城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計

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采用氧化溝工藝方案，污水處理系統(tǒng)簡單，對于新建污水處理廠，工藝管線可以充分優(yōu)化，故污水只考慮一次提升。污水經(jīng)提升后入平流沉砂池，然后自流通過厭氧池、氧化溝、二沉池及接觸池，最后由出水管道排入神仙溝。 各構(gòu)筑物的水面標高和池底埋深見第三章的高程計算。 污水提升前水位-5.23m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.65m（即細格柵前水面標高）。 所以，提升凈揚程Z=3.65-（-5.23）=8.88m 水泵水頭損失取2m 從而需水泵揚程H=Z+h=10.88m 再根據(jù)設(shè)計流量301L/s=1084m3/h，采用2臺MF系列污水泵，單臺提升流量542m3/s。采用ME系列污水泵（8MF-13B）3臺，二用一備。該泵提升流量540～560m3/h，揚程11.9m，轉(zhuǎn)速970r/min，功率30kW。 占地面積為π52＝78.54m2，即為圓形泵房D＝10m,高12m,泵房為半地下式，地下埋深7m，水泵為自灌式。 計算草圖如下： 三、泵后細格柵 1．設(shè)計參數(shù)： 設(shè)計流量Q=2.6×104m3/d=301L/s 柵前流速v1=0.7m/s，過柵流速v2=0.9m/s 柵條寬度s=0.01m，格柵間隙e=10mm 柵前部分長度0.5m，格柵傾角α=60° 單位柵渣量ω1=0.10m3柵渣/103m3污水 2．設(shè)計計算 （1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得柵前槽寬，則柵前水深 （2）柵條間隙數(shù) （取n=70） 設(shè)計兩組格柵，每組格柵間隙數(shù)n=35條 （3）柵槽有效寬度B2=s（n-1）+en=0.01（35-1）+0.01×35=0.69m 所以總槽寬為0.69×2+0.2＝1.58m（考慮中間隔墻厚0.2m） （4）進水渠道漸寬部分長度 （其中α1為進水渠展開角） （5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 （6）過柵水頭損失（h1） 因柵條邊為矩形截面，取k=3，則 其中ε=β（s/e）4/3 h0：計算水頭損失 k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3 ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當為矩形斷面時β=2.42 （7）柵后槽總高度（H） 取柵前渠道超高h2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m 柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.47+0.26+0.3=1.03 （8）格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα =0.88+0.44+0.5+1.0+0.77/tan60°=3.26m （9）每日柵渣量ω=Q平均日ω1= =1.73m3/d>0.2m3/d 所以宜采用機械格柵清渣 （10）計算草圖如下： 四、沉砂池 采用平流式沉砂池 1. 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量：Q=301L/s（按2010年算，設(shè)計1組，分為2格） 設(shè)計流速：v=0.25m/s 水力停留時間：t=30s 2. 設(shè)計計算 （1）沉砂池長度： L=vt=0.25×30=7.5m （2）水流斷面積： A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2 （3）池總寬度： 設(shè)計n=2格，每格寬取b=1.2m>0.6m，池總寬B=2b=2.4m （4）有效水深： h2=A/B=1.204/2.4=0.5m （介于0.25～1m之間） （5）貯泥區(qū)所需容積：設(shè)計T=2d，即考慮排泥間隔天數(shù)為2天，則每個沉砂斗容積 （每格沉砂池設(shè)兩個沉砂斗，兩格共有四個沉砂斗） 其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3， K：污水流量總變化系數(shù)1.5 （6）沉砂斗各部分尺寸及容積： 設(shè)計斗底寬a1=0.5m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高hd=0.5m， 則沉砂斗上口寬： 沉砂斗容積： （略大于V1=0.26m3，符合要求） （7）沉砂池高度：采用重力排砂，設(shè)計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度為 則沉泥區(qū)高度為 h3=hd+0.06L2 =0.5+0.06×2.65=0.659m 池總高度H ：設(shè)超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m （8）進水漸寬部分長度: （9）出水漸窄部分長度: L3=L1=1.43m （10）校核最小流量時的流速： 最小流量即平均日流量 Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s 則vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0.17>0.15m/s，符合要求 （11）計算草圖如下： 五、厭氧池 1.設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量：2010年最大日平均時流量為Q′=Q/Kh=301/1.3=231.5L/s，每座設(shè)計流量為Q1′=115.8L/s，分2座 水力停留時間：T=2.5h 污泥濃度：X=3000mg/L 污泥回流液濃度：Xr=10000mg/L 考慮到厭氧池與氧化溝為一個處理單元，總的水力停留時間超過15h，所以設(shè)計水量按最大日平均時考慮。 2.設(shè)計計算 （1）厭氧池容積： V= Q1′T=115.8×10-3×2.5×3600=1042m3 （2）厭氧池尺寸：水深取為h=4.0m。 則厭氧池面積： A=V/h=1042/4=261m2 厭氧池直徑： m （取D=19m） 考慮0.3m的超高，故池總高為H=h+0.3=4+0.3=4.3m。 （3）污泥回流量計算： 1）回流比計算 R =X/（Xr-X）=3/（10-3）=0.43 2）污泥回流量 QR =RQ1′=0.43×116=49.79L/s=4302m3/d 六、氧化溝 1.設(shè)計參數(shù) 擬用卡羅塞（Carrousel）氧化溝，去除BOD5與COD之外，還具備硝化和一定的脫氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放標準。氧化溝按2010年設(shè)計分2座，按最大日平均時流量設(shè)計，每座氧化溝設(shè)計流量為 Q1′＝=10000m3/d=115.8L/s。 總污泥齡：20d MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 則MLSS=2700 曝氣池：DO＝2mg/L NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3—N還原 α＝0.9 β＝0.98 其他參數(shù)：a=0.6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1 脫氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS·d K1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L 剩余堿度100mg/L(保持PH≥7.2): 所需堿度7.1mg堿度/mgNH3-N氧化；產(chǎn)生堿度3.0mg堿度/mgNO3-N還原 硝化安全系數(shù)：2.5 脫硝溫度修正系數(shù)：1.08 2.設(shè)計計算 （1）堿度平衡計算： 1）設(shè)計的出水為20 mg/L，則出水中溶解性＝20-0.7×20×1.42×（1－e-0.23×5）=6.4 mg/L 2）采用污泥齡20d，則日產(chǎn)泥量為： kg/d 設(shè)其中有12.4％為氮，近似等于TKN中用于合成部分為： 0.124550.8=68.30 kg/d 即：TKN中有mg/L用于合成。 需用于氧化的NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L 需用于還原的NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L 3）堿度平衡計算 已知產(chǎn)生0.1mg/L堿度 /除去1mg BOD5，且設(shè)進水中堿度為250mg/L，剩余堿度=250-7.1×25.17+3.0×14.17+0.1×（190－6.4）=132.16 mg/L 計算所得剩余堿度以CaCO3計，此值可使PH≥7.2 mg/L （2）硝化區(qū)容積計算： 硝化速率為 =0.204 d-1 故泥齡：d 采用安全系數(shù)為2.5，故設(shè)計污泥齡為：2.54.9=12.5d 原假定污泥齡為20d，則硝化速率為： d-1 單位基質(zhì)利用率： kg/kgMLVSS.d MLVSS=f×MLSS=0.753600=2700 mg/L 所需的MLVSS總量= 硝化容積：m3 水力停留時間：h （3）反硝化區(qū)容積： 12℃時，反硝化速率為： =0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d 還原NO3-N的總量=kg/d 脫氮所需MLVSS=kg 脫氮所需池容： m3 水力停留時間：h （4）氧化溝的總?cè)莘e： 總水力停留時間： h 總?cè)莘e： m3 （5）氧化溝的尺寸： 氧化溝采用4廊道式卡魯塞爾氧化溝，取池深3.5m，寬7m，則氧化溝總長:。其中好氧段長度為，缺氧段長度為。 彎道處長度: 則單個直道長: (取59m) 故氧化溝總池長=59+7+14=80m，總池寬=74=28m（未計池壁厚）。 校核實際污泥負荷 （6）需氧量計算： 采用如下經(jīng)驗公式計算: 其中：第一項為合成污泥需氧量，第二項為活性污泥內(nèi)源呼吸需氧量，第三項為硝化污泥需氧量,第四項為反硝化污泥需氧量。 經(jīng)驗系數(shù)：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量： Nr=25.171000010-3=251.7kg/d R=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7 +4.6251.7-2.6141.7 =2806.81kg/d=116.95kg/h 取T=30℃，查表得α=0.8,β=0.9,氧的飽和度=7.63 mg/L，=9.17 mg/L 采用表面機械曝氣時，20℃時脫氧清水的充氧量為： 查手冊，選用DY325型倒傘型葉輪表面曝氣機，直徑Ф＝3.5m,電機功率N=55kW,單臺每小時最大充氧能力為125kgO2/h，每座氧化溝所需數(shù)量為n,則 取n=2臺 （7）回流污泥量： 可由公式求得。 式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥濃度取10g/L。則： （50％～100％，實際取60％） 考慮到回流至厭氧池的污泥為11%，則回流到氧化溝的污泥總量為49%Q。 （8）剩余污泥量： 如由池底排除，二沉池排泥濃度為10g/L，則每個氧化溝產(chǎn)泥量為： （9）氧化溝計算草草圖如下： 七、二沉池 該沉淀池采用中心進水，周邊出水的幅流式沉淀池，采用刮泥機。 1．設(shè)計參數(shù) 設(shè)計進水量：Q=10000 m3/d （每組） 表面負荷：qb范圍為1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h 固體負荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留時間（沉淀時間）：T=2.5 h 堰負荷：取值范圍為1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m) 2．設(shè)計計算 （1）沉淀池面積: 按表面負荷算：m2 （2）沉淀池直徑： 有效水深為 h=qbT=1.02.5=2.5m<4m （介于6～12） （3）貯泥斗容積： 為了防止磷在池中發(fā)生厭氧釋放，故貯泥時間采用Tw=2h，二沉池污泥區(qū)所需存泥容積： 則污泥區(qū)高度為 （4）二沉池總高度： 取二沉池緩沖層高度h3=0.4m，超高為h4=0.3m 則池邊總高度為 h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m 設(shè)池底度為i=0.05，則池底坡度降為 則池中心總深度為 H=h+h5=4.9+0.53=5.43m （5）校核堰負荷： 徑深比 堰負荷 以上各項均符合要求 （6）輻流式二沉池計算草圖如下： 八、接觸消毒池與加氯間 采用隔板式接觸反應池 1．設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量：Q′=20000m3/d=231.5 L/s（設(shè)一座） 水力停留時間：T=0.5h=30min 設(shè)計投氯量為：ρ＝4.0mg/L 平均水深：h=2.0m 隔板間隔：b=3.5m 2．設(shè)計計算 （1）接觸池容積： V=Q′T=231.510-33060=417 m3 表面積m2 隔板數(shù)采用2個， 則廊道總寬為B＝（2+1）3.5＝10.5m 取11m 接觸池長度L= 取20m 長寬比 實際消毒池容積為V′=BLh=11202=440m3 池深取2＋0.3＝2.3m (0.3m為超高) 經(jīng)校核均滿足有效停留時間的要求 （2）加氯量計算： 設(shè)計最大加氯量為ρmax=4.0mg/L,每日投氯量為 ω＝ρmaxQ=42000010-3=80kg/d=3.33kg/h 選用貯氯量為120kg的液氯鋼瓶，每日加氯量為3/4瓶,共貯用12瓶，每日加氯機兩臺，單臺投氯量為1.5～2.5kg/h。 配置注水泵兩臺，一用一備，要求注水量Q=1—3m3/h,揚程不小于10mH2O （3）混合裝置： 在接觸消毒池第一格和第二格起端設(shè)置混合攪拌機2臺（立式），混合攪拌機功率N0 實際選用JWH—310—1機械混合攪拌機，漿板深度為1.5m,漿葉直徑為0.31m,漿葉寬度0.9m，功率4.0Kw 解除消毒池設(shè)計為縱向板流反應池。在第一格每隔3.8m設(shè)縱向垂直折流板，在第二格每隔6.33m設(shè)垂直折流板，第三格不設(shè) （4）接觸消毒池計算草圖如下：