1总论1.1 设计任务和内容1.1.1 设计任务为某城市设计一座日处理为12万3m d的二级污水处理厂1.1.2 设计内容①工艺构筑物选型作说明②主要处理设施(格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池)的工艺计算③污水处理厂的平面和高程布置1.2任务的提出目的及要求1.2.1 任务的提出及目的随着经济飞速发展,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。
有学者曾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。
根据所确定的工艺和计算结果,绘制污水处理厂总平面布置图,高程图,工艺流程图。
1.2.2 要求①方案选择合理,确保污水经处理后的排放水质达到国家排放标准。
②所选厂址必须符合当地的规划要求,参数选取与计算准确。
③全图布置分区合理,功能明确;厂前区,污水处理区污泥处理区条块分割清楚。
延流程方向依次布置处理构筑物,水流创通。
厂前区布置在上风向并用绿化隔离带与生产区隔离,以尽量减少对厂前区的影响,改善厂前区的工作环境。
④构筑物的布置应给厂区工艺管线和其他管线设有余地,一般情况下,构筑物外墙距道路边不小于6米。
⑤厂区设置地坪标高尽量考虑土方平衡,减少工程造价,满足防洪排涝要求。
⑥ 水力高程设计一般考虑一次提升,利用重力依次流经各个构筑物,配水管的设计需优化,以尽量减少水头损失,节约运行费用。
⑦ 设计中应该避免磷的再次产生,一般不主张采用重力浓缩池,而是采用机械浓缩脱水的方式,随时将排出的污泥进行处理。
⑧ 所选设备质优、可靠、易于操作。
并且设计必须考虑到方便以后厂区的改造。
⑨ 附有平面图,高程图各一份。
1.3 基本资料1.3.1 设计基本要求污水处理量:12万3m ,污水处理厂设计进出水质:(如下表)1.3.2 处理要求污水经二级处理后应符合以下具体要求:Cr COD ≦70mg/L ; 5BOD ≦20 mg/L ; SS ≦30 mg/L1.3.3 处理工艺流程污水采用传统活性污泥法工艺处理,具体流程如下:污水→分流闸井→格栅间→污水泵房→出水井→计量槽→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒池→出水1.3.4 气象与水文资料 (1)气象风向: 多年主导风向为北北东风 气温: 最冷月平均为5℃ 最热月平均为32.5℃极端气温,最高为41.9℃;最低为-1℃;最大冻土深度为0.05m (2)水文降水量: 多年平均为每年728mm蒸发量:多年平均为每年1210mm地下水水位:地面下5~6m1.3.5 厂区地形污水厂选址在64-66m之间,平均地面标高为64.5m。
平均地面坡度为0.3%-0.5%,地势为西北高,东南低。
厂区征地面积为东西长380m,南北长280m。
1.4 设计成果(1)设计计算说明书一份;(2)设计图纸:污水厂平面图和污水处理高程图各一张。
2 污水处理工艺流程说明该城市排放的污水主要含COD、BOD、SS等污染物,所以本污水处理厂拟采用传统活性污泥法工艺处理,主要流程如下图(图2—1)所示:图2—1 污水处理厂工艺流程图3 处理构筑物设计3.1 闸门井为使污水处理在出现故障时能够超越所有构筑物,在进入格栅井前设置闸门井。
尺寸(M):L ⨯B ⨯H=4⨯3⨯33.2 格栅3.2.1 设计说明格栅的作用是拦截悬浮物或漂浮物,以便保护水泵。
本设计采用中格栅,提升水泵采用螺旋泵。
栅条的断面主要根据过栅流速确定,过栅流速一般为0.6~1.0m/s ,槽内流速0.5m/s 左右。
如果流速过大,不仅过栅水头损失增加,还可能将已截留的栅渣冲过格栅,如果流速过小,栅槽内将发生沉淀。
所以,本设计格栅的栅条间隙拟定为20.00mm 。
3.2.2 设计计算 设计流量:a.日平均流量:333125000 1.389m mm Q dhs===万b.日最大流量:333max1.2500060001.667z d m m m Q K Q hhs==⨯==计算草图(图3—1):栅条工作平台进水图3—1 格栅水力计算简图设计参数:设格栅个数 N=2个栅前流速 10.9v m s = 过栅流速 0.7v m s = 栅条间净间隙 b=20.00mm 栅前部分长度 0.5m格栅倾角 α=60° 单位栅渣量 1W =0.05m 3栅渣/103m 3污水 (1) 栅前水深,h m根据最优水力断面公式 211max2B Q ν= 计算得:1 1.925B m === 10.9622Bh m =≈所以栅前水深 0.962h m ≈ (2) 栅槽宽度,B ma.栅条的间隙数n ,个()Qmax sin 107b h v α=≈个栅条数:()11071106n -=-=个 b.栅槽宽度B ,m设计采用ø10圆钢为栅条,宽度100.01S mm m == 则栅槽宽度:(1)B S n b n =-+0.01(1071)0.02107=⨯-+⨯ 3.20m = (3) 过栅水头损失2,h m20h K h =⨯ανξsin 220gh =43S b ξβ⎛⎫= ⎪⎝⎭由上面三个式子得: 4232sin 2S vh K b gβα⎛⎫= ⎪⎝⎭式中: K ——受污染物堵塞时水头损失增大倍数,一般取3S ——栅条宽度,0.01mβ——形状系数,矩形:2.42;圆形:1.79 g ——重力加速度,取29.81m s 设计栅条断面为圆形断面, 1.79β=,则4232sin 2S v h K b gβα⎛⎫= ⎪⎝⎭4230.010.71.79sin 6030.0229.81⎛⎫=⨯⨯⨯︒⨯ ⎪⨯⎝⎭ 0.046m = (4) 栅后槽的总高度,H m 设栅前渠道超高10.3h m = ,则120.9620.30.046 1.308H h h h m =++=++=(5) 格栅的总长度,L ma. 进水渠道渐宽部分的长度1,L m进水渠宽1 1.925B m =,设其渐宽部分展开角度120α=︒, 则111B-B 3.20-1.925L == 1.75m 2tan 2tan20α≈︒b. 格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度2,L m 210.50.5 1.750.875L L m ==⨯=c. 格栅前槽高1,H m110.9620.3 1.262H h h m =+=+=则格栅的总长度为1210.50.1L L L H α=++++1.750.8750.5 1.0 1.26260=++++︒ 4.854m ≈ (6) 每日栅渣量3,W m d186400Qmax W W=1000Kz式中:1W ——单位栅渣量,333m /10m 污水。
格栅间隙为1625mm 时,3331W =0.100.05m /10m 污水;格栅间隙为3050mm 时,3331W =0.030.01m /10m 污水。
本工程格栅间隙为20mm ,取3331W =0.05m /10m 。
3386400 1.6670.05W==6.00m /d>0.3m d 1000 1.2⨯⨯⨯所以宜采用机械清渣。
3.3 沉砂池3.3.1 设计说明沉砂池的设置目的是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒,以免影响后续处理构筑物的正常运行。
本设计采用平流式沉砂池。
在沉砂池设计中,可参考下列设计原则:1. 城市污水厂一般均应设置沉砂池,座数或分格数应不少于2座(格),并按并联运行原则考虑。
2. 设计流量应按分期建设考虑:①当污水自流进入时,应按每期的最大设计流量计算;②当污水为用提升泵送入时,则应按每期工作水泵的最大组合流量计算; ③合流制处理系统中,应按降雨时的设计流量计算。
3. 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65,粒径为0.2以上的颗粒为主。
4. 城市污水的沉砂量可按每6310m 污水沉砂量为330m 计算,其含水率为60%,容量为31500kg m 。
5. 贮砂斗的容积应按2日沉砂量计算,贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°,排砂管直径应不小于0.3m 。
6. 沉砂池的超高不宜小于0.3m 。
7. 除砂一般宜采用机械方法。
当采用重力排砂时,沉砂池和晒砂厂应尽量靠近,以缩短排砂管的长度。
说明:采用平流式沉砂池,具有处理效果好,结构简单的优点,分两格。
3.3.2 池体设计计算计算草图(图3—2):进水图4 平流式沉砂池计算草图出水图3—2 平流式沉砂池计算草图主要参数:①污水在池内的流速v 取为0.25m/s (0.15~0.3m/s );②最高时流量时,污水在池内的停留时间t 取为50s (30~60s );③有效水深2h 不应大于1.2m ,取为1.0m (0.25~1.0m ),每格宽度取为1.0m (≥0.6m );④池底坡度一般为(0.01~0.02),当设置除沉砂设备时,可根据除砂设备的要求,确定池底的形状。
设计计算:沉砂池设2座,每座取2格,每格宽b=1m (1) 沉砂部分的长度,L m0.255012.5L vt m ==⨯=式中: v —— 最大设计流量时的速度,取0.25m/s t —— 最大设计流量时的停留时间,取50s (2) 水流断面面积2,A m 2max 1.6676.6680.25Q A m v === (3) 池总宽度,B m2 6.668 3.33422 1.0A B m h ===⨯ ()3.5m 取 式中: 2h —— 设计有效水深,取1.0m 。
(4) 贮砂斗所需容积3,V m3max 8640086400 1.66720.037.2010001000 1.2z Q T X V m K ⨯⨯⨯===⨯式中: X —— 城镇污水的沉砂量,本设计取()30.03L m 污水 T —— 排砂时间间隔,取2d z K —— 污水流量总变化系数,为1.2设每一个分格有2个沉砂斗,有4个分格,则每个沉砂斗容积为:37.200.9248o V V m ===⨯ (5) 贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗的底宽10.5b m =;斗壁与水平面的倾角为60°;贮砂斗的高度'30.4h m =。
则贮砂斗的上口宽b 2为:'321220.40.50.9626060h b b m tg tg ︒⨯=+=+=︒贮砂斗的容积1V :()'2213121213V h b b b b =++22310.4(0.50.9620.50.962)0.2213m =⨯⨯++⨯= (6) 贮砂室的高度3,h m假设采用重力排砂,池底设6%坡度坡向砂斗,两个沉砂斗之间的间隔壁厚'0.2b m =,则:'''2332320.060.062L b b h h l h --=+=+12.520.9620.20.40.060.7112m -⨯-=+=(7) 池总高度,H m1230.3 1.00.711 2.011H h h h m =++=++= (超高1h 取0.3m)3.4 初沉池3.4.1 设计说明沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物,按工艺布置的不同,分为初沉池和二沉池。