求汙水處理設計方案

1樓：匿名使用者

一、工程概述

城市汙水處理廠的設計工作一般分為兩個階段，即初步設計和施工圖設計。

城市汙水處理廠的設計工作內容包括確定廠址、選擇合理的工藝流程、確定汙水處理廠平面與高程的佈置、計算建（構）築物等。

1、設計資料的收集與調查

（1）建設單位的設計任務書

包括設計規模（處理水量）、處理程度要求、佔地要求、投資情況等。

（2）收集相關資料

包括原水水質資料、當地氣象資料（溫度、風向、日照情況等）、水文地質資料（地下水位、土壤承載力、受納水體流量、最高水位等）、地形資料、城市規劃情況等。

（3）必要的現場調查

當缺乏某些重要的設計資料時，則現場的調查是必需的。

2、廠址選擇

城市汙水處理廠廠址選擇是城市汙水處理廠設計的前提，應根據選址條件和要求綜合考慮，選出適用的、系統優化、工程造價低、施工及管理方便的廠址。

二、處理流程選擇：

汙水處理廠的工藝流程是指在達到所要求的處理程度的前提下，汙水處理各單元的有機組合，以滿足汙水處理的要求。

1、汙水處理流程的選擇原則：

經濟節省性原則；

執行可靠性原則；

技術先進性原則。

2、應考慮的其他一些重要因素：

充分考慮業主的需求；

考慮實際操作管理人員的水平。

本次設計採用生物好氧處理法。好氧生物處理bod5去除率高，可達90%~95%，穩定性較強，系統啟動時間短，一般為2~4周，很少產生臭氣，不產生沼氣，對汙水的鹼度要求低。

汙水處理工藝流程圖如下：

平面圖:

三、汙水處理工程設計計算：

（一）、設計水量，水質及處理程度：

平均流量：5萬噸/天，變化係數1.4；

進水：cod：400 mg/l，bod：300 mg/l，ss：350 mg/l；

出水：cod： 60 mg/l，bod： 20 mg/l，ss： 20 mg/l；

處理程度計算：cod：（400-60）/400=85% ；

bod：（300-20）/300=93.3% ；

ss：（350-20）/350=94.3% 。

（二）、格柵及其設計：

格柵是由一組平行的金屬柵條製成，斜置在汙水流經的渠道上或水泵前集水井處，用以截留汙水中的大塊懸浮雜質，以免後續處理單元的水泵或構築物造成損害。

設計中取二組格柵，n=2組，安裝角度α=60°

q 設計水量=平均流量×變化係數=0.810 m3/s

2、格柵槽寬度：

b=s(n－1)+bn

式中： b——格柵槽寬度（m）；

s——每根格柵條的寬度（m）。

設計中取s=0.015m，則計算得b=0.93m。

3、進水渠道漸寬部分的長度：

4、出水渠道漸窄部分的長度：

5、通過格柵的水頭損失：

6、柵後明渠的總高度：

h=h+h1+h2

式中： h——柵後明渠的總高度(m)；

h2——明渠超高（m），一般採用0.3-0.5m

設計中取h2 =0.30m，得到h=1.28m。

7、柵槽總長度：

8、每日柵渣量計算：

採用機械除渣及皮帶輸送機或無軸輸送機輸送柵渣，採用機械柵渣打包機將柵渣打包，汽車運走。

9、進水與出水渠道：

城市汙水通過dn1200mm的管道送入進水渠道，設計中取進水渠道寬度b1 =0.9m，進水水深h1=h=0.8m，出水渠道b2=b1=0.

9m，出水水深h2=h1=0.8m。

（三）、沉砂池及其設計：

沉砂池是藉助於汙水中的顆粒與水的比重不同，使大顆粒的沙粒、石子、煤渣等無機顆粒沉降，減少大顆粒物質在輸水管內沉積和消化池內沉積。

沉砂池按照執行方式不同可分為平流式沉砂池，豎流式沉砂池，曝氣式沉砂池，渦流式沉砂池。

設計中採用曝氣沉砂池，沉砂池設2組，n=2組，每組設計流量0.4051m3/s

1、沉砂池有效容積：

式中： v——沉砂池有效容積（m3）;

q——設計流量（m3/s）；

t——停留時間（min），一般採用1-3min。

設計中取t=2min，q=0.4051m3/s，得到v=48.61m3。

出水堰後自由跌落0.15m，出水流入出水槽，出水槽寬度b2=0.8m，出水槽水深h2=0.

35m，水流流速v2=0.89m/s。採用出水管道在出水槽中部與出水槽連線，出水管道採用鋼管。

管徑dn2=800mm，管內流速v2=0.99m/s，水力坡度i=1.46‰。

12、排砂裝置：

採用吸砂泵排砂，吸砂泵設定在沉砂鬥內，藉助空氣提升將沉砂排出沉砂池，吸砂泵管徑dn=200mm。

（四）、初沉池及其設計：

初次沉澱池是藉助於汙水中的懸浮物質在重力的作用下可以下沉，從而與汙水分離，初次沉澱池去除懸浮物40%~60%，去除bod20%~30%。

初次沉澱池按照執行方式不同可分為平流沉澱池、豎流沉澱池、輻流沉澱池、斜板沉澱池。

設計中採用平流沉澱池，平流沉澱池是利用汙水從沉澱池一端流入，按水平方向沿沉澱池長度從另一端流出，汙水在沉澱池內水平流動時，汙水中的懸浮物在重力作用下沉澱，與汙水分離。平流沉澱池由進水裝置、出水裝置、沉澱區、緩衝層、汙泥區及排泥裝置組成。

沉澱池設2組，n=2組，每組設計流量q=0.4051m3/s。

10、沉澱池總高度：

h=h1+h2+h3+h4

式中：h1——沉澱池超高（m），一般採用0.3-0.5；

h3——緩衝層高度（m），一般採用0.3m；

h4——汙泥部分高度（m），一般採用汙泥鬥高度與池底坡底i=1‰的高度之和。

設計中取h1=0.3m，h3=0.3m，得h4=3.94m，得到h=7.54m。

15、出水渠道：

沉澱池出水端設出水渠道，出水管與出水渠道連線，將汙水送至集水井。

式中： v3——出水渠道水流流速（m/s），一般採用v3≥0.4m/s；

b3——出水渠道寬度（m）；

h3——出水渠道水深（m），一般採用0.5-2.0。

設計中取b3=1.0m，h3=0.8m，得到v3=0.51m/s>0.4m/s。

出水管道採用鋼管，管徑dn=1000mm，管內流速為v=0.51m/s,水力坡降i=0.479‰。

16、進水擋板、出水擋板：

沉澱池設進水擋板和出水擋板，進水擋板距進水穿孔花牆0.5m，擋板高出水面0.3m, 伸入水下0.

8m。出水擋板距出水堰0.5m，擋板高出水面0.

3m，伸入水下0.5m。在出水擋板處設一個浮渣收集裝置，用來收集攔截的浮渣。

17、排泥管：

沉澱池採用重力排泥，排泥管直徑dn300mm，排泥時間t4=20min，排泥管流速v4=0.82m/s，排泥管伸入汙泥鬥底部。排泥管上端高出水面0.

3m，便於清通和排氣。排泥靜水壓頭採用1.2m。

18、刮泥裝置：

沉澱池採用行車式刮泥機，刮泥機設於池頂，刮板伸入池底，刮泥機行走時將汙泥推入汙泥鬥內。

（五）、曝氣池及其設計：

設計中採用傳統活性汙泥法。傳統活性汙泥法，又稱普通活性汙泥法，汙水從池子首端進入池內，二沉池迴流的汙泥也同步進入，廢水在池內呈推流形式流至池子末端，其池型為多廊道式，汙水流出池外進入二次沉澱池，進行泥水分離。汙水在推流過程中，有機物在微生物的作用下得到降解，濃度逐漸降低。

傳統活性汙泥法對汙水處理效率高，bod去除率可達到90%以上，是較早開始使用並沿用至今的一種執行方式

7、曝氣池總高度：

h總=h+h

式中： h總——曝氣池總高度（m）；

h——曝氣池超高（m），一般取0.3—0.5m。

設計中取 h=0.5m，則 h=4.7m。

10、管道設計：

①中位管：

曝氣池中部設中位管，在活性汙泥培養馴化時排放上清液。中位管管徑為600mm。

②放空管：

曝氣池在檢修時，需要將水放空，因此應在曝氣池底部設放空管，放空管管徑為500mm。

④消泡管

在曝氣池隔牆上設定消泡水管，管徑為dn25mm，管上設閥門。消泡管是用來消除曝氣池在執行初期和執行過程中產生的泡沫。

⑤空氣管

曝氣池內需設定空氣管路，並設定空氣擴散裝置，起到充氧和攪拌混合的作用。

11、曝氣池需氧量計算：

依照氣水比5：1進行計算，q=14580m3/h。

12、鼓風機選擇：

空氣擴散裝置安裝在距離池底0.2m處，曝氣池有效水深為4.2m，空氣管路內的水頭損失按1.0m計，則空壓機所需壓力為：

p=（4.2-0.2+1.0）×9.8=49kpa

鼓風機供氣量：

gsmax=14580m3/h=243m3/min。

根據所需壓力及空氣量，選擇re-250型羅茨鼓風機，共5臺，該鼓風機風壓49kpa，風量75.8m3/min。正常條件下，3臺工作，2臺備用；高負荷時，4臺工作，1臺備用

（六）、二沉池及其設計：

二沉池一般可分為平流式、輻流式、豎流式和斜板（管）等幾類。

平流式沉澱池可用於大、中、小型汙水處理廠，但一般多用於初沉池，作為二沉池比較少見。平流式沉澱池配水不易均勻，排泥設施複雜，不易管理。

輻流式沉澱池一般採用對稱佈置，配水採用集配水井，這樣各池之間配水均勻，結構緊湊。輻流式沉澱池排泥機械已定型化，執行效果好，管理方便。輻流式沉澱池適用於大、中型汙水處理廠。

豎流式沉澱池一般用於小型汙水處理廠以及中小型汙水廠的汙泥濃縮池。該池型的佔地面積小、執行管理簡單，但埋深較大，施工困難，耐衝擊負荷差。

斜管（板）沉澱池具有沉澱效率高、停留時間短、佔地少等優點。一般常用於小型汙水處理廠或工業企業內的小型汙水處理站。斜管（板）沉澱池處理效果不穩定，容易形成汙泥堵塞，維護管理不便。

設計中選用輻流沉澱池，沉澱池設2組，n=2組，每組設計流量0.405m3/s。

3、沉澱池有效水深：

h2=q′×t

式中: h2——沉澱池有效水深（m）；

t——沉澱時間（h），一般採用1—3h。

設計中取 t=2.5h，得到 h2=3.5m。

4、徑深比：

d/h2=10.4，滿足6-12之間的要求。

5、汙泥部分所需容積：

式中： q0——平均流量（m3/s）；

r——汙泥迴流比（%）；

x——汙泥濃度(mg/l)；

xr——二沉池排泥濃度(mg/l)。

設計中取q0=0.579 m3/s，r=50%，

，svi——汙泥容積指數，一般採用70-150；

r——係數，一般採用1.2。

設計中取svi=100，r=1.2，得到xr=1.2×104mg/l，x=4000mg/l。

經計算得到 v1=1563.3m3。應採用連續排泥方式。

6、沉澱池的進、出水管道設計：

進水管：流量應為設計流量+迴流量，管徑計算為900mm

出水管：管徑計算為800mm

排泥管：管徑為500mm

7、出水堰計算：

堰上負荷的校核。規定堰上負荷範圍1.5-2.9l/m.s之間。

8、沉澱池總高度：

h=h1+h2+h3+h4+h5

式中：h——沉澱池總高度（m）;

h1——沉澱池超高（m），一般採用0.3-0.5m；

h2——沉澱池有效水深（m）；

h3——沉澱池緩衝層高度（m），一般採用0.3m；

h4——沉澱池底部圓錐體高度（m）；

h5——沉澱池汙泥區高度（m）。

設計中取h1=0.3m，h3=0.3m，h2=3.5m.

根據汙泥部分容積過大及二沉池汙泥的特點，採用機械刮吸泥機連續排泥，池底坡度為0.05。

h4=(r-r1)×i

式中：r——沉澱池半徑（m）；

r1——沉澱池進水豎井半徑（m），一般採用1.0m；

i——沉澱池池底坡度。

設計中取r1=1.0m，i=0.05，得到h4=0.86m。

式中：v1——汙泥部分所需容積（m3）；

v2——沉澱池底部圓錐體容積（m3）；

f——沉澱池表面積（m2）。

計算可得 =315.4m3，則h5=1.20m。

得到h=6.16m。

（七）、消毒接觸池及其設計：

汙水經過以上構築物處理後，雖然水質得到了改善，細菌數量也大幅減少，但是細菌的絕對值依然十分客觀，並有存在病原菌的可能，因此，汙水在排放水體前，應進行消毒處理。

設計中採用平流式消毒接觸池，消毒接觸池設2組，每組3廊道。

1、消毒接觸池容積：

v=qt

式中： q——單池汙水設計流量（m3/s）；

t——消毒接觸時間（min），一般採用30min。

設計中取t=30min，得每組消毒接觸池的容積為729m3。

2、消毒接觸池表面積：

f=v/h2

式中：h2——消毒池有效水深，設計中取為2.5m。

設計中取h2=2.5m，得到f=291.6m2。

3、消毒接觸池池長：

l′=f/b

式中：b——消毒池寬度(m)，設計中取為5m。

設計中取b=5m，計算得 l=58.32m。每廊道長為19.44m，設計中取為20m。

校核長寬比：l′/b=11.7>10，合乎要求。

4、消毒接觸池池高：

h=h1+h2

式中：h1——消毒池超高(m)，一般採用0.3m；

設計中取h1=0.3m，計算得 h=2.8m。

5、進水部分：

每個消毒接觸池的進水管管徑d=800mm，v=1.0m/s。

6、混合：

採用管道混合的方式，加氯管線直接接入消毒接觸池進水管，為增強混合效果，加氯點後接d=800mm的靜態混合器。

（八）、汙泥濃縮池及其設計：

汙泥濃縮的物件是顆粒間的空隙水，濃縮的目的是在於縮小汙泥的體積，便於後續汙泥處理，常用汙泥濃縮池分為豎流濃縮池和輻流濃縮池2種。二沉池排出的剩餘汙泥含水率高，汙泥數量較大，需要進行濃縮處理；初沉汙泥含水量較低，可以不採用濃縮處理。設計中一般採用濃縮池處理剩餘活性汙泥。

濃縮前汙泥含水率99%，濃縮後汙泥含水率97%。

13、溢流堰：

濃縮池溢流出水經過溢流堰進入出水槽，然後匯入出水管排出。出水槽流量q=0.0015m3/s，設出水槽寬b=0.

15m，水深0.05m，則水流速為0.2m/s，溢流堰周長：

c=π(d-2b)

計算得到c=15.86m。

溢流堰採用單側90°三角形出水堰，三角堰頂寬0.16m，深0.08m，每格沉澱池有110個三角堰，三角堰流量q0為：

q1=0.0015/110=0.0000136m3/s

h′=0.7q02/5

式中： q0——每個三角堰流量（m3/s）；

h′——三角堰堰水深（m）。

計算得到h′=0.0079m。

三角堰後自由跌落0.10m，則出水堰水頭損失為0.1079m

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