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废水处理课程设计2010年01月21日n一、所需处理废水的相关背景南方某市某开发区区内气候温和，地势平坦，土地肥沃，交通便利，通讯发达。该开发区规划以发展工业为主，引导工业项目向开发区集聚，将开发区建设成为高档包装材料、生物医药、化工、电子电器、集装箱等一批特色的产品生产基地。并规划建设居民居住区、引导镇区居民向新居住区分流，改造老旧居住区。根据国家的法规和该市总体规划及分区规划，为确保经济发展与环境保护相协调，促进地区可持续发展，在开发区建设污水处理厂，要求处理后的出水达到《城镇污水处理厂污染排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，同时要求将处理后的出水部分经深度处理后回用于工业区的冷却用水和市政杂用水。工程可行性研究已于2008年完成，并通过了评审，同意进行初步设计工作。工程设计规模80000m3/d,其中10000m3/d进行回用深度处理。开发区污水处理厂的建设对改善开发区内投资环境、降低企业生产成本创造了有利条件，对净化城市环境，合理利用水资源有着重要的意义。二、工程规模和处理水质要求1.工程规模处理规模为80000m3/d,总变化系数Kz=1.315；其中回用10000m3/d。2.设计水质（1）进水水质CODcr=650mg/L;BOD5=250mg/L;SS=250mg/L;TN=65mg/L;NH3-N=55mg/L;磷酸盐（以P计）=5.5mg/L；PH=6～9（2）出水水质出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，要求出水水质达到：CODcr≤mg/L;BOD≤10;SS≤10mg/L;TN≤15mg/L;NH3-N≤5mg/L;磷酸盐（以P计）≤0.5mg/L；PH=6～9n三、课程设计要求及任务1．提出污水处理厂污水处理工艺方案2．完成污水处理厂初步设计任务3．完成污水处理厂工艺流程图与总平面布置图具体设计内容一工艺的确定此次设计对BOD、COD去除率要求较高，特别是对脱氮除磷工艺要求更高，基本上达到90%以上。这就要求我们必须在物理处理单元后面加上一个脱氮除磷效果很好的生化处理单元。只依据我们课本上的知识去确定这次设计的工艺，并达到要求应该是很不现实的。不仅因为我们课本内容不详细，更有我们学的还不够精的原因。要做设计，现阶段我们还只能去依葫芦画瓢，根据一个类似的设计区跟着它一步步算下去，并根据具体的情况来做一定的调整。一个曝气池如果它的处理能力可以达到90%但实际中又不需要那么多，比如只是60%~70%还可以用吗，可以做到吗？显然是可以的。我们可以调整污泥停留时间、曝气时间等来让它的处理效率来满足实际需要。那么反过来也一样，如果一个工艺本身脱氮除磷效率并不那么高，我们也可以通过控制一些参数来调整处理效率。我借鉴的中国工程建设标准化协会标准里的《城市污水生物脱氮除磷处理设计规程》，它推荐的工艺只有两种A2/O工艺和SBR工艺。由于日处理量比较大，如果用SBR需要池子数比较多，所以我选择前者，下面有借鉴的计算过程实例。对于回水这一部分要求很高，甚至其中的一些要求标准以前也很少听说，有一部分没有能够设计出来，希望随着我们学习的深入可以逐步找到解决的办法。nnn一、主要工艺设计参数流量Q=80000=3333.3=0.93Qmax=105200=4383.3=1.22（一）物理处理单元格栅（1）栅条的间隙数（n）栅条间隙宽度b=0.021m，倾角α=60°，栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.9（个）（2）栅槽宽度（B）栅条宽度S=0.01m（3）水头损失h设栅条断面为锐边矩形，β=2.42，k=3（4）栅后槽总高度（H）设栅前渠超高mm（5）每日栅渣量在格栅间隙为0.021m情况下，设栅渣量为每1000污水产0.07＞0.2所以须用机械排泥n水泵沉砂池（曝气沉砂池）（1）池子的有效容积（V）设最大设计流量时的流行时间t=3min（2）水流断面面积（A）设最大流量时水平流速为0.10（3）池子总宽度（B）设有效水深=3m（4）池子长（L）（5）每小时所需空气量（q）每立方米所需空气量d为0.2空气/污水（6）沉沙室所需容积（V）X取30/（污水），T取2d（7）池子总高度（H）设沉砂池超高=0.3m（8）每个沉沙斗容积设每个分格有2个斗（9）沉沙斗各部分尺寸设斗底宽=0.5m，斗避与水平面倾角为55°，斗高’=0.35m，沉沙斗上口宽沉沙斗容积n（10）沉沙室高度采用重力排沙，设池底坡度为0.06，坡向沙斗，则（11）每格池子宽度（b）n=2格沉淀池（平流，一座）（1）池子总表面积（A）设表面水力负荷=2.0（2）沉淀部分有效水深（）设沉淀时间t=1.5h（3）沉淀部分有效容积（）（4）池子长度（L）最大设计流量水平流速v=7（5）池子总宽度（B）（6）每个池子宽度（b）设有10个池子（7）校核长宽比符合要求（8）污泥部分所需容积（9）每个池子所需容积（）（10）污泥斗容积（）n（11）污泥斗以上梯形部分容积（）设坡度为0.01=（37.8＋0.3-4.5）×0.01=0.336=37.8+0.3+0.5=38.6=4.50（11）污泥斗和梯形部分污泥容积（12）池子总高度设缓冲层高度为，超高（二）生化处理单元（A2/O生物反应池）设计参数1.水力停留时间一般采用6～8h，设计中取t=8h。2.曝气池内活性污泥浓度曝气池内活性污泥浓度Xv一般采用2000～4000mg/L,设计中取Xv=3000mg/L。3.回流污泥浓度设SVI=100；系数r=1.2则回流污泥浓度Xr=mg/L4．污泥回流比=fXr=0.75×12000=9000mg/L则R=0.55.TN去除率E=％=％6.内回流倍数n设计中取为340％平面尺寸计算1.总有效容积V=Qt=80000×=26667m3厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间的比值为1：1：3，则每段的水力停留时间分别为：厌氧：t1=1.6h；缺氧：t2=1.6h；好氧：t3=4.8h。2.平面尺寸设曝气池有效水深h=4.2m则曝气总面积A==6349.3m2设计二组曝气池，则每组曝气池面积m2每组曝气池共设5廊道，第1廊道为厌氧段，第2廊道为缺氧段，后3个廊道为好氧段，每廊道宽取7.0，则每廊道长L=进出水系统1.曝气池的进水设计初沉池的来水通过DN1200的管道送入厌氧——缺氧——好氧曝气池首端的进水渠道，管道内的水流速为0.88m/s。在进水渠道内，水流分别流向两侧，从厌氧段进入，进水渠道宽度为1.2m，渠道内水深为1.0m，则渠道内的最大水流速度m/s反应池采用潜孔进水，设孔口流速=0.4m/s,孔口面积m2设每个孔口尺寸为0.5×0.5m,则孔口数n=(个)2.曝气池的出水设计厌氧——缺氧——好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，设流量系数m=0.4,堰宽b=7.0m,堰n水头m,设计中取为0.16m。厌氧——缺氧——好氧池的最大出水流量为（）=1.58m3/s,出水管管径采用DN1800mm,送往二沉池，管道内的流速为0.84m/s。其他管道设计1.污泥回流管在本设计中，污泥回流比为50％，从二沉池回流过来的污泥通过两根DN500mm的回流管道分别进入首端两侧的厌氧段，管内污泥流速为0.9m/s。2.硝化液回流管硝化液回流比为200％，从二沉池出水回至缺氧段首端，硝化液回流管道管径为DN1000mm，管内流速为0.9m/s。剩余污泥量设污泥产率系数a=0.6,污泥自身氧化系数b=0.05,反应池去除BOD5浓度Sr=250-10=240mg/L=0.24kg/m3,反应池去除的SS浓度=250-10=240mg/L=0.24kg/m3则剩余污泥量=0.6×80000×0.24-0.05×26667×3+0.24×80000×50％=17120kg/d曝气系统需氧量1.平均需氧量设计中取活性=0.5,=0.15=0.5×80000×0.24+0.15×26667×=18600kg/d=775kg/h2.最大需氧量最大时需氧量计算方法同上，只需将污水的平均流量换为最大流量3.最大时需氧量与平均时需氧量之比供气量采用WM-180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器的服务面积为0.49m2，敷设于池底0.2m处，淹没深度为4.0m，计算温度定为30℃。查表得20和30时，水中饱和溶解氧值为：=9.17mg/L;=7.63mg/L1.空气扩散器出口处的绝对压力n取扩散器上淹没深度H=4.0m，则空气扩散器出口处的绝对压力=1.013×105+9800H=1.013×105+9800×4=1.405×105Pa设空气扩散器的氧转移效率为12％，则空气离开曝气池池面时，氧的百分比18.96％2.曝气池混合液中平均氧饱合度（按最不利的温度条件考虑）换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量设计中取修正系数=0.82，=0.95，压力修正系数=1.0，曝气池出口处溶解氧浓度C=2.0平时需氧量为：最大时需氧量为：3.曝气池供气量曝气池平均时供气量为：m3/h曝气池最大时供气量为：m3/h空气管路计算拟在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共7根干管。在每根干管上设8对曝气竖管，共16条配气竖管。曝气池共设112条配气竖管，每根竖管的供气量为：m3/h曝气池的平面面积为3174.65m2,每个空气扩散器的服务面积按0.49m2计，则所需空气扩散器的总数为：个每根竖管上安装的空气扩散器的个数为：n个，取为60个。每个空气扩散器的配气量为：m3/h根据计算结果，空气管道系统的总压力损失为：=148.28×9.8=1453.1Pa=1.453kPa网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa,则压力损失为：5.88+1.453=7.333kPa设计中取9.8kPa空压机选择空气扩散装置安装在距离池底0.2m处，曝气池有效水深为4.2m，空气管路内的水头损失按1.0m计，则空压机所需压力为：P=（4.2－0.2+1.0）×9.8=49kPa空压机供所量：最大时：m3/h=593.5m3/min平均时：m3/h=511.6m3/min根据所需压力及空气量，选择江省南通市恒荣机泵厂的3L63WD三叶型罗茨鼓风机，共12台，该鼓风机风压49kPa，风量55m3/min，正常条件下，9台工作，3台备用；高负荷时，10台工作，2台备用。二沉池：1．池子总表面积设表面水力负荷q’=1.5m3/m2·h，池子总表面积A===2922.2m22．沉淀部分的有效水深设沉淀时间t=2h,h2=t=1.5×2=3.0m3．沉淀部分有效容积=Qmaxt=Ah2=8766.6m34．池长设最大设计流量时的水平流速v=5mm/snL=3.6vt=3.6×5×2=36m长深比(满足要求)5．池子总宽度B===81.17m≈81m6．池子个数设10个池子，每个池子宽b==8.1m长宽比：==4.44＞4　(符合要求)7．污泥部分所需容积V：设污泥含水率P0=97％,两次清除污泥间隔时间T=2h,c1取c0的50％，污泥容重r=1000kg/m3，则V===8．污泥斗容积污泥斗底采用500mm×500mm,上口采用3400mm×3400mm,污泥斗斜壁与水平面的夹角为60°，污泥斗的高度h4’’=tg60°=2.51mV1=h4’’(f1+f2+)=×2.51×[0.52+3.42+]=11.26m39.污泥斗以上梯形部分污泥容积设池底坡度为0.01，梯形部分高度和h4’=（36+0.3－3.4）×0.01=0.329m污泥斗以上部分污泥容积V2=h4’b=×0.329×8.1=52.50m310.污泥斗和梯形部分污泥容积V1+V2=11.26+52.50=63.76m3＞2.75m311.池子总高度设缓冲层高度h3=0.4m，超高h1=0.3m，h4=h4’’+h4’=2.51+0.329=2.839H=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.4+2.839=6.539m（1）回流系统（2）澄清池（3）过滤设备拟采用普通快滤池，大阻力配水系统，单独水反冲洗。1.滤池面积及尺寸n滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h。滤池实际工作时间为：T=24－0.1×=23.8(h)滤速=10m/h,滤池面积为：F=m2每组滤池单格数为N=8，布置成对称双行排列。每个滤池面积为：f=m2采用滤池长宽比为3，滤池设计尺寸为3m×9m,实际滤速为11.67m/h.校核强制滤速为：=m/h1.滤池高度承托层高450mm.滤料层采用双层滤料，厚h=820mm。其中无烟煤厚370mm，石英砂厚450mm。滤层上最大水深1800mm。超高300mm。滤池高度H为H=450+820+1800+300=3370mm2.每个滤池的配水系统(1)大阻力配水系统的干管水冲强度q=14L/(S·m2),冲冼时间为6min。干管流量为：=fq=42×14=588(L/s)干管的起端流速为1.34m/s,采用管径为600mm。（1）支管支管的中心距离采用=0.2m.每池的支管数为：每根支管的进口流量为：(L/s)支管的起端流速为2.5m/s，支管直径为80mm.(3)孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25％孔眼总面积为：=Kf=0.25％×42=0.105m2=105000mm2采用孔眼直径为10mm，每个孔眼面积为78.5mm2。孔眼总数为：（个）n每根支管也眼数为：=45(个)每根支管孔眼布置成两排，与垂线成45°夹角向下交错排列。每根支管长度为：0.5×(9－0.6)=4.2(m)每排孔眼中心距为：(m)（4）配水系统校核支管长度与直径之比为52.5＜60.干管横截面积与支管总横截面积之比为：（符合要求）（5）孔眼水头损失支管壁厚采用5mm，孔眼直径与壁厚之比为2，流量系数μ=0.67，孔眼的水头损失为：(m)4.洗砂排水槽洗砂排水槽中心距采a=1.8m,排水槽设5根。排水槽总长l0=3m,每槽排水量为：(L/s)采用三角形标准断面，槽中流速采用=0.6m/s。排水槽断面尺寸为：x=(m)排水槽底厚度采用=0.05m,砂层最大膨胀率e=45％。洗砂排水槽顶距砂面高度He为：He=eh+2.5x++0.075=45％×0.82+2.5×0.18+0.05+0.075=0.94(m)洗砂排水槽总面积为：F0=2x×3×5=5.4(m2)％＜25％（符合要求）5．滤池的各种管渠计算进水管的流量为1.22m3/s，渠中流速为1.09m/s。（1）进水支管采用进水渠宽800mm，水深800mm；各个滤池进水管流量为0.1525m3/s，管中流速为0.91m/s。则各个进水支管的管径为：nmm(2)反冲洗水管流量为fq=588L/s,管中流速为2.38m/s。则管径为：mm反冲洗水进水渠宽为700mm，水深为270mm，渠内水流速为2m/s。（3）清水管清水总渠流量为0.7m3/s,渠中流速为1.09m/s，渠宽为800mm，水深为800mm，渠内水为压力流。每个滤池清水管的流量为0.1525m3/s,流速采用0.91m/s,则清水支管的管径为：mm（4）反冲洗水排水排水流量为0.588m3/s,管中流速为1.33m/s.反冲洗排水管的直径为：mm反冲洗排水渠宽800mm，高700mm。6.反冲洗高位水箱反冲洗高位水箱的容积为：V=1.5fqt=1.5×42×14×6×60=317520(L)=317.52(m3)水深为2m，直径为11.5m,超高0.3m.水箱底至滤池配水管间的沿程及局部损失之和1.0m。配水系统水头损失3.56m。承托层水头损失为：0.022×0.45×14=0.1386(m)滤料层水头损失为：(m)安全富余水头1.5m。冲洗水箱底高出洗砂排水槽高为：H0=1.0+3.56+0.1386+0.8+1.5=6.998(m)取7m.（3）回用水消毒渠（1）反冲洗泵（2）清水池（3）消毒池向滤后水加液氯消毒，则1.加氯量计算设最大加氯量q=1mg/L=1g/m3,加氯量为W=Qb=80000×1=80(kg/d)2.加氯设备选用三台ZJ-Ⅱ型真空加氯机，两用一备。每台加氯机加氯量为0.5～9kg/h。加氯机的外形尺寸为：宽×高=330mm×370mm。加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5mn，三台加氯机之间的净距均为0.8m。3.加氯间采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙分隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸为：长3m，宽9m，氯库平面尺寸为：长12m，宽9m。4.氯库储备量按20天计算，则为80×20=1600kg。采用氯瓶容量为600kg，瓶高1800mm,外径D=600mm.氯瓶自重136kg，公称压力2MP。氯瓶采用两组，每组8个，一组使用，一组备用，每组使用其约为36d.（1）出水泵房（2）回用水泵n二污水处理厂工艺流程图与总平面布置图外运处置砂水分离器外运栅渣栅渣处理水污泥浓缩房污泥均质池加氯间消毒室出水泵房