污水处理厂工艺计算书.docx
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污水处理厂工艺计算书
1.设计任务和设计依据
1.1设计任务
xx区xx乡和xx街道集镇污水处理厂EPC工程共包括两个独立的污水处理厂。
污水处理按照近远期结合的方式进行设计,主要污水处理设施预留远期用地,预处理部分和辅助公用设施一次建设到位,工作周期为24h/d。
xx乡污水厂拟建场地占地4074m²,xx街道污水厂拟建场地4630m²。
1)xx乡污水厂
处理规模:
近期2000m³/d(85m³/h),远期4000m³/d(170m³/h)。
2)xx街道污水厂
处理规模:
近期1000m³/d(42.5m³/h),远期2000m³/d(85m³/h)。
设计出水水质:
CODCr,BOD5,SS,氨氮和总氮达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放限值以下。
1.2工艺系统
本项目处理工艺采用:
粗格栅—调节池—细格栅—沉砂池—改良AAO—二沉池—滤布滤池—紫外消毒池—人工湿地。
详工艺流程框图。
1.3水质分析和计算
根据《初步设计》(审定稿)文件,设计进出水指标如下:
序号
项目
污水站进水
污水站出水
总去除率(%)
1
CODCr
<250
<50
80%
2
BOD5
<100
<10
90%
3
氨氮
<30
<5(8,20℃时)
83.3%(73.3%)
4
总氮
<35
<15
57.2%
5
总磷
<2.5
<0.5
80%
6
SS
<180
<10
94.5%
图0工艺流程框图
2污水处理功能单元设计计算
计算依据:
√《给水排水设计手册》卷一、二、五
√《室外排水设计规范》(2014版)
√《给水排水设施标准图集》
√《工艺企业总平面设计规范》(GB50187-2012)
√《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)
√《污水自然处理工程技术规程附条文》(CJJ54T-2017)
√《人工湿地工程技术指南》
2.1粗格栅渠
2.1.1xx乡污水厂
尺寸设计
栅前流速v1:
0.4m/s,过栅流速v2:
0.7m/s
栅前扩散角α1:
27°,扩散段长0.5m,栅后收缩角:
27°,收缩段长0.5m
栅前缓冲段:
1m,栅后缓冲段:
1m
前端来水接自外部收集管网。
图1xx乡污水厂粗格栅渠
附属设备
考虑设备重量及更换所需,将流道分为两个等宽部分,粗格栅栅隙为20mm,采用等边角钢做边框,焊接6mm带肋钢筋作为栅条,单件设备重量约6kg。
2.1.2xx街道污水厂
尺寸设计
同xx乡污水厂。
附属设备
同xx乡污水厂。
图2xx污水厂粗格栅渠
2.2调节池
2.2.1xx乡污水厂
前端来水为自流的方式,由于进水管网高程限制,采用全地下结构并在池顶覆土以抗浮。
根据拟建场地的地形地貌情况和厂区整体规划,调节池采用多边形。
池底设置集水坑,深0.5m。
尺寸设计
F=188m²,有效水深2.63m,超高0.5m,受前端高程影响,闲置池深1.37m。
核算水力停留时间:
HRT1=188×2.63/2000×24=5.93h
2000——近期处理量,m³/d
附属设备
调节池设提升泵,近期1用1备并预留二期机位。
合流管道按照二期最大流量设计,最小设计流速不低于0.6m/s。
按照1.5m/s的经济流速进行试算。
Qd——设计流量,m³/d
v——设计流速,m/s
计算合流管管径D=140.174(mm),圆整到DN150。
反算最小流速v’=0.81m/s。
根据流量需求和泵出入口液位差初选提升泵,水泵型式采用潜水排污泵,参考型号:
图3xx乡污水厂调节池
100WQ80-15-7.5。
根据管路施工图和高程设计校核扬程:
h1——位差,m
h2——沿程阻力损失,h2=9.8i*l*K1/10,m
i——水力坡,无量纲
K1——管路修正系数,无量纲
l——管路长度,m
h3——局部阻力损失,h3=(Σξ)*v^2/2g,m
ξ——局部阻力系数,无量纲
v——实际介质流速,m/s
h4——裕量,取1.8m,m
计算一期扬程H(I)=13.68m,二期扬程H(II)=14.97m,取最大值14.97m。
扬程15m满足使用要求,确定提升泵型号:
100WQ80-15-7.5。
配套浮球液位计与提升泵进行联锁,连锁方式:
高开低停。
2.2.2xx街道污水厂
前端来水为自流的方式,由于进水管网高程限制,采用全地下结构并在池顶覆土以抗浮。
尺寸设计
V(有效)=L×B×H=10m*6.4m*2.93m=187.52m³
L——调节池长,m
B——调节池宽,m
H——调节池有效水深,m
有效水深2.93m,超高0.5m,受前端高程影响,闲置池深0.4m,停泵水深0.27m,总池深4.1m,池顶覆土深度1m。
核算水力停留时间:
HRT1=187.52/1000×24=4.5h
1000——近期处理量,m³/d
图4xx街道污水厂调节池
附属设备
调节池设提升泵,近期1用1备并预留二期机位。
合流管道按照二期最大流量设计,最小设计流速不低于0.6m/s。
按照1.5m/s的经济流速进行试算。
Qd——设计流量,m³/d
v——设计流速,m/s
计算合流管管径D=99.118(mm),圆整到DN100。
反算最小流速v’=0.91m/s。
根据流量需求和泵出入口液位差初选提升泵,水泵型式采用潜水排污泵,参考型号:
80WQ40-15-4。
根据管路施工图和高程设计校核扬程:
h1——位差,m
h2——沿程阻力损失,h2=9.8i*l*K1/10,m
i——水力坡,无量纲
K1——管路修正系数,无量纲
l——管路长度,m
h3——局部阻力损失,h3=(Σξ)*v^2/2g,m
ξ——局部阻力系数,无量纲
v——实际介质流速,m/s
h4——裕量,取2.2m,m
计算一期扬程H(I)=13.97m,二期扬程H(II)=14.73m,取最大值14.73m。
扬程15m满足使用要求,确定提升泵型号:
80WQ40-15-4。
配套浮球液位计与提升泵进行联锁,连锁方式:
高开低停。
2.3细格栅渠与旋流沉砂池
2.3.1xx乡污水厂
同粗格栅渠,细格栅的栅隙采用10mm,旋流沉砂池选用最小型号的钢结构成品设备,配套最小号的砂水分离器。
图5xx乡污水厂细格栅渠和旋流池
2.3.2xx街道污水厂
同粗格栅渠,细格栅的栅隙采用10mm,旋流沉砂池选用最小型号的钢结构成品设备,配套最小号的砂水分离器。
图6xx街道污水厂细格栅渠和旋流池
2.4改良AAO池
2.4.1xx乡污水厂
改良AAO池来水从旋流沉砂池接入,自流。
池型为方形,内设隔墙进行功能分区,针对好氧区设置导流墙。
尺寸设计
(m³)
L——池长,m
B——池宽,m
H——有效水深,m
非曝气区超高0.3~0.5m,曝气区超高不低于0.5m。
生物选择区:
校核水力停留时间:
0.55h,厌氧区:
校核水力停留时间:
1.7h,缺氧区:
校核水力停留时间:
3h,好氧区:
校核水力停留时间:
6h。
图7xx乡污水厂改良AAO池
考虑到COD去除率要求不高,总磷去除率和总氮去除率要求较高,在结合场地现状的前提下,功能分区方面稍向厌氧段和缺氧段倾斜。
√好氧区通过罗茨鼓风机供氧,曝气头采用EPDM材质微孔膜片,服务面积0.25~0.75m²/个,空气流量1~3m³/h,氧利用率18%~28%,曝气阻力180~280mm水柱,曝气头共243套。
配套5.5m³/min的罗茨鼓风机2台,1用1备,预留二期机位,合流风管按照二期需求一次敷设到位。
曝气管网采用合流主管——一级支管——曝气支管的三级组合。
设计合流主管流速10m/s:
Qd——设计流量,m³/d
v——设计流速,m/s
计算合流管管径D=152.78(mm),圆整到DN150。
反算最小流速v’=5.5m/s。
考虑到风管温度较高,水上部分采用碳钢材质,合流管采用有缝碳钢管,管径为ψ159X4.5mm。
水下部分采用塑料材质,UPVC和ABS均可,通过钢制法兰和塑料法兰进行连接。
设计一级支管气速6m/s,计算支管管径d=80.52mm,圆整到DN80。
考虑到曝气头的安装需求,曝气支管采用DN50塑料管,每3m成一个循环管盘,共9个。
在每个廊道的曝气管网曝气管上设1~2根排水管伸出池顶并通过塑料球阀控制,每次停机再启动前将管内渗水排空。
√好氧区末端设置硝化液回流泵泵至缺氧区进行反硝化脱氮,回流比Rn取150~200%。
备用1台,按照1.5m/s的经济流速进行试算。
Qd——设计流量,m³/d
v——设计流速,m/s
计算管径D=198.2(mm),圆整到DN200。
根据流量需求和泵出入口液位差初选提升泵,水泵型式采用潜水排污泵,参考型号:
100WQ80-15-7.5。
根据管路施工图和高程设计校核扬程:
h1——位差,m
h2——沿程阻力损失,h2=9.8i*l*K1/10,m
i——水力坡,无量纲
K1——管路修正系数,无量纲
l——管路长度,m
h3——局部阻力损失,h3=(Σξ)*v^2/2g,m
ξ——局部阻力系数,无量纲
v——实际介质流速,m/s
h4——裕量,m,取3m
计算扬程H=9.46。
扬程15m满足使用要求,确定提升泵型号:
100WQ80-15-7.5。
2.4.2xx污水厂
改良AAO池来水从旋流沉砂池接入,自流。
池型为方形,内设隔墙进行功能分区,针对好氧区设置导流墙。
尺寸设计
(m³)
L——池长,m
B——池宽,m
H——有效水深,m
非曝气区超高0.3~0.5m,曝气区超高不低于0.5m。
生物选择区:
校核水力停留时间:
0.42h,厌氧区:
校核水力停留时间:
1.3h,缺氧区:
校核水力停留时间:
1.95h,好氧区:
校核水力停留时间:
5.8h。
考虑到COD去除率要求不高,总磷去除率和总氮去除率要求较高,在结合场地现状的前提下,功能分区方面稍向厌氧段和缺氧段倾斜。
好氧区分三廊道以提高长宽比从而使介质流态更接近推流。
附属设备
√生物选择区采用上进下出,通过水力搅拌进行泥水混合,厌氧区和缺氧区分别设置潜水搅拌机进行强制混合,搅拌机的安装位置自长边1/3处朝向对面1/3长边处,好氧区在第二廊道顺水流方向设置潜水搅拌机以提供推流动力。
图8xx街道污水厂改良AAO池
√好氧区通过罗茨鼓风机供氧,曝气头采用EPDM材质微孔膜片,服务面积0.25~0.75m²/个,空气流量1~3m³/h,氧利用率18%~28%,曝气阻力180~280mm水柱,曝气头共119套。
配套3.5m³/min的罗茨鼓风机2台,1用1备,预留二期机位,合流风管按照二期需求一次敷设到位。
曝气管网采用合流主管——一级支管——曝气支管的三级组合。
设计合流主管流速10m/s:
Qd——设计流量,m³/d
v——设计流速,m/s
计算合流管管径D=121.9(mm),圆整到DN125。
反算最小流速v’=5.5m/s。
考虑到风管温度较高,水上部分采用碳钢材质,合流管采用有缝碳钢管,管径为ψ133X4.5mm。
水下部分采用塑料材质,UPVC和ABS均可,通过钢制法兰和塑料法兰进行连接。
设计一级支管气速5m/s,计算支管管径d=70.4mm,圆整到DN80。
考虑到曝气头的安装需求,曝气支管采用DN50塑料管,每3m成一个循环管盘,共9个。
在每个廊道的曝气管网曝气管上设1~2根排水管伸出池顶并通过塑料球阀控制,每次停机再启动前将管内渗水排空。
√好氧区末端设置硝化液回流泵泵至缺氧区进行反硝化脱氮,回流比Rn取150~200%。
备用1台,按照1.5m/s的经济流速进行试算。
Qd——设计流量,m³/d
v——设计流速,m/s
计算管径D=140.2(mm),圆整到DN150。
根据流量需求和泵出入口液位差初选提升泵,水泵型式采用潜水排污泵,参考型号:
80WQ40-15-4。
根据管路施工图和高程设计校核扬程:
h1——位差,m
h2——沿程阻力损失,h2=9.8i*l*K1/10,m
i——水力坡,无量纲
K1——管路修正系数,无量纲
l——管路长度,m
h3——局部阻力损失,h3=(Σξ)*v^2/2g,m
ξ——局部阻力系数,无量纲
v——实际介质流速,m/s
h4——裕量,m,取3m
计算扬程H=12。
扬程15m满足使用要求,确定提升泵型号:
80WQ40-15-4。
2.5二沉池
2.5.1xx乡污水厂
二沉池来水从改良AAO好氧区接入,自流。
池型为圆形,中心进水周边溢流出水,污泥自底部自流排出。
尺寸设计
设计表面负荷q:
1.4m³/m²·h,污泥回流比Rs=50%。
有效内径:
=8.6m
池深:
=3.4m
其中:
h1——超高,m,取0.8m(与改良AAO池顶相平,方便走道板的设置)
h2——有效水深,m,h2=停留时间Xq
h3——集泥区深,m,h3=R(池体有效半径)X底坡(机械,取5%)
校核固体负荷qs:
=142.92(kg/m²·d)<150(满足)
其中:
C0,C1——进水SS浓度和出水SS浓度,mg/L
AAO池出水污泥浓度按4g/L计,出口根据滤布滤池进水要求<30pppm
F——有效过水面积,m²
图9xx乡污水厂二沉池
附属设备
采用全桥式中心传动刮泥机,泥水混合物从改良AAO池来,进入中心筒后向下流,从筒底向四周分散,在池边设置一圈三角堰收水,三角堰设置可调节腰孔。
二沉池溢流堰堰口负荷qL:
=0.88(L/m·s)<1.7(满足要求)
其中:
L——堰板长度,m,L=π·D
2.5.2xx街道污水厂
二沉池来水从改良AAO好氧区接入,自流。
池型为圆形,中心进水周边溢流出水,污泥自底部自流排出。
尺寸设计
设计表面负荷q:
1.2m³/m²·h,污泥回流比Rs=50%。
有效内径:
=6.6m
池深:
=3.3m
其中:
h1——超高,m,取0.7m
h2——有效水深,m,h2=停留时间Xq
h3——集泥区深,m,h3=R(池体有效半径)X底坡(机械,取5%)
校核固体负荷qs:
=102.9(kg/m²·d)<150(满足)
其中:
C0,C1——进水SS浓度和出水SS浓度,mg/L
AAO池出水污泥浓度按4g/L计,出口根据滤布滤池进水要求<30pppm
F——有效过水面积,m²
附属设备
采用全桥式中心传动刮泥机,泥水混合物从改良AAO池来,进入中心筒后向下流,从筒底向四周分散,在池边设置一圈三角堰收水,三角堰设置可调节腰孔。
二沉池溢流堰堰口负荷qL:
图10xx街道污水厂二沉池
=0.88(L/m·s)<1.7(满足要求)
其中:
L——堰板长度,m,L=π·D
2.6滤布滤池
2.6.1xx乡污水厂
二沉池出水自流到滤布滤池,滤池采用一体式设备化产品,从高程考虑将滤池置于半地下的地坑中,反冲洗出水从设备上部通过自吸泵排出。
尺寸设计
根据初步设计选型设备(圆盘式纤维滤池)尺寸进行布置,考虑设备安装和检修的通道,池体采用现浇钢砼。
L×B×H=12.8m*5.3m*1.2m
附属设备
设计进水SS浓度:
30mg/L,控制出水SS浓度:
<5mg/L
设计滤速vl:
5m/h
近期过滤面积F:
=16.7(m²),设计采用2套10m²设备,备用1台,并在地坑中预留二期机位。
图11xx乡污水厂滤布滤池
2.6.2xx污水厂
二沉池出水自流到滤布滤池,滤池采用一体式设备化产品,从高程考虑将滤池置于半地下的地坑中,反冲洗出水从设备上部通过自吸泵排出。
尺寸设计
根据初步设计选型设备(圆盘式纤维滤池)尺寸进行布置,考虑设备安装和检修的通道,池体采用现浇钢砼。
L×B×H=7m*5.3m*1.2m
图12xx街道污水厂滤布滤池
附属设备
设计进水SS浓度:
30mg/L,控制出水SS浓度:
<5mg/L
设计滤速vl:
5m/h
近期过滤面积F:
=8.3(m²),设计采用1套10m²设备,备用1台。
2.7紫外消毒渠
xx乡污水厂和xx污水厂采用相同的定型产品,分别配套24支灯管和16支灯管。
2.8人工湿地
2.8.1xx乡污水厂
根据厂区现有用地进行规划,最大化湿地面积。
进水来自紫外消毒渠(以及暴雨期雨水管网的溢流出水),最终出水排入xx河。
采用三级湿地配置,级间通过穿孔墙相连,设计跌水高度为0.3m,核心湿地植物采用绿狐尾藻,在末端辅以景观湿地植物。
总处理水面面积为165m²。
图13xx乡污水厂人工湿地
2.8.2xx街道污水厂
根据厂区现有用地进行规划,最大化湿地面积。
进水来自紫外消毒渠(以及暴雨期雨水管网的溢流出水),最终出水排入白蛇溪。
湿地配置同xx乡污水厂。
总处理水面面积为250m²。
图14xx街道污水厂人工湿地
2.9污泥池
2.9.1xx乡污水厂
二沉池剩余污泥和滤布滤池反冲洗排水均进入污泥池,其中二沉池通过池底排泥管自流进入,滤布滤池通过自吸泵排入。
池型为方形,采用地下式钢砼结构。
尺寸设计
二沉池剩余污泥量Gs=160kg/d,滤布滤池反冲洗排水按照进水水量的1~3%,折合污泥池进泥体积流量为Qs=32+1%*Qd=52m³/d。
设计一期停留时间为20h,二期停留时间为10h。
L×B×H=5.6m*4.6m*1.7m=43.8m³
其中:
H——有效水深,m
附属设备
√污泥回流泵
近期1用1备并预留二期机位。
合流管道按照一期流量设计,按照1.5m/s的经济流速进行试算。
Qd——设计进水流量,m³/d
Rn——污泥回流比,%,取100%
图15xx乡污水厂污泥池
vs——设计流速,m/s
计算合流管管径D=140.174(mm),圆整到DN150。
计算二期最大流速v’=3m/s。
根据流量需求和泵出入口液位差初选提升泵,水泵型式采用潜水排污泵,参考型号:
100WQ80-15-7.5。
根据管路施工图和高程设计校核扬程:
h1——位差,m
h2——沿程阻力损失,h2=9.8i*l*K1/10,m
i——水力坡,无量纲
K1——管路修正系数,无量纲
l——管路长度,m
h3——局部阻力损失,h3=(Σξ)*v^2/2g,m
ξ——局部阻力系数,无量纲
v——实际介质流速,m/s
h4——裕量,m,取2m
计算一期扬程H(I)=8.82m,二期扬程H(II)=13.4m,取最大值13.4m。
扬程15m满足使用要求,确定提升泵型号:
100WQ80-15-7.5。
配套浮球液位计与提升泵进行联锁,连锁方式:
高开低停。
√剩余污泥泵
1用1备,设计流量根据带压机的处理量而定,二期产泥量增加通过调整带压机处理时间进行调整,按照1.5m/s的经济流速进行试算。
Qd——设计进水流量,m³/d
vs——设计流速,m/s
计算管径Ds=59.5(mm),圆整到DN70。
根据流量需求和泵出入口液位差初选提升泵,水泵型式采用潜水排污泵,参考型号:
50WQ15-13-1.1。
根据管路施工图和高程设计校核扬程:
h1——位差,m
h2——沿程阻力损失,h2=9.8i*l*K1/10,m
i——水力坡,无量纲
K1——管路修正系数,无量纲
l——管路长度,m
h3——局部阻力损失,h3=(Σξ)*v^2/2g,m
ξ——局部阻力系数,无量纲
v——实际介质流速,m/s
h4——裕量,m,取2m
计算扬程H=12.63m,确定提升泵型号:
50WQ15-13-1.1。
配套浮球液位计与提升泵进行联锁,连锁方式:
高开低停。
2.9.2xx街道污水厂
二沉池剩余污泥和滤布滤池反冲洗排水均进入污泥池,其中二沉池通过池底排泥管自流进入,滤布滤池通过自吸泵排入。
考虑场地规划,池型采用折角六边形,地下式钢砼结构。
尺寸设计
二沉池剩余污泥量Gs=80kg/d,滤布滤池反冲洗排水按照进水水量的1~3%,折合污泥池进泥体积流量为Qs=16+1%*Qd=26m³/d。
设计一期停留时间为35.6h,二期停留时间为17.8h。
F×H=22.7m²*1.7m=38.6m³
其中:
F——面积,m²
H——有效水深,m
附属设备
图16xx街道污水厂污泥池
√污泥回流泵
近期1用1备并预留二期机位。
合流管道按照一期流量设计,按照1.5m/s的经济流速进行试算。
Qd——设计进水流量,m³/d
Rn——污泥回流比,%,取100%
vs——设计流速,m/s
计算合流管管径D=99.1(mm),圆整到DN100。
计算二期最大流速v’=3m/s。
根据流量需求和泵出入口液位差初选提升泵,水泵型式采用潜水排污泵,参考型号:
80WQ40-15-4。
根据管路施工图和高程设计校核扬程:
h1——位差,m
h2——沿程阻力损失,h2=9.8i*l*K1/10,m
i——水力坡,无量纲
K1——管路修正系数,无量纲
l——管路长度,m
h3——局部阻力损失,h3=(Σξ)*v^2/2g,m
ξ——局部阻力系数,无量纲
v——实际介质流速,m/s
h4——裕量,m,取1m
计算一期扬程H(I)=8.41m,二期扬程H(II)=14.85m,取最大值14.85m。
扬程15m满足使用要求,确定提升泵型号:
80WQ40-15-4。
配套浮球液位计与提升泵进行联锁,连锁方式:
高开低停。
√剩余污泥泵
1用1备,设计流量根据带压机的处理量而定,二期产泥量增加通过调整带压机处理时间进行调整,按照1.5m/s的经济流速进行试算。
Qd——设计进水流量,m³/d
vs——设计流速,m/s
计算管径Ds=59.5(mm),圆整到DN70。
根据流量需求和泵出入口液位差初选提升泵,水泵型式采用潜水排污泵,参考型号:
50WQ15-13-1.1。
根据管路施工图和高程设计校核扬程:
h1——位差,m
h2——沿程阻力损失,h2=9.8i*l*K1/10,m
i——水力坡,无量纲
K1——管路修正系数,无量纲
l——管路长度,m
h3——局部阻力损失,h3=(Σξ)*v^2/2g,m
ξ——局部阻力系数,无量纲
v——实际介质流速,m/s
h4——裕量,m,取2m
计算扬程H=12.63m,确定提升泵型号:
50WQ15-13-1.1。
配套浮球液位计与提升泵进行联锁,连锁方式:
高开低停。
3.分段去除率预测
3.1xx乡污水厂
序号
单元名称
指标名称
进水浓度
出水浓度
去除率
去除机理
1
粗格栅
/
/
/
/
/
2
调节池
COD
250
245
2.00%
随大颗粒SS沉降裹挟
SS
180
175
2.78%
大颗粒沉降
3
细格栅及旋流沉砂池
COD
245
240
2.04%
随大颗粒SS沉降裹挟
SS
175
145
17.14%
0.2mm以上沉降
4
改良AAO池
COD
240
70
70.83%
活性污泥同化
BOD
100
20
80
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