气浮池设计

第一章概述1.1背景一般情况下，含油污水的含油量为几十到几千mg/L。根据其存在形式的不同，污水中的油类可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油4种：（1）浮油，其粒经一般大于100ym,以连续相的形式漂浮于水面，形成油膜或油层；（2）分散油，以微小的油滴悬浮于水中，不稳定，静置一段时间后通常变成浮化油，油滴的粒经一般介于10~100ym之间；（3）乳化油，当污水中含有某种表面活性剂时或油水混合物经转数为3000r/min左右的离心泵高速旋转后，油滴便成为稳定的乳化液分散于水中；（4）溶解油，以一种化学方式溶解的微粒分散油，油粒直径一般小于0.1由于油品在水中的溶解度很小（约为5~51mg/L）,故这部分的比例一般在0.5%以下。[1]含油污水被排到江河湖海等水体后，油层覆盖水面，阻止空气中的氧向水中的扩散；水体中由于溶解氧减少，藻类进行的光合作用受到限制；影响水生生物的正常生长，使水生动植物有油味或毒性，甚至使水体变臭，破坏水资源的利用价值；如果牲畜饮了含油污水，通常会感染致命的食道病；如果用含油污水灌溉农田，油分及其衍生物将覆盖土壤和植物的表面，堵塞土壤的孔隙，阻止空气透入，使果实有油味，或使土壤不能正常进行新陈代谢和微生物新陈代谢，严重时会造成农作物减产或死亡。另外，由于溢油的漂移和扩散，会荒废海滩和海滨旅游区，造成极大的环境危害和社会危害。但更主要的危害是石油中含有致癌烃，被鱼、贝富集并通过食物链危害人体健康。因此，对石油和石化等行业产生的含油污水进行有效处理是极其必要的。目前，含油污水处理一般是在老三套基础上进行优化改进，即隔油—气浮—生化处理。本设计主要流程为隔油一气浮一A/O法。⑵1.2设计资料与依据设计资料（1）污水来源：炼制原油、油品水洗等。⑵进水水质：C0D=1600mg/L,B0D5=200mg/L,SS=500mg/L,油=800mg/L,NH3-N=100mg/L;ph=6〜9,水温20°C。气象资料：该市历年平均气温在2.3C—9.3C之间，年平均最高气温C,极端最高气温37.9C，年平均最低气温-18.5C，极端最低气温-28.4C,历年平均降水量171.9—270mm,降水量70%集中于7、8、9三个月，年际气温变化幅度大，极不稳定，全年风向以偏北风为主，夏季多偏南风，年平均风速7.9m/so设计水量与水质：设计水量：30000m3/d出水执行《中华人民共和国污水综合排放》(GB8978--1996)二级标准，具体排放标准如下：CO氐150mg/L;BOD5W6mg/L;SS<200ig/L;NH3-N<25ng/L;油10mg/L[3]1.2.2设计依据《中华人民共和国环境保护法》；《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978-1996);《室外排水》(GBJ14-87);《总图制图标准》(GB/T50103—2001);《建筑制图标准》(GB/T50104—2001);《给水排水制图标准》(GB/T50106—2001)o1.3设计内容1.3.1设计任务根据污水水质情况，地形等相关资料，确定污水与污泥处理流程；对污水与污泥处理流程中各处理构筑物进行工艺计算，确定其型式，数目与尺寸，以及主要设备型号和数量等；构筑物的总体布置和污水，污泥处理流程的高程设计；编写设计说明书和计算书;⑸绘制6张图纸，主要包括平面图，高程图，相关构筑物设计图等。1.3.2绘图要求按照机械制图规范，手工绘制平面布置图、高程图及CAD绘制4张构筑物设计图纸。1.3.3处理程度计算石油类去除率800ion=xioo%=98.75%800⑵COD去除率n=600150%00%=90.63%1600⑶BOD5去除率n=20060X100%=70%200⑷SS去除率500200X100%=60%500NH3-N去除率n=0025X100%=75%100第二章污水处理工艺的选择和可行性分析2.1选择污水处理工艺的原则污水处理工艺技术在达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少，运行管理方便的先进工艺；所用污水和污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠；污泥及残渣处理应尽量完善，消除二次污染；尽量减少工程占地。[4]2.2污水处理方案的确定含油污水组成复杂、排放量大、污染物种类多、对环境危害大，其中主要污染物有油、硫化物、挥发酚、NH3以及其它有毒物质，COD含量较高，难降解物质多，而且由于受到酸洗水的影响，污水的PH变化较大。针对以上特点，一般采用隔油一气浮一生化法处理。由于传统生化处理的局限性，其COD、BOD5、NH3-N等污染物指标均难以达到标准，所以把工艺锁定在以下两种：1.SBR法（SequencingBatchReato$]SBR法又称序批式间歇活性污泥法，其操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，所有处理过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反映其内依次进行。特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般不设调节池，可节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活。缺点是抗浓度变化能力差，发生污泥膨胀少但处理困难，存在浮渣问题，水头损失大，池容利用不理想。2.A/O法A/O法又称前置式缺氧一好氧生物脱氮工艺，是目前较为广泛采用的一种脱氮工艺。该工艺将反硝化段设在系统的前面，氨氮在好氧段通过硝化反应生成硝酸盐，硝酸盐通过内循环回流到缺氧池中，在缺氧池中以水中的有机物作为碳源进行反硝化脱氮。沉淀池中的污泥一部分回流到缺氧段提供足量微生物，剩余污泥经处理后排放。经过生产实践证明，A/O工艺处理含油污水，技术先进，运行可靠，具有良好脱氮效果，出水水质符合国家标准。结论：经过比较，SBR工艺反应池的进水、曝气、排水过程变化频繁，对污水厂设备仪表的要求较高，基建费用高；而且不连续出水，使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难，不利于扩大规模。选择隔油一气浮A/0工艺比较经济实用，而且参考国内相同水平的污水处理厂，A/0法应用也较为广泛，前景甚好。技术方面：技术先进，所处理的污水能够满足国家指定的污水排放标准，自动化设备的使用使操作管理十分方便经济方面：采用新的工艺后，减少了污泥的产量，占地面积较小，基建费用较少，运行费用低。隔油-气浮A/0工艺流程如下图所示处理出水图2-1工艺流程图Figure2-1TechnologyProcess第三章污水处理系统3.1泵房⑹3.1.1设计依据：应根据远近期污水量确定污水泵站的规模。泵站设计流量与进水管至设计流量相同。在分流制排水系统中，雨水泵房与污水泵房可分建在不同地区，也可合建，但应自成系统。污水泵站的集水池与机器间合建在同一构筑物内，集水池和机器间需用防水隔墙分开，不允许渗漏。做法按结构设计规范要求。泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高处地下水位0.5米的防水措施,具体设计见规范。泵站位置应结合规划要求，鉴于排水需要提升的管段，且距排放水体较近的地方。并应尽量避免拆迁、少占耕地。设在污水处理厂内的泵房可与其他构筑物统一布置。3.1.2设计计算本设计采用来水为一根污水干管，无滞留、涡流等不利现象，故不设进水井，来水管直接经进水闸门流入集水池，经机器间的泵提升来水进入出水井，然后依靠重力自流输送至各处理构筑物。设计流量Q30000m3/d=1250m3/h。⑵考虑选用4台水泵，3用1备集水池有效容积，采用1台泵5min的容量V1250605104m3有效水深采用H3.0，则集水池面积为1043.034.7m2地下集水槽平面尺寸为长>宽=7m<5m;总扬程估算15m，入流管道水面高程为污水处理厂第一个构筑物即调节池高程定为8m,泵站进水池中最低水位在入流管道下1.5m左右，定为6.5m，最高水位比入流管道中水位低0.08—0.15m,定为7.85m,则净量程在7.15m—8.5m之间根据入流量和净扬程损失，加上估计的管线水头损失2.0m和自由水头为1.0m。水头总扬程约为10.15—11.5m,取12m泵的选择本设计单泵流量为Q115.7L/s，扬程12m。查《给水排水手册》，选用KWP250-400型的污水泵。其主要性能参数如下：流量Q350L/s，扬程16m；转速n960rad/min，轴功率N22KW；效率78%，配用功率N135KW；泵站的布置泵房尺寸为：LB10m7m。污水泵站设地下一层，面积10X7m2,深度为3m。污水泵站设地上一层，面积10X7m2,高度为3.5m。污水泵站设就地控制柜一组，内有流量计，就地显示。机组的布置应确保运行安全，装卸、维修和管理方便，且管道总长度最短,接头配件最少，水头损失最小，并留有扩建的余地。3.2调节池3.2.1设计说明污水在一天24h内的水量和水质是波动变化的，这样对污水厂的处理设备,特别是生物处理设备后生化反应系统处理功能正常发挥是不利的，甚至可能造成破坏。因此，应在污水处理系统前设置均化调节池，以均和水质、存盈补缺[7]322设计参数水力停留时间（调节周期）T=1h设计流量Q=30000m3/d=1250m3/h=0.347m3/s进水SS浓度为500mg/L3.2.3设计计算⑴池容VQt公式（3-1）Q――流量，m3/h;t调节时间，取2h；代入得VQt125022500m3（2）调节池面积A—公式（3-2）HH――调节池水深，一般在3-5m之间；取5m；V25002代入得A500m2H5取调节池长X宽=25mX20mo（3）工艺设备调节池内设搅拌机3.3隔油池3.3.1设计说明隔油池一般分为平流式、斜板式和平流与斜板组合三种，本次设计为工业污水处理，水量相对较小，，选择平流式隔油池，其优点是隔油效果好，耐负荷冲击，施工简单。3.3.2设计参数⑹(1)隔油池油珠上浮速度不高于3.0mh；⑵隔油池水平流速在3—5mm/s之间；(3)隔油池有效水深一般在1.5—2.0m/s之间；⑷深宽比为0.3—0.5,超高不小于0.4；⑸集油管管径为200--300mm；⑹池内刮油速度不超过15mm/s。3.3.3设计计算(1)隔油池表面积AQ公式(3-3)Q:最大设计流量，Q=1250m3/h:修正系数，与水平流速v和油珠上浮速度V的比值有关，取=1.44:油珠上浮速度，取V=1..6m/hv:水平流速，取v=16m/h12502A=1.441125m21.6过水断面面积Q12502Ac=78.125〜78nv16有效水深和池宽水深h一般在1.5-2.0m之间，取h=2m池宽b不大于6.0m，深宽比为0.3—0.5；则取b=4.5m池长L-h10V长宽比L/b=6.4>4高度隔油池高度H1.44228.8m符合要求hh1公式(3-4)公式(3-5)h1:池水面以上到池壁标高，一般不小于0.4m；取h1=0.5m则Hhh12m0.5m2.5m334隔油池排泥设计[9]隔油池内一般采用机械刮泥，其运行速度为0.3—1.2m/min,要求池底坡度不小于0.01；当采用污泥斗排泥时，每个泥斗应设单独的排泥阀的排泥管。泥斗的斜管与水平面倾角：方斗宜60、圆斗宜为55;污泥沉淀区容易宜按不大于2d的污泥量计算；⑷池底排泥管干管的直径不小于200mm；当采用静压排泥时，净水头不应小于1.5m。3.3.5处理效果隔油池去除率可达70%,出水中含油量约为800X(1-70%)=2403.4配水井[10]配水设施能够均衡的发挥各处理构筑物运行能力，保证各构筑物经济有效的运行，常见的有对称式、堰式和非对称式。对称式配水是构筑物个数为双数的配水方式，其连接管线可以是明渠和暗管。特点是管线完全对称(包括管径和长度)，从而使水头损失相等。这种配水方式的构造和运行操作均比较简单。缺点是占地广、管线长，而且构筑物不能过多，否则造价较高。堰式配水是污水处理厂常用的配水设施。进水从井底中心进入，经等宽度堰流入各个水斗再流向各构筑物。原理是利用等宽度堰上水头损失相等，过水流量就相等的原理来进行配水。其特点是配水均匀，不受构筑物管渠状况的影响，即使长短不同或局部损失不同也能做到配水均匀，可以对称布置也可以不对称布置。优点是配水均匀，缺点是水头损失较大。非对称配水的特点是在进口处造成一个较大的局部损失入流，让局部损失远大于沿程损失，从而实现均匀配水。设配水井1座。尺寸：①4.03.0m,设分水闸门两座，选用SYZ型。闸门：①800mm,配手摇式启闭机两台。3.5气浮池3.5.1设计说明气浮法也称浮选法，其原理是设法使水中产生大量的微气泡，以形成水、气、及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，促进微细气泡粘附在被去除的微小油滴上后，因粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中油粒被分离去除。气浮法通常作为对含油污水隔油后的补充处理。即为生化处理之前的预处理，经过气浮处理，可将含油量降到30mg/L以下，再经过生化处理，出水含有可达到10mg/L以下。设计选用目前最常用的平流式气浮池，废水从池下部进入气浮接触区，保证气泡与废水有一定的接触时间，废水经隔板进入气浮分离区进行分离后，从池底集水管排出。浮在水面在的浮油用刮油设备刮入集油槽后排出。其优点是池身浅、造价低、构造简单、管理方便。3.5.2设计参数加压水泵加压水泵作用是提供一定压力的水量，本设计中采用离心泵空气供给设备压力溶气气浮的供气方式可分为泵前插管进气、水泵—射流器供气、水泵—空压机供气三种，本设计中采用水泵—空压机供气压力溶气罐设计参数：过流密度2500错误!未找到引用源。m3/(m2d)布水区高度Z1取0.2m;贮水区高度Z2取1.0m;填料层高度Z3取1.0m;液位控制高取0.8m(从罐底计);气罐承受能力0.5Mpa罐内理论停留时间3min;气浮池设计参数：设计停留时间30min表面负荷率8m3/(m2h)60mm/s进入接触室的流速隔板下端的水流上升速度32mm/s隔板上端的上升速度8mm/s接触室的停留时间10min3.5.3设计计算：(1)溶气罐的容积：Vr公式(3-6)fd—溶气罐有效容积系数，取60%错误!未找到引用源。一罐内实际停留时间，取5minQr—溶气用水量，取处理水量的10%，Qr125m3/h2.1m3/min代入得溶气罐直径代入得VR需E3公式(3-7)Dd412524\3.1425001.24m溶气罐高度Z取下式计算：ZZ1Z2Z32.2m(2)接触区设计计算气浮池接触区面积QQr3600vm公式(3-8)式中vm—接触区水深上升平均流速，Vm罟12mmSAcQQr3600vm125036000.012竺46.3m2(3)气浮池分离区面积：AsQQr3600vs公式(3-9)式中vs—气浮分离速度，取2.0mm/s.则As(4)气浮池有效水深：QQr3600vs125075036000.002277.8m2公式(3-10)式中ts—气浮池分离区水利停留时间，取1.5min则hvsts2.0601.51.8m气浮池的有效容积：V(AcAs)h则可求出：V(AcAs)h(46.3277.8)1.8583m2气浮池个数取2座，以并联方式运行。取池有效长度L和池宽B的比L:B=2.0，则可求出：公式(3-11)L25mB12.5m接触室长度L1一般与池宽B相同，则错误！未找到引用源，其宽度AcL146.312.53.7m气浮池的总高HHhhi式中hi为标高，取0.5mHhh|1.8m0.5m2.3m3.5.4上浮液渣排除设备[11]如果气浮池中大量的上浮液、渣得不到及时的清除，刮渣时对渣层的扰动过于剧烈，因此需要及时将上浮液、渣排除，排渣设备主要是刮渣机，本设计中采用链条牵引式刮渣机，采用逆水流方向刮渣，刮渣板运行速度取60mm/s为了消除撇渣时存在的死区和浮渣倒流现象，在池子两边设置挡渣板。挡渣板表面光滑平直，两块板相互平行，其间距与刮板尺寸相吻合，挡渣板与池墙焊接密封，以防浮渣进入挡板内。3.5.5排污装置本设计采用管式排污装置，排污管采用直径为300mm的钢管，排污管顶开缝宽呈错误!未找到引用源。的圆心角。3.47222222220.86805555556⑤接触区面积Ac和长度Li取小孔流速V1=1m/sS=(Q+Q)/24/3600v1=0.03125取小孔直径D=0.015m则孔::4*S/3.14*D数n=21=176.92852088Ac=Vc/H=Li=A/B=浮选池进水管：Dg=200,v=0.9947m/s浮选池出水管：Dg=150集水管小孔面积Sm个孔数取整数，孔口向下，与水平成45°角，分二排交错排列⑨浮渣槽宽度L3：取L3=|0.8・m浮渣槽深度h'取1m槽底坡度i=0.5，坡向排泥管，排泥管采用Dg=200.⑶溶气罐设计①溶气罐容积VV=Q*Ti/(24*60)=1.875rn溶气罐直径D=1.1m,溶气部分高度2m(进水管中心线)。采用椭圆形封头，曲面高为275mm直边高为25mm溶气罐耐压强度10X105Pa,溶气罐顶部设放气管Dg=15mm排出剩余气体，并设置安全阀、压力表。②进出水管管径：进出水管均采用100mm管径，管内流速为1.24m/s。3.6A/O池设计3.6.1设计说明A/O法又称前置式缺氧一好氧生物脱氮工艺，是目前较为广泛采用的一种脱氮工艺。该工艺将反硝化段设在系统的前面，氨氮在好氧段通过硝化反应生成硝酸盐，硝酸盐通过内循环回流到缺氧池中，在缺氧池中以水中的有机物作为碳源进行反硝化脱氮。沉淀池中的污泥一部分回流到缺氧段提供足量微生物，剩余污泥经处理后排放。该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要优点如下：流程简单，构筑物少，节省基建费用；在污水C/N较高(大于4)时，以原污水中的有机物为碳源，不需要外加碳源；好氧池设在缺氧池之后，使反硝化残留的有机物进一步去除，提高出水水质；缺氧池在好氧池之前，一方面，由于反硝化消耗一部分有机碳源，减轻好氧池的有机负荷，另一方面有利于控制污泥膨胀；同时，反硝化过程产生的碱度也可以补偿硝化过程之需；362设计参数及规定(见表3-1)[12]表3-1设计参数表Table3-1Designparameter污泥浓度/[mgMLSS/l]3000—5000总水利停留时间t/h7—12缺氧池水利停留时间h1.5—2.5好氧池水利停留时间h5.5—9.5污泥回流比R%50—100混合液回流比R%200—500溶解氧DO缺氧池小于0.5;好氧池大于2设计流量Q30000m3/d3.6.3设计计算(1)好氧区容积V1丫cQ(S0S)公式(3-12)xv(1kdc)式中：V1—好氧区有效容积，m3;Q—设计流量，m3/d;S0-进水bOD5浓度，mg/L;S—出水BOD5浓度，mg/L;Y—污泥产率系数，kgvss/kgBOD5，取0.6;Kd—内源代谢系数，d1,取0.01；c—固体停留时间，d;X—混合液悬浮固体浓度（MVSS）,mg/L,取3000mg/Lf—混合液中VSS和TSS之比，取f=0.7;XVfX0.730002100mgl出水溶解性BOD5浓度S应为：S501.42VSS（1ekt）公式（3-13）TSS式中t—BOD实验时间，6dk—BOD的分解速度常数，0.23则可求出：S501.420.7（1e0.236）51.96mg/L<60mg/L设计污泥龄首先确定硝化速率N，则计算如下N[0.47e0.098（T15）][n10N05T1.158）]公式（3-14）式中N—NH3N的浓度，mg/L；kO2—氧的半速常数，mg/L；O2-反应池中溶解氧浓度，mg/L则可求出:=[0.47e0098(1415)][10010010(0・05T1.158)0.412d硝化反应所需的最小泥龄公式（3-15）则可求出:耐=243d选用安全系数K=3设计污泥龄:公式（3-16）则可求出：cKm=3243=7.29d代入公式得好氧区容积0.630000(0.20.052)7.29°一c「3V8619.5m(10.017.29)好氧区水利停留时间：t1公式（3-17）则可求出：b鲁=需=°.28"（2）缺氧区容积1000NtqdntXv公式（3-18）式中V2—缺氧池有效容积，m3;Nt—需还原的硝酸盐氮量，kg/d;qdn,T—反硝化速率，kgNO3N(kgMLVSSgd)；公式(3-19)=10.9mg/L微生物同化作用去除的总氮NwNw0.124Y(S°S)1Kc则可求出：Nw0.124Y(S°S)=0.124〉P6(20052)1Kc10.017.29被氧化的NH3N=进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量则可求出所需脱硝量为：24.1mg/L1需还原的硝酸盐氮量Nt3000024.17230kg/d1000反硝化速率qdn,Tqdn,20T20公式(3-20)式中：qdn,20—20oC时的反硝化速率常数，取0.12kgNO3N(kgMLVSSgd)；—温度系数，取1.08;则C|dn,Tqdn,20T200.121.1214200.076kgNO3N/(kgMLVSSd)缺氧池容积V2723010000.07621004530m3V2Q缺氧池水利停留时间t2公式(3-21)则可求出：t2上5300.15d3.6hQ30000曝气池总容积V总V总V1V2则可求出：V总V1V2=8620+4530=13150m3系统总设计泥龄二好氧池泥龄+缺氧池泥龄=7.29+7.29X205//8619=8.31d污泥回流比及混合液回流比污泥回流比R设SVI=150，回流污泥浓度计算公式为：106Xrr公式(3-22)SVI式中r—为考虑污泥在沉淀池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的系数,取1.2则可求出：XR101.28000mgl污泥回流比RX100%XRX80003000300060%(一般取50%—100%)混合液回流比R取决于所要求的脱氮率脱氮率可用下式估算:进水nh4n出水nh4进水NH4NN1002510075%0.7510.75300%混合液悬浮固体浓度X(MLVSS)=3000mg/L剩余污泥量RXRxYQ1Kd(So-S)公式(3-23)则可求出:RxYQ(SoS)1Kdc0.630000(0.20.052)10.017.932148kg/lRx1kgBOD5产生的干污泥量21480.48kgD2/kgBOD5Q(SoSe)30000(0.20.05)(1)反应池主要尺寸好氧反应池(按推流式反应池设计)，总容积V=2864.5m3，设2组反应池。单组容积有效水深有效面积Vl8619/24310m32h=5.0m，431023862m25采用三廊道式，廊道宽b=5m,反应池长度l--86241mB73校核：b/h=7/5=1.4~1-2L/b=41/7=5.8~5-10超高取1.0m，则反应池总高H=5+1=6m缺氧池反应池尺寸，总容积V=4530m3，设2组反应池单组容积V2=4530/2=2265m2有效水深h=5m,有效面积S2V2265453m2h5长度也好氧池相同取41m，池宽=11m(2)反应池进、出水计算进水管二个反应池合建，进水与回流污泥进入进水竖井，经混合后经净水潜孔进入缺氧池.反应池进水管设计流量：3000024360030.347m/s管道流速取v=0.8m/s管径d40.4333.14管道过水断面A牛詈。/珈20.74m取进水管管径DN=500mm.校核管道流速vQ竺30.89m/sA(0.74/2)23.14回流污泥渠道公式(3-24)单组反应池回流污泥渠道设计流量Qr:QrRQ则可求出Qr0.347300000.12m3/s86400渠道流速取v=0.8m/s0.8渠道断面积AQr0120.15m2取渠道断面b>h=0.4mX1.5m校核流速v-^工0.2m/s0.41.5渠道超高取0.3m渠道总高为0.3+0.4=0.7m进水竖井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量Q2(1R)Q0.222(m3.「s)孔口流速取0.5m/s孔口过水断面积AQ冬220.44m2v0.5孔口尺寸1.2m0.8m进水竖井平面尺寸2.0m1.6m出水堰及出水竖井按矩形堰流量公式：33Q30.422gbH21.866bHQ3(1R)Q0.111(m3.s)式中b—堰宽，取4.0m;H—堰上水头咼，m。3(1加币0.06m出水孔过流量Q5Q30.111m3孔口流速v=0.5m/s;孔口过水断面AQ01110.222m2v0.5孔口尺寸取1.2m0.8m进水竖井平面尺寸2m1.6m出水管：反应池出水管设计流量Q5Q30.111m3管道流速v=0.6m/s；管道过水断面AQ501110.185m2v0.6管径d40.185\3.140.485m取出水管管径DN=500mm;校核管道流速vQ5A（罟）22（1）曝气系统设计计算设计需氧量AOR0.60ms需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量，并应扣除剩余活性污泥排放所减少的BOD5及NH3N的氧当量（此部分用于细胞合成，并为消耗），同时还应考虑反硝化脱氮产生的氧量碳化需氧量D1D1Q(S)计1.42Px公式(3-25)1e则可求出：30000(0.0650.0128)D1科1.42356550.53kgO2/d1e硝化需氧量D2D24.6Q(N。Ne)4.612.4%P公式（3-26）则可求出:D24.630000(0.10.025)4.612.4%3655832.4kgO2/d反硝化脱氮产生的氧量D3D32.86Nt公式（3-27）式中Nt为反硝化的脱除的硝态氮量，取199.5kg/d.则可求出：D32.86199.5570.57kgO2：d故总需氧量AORQD2D36952kgO2/d最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,贝AORmax1.4AOR1.469529733kgO2/d标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器敷设于池底，距池底0.2m,淹没深度3.8m，氧转移效率Ea20%，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR:SORAORCS(20)(Csm(T)Cl)1.024(T20)公式(3-28)式中CS(20)—水温20oC时清水中溶解氧的饱和度，mg/L;CSm(T)-设计水温ToC时好氧池中平均溶解氧的饱和度，mg/L;T—设计污水温度，T50oC；Cl—好氧反应池中溶解氧浓度，取2mg/L;-污水传氧速率与清水传氧速率之比，取0.82;—压力修正系数，工程所在地区大气压1.013105；本例工程中所在地区大气压为1.013105Pa,故此=1;—污水中饱和氧与清水中饱和溶解氧之比，取0.95.查表得水中溶解氧饱和度：Cs(20)=9.17mg/L;Cs(25)=8.38mg/L空气扩散器出口处绝对压力：公式(3-29)PbP9.8103H式中H—空气扩散器的安装深度，m；、,5P—大气压力，1.01310Pa。则可求出：Pb1.0131039.81032.81.287105Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比Ot公式(3-30)Ot21（1Ea）100%7921（1Ea）式中Ea—空气扩散装置的氧的转移效率，取20%则可求出：Q詐琵）17.54%好氧反应池中平均溶解氧饱和度:ROt、Csm(25)Cs(25)(52.06610则可求出：42公式（3-31）Csm(25)8.38(2267102.0661017.51)42)8.72mglSORmax1.4SOR1.49.1797330.82(0.9519.122)1.024(3020)18131kg/d755kg/h好氧反应池平均使供气量:SOR7553Gs100%100%8988m3/h0.3Ea0.30.21.4最大时供气量：Gsmax1.4Gs1.4898812583m3/h公式（3-32）所需空气压力P(相对压力)Ph1h2h3h4h式中h1—供风管道沿程阻力，MPa；h2—供风管道局部阻力，MPah3—曝气器淹没水头，MPa；h4—曝气器阻力，微孔曝气0.004-0.005MPa,取0.004MPa；h—富余水头，h=0.003—0.005MPa,取0.004MPa。则P0.0020.0380.0040.0040.048MPa曝气器数量计算a.按供氧能力计算曝气器数量niSORmax公式（3-33）qc式中n—供氧能力所需曝气器个数，个;qc—曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力，kgO2：（h个）。采用微孔曝气器，参照有关手册，工作水深4.3m，在供气量q1—3m3.（h个）时，曝气器氧利用率Ea20%，服务面积0.3—0.0.75错误!未找到引用源。，充氧能力qc0.14kgO2.h个），则:n1201.230.14719个b.以微孔曝气器服务面积进行校核:F1636n7190.4m20.75m2（符合要求）供风管道计算a.供风管道指风机出口至曝气器的管道流量Q^Gmax1676.62mlh2流速v8m：s;管径d41676.620.272m.v.3.1483600取干管管径为DN=300mm。b.支管单侧供气（向单侧廊道供气）管（布气横管）1111Qs单3-Gmax3-3353.24556.87m3.'h3232流速v8ms;管径d4558.873.14836000.157m取支管管径为DN=200mm（1）缺氧池设备选型，缺氧池分为三个串联，每格内设一台机械搅拌器。缺氧池内设3台潜水搅拌机，所需功率按5w/m3污水计算。有效容积V=41X11X5=2255m3混合全池污水所需功率N=2255<5=11275W（1）污泥回流设备选型污泥回流比R60%;污泥回流量QrRQ7200m3.d300m3,h设污泥泵房一座，内设三台潜污泵（2用1备）、113I单泵流量Qr单一Qr-300150m；h22混合液回流泵混合液回流比R内300%混合液回流量QrR内Q33000090000m3/d3750m3/d每池设混合液回流泵2台，单泵流量Qr晋01875m3/h混合液回流泵采用潜污泵。3.7二沉池的设计3.7.1设计说明二次沉淀池是设置在曝气池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥，获得澄清的处理水为主要目的的。二沉池有别于其它沉淀池，其作用一是泥水分离，二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥，是活性污泥处理系统的重要组成部分，其作用是泥水分离，使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥。其运行处理效果将直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。按水流方向可以分为平流式、竖流式和辐流式三种。[13]表3-2特点比较Table3-2FeaturesComparison占小占小平流式变氐曰皿•；一肌强造粗力1,负诚W击化苗冲釘单!M旻八几啊蚀每量皿腐，m妳Mr忖!,机水斗泥，于虾W区0攻地淤地大冰于或妁于注用高用型适较适小竖流式•单简管血--/-•/V/I--施W差池嘶嗦厂处小理于的处辐流式皿产良型行•」；定运单有1W-財品?mi一-n匕亚论胴管如位型-水氐中厂「地眈大屜于于水用奸用污适君适本设计采用机械吸泥的平流式沉淀池3.7.2设计参数：水平流速v=4mm/s，沉淀时间为t=4h，有效水深采用h2=5m，每格池宽为b=6.5m，缓冲层高度h3=0.3m，超高h1=0.3m3.7.3设计计算:⑴池长t=4h，选取设计参数，水平流速v=4mm/s，沉淀时间为则L=3.6vt=3.644(符合要求)b13长深比=丄二57^=11.5>8(符合要求)h25表面负荷q=Qmax=43500/24=1.2[m3/(m2Xi)]A57.626(符合二次沉淀池在活性污式中：Q—日平均污水流量，m3/d;X—混合液污泥浓度，mg/L;Xr—回流污泥浓度，mg/L;R—回流比，％;V4UR)QX=4(12)3°°°°33°°=5000m3(XXr)24(33006600)24每格沉淀池所需的污泥部分容积Vx=5000=2500m32(7)污泥斗容积每格沉淀池设两个污泥斗，则每斗容积Vi1Vi=h4i(f1f2f1f2)3式中：f1—污泥斗的上口面积，m2;f2—污泥斗下口面积，m2;公式(3-35)h41—污泥斗高度，m；f1=6.565=42.25m2f2=0.5为.5=0.25m2污泥斗为方斗，设=55°，则h41=6505tan55。=4.28m21V1=h41(f13X4.28(42.25+0.25+.42.250.25)=69.93m3(8)污泥斗以上梯形部分的容积V2V2=—l>b2式中：L—梯形上部的长度，即沉淀池长，m；I—梯形下部的长度，m；h42—梯形部分的高度，m由以上可知，L=57.6m,1=6.5>=13m公式(3-36)h42=(57.6-13-0.5)>0.0仁0.441m57.6133V20.413183.56m32(9)污泥区的总高度h4h4=h41+h42+h43式中：h43—污泥层厚度,m,h43=VViV2A1A1—单池面积，即A1=-,m2n厂2500183.56139.86oh433m1450/2所以：h4=h41+h42+h43=4.28+0.4+3=7.7m(10)沉淀池的总高度H设缓冲层高度h3=0.3m，超高h1=0.3m所以H=h什h2+h3+h4=0.3+5.0+0.3+7.7=13.3m第四章污泥处理构筑物的计算4.1设计说明为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计采用间歇式浓缩池。[14]原理：重力浓缩是一种重力沉降过程，依靠污泥中的固体物质的重力作用进行沉降与压密。分类：根据运行情况分为间歇式和连续式两种。间歇式重力浓缩池：是一种圆形水池，底部有污泥斗。工作时，先将污泥充满全池，经静置沉降，浓缩压密，池内将分为上清液、沉降区和污泥层，定期从侧面分层排出上清液，浓缩后的污泥从底部泥斗排出。间歇式浓缩池主要用于污泥量小的处理系统。设计两个浓缩池，一个工作，另一个进入污泥，两池交替使用。4.2设计参数表4-1构筑物排泥表Table4-1Mudemissionofstructures构筑物排泥量(m3/d)含水率隔油池27.54P=99.0%气浮池75P=99.0%A/O池18P=99.0%二沉池12.9P=99.0%总排泥量Q=1334.4kg/d=133.44m3/d=5.56m3/h设计浓缩后含水率P2=96%污泥固体负荷：qs=45m3/(m2d)4.3设计计算4.3.1污泥浓缩池表面积1334.44529.65m2浓缩池直径4A429.656.14m取D=6.2m水力负荷Qw133.443.124.42m3/(m2.d)0.184m3/(m2・h)有效水深hi=uT=0.18413=2.39m取hi=2.4m浓缩池有效容积V1=Ah1=29.652.4=71.16m3排泥量与存泥容积：浓缩后排出含水率P2=96.0%的污泥，贝Uqwz=00-P1Qw10099133.4433.36m3/d1.39m3/h100-P210096按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积V2=4Qw，=41.39=5.56m3泥斗容积=3.141.5(1.121.10.60.62)3.5m3式中:h4泥斗的垂直高度，取1.5m门——泥斗的上口半径，取1.1mr2——泥斗的下口半径，取0.6m设池底坡度为0.08,池底坡降为:0.16mu0.08(6.22.2)h5=2故池底可贮泥容积：V4-^5(R12R1r1r12)32.38m3二314严(灯3,11,1仃)因此，总贮泥容积为VwV3V43.52.385.88m3>5.56m2(满足要求)(3浓缩池总高度：浓缩池的超高h2取0.30m,缓冲层高度h3取0.30m,则浓缩池的总高度Hhih2h3h4h5=2.4+0.30+0.30+1.5+0.16=4.66m浓缩池排水量：QQwQw'5.561.394.17m24.3.2污泥提升泵由沉淀池污泥出口池深度结合管路压力损失Hu6mHO2，设计扬程H取22m。选择上海博生水泵制造有限公司生产的LW25-8-22型号的无堵塞立式管道排泥泵。该泵性能参数：口径为25mm；流量为8m3/h;扬程为22m；功率为1.1kW;转速为2900r/min；电压为380V。4.3.3污泥脱水间进泥体积为5.56m3，含水率P296%，则泥饼干重G4Q(198%)133.440.020.45t=450kg/池；出泥饼GwG450G-502250kg/池，含水率为80%。180%0.2选用两台(一用一备)上海维都水处理技术有限公司销售的HJSP-65W型带式污泥脱水机。单台处理量为1.2m3/h〜4m3/h，带宽为650mm,冲洗水量为0.09m3/min，机械尺寸为1435mm3835mm2195mm，重量为2.1t。第五章平面与高程5.1平面布置5.1.1平面布置对象及比例污水处理厂平面布置对象包括：处理构筑物的布置；辅助建筑物的布置以及以及各种管线、道路、绿化带的布置。在各构筑物个数和尺寸确定以后，需根据工艺流程和厂区地形、地质条件，进行总平面布置。总平面布置图可根据污水厂的规模采用1:200〜1:1000比例尺的地形图绘制，常用的比例尺为I:500。平面布置原则处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑:(1)贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段在各处理构筑物之间应保持一定间距，以满足施工要求，一般间距要求5〜10m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。辅助建筑物:污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室，集中控制室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽6〜9m次干道宽3〜4m，人行道宽1.5m〜2.0m曲率半径9m,有30%以上的绿化。5.1.4管线布置(1)应设超越管线，当出现故障时，可直接排入水体。厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。5.2高程布置主要任务确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失。水头损失包括：水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局部水头损失；水流流过量水设备的水头损失。水力计算时，应选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行计算，并应适当留有余地；以使实际运行时能有一定的灵活性。522高程布置原则：[14]尽量利用地形坡度，使污水按工艺流程在构筑物之间能够自流，并尽量减少提升次数以及水泵所需扬程。协调好平面布置与单体埋深，以免造成施工困难和污水多次提升。注意污水处理流程和污泥处理流程的配合，尽量减小提升高度。协调好单体构造设计与各构筑物的埋深，便于正常排放和检修排空。5.2.3高程损失计算1.设计依据输送方式污水的输送方式分为管道和明渠两种。根据《室外排水设计规范》，本设计在构筑物内输送污水时采用管道输送，从排水管到排放水体时采用明渠输送。污水管材料选取考虑到污水具有腐蚀性，选用钢筋混泥土管，其粗糙度n=0.014。设计充满度在设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度，当h/D=1时，称为满流；h/D<1时，称为非满流。根据《室外排水设计规范》规定，污水管道应按照非满流设计。对于明渠来说，设计规范中规定设计超高(即渠中水面到渠顶的高度)不小于0.2m。设计流速根据《室外排水设计规范》规定，污水管道在设计充满度下最小设计流速为0.6m/so流速过小会造成水管堵塞，过大又会造成水力损失过大，设计流速应处于最小流速与最大流速之间。管径设计在污水管道的上游部分，污水管段的设计流量一般很小，如果根据设计流量计算管径，那么管径会很小，容易堵塞。根据污水管的养护统计，直径为150mm的支管的堵塞次数有可能达到直径为200mm支管的堵塞次数的两倍，然而运行造价却差不多，因此在污水处理厂中经常采用较大的管径进行污水输送。另外，选用较小的管道坡度，也可使埋深减小，在街区和厂区内最小设计管径为200mm,街道内最小为300mm。⑹最小设计坡度[15]工程上将对应于最小设计流速的管道坡度称为最小设计坡度。管径相同的管道，因为充满度不同，其最小坡度也不同。在给定设计充满度条件下，管径越大，相应的设计坡度值也就越小。所以只需要规定最小管径的最小设计坡度值即可。规范规定200mm的最小设计坡度为0.004;300mm的最小设计坡度为0.003。(7)污水管道的埋深深度埋设深度指管道的内壁底部距地面的垂直距离，又称为管道埋深。管道埋深是影响管道造价的主要因素，因而是设计污水管道的重要参数。污水管道的最小覆土厚度，一般应满足以下三个要求：防止管因道中的污水冰冻和土壤冰冻膨胀而损坏管道。防止管道由于车辆造成的动荷压坏。满足支管在衔接上的要求。计算过程污水流经构筑物时，构筑物本身会有一定的水力损失，查表得表5-1构筑物水头损失Table5-1Hydrauliclossofstructures构筑物水头损失(m)调节池0.4隔油池0.6配水井0.4气浮池0.6A/O池0.4注：地面绝对标高10.0m,出水绝对标高9.0m(1)二沉池根据平面布置图和进水水位等选择二沉池水位标高：10.30m二沉池池顶标高=二沉池水位标高+超高=10.30+0.3=10.60m二沉池池底标高=二沉池池顶标高-池总高=10.60-3.50=7.10m⑵A/O池二沉池——A/O池流速V1=0.82m/s流量Q1=347L/s查水力计算表得：充满度h/D=0.36坡度i=0.006管道沿程水力损失hf1=i來1=0.006X6~0.04m管道局部损失计算：该段标准900弯头X4;阀门X2查表得：弯头=错误!未找到引用源。则v2hm1(0.32.7)2g该段总损失H1hf1hm10.040.09A/O池水头损失=0.4m则A/O池水位标高为：二沉池水位标高+总水头损失=10.30+0.4+0.13=10.83mA/O池池顶标高为：A/O池水位标高+超高=10.83+1.0=11.83mA/O池池底标高为：A/O池池顶标高-池总高=11.83-4.8=7.03m0.3;全开时闸门=错误!未找到引用源。垃0.09m29.8式(4.2)0.13m2.7气浮池A/0池——气浮池流速：vi=0.80/s流量：Qi=173L/s查水力计算表得：充满度：h/D=0.35坡度：i=0.006管道沿程水力损失hf2=i黑2=0.006x6~0.04m管道局部损失计算：该段有900弯头X4,闸门X2;=0.4;查表得：闸门错误!未找到引用源。2.4。900弯头则hm2(0.42.4)0.820.09m29.8该段总损失H2hf2hf20.040.090.13m气浮池水头损失取0.6m则气浮池水位标高为：A/O池水位标高+总水头损失=10.83+0.6+0.13=11.56m气浮池池顶标高为：气浮池水位标高+超高=11.56+0.4=11.96m气浮池底标高为：气浮池池顶标高-池总高=11.96-3.8=8.16m配水井气浮池一一配水井流速：V1=0.80m/s流量：Q1=173L/s查水力计算表得：充满度：h/D=0.35坡度：i=0.006管道沿程水力损失hf3=i黑1=0.006x8~0.05m管道局部损失计算：该段有90°弯头X4,闸门X2；查表得：2.4弯头错误!未找到引用源。0.4;闸门=错误!未找到引用源则hm32g(0.42.4)0.8229.80.09m该段总损失H3:H3hf3hm30.050.090.14m配水井水头损失在0.2~0.4之间，取0.4m则配水井水位标高为：气浮池水位标高+总水头损失=11.56+0.4+0.14=12.1配水井顶标高为：配水井水位标高+超高=12.1+1.0=13.1配水井底标高为：配水井顶标高-池总高=13.1-5.8=7.3m隔油池配水井——隔油池流速：V1=0.75m/s流量：Q1=347L/s查水力计算表得：充满度：h/D=0.38坡度：i=0.005管道沿程水力损失hf4=iX1=0.005x16~0.08m管道局部损失计算：该段有90°弯头闸门沦;查表得：2.4弯头=错误!未找到引用源。0.4;闸门=错误!未找到引用源则m42g(0.42.4)0.75229.80.08m该段总损失H4:H4hf4hmim40.080.080.16m隔油池水头损失取0.6m则隔油池水位标高为：配水井水位标高+总水头损失=12.1+0.6+0.16=12.86隔油池池顶标高为：隔油池水位标高+超高=12.86+0.4=13.26m隔油池池底标高为：隔油池池顶标高-池总高=13.26-4.02=9.24m调节池隔油池一一调节池流速：V1=0.75m/s流量：Q1=347L/s查水力计算表得：充满度：h/D=0.38坡度：i=0.005管道沿程水力损失hf5=i黑1=0.005x10~0.05m管道局部损失计算：该段900弯头X4,闸门＞2;查表得：弯头=错误!未找到引用源。0.4;闸门=错误!未找到引用源则hm52g(0.42.4)0.75229.80.08m该段总损失H5：H5=hf5+hi5=0.05+0.08=0.13m调节池水头损失取0.4m则调节池水位标高为：隔油池水位标高+总水头损失=12.86+0.13+0.4=13.39调节池池顶标高为：调节池池底标高为：调节池池顶标高-池总高=13.69-5.8=7.89m第六章技术经济分析6.1污水厂工程技术经济分析6.1.1计算依据：估算指标采用于一九八九年一月一日试行的建设部文件（88）建标字第182号关于发布试行《城市基础设施工程投资概算指标》的通知中审查批准的由原城乡建设环境保护部，城市建设管理局组织制订的《城市基础设施工程投资估算指标》(排水工程)。6.1.2计算方法：根据单项构筑物系列指标并参考典型指标进行计算：构筑物的投资以面积，体积，容积所反映的指标为主，水量指标为辅排水工程单项构筑物指标仅包括直接费和其他直接费。在综合指标中则包括了间接费和建设单位管理费，研究试验费，生产职工培训费、办公以及家具购置费、联合试运转费、勘察设计费、预备费等，其费率为污水处理厂直接费的50％。6.1.3单项构筑物工程造价计算：⑴总平面布置：厂区面积：315X253"80000m土建工程：1400>80000/100=112万元配管及安装工程：230X80000/100=18.4万元设备：90>80000/100=7.2万元合计：137.6万元污水泵房：建筑体积30>10>14=4200m3土建工程：116.95>4200=49.12万元配管及安装工程：16.53>200=6.94万元设备：113.90>4200=47.84万元合计：103.0万元污泥回流泵房(泵)：土建工程：0.4