日处理量10万吨城市污水处理厂初步设计

AB 处理工艺的主要特征是： ①整个污水处理系统共分为预处理段、A 级、B 级三段，在预处理段只设格 栅、沉沙等处理设备，不设初沉池； ②A 级由吸附池和中间沉淀池组成，B 级由曝气池及二沉池组成； ③A 级与 B 级各自拥有独立的污泥回流系统，每级能够培育出各自独特的、 适合本级水质特征的微生物种群。 A 级以高负荷或超高负荷运行，曝气停留时间在 2~4h，污泥泥龄 15~20d。 该工艺处理效果稳定，具有抗冲击负荷能力，在欧洲有广泛的应用。该工艺 还可以根据经济实力进行分期建设。 结合 BOD 处理效果以及建厂难度和资金投入之后决定选择最为成熟历史悠 久的传统推流式活性污泥法 。 四.工艺流程图
南方某镇 污水处理厂工艺方案设计
课程名称：环境工程设计基础 学 年 院: 化学与环境学院 级: 指导老师:
第一章 设计任务以及依据
通过城市污水处理厂的课程设计，巩固学习成果，加深对污水处理课程内容 的学习与理解，掌握污水处理厂设计的方法，培养和提高计算能力、设计和绘图 水平。在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型污水处理厂的工艺设计，锻 炼和提高分析及解决工程问题的能力。 1.1.项目概况：该镇位于南方地区，风景优美，山清水秀，但近年来因为工业的 快速发展，排放的大量工业废水造成河流等水体水质日益恶化。为保护环境，该 镇规划建设一座城镇污水处理厂，将生活污水和工业废水集中处理。 1.2.设计规模: 设计水量15万吨每天，其中生活污水约占总水量的40%，工业污 水约占总水量的60% 1.3．设计水质： 该镇是工业重镇，工业污水占比重较大，污水水质CODcr为 250—450mg/L，相应BOD约为140-230 mg/L。规划原则上布置污染较小的工业， 但具体工业难以预料，因此，工业废水的水质也难以确定。生活污水水质属一般 浓度。 综合考虑该镇的特点， 参比相关城市的污水水质，确定污水处理厂进水水质 CODcr为390mg/L，相应BOD约为210mg/L ，SS为210mg/L。 1.4.处理目标：城镇污水处理厂出水排入GB3838 地表水Ⅲ类功能水域（划定的 饮用水水源保护区和游泳区除外） ，执行一级B的排放标准，即：
则水泵扬程H=7.08+2=9.08m。 3.1.2.2水泵机组的选择：
选择五台水泵，四用一备，则：
Qmax 8125m 3 / h Q单 2031.25m 3 / h 4 4
型号 400WLⅡ2200-12 数量 4用，1备 转速 735r/min 水泵效率 80% 电动机功率 90KW
4
式中： h1——水头损失（m） ； β——格栅条的阻力系数，查表β=1.67～2.42，取β=1.79； k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用 k=3。 3.1.1.7 栅后明渠的总高度： H=h+h1+h2 =1.0+0.06+0.3=1.36m 式中： H——栅后明渠的总高度(m)； h2——明渠超高（m） ，一般采用 0.3-0.5m，取 h2=0.30m 3.1.1.8 栅槽总长度：
l2 l1 0.45 0.23m 2 2
3.1.1.6 通过格栅的水头损失：
S h1 k b
4 3
v2 0 .8 2 3 0 . 01 3 sin 3 1 . 79 0 . 06 m 2g 2 9 .8 2 0 . 02
（3）泵座基础设计： ①泵基础长度 取1.4m L 泵长 （400 ~ 500） 875 500 1375mm； ②泵基础的宽度 取； 1.5m B 泵宽 （400 ~ 500） 970 500 1470mm
3.1.2.4集水池设计计算：
（1）集水池容积计算： ①集水池的容积按1台泵min的流量计算，则：
l1
B B1 0.98 0.65 0.45m 2 tga1 2 tg 20
式中： l1——进水渠道渐宽部分的长度（m） ； B1——进水明渠宽度，取 0.65（m） ； α1——渐宽处角度（°） ，一般采用 10-30°，取α1=20° 3.1.1.5 出水渠道渐窄部分的长度：
1.5．温度、气象条件： （1）风向及风速：常风向为东南风，最大风速8m/s；
（2）气温：月平均最高气温37.2℃,最低气温5.1℃。 1.6． 厂址地形、 地物情况： 厂区地面基本平坦， 高差相差1米左右， 高程在25—26 米之间，厂区基本上是河滩地，周围很大面积内没有农田。
1.7．水文地质条件： （1）流经该市河流的最高水位为 24.00m，最低水位 22.80m，平均水位 23.00m，河水最高水温 25℃，最低水温 8℃，平均水温 14℃ （2）地下水水位高程为 21.00m，地下水无侵蚀性。 2 （3）工程地质良好，土质基本上是砂砾石层，地基承载力 18~20T／M ，适 宜于工程建设； （4）最大积雪深度 0 厘米，最大冻土深度 0 厘米，地震设防等级：6 级以 下。 1.8．用电条件：处理厂址附近能够提供双电源或双回路的供电需求。
第三章 污水处理厂构筑物计算
3.1 污水泵房的工艺流程：
城市进水
粗格栅
集水间
提升水泵
出： 3.1．1.1 泵前格栅 设计中取四组格栅，N=4 组，每组格栅单独设置，安装角度α=60° 3.1.1．2 格栅间隙数：
n
Q sin 2.26 sin60 33 Nb h v 4·0.021.0 0.8
L l1 l 2 0.5 1.0 H1 1.0 0.3 0.45 0.23 0.5 1.0 2.93m tg tg60
式中： L——格栅槽总长度（m） ； H1——栅前明渠的深度（m） ，设计中 H1=1.0+0.3=1.30m 3.1.1.9 每日栅渣量计算：
式中： n——格栅栅条间隙数（个） ； Q——设计流量2.26（m3/s） ； N——设计的格栅组数4（组） ； h——格栅栅前水深1..0（m） ； b——格栅栅条间隙0.02（m） ； v——格栅过栅流速0.8（m/s） ； α——格栅倾角60（°） 。 3.1.1.3 格栅槽宽度： B=S(n－1)+bn =0.01×（33-1）＋0.02×33=0.98m 式中： B——格栅槽宽度（m） S——每根格栅条的宽度 0.01（m） ，栅条采用直径为 10mm 的圆钢。 3.1.1.4 进水渠道渐宽部分长
K
Q
2.2.工艺设计初步选择 处理水量：19.5 万 t/d 进水水质(mg/L) 出水水质(mg/L) BOD 210 20 COD 390 60 SS 210 20
处理程度 90.48% 84.62% 90.48% 该厂处理水量大于 100000t/d,属于大型污水处理厂，其二级处理适合用活
性污泥法进行处理， 国内外城市污水处理厂厂采用的工艺有普通活性污泥法、 A/O 法、A2/O 法、AB 工艺、氧化沟法、SBR 间歇式活性污泥法等工艺。又本设计对 BOD5 去除率要求较高， 对氮磷的去除没有特殊要求， 而普通活性污泥工艺对 BOD5 去除率高，可达 90%~95%，稳定性较强，系统启动时间短，故而采用普通活性污 泥法。
W 86400 Q W1 86400 0.565 0.04 1.5m3/d K z 1000 1.3 1000
式中： W——每日栅渣量（m3/d） ； W1—— 每 日 每 103m3 污 水 的 栅 渣 量 （ m3/103m3 污 水 ） ，一般采用 0.04-0.06m3/103m3 污水，取 W1=0.04。 W=1.5m3/d > 0.2m3/d。采用机械除渣, 无轴输送机输送栅渣 本设计采用自灌式水泵， 自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站， 其优点是： 启动及时可靠，管理方便。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建。
3.1.2.3.泵站的平面布置： （1）吸水管路布置： 为了保证良好的吸水条件，每台水泵设单独的吸水管，每条吸水管的设计流量均为 2031.3m3/h，采用DN800钢管，流速v1=0.85m/s；在吸水管起端设一进水喇叭口，其直径为 DN1200，吸水管路上设90°弯头2个，电动闸阀1个，偏心渐缩管1个，扬程计算如下： 吸水管路水头损失为：h=h1+h2=0.393m。 （2）压水管路布置： 每条压水管的设计流量均为2031.3m3/h，采用DN1000钢管，流速v1=0.85m/s，压水管路 上设同心渐扩管两个，单向止回阀一个，闸阀一个。 出水管路水头损失计算， 选择一条阻力损失最大的管路作为核算对象， 计算泵站内压水 管路水头损失 吸、压水管路总水头损失为： h=hAB+hBC+h5=0.534m＜2.0m； 则水泵所需扬程为： H=0.534+7.08<12,所选水泵扬程为12m，满足要求。
第二章 设计工艺选择
2.1.污水水量的确定 由设计资料知，该市每天的平均污水量为： Q =15 万 m /天=6250m /h 总变化系数总变化系数：Kz= 1.3 故污水设计流量 Q= K Q =195000t/d=8125 m3/h=2.26m3/s 式中
Q
3 3
城市每天的平均污水量，m3/h； 总变化系数； 设计流量
3.1.2选泵设计计算
3.1.2.1选泵前扬程估算： 格栅前水面标高=进水管液面标高=24.1 格栅后水面标高=集水池最高水位标高=格栅前水面标高-格栅压力损失
污水流经格栅的压力损失按0.1m估算，则： 格栅后水面标高=24 集水池有效水深取2.0m，则： 集水池最低水位标高=24-2=22.00m 水泵净扬程HST=出水井水面标高-集水池最低水位标高=29.08-22=7.08 水泵吸、压水管路（含至出水井管路）的总压力损失估算为2.0mH2O；
2.3.活性污泥法选择 活性污泥法自发明以来，根据反应时间、进水方式、曝气设备、氧的来源、 反应池型等的不同，已经发展出多种变型，这些变型方式有的还在广泛应用，同 时新开发的处理工艺还在工程中接受实践的考验，采用时需慎重区别对待，因地 因时的加以选择。 （1）传统推流式 传统推流式活性污泥法工艺流程，污水和回流污泥在曝气池的前端进入，在 池内呈推流形式流动至池的末端， 由鼓风机通过扩散设备或机械曝气机曝气并搅 拌，因为廊道的长宽比要求在 5~10，所以一般采用 3~5 条廊道。在曝气池内进 行吸附、 絮凝和有机污染物的氧化分解，最后进入二沉池进行处理后的污水和活 性污泥的分离，部分污泥回流至曝气池，部分污泥作为剩余污泥排放。传统推流 式运行中存在的主要问题，一是池内流态呈推流式，首端有机污染物负荷高，耗 氧速率高； 二是污水和回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充 分混合，易受冲击负荷影响，适应水质、水量变化的能力差；三是混合液的需氧 量在长度方向是逐步下降的， 而充氧设备通常沿池长是均匀布置的，这样会出现 前半段供氧不足，后半段供氧超过需要的现象。 （2）完全混合法 污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内的混合液充分混合，池内的混合 也是有待泥水分离的处理水。 该工艺具有如下特征： ①进入曝气池的污水很快即被池内已存在的混合液所稀释、均化，入流出现 冲击负荷时池液的组成变化较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担， 而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担， 所以该工艺对冲击负荷具有较强的 适应能力，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业废水。 ②污水在曝气池内分布均匀， F/M 值均等， 各部位有机污染物降解工况相同， 微生物群体的组成和数量几近一致，因此，有可能通过对 F/M 值的调整，将整个 曝气池的工况控制在最佳条件，以更好发挥活性污泥的净化功能。 ③曝气池内混合液的需氧速率均衡。 完全混合活性污泥法系统因为有机物负荷较低， 微生物生长通常位于生长曲 线的静止期或衰老期，活性污泥易于产生膨胀现象。 （3）吸附-生物降解工艺（AB 法）