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第一章    設(shè)計(jì)內(nèi)容和任務(wù)

1、設(shè)計(jì)題目

50000t/d的城市污水處理廠設(shè)計(jì)。

2、設(shè)計(jì)目的

1. 溫習(xí)和鞏固所學(xué)知識(shí)、原理；

2. 掌握一般水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算。

   3、設(shè)計(jì)要求：

3. 獨(dú)立思考，獨(dú)立完成；

4. 完成主要處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)布置；

5. 工藝選擇、設(shè)備選型、技術(shù)參數(shù)、性能、詳細(xì)說明；

6. 提交的成品：設(shè)計(jì)說明書、工藝流程圖、高程圖、廠區(qū)平面布置圖。

   4、設(shè)計(jì)步驟：

7. 水質(zhì)、水量（發(fā)展需要、豐水期、枯水期、平水期）；

8. 地理位置、地質(zhì)資料調(diào)查（氣象、水文、氣候）；

9. 出水要求、達(dá)到指標(biāo)、污水處理后的出路；

10. 工藝流程選擇，包括：處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、布置、選型、性能參數(shù)。

11. 評(píng)價(jià)工藝；

12. 設(shè)計(jì)計(jì)算；

13. 建設(shè)工程圖（流程圖、高程圖、廠區(qū)布置圖）；

14. 人員編制，經(jīng)費(fèi)概算；

15. 施工說明。

    5、設(shè)計(jì)任務(wù)

       （1）、設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

     

（2）、排放標(biāo)準(zhǔn)：（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

   （3）、接受水體：河流（標(biāo)高：－2m）

第二章    污水處理工藝流程說明

一、氣象與水文資料：風(fēng)向：多年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)；水文：降水量多年平均為每年2370mm；      蒸發(fā)量多年平均為每年1800mm；      地下水水位，地面下6～7m。年平均水溫：20℃

二、廠區(qū)地形：污水廠選址區(qū)域海拔標(biāo)高在19-21m左右，平均地面標(biāo)高為20m。平均地面坡度為

0.3‰～0.5‰ ，地勢為西北高，東南低。廠區(qū)征地面積為東西長224m，南北長276m。

三、污水處理工藝流程說明：

1、工藝方案分析：

本項(xiàng)目污水處理的特點(diǎn)為：①污水以有機(jī)污染為主，BOD/COD =0.75,可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標(biāo)；②污水中主要污染物指標(biāo)BOD、COD、SS值為典型城市污水值。

針對(duì)以上特點(diǎn)，以及出水要求，現(xiàn)有城市污水處理技術(shù)的特點(diǎn)，以采用生化處理最為經(jīng)濟(jì)。由于將來可能要求出水回用，處理工藝尚應(yīng)硝化，考慮到NH3-N出水濃度排放要求較低，不必完全脫氮。根據(jù)國內(nèi)外已運(yùn)行的中、小型污水處理廠的調(diào)查，要達(dá)到確定的治理目標(biāo)，可采用“A2/O活性污泥法”。

2、工藝流程

第三章    工藝流程設(shè)計(jì)計(jì)算

設(shè)計(jì)流量：

    平均流量：Qa=50000t/d≈50000m3/d=2083.3 m3/h=0.579 m3/s

    總變化系數(shù)：Kz=    (Qa－平均流量，L/s)

                  =

                  =1.34                     

∴設(shè)計(jì)流量Qmax：

    Qmax= Kz×Qa=1.34×50000 =67000 m3/d =2791.7 m3/h =0.775 m3/s 

設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算

1. 格柵

   格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道上、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物。一般情況下，分粗細(xì)兩道格柵。

   格柵型號(hào)：鏈條式機(jī)械格柵

   設(shè)計(jì)參數(shù)：

   柵條寬度s＝10.0mm     柵條間隙寬度d=20.0mm      柵前水深h＝0.8m

   過柵流速u=1.0m/s       柵前渠道流速ub=0.55m/s     α=60°

   格柵建筑寬度b

   取b＝3.2m

   進(jìn)水渠道漸寬部分的長度(l1)：

   設(shè)進(jìn)水渠寬b1＝2.5m  其漸寬部分展開角度α＝20°

   柵槽與出水渠道連接處的漸窄部份長度(l2)：

   通過格柵的水頭損失(h2)：

   格柵條斷面為矩形斷面,  故k=3,  則：

   柵后槽總高度(h總)：

   設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)1=0.3m

   柵槽總長度(L):

   每日柵渣量W：

   設(shè)每日柵渣量為0.07m3/1000m3，取KZ＝1.34

   采用機(jī)械清渣。

2. 提升泵房

1. 水泵選擇

   設(shè)計(jì)水量67000m3/d，選擇用4臺(tái)潛污泵(3用1備)

1. 集水池

   ⑴、容積 按一臺(tái)泵最大流量時(shí)6min的出流量設(shè)計(jì)，則集水池的有效容積

   ⑵、面積 取有效水深，則面積

   ⑶、泵位及安裝

   潛水電泵直接置于集水池內(nèi)，電泵檢修采用移動(dòng)吊架。

    

1. 沉砂池

   沉砂池的作用是從污水中去除砂子、煤渣等比重較大的顆粒，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。

   選型：平流式沉砂池

   設(shè)計(jì)參數(shù)：

   設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間

   水平流速

2. 長度：

3. 水流斷面面積：

4. 池總寬度： 有效水深

5. 沉砂斗容積：

   T＝2d，X＝30m3/106m3

6. 每個(gè)沉砂斗的容積(V0)

   設(shè)每一分格有2格沉砂斗，則

7. 沉砂斗各部分尺寸：

   設(shè)貯砂斗底寬b1＝0.5m；斗壁與水平面的傾角60°，貯砂斗高h’3＝1.0m

   7、貯砂斗容積：(V1)

   8、沉砂室高度：(h3)

   設(shè)采用重力排砂，池底坡度i＝6％，坡向砂斗，則

   9、池總高度：(H)

   10、核算最小流速

        (符合要求)

    

1. 初沉池

   初沉池的作用室對(duì)污水仲密度大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離。

   選型：平流式沉淀池

   設(shè)計(jì)參數(shù)：

1. 池子總面積A，表明負(fù)荷取

2. 沉淀部分有效水深h2

       取t＝1.5h

3. 沉淀部分有效容積V’

4. 池長L

5. 池子總寬度B

6. 池子個(gè)數(shù)，寬度取b＝5 m

7. 校核長寬比

     (符合要求)

8. 污泥部分所需總?cè)莘eV

   已知進(jìn)水SS濃度=200mg/L

   初沉池效率設(shè)計(jì)50％，則出水SS濃度

   設(shè)污泥含水率97％，兩次排泥時(shí)間間隔T=2d，污泥容重

9. 每格池污泥所需容積V’

   10、污泥斗容積V1，

1. 污泥斗以上梯形部分污泥容積V2

2. 污泥斗和梯形部分容積

3. 沉淀池總高度H

       取8m

1. 設(shè)計(jì)參數(shù)

   1、設(shè)計(jì)最大流量 Q=50 000m3/d

   2、設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) COD=200mg/L；BOD5(S0)=150mg/L；SS=200mg/L；NH3-N=30mg/L；TP=4mg/L

   3、設(shè)計(jì)出水水質(zhì) COD=60mg/L；BOD5(Se)=20mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=15mg/L；TP=0.1mg/L

   4、設(shè)計(jì)計(jì)算，采用A2/O生物除磷工藝

1. BOD5污泥負(fù)荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)

2. 回流污泥濃度XR=6 600mg/L

3. 污泥回流比R=100%

4. 混合液懸浮固體濃度

5. 反應(yīng)池容積V

6. 反應(yīng)池總水力停留時(shí)間

7. 各段水力停留時(shí)間和容積

   厭氧：缺氧：好氧＝1：1：3

   厭氧池水力停留時(shí)間，池容；

   缺氧池水力停留時(shí)間，池容；

   好氧池水力停留時(shí)間，池容

8. 厭氧段總磷負(fù)荷

9. 反應(yīng)池主要尺寸

   反應(yīng)池總?cè)莘e

   設(shè)反應(yīng)池2組，單組池容

   有效水深

   單組有效面積

   采用5廊道式推流式反應(yīng)池，廊道寬

   單組反應(yīng)池長度

   校核：  (滿足)

       (滿足)

   取超高為1.0m，則反應(yīng)池總高

10. 反應(yīng)池進(jìn)、出水系統(tǒng)計(jì)算

1. 進(jìn)水管

   單組反應(yīng)池進(jìn)水管設(shè)計(jì)流量

   管道流速

   管道過水?dāng)嗝婷娣e

   管徑

   取出水管管徑DN700mm

   校核管道流速

2. 回流污泥渠道。單組反應(yīng)池回流污泥渠道設(shè)計(jì)流量QR

   渠道流速

   取回流污泥管管徑DN700mm

3. 進(jìn)水井

   反應(yīng)池進(jìn)水孔尺寸：

   進(jìn)水孔過流量

   孔口流速

   孔口過水?dāng)嗝娣e

   孔口尺寸取

   進(jìn)水豎井平面尺寸

4. 出水堰及出水豎井。按矩形堰流量公式：

   式中 ——堰寬，

   H——堰上水頭高，m

   出水孔過流量

   孔口流速

   孔口過水?dāng)嗝娣e

   孔口尺寸取

   進(jìn)水豎井平面尺寸

5. 出水管。單組反應(yīng)池出水管設(shè)計(jì)流量

   管道流速

   管道過水?dāng)嗝娣e

   管徑

   取出水管管徑DN900mm

   校核管道流速

6. 曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

1. 設(shè)計(jì)需氧量AOR。

   AOR＝（去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu氧當(dāng)量）+（NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N的氧當(dāng)量）-反硝化脫氮產(chǎn)氧量

   碳化需氧量D1

   硝化需要量D2

   反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量

   總需要量

   最大需要量與平均需氧量之比為1.4，則

   去除1kgBOD5的需氧量

2. 標(biāo)準(zhǔn)需氧量

   采用鼓風(fēng)曝氣，微孔曝氣器。曝氣器敷設(shè)于池底，距池底0.2m，淹沒深度3.8m，氧轉(zhuǎn)移效率EA＝20％，計(jì)算溫度T=25℃。

   相應(yīng)最大時(shí)標(biāo)準(zhǔn)需氧量

   好氧反應(yīng)池平均時(shí)供氣量

   最大時(shí)供氣量

3. 所需空氣壓力p

   式中

4. 曝氣器數(shù)量計(jì)算(以單組反應(yīng)池計(jì)算)

   按供氧能力計(jì)算所需曝氣器數(shù)量。

5. 供風(fēng)管道計(jì)算

   供風(fēng)干管道采用環(huán)狀布置。

   流量

   流速

   管徑

   取干管管徑微DN500mm

   單側(cè)供氣(向單側(cè)廊道供氣)支管

   流速

   管徑

   取支管管徑為DN300mm

   雙側(cè)供氣

   流速

   管徑

   取支管管徑DN=450mm

   ⑿、厭氧池設(shè)備選擇(以單組反應(yīng)池計(jì)算) 厭氧池設(shè)導(dǎo)流墻，將厭氧池分成3格。每格內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，所需功率按池容計(jì)算。

   厭氧池有效容積

   混合全池污水所需功率為

    

6. 污泥回流設(shè)備

   污泥回流比

   污泥回流量

   設(shè)回流污泥泵房1座，內(nèi)設(shè)3臺(tái)潛污泵(2用1備)

   單泵流量

   水泵揚(yáng)程根據(jù)豎向流程確定。

7. 混合液回流設(shè)備

1. 混合液回流泵

   混合液回流比

   混合液回流量

   設(shè)混合液回流泵房2座，每座泵房內(nèi)設(shè)3臺(tái)潛污泵(2用1備)

   單泵流量

2. 混合液回流管。

   混合液回流管設(shè)計(jì)

   泵房進(jìn)水管設(shè)計(jì)流速采用

   管道過水?dāng)嗝娣e

   管徑

   取泵房進(jìn)水管管徑DN900mm

   校核管道流速

   ③ 泵房壓力出水總管設(shè)計(jì)流量

   設(shè)計(jì)流速采用

1. 二沉池

   設(shè)計(jì)參數(shù)

   為了使沉淀池內(nèi)水流更穩(wěn)、進(jìn)出水配水更均勻、存排泥更方便，常采用圓形輻流式二沉池。二沉池為中心進(jìn)水，周邊出水，幅流式沉淀池，共2座。二沉池面積按表面負(fù)荷法計(jì)算，水力停留時(shí)間t=2.5h，表面負(fù)荷為1.5m3/（m2?h-1）。

1. 池體設(shè)計(jì)計(jì)算

2. 二沉池表面面積

   二沉池直徑， 取29.8m

3. 池體有效水深

4. 混合液濃度 ，回流污泥濃度為

   為保證污泥回流濃度，二沉池的存泥時(shí)間不宜小于2h，

   二沉池污泥區(qū)所需存泥容積Vw

   采用機(jī)械刮吸泥機(jī)連續(xù)排泥，設(shè)泥斗的高度H2為0.5m。

5. 二沉池緩沖區(qū)高度H3=0.5m，超高為H4=0.3m，沉淀池坡度落差H5=0.63m

   二沉池邊總高度

6. 校核徑深比

   二沉池直徑與水深比為，符合要求

1. 進(jìn)水系統(tǒng)計(jì)算

2. 進(jìn)水管計(jì)算

   單池設(shè)計(jì)污水流量

   進(jìn)水管設(shè)計(jì)流量

   選取管徑DN1000mm，

   流速

   坡降為 1000i=1.83

3. 進(jìn)水豎井

   進(jìn)水豎井采用D2=1.5m，流速為0.1～0.2m/s

   出水口尺寸0.45×1.5m2,共6個(gè)，沿井壁均勻分布。

   出水口流速

4. 穩(wěn)流筒計(jì)算

   取筒中流速

   穩(wěn)流筒過流面積

   穩(wěn)流筒直徑

1. 出水部分設(shè)計(jì)

1. 單池設(shè)計(jì)流量

2. 環(huán)形集水槽內(nèi)流量

3. 環(huán)形集水槽設(shè)計(jì)

   采用周邊集水槽，單側(cè)集水，每池只有一個(gè)總出水口，安全系數(shù)k取1.2

   集水槽寬度 取

   集水槽起點(diǎn)水深為

   集水槽終點(diǎn)水深為

   槽深取0.7m，采用雙側(cè)集水環(huán)形集水槽計(jì)算，取槽寬b=0.8m，槽中流速

   槽內(nèi)終點(diǎn)水深

   槽內(nèi)起點(diǎn)水深

   校核：當(dāng)水流增加一倍時(shí)，q=0.2896 m3/s，v′=0.8m/s

   設(shè)計(jì)取環(huán)形槽內(nèi)水深為0.6m，集水槽總高為0.6+0.3（超高）=0.9m，采用90°三角堰。

    

4. 出水溢流堰的設(shè)計(jì)

   采用出水三角堰（90°），堰上水頭（三角口底部至上游水面的高度）H1=0.05m(H2O).

   每個(gè)三角堰的流量

   三角堰個(gè)數(shù)

   三角堰中心距（單側(cè)出水）

1. 排泥部分設(shè)計(jì)

2. 單池污泥量

   總污泥量為回流污泥量加剩余污泥量

   回流污泥量

   剩余污泥量

3. 集泥槽沿整個(gè)池徑為兩邊集泥

1. 消毒接觸池

   4、加氯間

   ⑴、加氯量  按每立方米投加5g計(jì)，則

   ⑵、加氯設(shè)備 選用3臺(tái)REGAL-2100型負(fù)壓加氯機(jī)（2用1備），單臺(tái)加氯量為10kg/h

2. 污泥泵房

   設(shè)計(jì)污泥回流泵房2座

   1、設(shè)計(jì)參數(shù)

   污泥回流比100％

   設(shè)計(jì)回流污泥流量50000m3/d

   剩余污泥量2130m3/d

3. 污泥泵

   回流污泥泵6臺(tái)（4用2備），型號(hào) 200QW350-20-37潛水排污泵

   剩余污泥泵4臺(tái)（2用2備），型號(hào) 200QW350-20-37潛水排污泵

4. 集泥池

   ⑴、容積 按1臺(tái)泵最大流量時(shí)6min的出流量設(shè)計(jì)

   取集泥池容積50m3

   ⑵、面積 有效水深，面積

   集泥池長度取5m，寬度

5. 泵位及安裝

   排污泵直接置于集水池內(nèi)，排污泵檢修采用移動(dòng)吊架。

1. 污泥濃縮池

   初沉池污泥含水率大約95％

   設(shè)計(jì)參數(shù)

1. 濃縮池尺寸

2. 濃縮后污泥體積

3. 采用周邊驅(qū)動(dòng)單臂旋轉(zhuǎn)式刮泥機(jī)。

1. 貯泥池

1. 污泥量

2. 貯泥池容積

   設(shè)計(jì)貯泥池周期1d，則貯泥池容積

3. 貯泥池尺寸

4. 攪拌設(shè)備

   為防止污泥在貯泥池終沉淀，貯泥池內(nèi)設(shè)置攪拌設(shè)備。設(shè)置液下攪拌機(jī)1臺(tái)，功率10kw。

1. 脫水間

1. 壓濾機(jī)

   2、加藥量計(jì)算

   投加量   以干固體的0.4%計(jì)

   .

   十二、構(gòu)建筑物和設(shè)備一覽表：

    

第四章    平面布置

（1）總平面布置原則

該污水處理廠為新建工程，總平面布置包括：污水與污泥處理工藝構(gòu)筑物及設(shè)施的總平面布置，各種管線、管道及渠道的平面布置，各種輔助建筑物與設(shè)施的平面布置。總圖平面布置時(shí)應(yīng)遵從以下幾條原則。

① 處理構(gòu)筑物與設(shè)施的布置應(yīng)順應(yīng)流程、集中緊湊，以便于節(jié)約用地和運(yùn)行管理。

② 工藝構(gòu)筑物（或設(shè)施）與不同功能的輔助建筑物應(yīng)按功能的差異，分別相對(duì)獨(dú)立布置，并協(xié)調(diào)好與環(huán)境條件的關(guān)系（如地形走勢、污水出口方向、風(fēng)向、周圍的重要或敏感建筑物等）。

③ 構(gòu)（建）之間的間距應(yīng)滿足交通、管道（渠）敷設(shè)、施工和運(yùn)行管理等方面的要求。

④ 管道（線）與渠道的平面布置，應(yīng)與其高程布置相協(xié)調(diào)，應(yīng)順應(yīng)污水處理廠各種介質(zhì)輸送的要求，盡量避免多次提升和迂回曲折，便于節(jié)能降耗和運(yùn)行維護(hù)。

⑤ 協(xié)調(diào)好輔建筑物，道路，綠化與處理構(gòu)（建）筑物的關(guān)系，做到方便生產(chǎn)運(yùn)行，保證安全暢道，美化廠區(qū)環(huán)境。

（2）總平面布置結(jié)果

污水由北邊排水總干管截流進(jìn)入，經(jīng)處理后由該排水總干管和泵站排入河流。

污水處理廠呈長方形，東西長380米，南北長280米。綜合樓、職工宿舍及其他主要輔助建筑位于廠區(qū)東部，占地較大的水處理構(gòu)筑物在廠區(qū)東部，沿流程自北向南排開，污泥處理系統(tǒng)在廠區(qū)的東南部。

廠區(qū)主干道寬8米，兩側(cè)構(gòu)（建）筑物間距不小于15米，次干道寬4米，兩側(cè)構(gòu)（建）筑物間距不小于10米。

總平面布置參見附圖1（平面布置圖）。

第五章    高程布置及計(jì)算

（1）高程布置原則

① 充分利用地形地勢及城市排水系統(tǒng)，使污水經(jīng)一次提升便能順利自流通過污水處理構(gòu)筑物，排出廠外。

② 協(xié)調(diào)好高程布置與平面布置的關(guān)系，做到既減少占地，又利于污水、污泥輸送，并有利于減少工程投資和運(yùn)行成本。

③ 做好污水高程布置與污泥高程布置的配合，盡量同時(shí)減少兩者的提升次數(shù)和高度。

④ 協(xié)調(diào)好污水處理廠總體高程布置與單體豎向設(shè)計(jì)，既便于正常排放，又有利于檢修排空。

（2）高程布置結(jié)果

由于該污水處理廠出水排入市政排水總干管后，經(jīng)終點(diǎn)泵站提升才排入河流，故污水處理廠高程布置由自身因素決定。

采用普通活性污泥法，輻流式二沉池、曝氣池、初沉池占地面積較大，如果埋深設(shè)計(jì)過大，一方面不利于施工，也不利于土方平衡，故按盡量減少埋深。從降低土建工程投資考慮，出水口水面高程定為64m，則相應(yīng)的構(gòu)筑物和設(shè)施的高程可以從出水口逆流計(jì)算出其水頭損失,從而算出來。

總高程布置參見附圖2高程圖。

（3）高程計(jì)算

h1—沿程水頭損失      h1=il,     i—坡度 i=0.005

h2—局部水頭損失      h2=h1×50%     

h3—構(gòu)筑物水頭損失

1. 巴氏計(jì)量槽

   H=0.3m

   巴氏計(jì)量槽標(biāo)高                                          -1.7000m

    

2. 消毒池的相對(duì)標(biāo)高

   排水口的相對(duì)標(biāo)地面標(biāo)高：          0.00m

   消毒池的水頭損失：                0.30m

   消毒池相對(duì)地面標(biāo)高：                                    -1.4000m

     

3. 沉淀池高程損失計(jì)算

   l=40m

   h1=il=0.005×40=0.20m

   h2= h1×50%=0.10m

   h3=0.45m

   H2=h1+h2+h3=0.20+0.10+0.45=0.75m

   沉淀池相對(duì)地面標(biāo)高                                      -0.6000m

    

4. A2/O反應(yīng)池高程損失計(jì)算

   l=55m

   h1=il=0.005×55=0.275m

   h2= h1×50%=0.1375m

   h3=0.60m

   H3=h1+h2+h3=0.275+0.1375+0.60=1.0125m

   A2/O反應(yīng)池池相對(duì)地面標(biāo)高                                 0.4625m

    

5. 平流式沉砂池高程損失計(jì)算

   l=12m

   h1= il=0.005×12=0.06m

   h2= h1×50%=0.03m

   h3=0.3m

   H4=h1+h2+h3=0.06+0.03+0.30=0.39m

   平流式沉砂池相對(duì)地面標(biāo)高                                  0.8525m

    

6. 細(xì)格柵高程損失計(jì)算

   h1= 0.30m

   h2= h1×50%=0.15m

   h3=0.30m

   H5=h1+h2+h3=0.30+0.15+0.30=0.75m

   細(xì)格柵相對(duì)地面標(biāo)高                                        1.6025m

    

7. 污水提升泵高程損失計(jì)算

   l=5m

   h1= il=0.005×5=0.025m

   h2= h1×50%=0.0125m

   h3=0.20m

   H6=h1+h2+h3=0.025+0.0125+0.20=0.2375m

   污水提升泵相對(duì)地面標(biāo)高                                    -4.1600m