近期12万远期35万污水处理厂毕业设计.docx
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近期12万远期35万污水处理厂毕业设计
第二部分设计计算书
1.工艺流程
1.1.污水处理部分
粗格栅
进水泵房
细格栅
旋流沉沙池
改良A20生物池
接触池(紫外线消毒)
排入河流
1.2.污泥处理部分
二沉池剩余污泥
储泥池
污泥浓缩脱水机房
泥饼外运
改良A20工艺流程图如图下图所示:
改良A20工艺流程图
2.水厂规模
污水处理厂近期规模为:
12×10
m
/d=5000m3/h=1389L/s
污水处理厂远期规模为:
35×10
m
/d=14583m3/h=4051L/s
由于近期考虑30%的分流制区域;远期考虑70%的分流制区域,雨季截流倍数取1。
厂内粗格栅、进水泵房、细格栅、旋流沉砂池设计考虑初期雨水,其中粗格栅和进水泵房土建按远期规模35万m3/d建设。
所以粗格栅和进水泵房土建的设计流量为:
Q
=14583×0.7×1.3+14583×0.3×(1+1)=22020m3/h≈22000m3/h=6.11m3/s
近期的来自分流制的污水量为:
0.3×1389L/s=417L/s
所以该部分总变化系数为:
1.39。
细格栅、旋流沉砂池的设计流量为:
Q
=5000×0.3×1.39+5000×0.7×(1+1)=9085m3/h≈10000m3/h
钢筋混凝土明渠中的水流速度在Q
时:
v=1.0~1.5m/s;Q
时:
v=0.4~0.6m/s;管道中的流速应该大于明渠中的流速v>1.0m/s。
配水管渠中v≤0.3m/s,以保证配水均匀。
由管道水力计算表可知,污水处理厂的污水接入管直径D=2400mm,即污水处理厂污水由(按照远期建)管径为φ2400的钢筋混凝土管从城区直接接入格栅间,格栅设三个,二用一备,近期安装2台交替使用。
3.构筑物计算
3.1.粗格栅计算
1、栅条的间隙数:
设栅前水深h=1.80m,过栅流速v=1.0m/s,栅条间隙宽度b=0.020m,格栅的倾角α=75°,则:
Q
=6.11m
/s。
则单组格栅的流量Q
/2=3.055m
/s
n=
=
≈83。
2、格栅槽宽度:
设栅条宽度s=0.01m,
则栅槽宽度为B=s(n-1)+bn=0.01×(83-1)+0.02×83=2.48m≈2.50m;
3、过栅水位差取:
△hmax=250mm
4、设栅前渠道超高h
=0.3m,则
H=h+△hmax+h
=1.80+0.25+0.3=2.35m,
5、每日栅渣量:
在格栅间隙20mm的情况下,设栅渣量:
1000m
污水产栅渣0.08m
,则:
W=
=
=9.6m
/d>0.20m
/d,宜采用机械清渣。
。
3.2.进水泵房
泵房土建按远期规模35万m3/d建设,设计最大进水流量6.11m3/s。
设备按一期规模12万m3/d安装,设计最大进水流量2.78m3/s。
预留中远期泵位。
设计流量:
Qmax=22000m3/h=6.11m3/s
近期流量:
Qmax=10000m3/h=2.78m3/s
进水泵房平面尺寸为29.3×10.2m,泵房间深度为11.89m。
设备数量及型号:
为了节约工程造价,一期工程设计拟选用湿式安装的潜水泵
大泵Q=3500m3/hH=14.2mN=200kw2台
小泵Q=1500m3/hH=14.2mN=90kw2台
一期工程安装2台大泵,2台小泵,旱季最大流量时1台大泵加2台小泵工作,一台大泵作为备用。
旱季平均流量时1台大泵加1台小泵工作,雨季四台全部工作,不设备用泵。
3.3.细格栅计算
1、栅条的间隙数:
设栅前水深h=0.80m,过栅流速v=0.9m/s,栅条间隙宽度b=0.005m,格栅的倾角α=75°,共设四组。
则单组格栅流量为:
Q
=(10000/4)m
/h=0.694m
/s
n=
=
=104.5;取105个。
2、格栅槽宽度:
设栅条宽度s=0.01m,
则栅槽宽度为B=s(n-1)+bn=0.01×(105-1)+0.005×105=1.565m;
取B=1.6m
3、取过栅水位差:
△hmax=250mm
4、栅后槽总高度:
设栅前渠道超高h
=0.4m,则
H=h+△hmax+h
=1.45+0.25+0.4=2.1m,
故采用机械清渣。
3.4.沉沙池计算(旋流沉沙池)
本设计中沉砂池采用的旋流沉砂池,设2个旋流沉砂池,按近期规模设计,二个池子按照并联设计,设计流量为10000m3/h,查设计手册可选标准旋流沉砂池Ⅱ具体型号为50。
上述参数中C,D重算
进水渠中流速v
=0.8m/s
C=1.39/(1.45×0.8)=1.2m
出水渠宽度取进水渠的两倍则
D=2C=2.4m
选用设备:
单池主要设备
①立式浆叶分离机
设备数量:
2套
单机功率:
1.5kw
②设备类型:
吸砂泵
设备数量:
2套
单台处理量:
18m3/h
扬程:
7m
功率:
N=1.5kw/套
③设备类型:
砂水分离器
设备数量:
1套
单机功率:
D=320mmQ=10—20m3/h
功率:
N=0.37kw/套
3.5.改良A20生物池
一、设计参数
设计流量:
Q近期=12万m3/d=5000m3/h=1.39m3/s(一期工程)
每天去除BOD5总量为14400kg
污泥负荷:
Fw=0.12kgBOD5/kgMLVSS.d
污泥浓度:
MLSS=3.0g/1
总名义停留时间:
HRTave=11.0hr(平均流量)
生物池总容积:
V=Q近期T=5000×11=55000m3
单池有效容积:
V单=V/2=27500m3
生物选择区(污泥反硝化区)停留时间:
0.40h,单座有效容积1000m3
厌氧区停留时间:
1.50h,单座有效容积3750m3
缺氧区停留时间:
2.0h,单座有效容积5000m3
好氧区停留时间:
7.10h,单座有效容积17750m3
有效水深:
H=6.0m
最大污泥回流比:
R=100%
正常污泥回流比:
R=60%
e=
RN=
取内回流比:
RN=200%
二、尺寸计算
好氧区面积为:
取廊道宽度为6m,
则廊道总长度为:
L=2958.3/6=493m,
取单池廊道数为8,
则廊道长度为:
493/8=61.6m
取廊道隔墙厚度为300mm,走廊宽度700mm。
则生物池宽度为:
B=7×0.3+2×0.7+8×6=51.5m
缺氧区宽度:
5000/(6×50.1)=16.63m
则16.63/2=8.315≈8.4m
则缺氧区宽度为:
8.4×2+0.3=17.1m
取池与池之间隔墙厚400mm,则厌氧区宽度:
(1000+3750)/[6×(50.1-0.4)]=16m
16/2=8m
则厌氧区长度为
3750/(8×16.3)=38.3m
由于池中存在隔墙,取长度为38.9m
则选择池长度为:
51.5-2×0.7-38.9-0.4=10.8m。
单座生物池平面净尺寸:
97.20×51.50,池子有效水深6.0m。
三、曝气量计算:
取a′=0.5
则去除BOD5需氧量:
14400×0.5=7200kgO2/d
取b′=0.11
则污泥自身氧化需氧量:
55000×3×0.74×0.11≈13387kgO2/d
取b=4.6
则硝化需氧量:
4.6×0.001×12×104×(25-8)=9384kgO2/d
反硝化放氧量:
0.62×4.6×0.001×12×104×(45-8-12)=8556kgO2/d
总需氧量:
7200+13387+9384-8556=21415kgO2/d即892kgO2/h
最大时流量为Q
=10000m3/h=2Q
为提高氧转移效率及减少维修,选用德国进口REHAU硅橡胶膜曝气管。
取EA=27%
最大时供气总量为:
892×2/(0.28×0.27×60)≈396m3/min
四、曝气设备选择
一期A2/O生化池2座,每座平面净尺寸96.20×50.50m,池子总高度6.8m。
曝气设备如下:
设备类型:
管膜式微孔曝气器
性能:
出气量为6m3/h个,L=750mm。
每个池子曝气器数量:
n=396×60/(2×6)=1980个(两池共3960个)
取空气在管道和曝气器上的损失为△h=1m
所以供气压力差为:
6+1=7mH2O=7000mmH2O
所以选用丹麦生产的Turbo高速单级离心鼓风机。
一期设4台鼓风机(3用1备),每台风量为7920m3/h,压差7000mmH2O,配套电机功率200kw。
3.6.二沉池计算
二沉池用钢筋混凝土圆形周边进水,周边出水,辐流式沉淀池,此种型容积利用率高,表面负荷较中心进水、周边出水沉淀池大60%左右,且出水水质好,已在多项工程中使用,效果非常好。
一期工程按12万m3/d设计建设,K总取1.30。
设计池数选2
一、平面尺寸计算
单池设计流量:
Qave=60000m3/d=2500m3/h
Qmax=1.3×60000=78000m3/d=3250m3/h
取设计表面负荷:
qmax=1.37m3/m2.h
qave=1.05m3/m2.h
单池面积:
3250/1.37=2375m2
单池直径:
沉淀时间:
2.5h
沉淀池有效水深为:
qmax×t=1.37×2.5=3.425≈3.5m
取池底坡度i=0.04,则
沉淀池底坡落差:
h=1.0m
则池边沉淀部分有效水深:
3.0m
回流污泥量:
(5000m3/h×3.0g/L)/(8.0g/L)=1875m3/h=0.52m3/s
取回流污泥的速度0.5m/s
回流污泥管径为:
取回流污泥管管径为DN1200
二、污泥量计算
生成的污泥量:
W1=a(La-Le)Qd=0.7x(140-20)120000=10080kg/d
内源呼吸作用而分解的污泥量:
W2=bNwV=0.03x2.25x55000=3600kg/d
不可生物降解和惰性的悬浮物量(NVSS)按TSS的60%计。
W3=(140—20)×60%×120000=8640kg/d
剩余活性污泥产量:
Wh=W1-W2+W3=10080-3600+8640=15120kg/d
污泥湿重m
=
=
=3.78×106kg/d
则湿污泥的体积为:
V
=
=
=3780m
/d=0.044m
/s
排剩余污泥管管径取DN200
3.7.紫外线消毒池
本工程采用紫外线消毒池,设计计算如下:
(1)最高时流量:
(2)灯管数
初步选用UV3000PLUS紫外线消毒设备,每3800m3/d需要4.5根灯管,
故
灯管数取值为142~184,本设计每个模块8个灯管,共23个模块。
(3)消毒渠设计
按设备要求渠道深度取为H=1.7m,设渠中水流速为0.3m/s。
渠道过水断面积:
当
,
;
当
,
。
渠道宽度
当
,
当
,
本设计取
。
设计模块长度取2.50m
复核辐射时间:
(符合要求)
3.8.鼓风机房
设计规模:
土建及设备均按Q=12万m3/d设计(按招标答疑书要求)。
a.功能:
为生物池好氧区充氧提供气源。
b.主要工程内容
鼓风机房建筑面积723m2,选用进口(丹麦HV-TURBO公司)高速单级离心风机。
近期设3台风机(2用1备),每台风量7920m3/h,压差7000mmH2O,配套电机功率200kw。
。
机房内设1台5t电动单梁悬挂式起重机。
3.9.浓缩池及污泥脱水
本工程推荐采用带式浓缩脱水一体机作为污泥脱水设备。
(1)储泥池设计
a功能
为污泥浓缩、脱水调蓄部分剩余污泥。
为避免高含磷量的剩余污泥中的磷在厌氧条件下重新释放,本工程采用污泥机械浓缩,而不采用重力浓缩,因此,储泥池的停留时间不宜过长。
b设计参数
剩余污泥量:
2160m3/d
储泥池容积计算:
式中:
Q—每日产泥量;
t—污泥停留时间;
n--贮泥池个数。
本设计取:
t=30min,n=2。
本设计储泥池设计为方形,取:
。
c主要工程内容
近期设储泥池(均化池)1座,每座平面尺寸4.0×4.0m,高度3.0m。
每格设1台搅拌器,功率为0.55kw,1用1备,共2台。
储泥池上方进行加盖处理。
(2)脱水机房及加药间
设计规模:
土建及设备均按12万m3/d设计。
a.功能:
将污水处理过程中产生的剩余污泥进行浓缩、脱水,降低含水率,便于污泥运输和最终处置。
b.设计参数
近期剩余污泥干重:
15120kg/d
需浓缩污泥量:
2160m3/d,含水率99.3%
浓缩脱水后污泥量:
75.66m3/d,含水率≤80%
絮凝剂(聚丙烯酰胺)设计投加量:
3.5kg/T干固体
设一天工作16小时,则脱水机压滤流量为:
故设备选型:
PDXL2500/PPS92500型N=1.85kw,Q=135m³/h,1用1备。
4.高程计算
根据式设计资料,排放水体水位2.59米(50年一遇洪水位),污水厂选址区域地面平均高程为3.00米(1985国家高程系统),现状地面标高为3.59m左右。
进厂干管管底标高-5.95米。
根据污水厂厂区设计地面标高,考虑厂区构筑物及联络管路水头损失,确定出水井水位标高为3.10m。
全厂各构筑物的水头损失见流程图。
最大流量时(n=1.0)全部水头损失2.7m。
设计进水处的水面标高为3.59m,然后根据各处理构筑物的之间的水头损失,推求其它构筑物的设计水面标高。
经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。
再根据各处理构筑物的水面标高、结构稳定的原理推求各构筑物地面标高及池底标高。
具体结果见污水厂流程图。
各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高
构筑物名称
地面标高(m)
水面标高(m)
池(管)底标高(m)
出水井
3.59
3.10
-1.70
紫外线消毒池
3.59
3.60
-1.70
主反应区
3.59
4.85
-1.15
污泥反硝化区
3.59
5.05
-1.15
沉砂池出水处井
3.59
5.35
0.90
沉砂池
3.59
5.50
3.70
沉砂池进水渠
3.59
5.55
4.10
细格栅前
3.59
5.80
4.35
粗格栅后
3.59
-4.45
-6.50
粗格栅前
3.59
-4.20
-6.25
进水管
3.59
-5.95
3.59
第三部分致谢
参考文献
1、排水工程(上、下册)(2001年版);
2、简明排水设计手册(2004年版);
3、给水排水设计手册(1-11册)(2004年版);
4、给排水标准图集(S1、S2、S3)(2002年版);
5、室外排水设计规范GBJ14-87(2006年版);
6、水污染物排放限值DB44/26-2001;
7、建筑抗震设计规范GB50011-2001;
8、建筑设计防火规范GBJ16-87-2001;
9、防洪标准GB50201-94;
10、污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999;
11、城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002;
12、城市污水处理工程项目建设标准(修订)2001年,北京;
13、给水排水工程概预算与经济评价手册(2006年版);
14、水处理新技术及工程设计芦秀清,课件,2008;
15、城市污水处理新技术芦秀清,课件,2008;
16、实际工程设计图纸中国市政工程中南设计研究院。
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