当采用静水压力排泥时，活性污泥法处理池后不应小于0.9m。 取1m。排泥管的直径不应小于200mm，取300mm 污泥回流量： = 0.007kg/m30.5434732.8=131.3kg/d（11）二次沉淀池的出水堰最大负

30、荷不宜大于1.7L/(sm)。（12）排泥管径2.5m,流速取1.5m/s 则Q泥=4.9 紫外线消毒通常，水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是253.7nm。紫外线消毒器的消毒能力是指在额定进水量情况下对水中微生物的杀灭功能。A.的紫外线剂量宜根据试验资料或类似运行经验确定：1.水的消毒应该侧重于杀灭通过水传染病的肠道，一般认为紫外线消毒器所能提供的辐照量最低不小于9000，产品出厂时应大于12000选择灯管性能型号为：1m处的紫外线强度120，总长91.4cm，管径15.8mm3.最大设计流量Qmax= 1447.2 m3/h其物理表达式表示在该状态下的辐照剂量：=40200=40.2 m3

31、式中 W辐照剂量，I辐射强度V消毒器的有效水容积，m3 Q消毒器的额定进水量，m3/h B. 紫外线照射渠的设计，应符合下列要求：1 照射渠水流均布，灯管前后的渠长度不宜小于1m；2 水深应满足灯管的淹没要求。3 紫外线照射渠不宜少于3条。当采用一条时，宜设置超越渠。则取3条，单个池体积为：40.2/3=13.4 m3，池长4、宽取3m，池深取1.2m,超高0.5m。C.配水槽以上升流速0.05m/s，Qmax=0.402 m3/s则A=8m2,b=9m,L=0.9m堰口跌落取0.3m，则水深取5m，超高0.5m。D.进水管径取=0.58m 核算600mm高程高程（水）河水水位 -6.48消毒

32、池跌水0.3m消毒池的水头损失0.1m消毒池出水液面标高 3.1消毒池出水液面标高 2.3消毒池溢流渠标高 2.6消毒池有效高度2.5m 消毒池超高0.3m 消毒池池底标高 -2.0 消毒池池顶标高 5.5二沉池沿程与局部损失=0.1m二沉池跌落0.3m二沉池出水液面标高 3.0二沉池溢流渠标高 3.3二沉池有效高度3.5m 二沉池超高0.3m二沉池池底标高 -3.6 二沉池池顶标高 7.4配水井沿程与局部损失=0.1跌水0.3m配水井溢流渠标高 1.5配水井超高0.3m 配水井有效水深3m配水井池顶标高 1.9配水井池底标高 0A/2O沿程与局部损失=0.1A/2O跌落0.3mA/2O溢流渠

33、标高 5.4A/2O有效高度4.5m 氧化沟超高0.3mA/2O池底标高 -2A/2O池顶标高 5.6曝气沉砂池沿程与局部损失=0.1曝气沉砂池水头损失0.3m 曝气沉砂池出水液面标高 2.5 曝气沉砂池溢流渠高度 2.8曝气沉砂池有效高度2m 曝气沉砂池超高0.3m曝气沉砂池池底标高 0曝气沉砂池池顶标高 3.8细格栅跌水0.3m细格栅水头损失0.1m栅前水深 3.3栅后水深 2.8泵房粗格栅水头损失0.56m粗格栅栅前液面标高 -2.74粗格栅栅后液面标高 -2.44 流量=30000242=625 m3/h扬程=10.72-2.3=8.42m选泵结果型号8PW 流量650 m3/h 扬程9.5m 转速730r/min 效率51必须气蚀余量4m污泥泵选泵结果型号JYWQ50-10-10-1200-1.1 流量10 m3/h扬程10 m转速2900 r/min效率56