环境工程毕业设计说明书

北京理工大学

毕业论文（设计）

题目：250000m3/d城市污水处理厂设计

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2015年 6 月10日

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论文（设计）作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日

目录

中文摘要 .................................................................................................................................. II Abstract .................................................................................................................................... III 1.设计概述 .. (1)

1.1设计任务 (1)

1.2设计资料 (1)

1.3设计依据 (2)

2.污水处理选择 (2)

2.1处理工艺流程的比较与确定 (2)

3.基础构筑物计算 (4)

3.1中格栅 (5)

3.2污水提升泵房计算 (9)

3.3细格栅的计算 (10)

3.4 平流式沉砂池 (14)

3.5 CASS生物反应池 (17)

3.6鼓风机房计算 (22)

3.7污泥浓缩池 (23)

3.8滤布滤池 (29)

3.9紫外线消毒池 (29)

4.污水厂总体布置 (30)

4.1平面布置 (30)

4.2高程布置 (30)

5. 工程造价及预算 (31)

6.结论 (34)

致谢 (36)

参考文献 (35)

250000m3/d城市污水处理厂设计

环境工程专业

指导教师

摘要：本设计要求污水处理厂的日处理能力为250000m3/d。进水水质CODcr300mg/L，BOD5280m g/L，SS200mg/L，总氮38mg/L ，总磷8.2mg/L。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的要求的水污染物排放一级B 标准，该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位为2m。

根据设计材料中污水的日需处理污水量，排水的水质要求和污水中污染物含量特性，经比较分析选用符合实际的污水处理的处理工艺。本设计采用的是经过SBR改良得到的新型污水处理工艺CASS处理工艺。

此污水处理厂设计的主要污水处理构筑物有，中细格栅、调节池、CASS反应池、污泥浓缩池和泵房等。

关键词：CASS工艺；污水处理；脱氮除磷；污泥浓缩

250000m3/dmunicipal wastewater treatment plant design

Student majoring in Environmental Engineering Meng Zhen

Tutor Chen Xiang

Abstract：The design of the sewage treatment plant, the daily processing capacity of 250000m3/d. Influent water quality BOD5280mg/L, CODcr300mg/L, SS200mg/L, total nitrogen 38mg/L, total phosphorus 8.2mg/L. Effluent quality to achieve "urban sewage treatment plant pollutant discharge standard" requirements of water pollutant emissions level B standard, rivers of the sewage treatment plant effluent discharged directly into the factory outside, the highest flood is 2m.

According to the sewage treatment in the design of the daily sewage capacity, the sewage quality requirements and the sewage pollutant content, the comparison and analysis of the sewage treatment process. This design uses the new wastewater treatment technology CASS process, which is obtained by SBR.

The sewage treatment plant design of the main sewage treatment construction material, the fine grid, regulation pool, CASS reactor, sludge thickening tank, pumping stations and otherthe design of the CASS process, processing capacity of 250000m3/d, effluent standards for First grade B efficient wastewater treatment plant.

Key words:CASS process ；sewage treatment ；biological reaction ；sludge concentration, sludge

1.设计概述

1.1设计任务

设计要求，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》[1]中的要求的水污染物排放一级B 标准，该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位为2m 。

1.2设计资料

设计水质如下表1所示。

表1-1设计水质情况

污水的最大处理量为Q max =25×104m 3/d=10417m 3/h=2.9m 3/s ； 3.17.21

.0==

Q

K Z

污水的平均处理量为Q 平均=Q max /K Z=19.23×104m 3/d=8031m 3/h=2.3m 3/s ；

项 目

CODcr

BOD

SS

TN

TP

入水（mg/L ） 300 280 200 38 8.2 出水（mg/L ） ≤60 ≤20 ≤20 ≤20 ≤0.5 去除率（%）

≥80%

93％

90%

55％

≥95%

1.3设计依据

（1）《污水综合排放标准》（GB18918-2002）有关规定；

（2）《地表水环境标准》（GBHZB1-1999）有关规定；

（3）《给水排水设计手册1 — 1 1册》北京：中国建筑工业出版社，1986

（4）《排水工程下册》张志杰主编.北京：中国建筑工业出版社，2000

（5）《水污染控制工程》张希衡主编. 北京：冶金工业出版社，1993

2.污水处理选择

2.1处理工艺流程的比较与确定

2.1.1 SBR工艺

SBR工艺全称是Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，即序批式活性污泥法，经典的SBR反应器的运行过程为：进水、曝气、沉淀、滗水和待机[2]。

表2-1SBR工艺的优点

优点机理

沉淀性能好理想沉淀理论

有机物去除率高理想推流理论

对难处理废水效果好生物环境多样性

丝状菌不易膨胀选择性准则

除磷脱氮，不需要附加设备生物环境多样性

工艺简单结构自身特性

2.1.2 A 2/O 工艺

图2-1 A 2O 流程图

A 2/O 工艺是A/O 工艺的变形。其工艺流程为厌氧、缺氧、好氧。A 2/O 工艺一般存在以下几个问题[3]。

（1）碳源问题。厌氧区里面的释磷和缺氧区内的反硝化之间存在碳源的紧张问题 （2）硝酸盐问题。污泥回流携带硝酸盐进入厌氧池，影响除磷的效果[4]。

2.1.3 CASS 工艺

CASS 的全称是Cyclic Activated Sludge System ，既周期循环活性污泥法。是在序批式活性污泥法的基础上发展来的[5]。它实现了连续进水和间歇排水。适用于大、中、小各型处理厂，本设计污水量较大，故选用此工艺。

表2-2CASS 工艺优点

优点 机理

占地少，投资少 不设二沉池，污泥回流设备

沉淀效果好 沉淀池利用率高 抗冲击力强 运行周期可调 污泥膨胀率低 胶菌团为优势菌种 污泥性质稳定

污泥龄较长

混合液回流

厌氧池

缺氧池

好氧池 二沉池

进水

回流污泥 出水

剩余污泥

2.2 CASS 工艺处理污水流程图

图2-1 CASS 工艺处理污水流程图

3.基础构筑物计算

剩余污泥

曝 气

砂外运

消毒车间

出水

滤布滤池 中格栅 调节池 水泵提升系统

进水 污泥回流

细格栅

平流式沉砂池 CASS 生物反应池 脱水机房

污泥外运

曝气机房 污泥浓缩池

3.1中格栅

（1）格栅的设计要求

1）格栅栅条间隙:

人工清除 25 ~ 40mm 机械清除 16~25mm 最大间隙 40mm

2）过栅流速:选取值在0.6~1.0m/s 之间. 3）格栅倾角:选取值在450~750之间， 机械格栅倾角；选取值在 600~700之间。 （2）格栅尺寸计算

设计参数确定： 设计流量 Q 1=2.9 m 3/s ；

v 1 =0.7m/s ，栅前流速 v 2=0.9m/s ， 过栅流速

S=0.01m ， 渣条宽度 e=0.02m ， 格栅间隙 α=60°， 格栅倾角 栅条数：

375

9.04.002.023

9.2sin max =???

==ehv Q n α （3-1）

取n=375根

设7座中格栅，n1=53根。

栅槽宽度：

B=e×n+S×(n-1)=1.58m,取1.6m. （3-2）式中:

B：栅槽宽度，m；

S：栅条宽度，m；

E：栅条净间隙，粗格栅e：50-100mm；中格栅e：10-40mm；细格栅e:3-10mm。

n：栅条间隙数；

Qmax ：最大设计流量，m /s；

Α：栅条倾角，度；

H：栅前水深，m；

V：过栅流速，m/s；

Sinα：经验系数。

图3-1格栅示意图

（3）栅槽总长度

取进水渠宽度

B1 = 4m，

进水渠的水流速度为：

V1=Q max/(2B1×h) （3-3）

=2.9/(2×1.125×0.4)

=0.9m/s

取展开角，

根据展开角α1 = 20。计算出相关进水渠道渐宽部分实际的长为[6]：

L1 =(B-B1)/(2tanα)（3-4）

=(12-4)/(2tan20°)

=11.5m,

栅槽和出水渠道连接处的渐窄部分长度L2[7]：

L2=L1/2=11.5/2=5.8m

栅前渠道超高h2 = 0.3m，

栅前槽高为：H1 = h + h2= 0.7m

栅槽总长度为：

L = h1 +h2+0.5+1.0+H1/tanα

=11.5+5.8+0.5+1.0+0.7/tan20°

=20m

式中:

L：栅槽总长度，m；

H1：栅前槽高，m；

l1：进水渠道的渐宽部分长度；m；

l2：栅槽和出水渠道连接的渐缩长度；单位m；

α1=进水渠展开角，为20°。

（4）过栅水头损失

栅条为矩形断面，取β = 2.42。

计算水头损失为

0.12

160sin 9.820.9)0.0080.01(2.42k sin αg 2v )c s β(1h 2

34

234=?????=?= （3-5）

式中：

h 1：过栅水头损失，m ；

G ：重力加速度，9.81m/s

;

K ：格栅在被堵塞后，水头损失（Head loss ）变大的数值，k 值通常为3;

（5）栅槽总高度

H = h + h 1 + h 2 = 0.4 + 0.12+ 0.3 = 0.82m （3-6） 式中：

H ：栅槽总高度，m ；

H ：栅前水深，m ；

h 2 ：栅前渠道超高，单位m ，超高值通常为 0.3m 。

（6）每日栅渣量

取 W 1 = 0.06m 栅渣/103m 3污水

d

m /d m W Q W 3/2.015.1100086400

06.09.210008640031max >=??=?=

（3-7）

式中：

W=每日清渣量m 3/d W 1=栅渣量（m 3 /10 m 3）。 数值在 0.1-0.01，中格栅去中值

采用机械清查

（7）格栅选型

此设计使用链条回转式格栅

3

格栅的型号选用GH—1600 型格栅，数量是7台。

GH—1600 型，有效格宽为1600mm。

（8）格栅工作平台

栅前最高水位设计与机械格栅工作平台相比，台高要高于水位0.5米[8]。

机械格栅工作台上按要求设有安全设施和冲洗设施[9]。

本厂设计的正面的过道的实际宽度是2m。两侧的实际过道宽度为1m。

3.2污水提升泵房计算

表3-1提升泵型号

型号口径功率

m3/h 扬程

m

转

r/min

功率

kw

300QW950-20-90 300-400 950 20 1450 90 （12用4备）

每台泵的流量

Q=2.9/12=0.25m3/s

调节池容积

每台水泵的运行时间不小于五分钟

W=0.25×5×60=75m3

调节池有效水深：H=1.5m,

计算调节池的面积

S=w/H=75/1.5=50m3 （3-8）

调节池材质：钢筋混凝土,

调节池规格尺寸：地下的长与宽为7.5x7m。

进水渠的底面标高：6.98m,水面标高：-7.38m。

水头损失：0.22m，

出水渠水面标高:-7.6m。

调节池的底面标高：-8m。

水泵类型型：自灌式。

3.3细格栅的计算

（1）栅槽宽度

污水设计水量为：

Qmax =2.90m3 /s （3-9）设

栅前水深 h=0.4m ， 过栅流速 v=0.9m/s ， 栅条间隙 e=0.008m 。 格栅安装倾角α=60°。

栅条的间隙数：

3739.04.0002.023

90.2sin max =???

=

=ehv Q n α （3-10）

取n=373根

设3座细格栅：n 1=124根

栅槽宽度：

B=S×(n-1)+e×n （3-11） =0.01×(124-1)+0.008×124 =2.4m 式中:

B ：栅槽宽度，m ；

S ：栅条宽度，m ；取栅条宽度 s ：0.01m e ：栅条净间隙， n ：栅条间隙数；

Q max ：最大设计流量，m /s ； α： 栅条倾角，度； h ：栅前水深，m ； v ：过栅流速，m/s ； Sinα：经验系数。

（2）栅槽总长度

取进水渠宽度

B1 = 4m

则进水渠的水流速度为：

V1=Qmax/(2B1×h) （3-12）

=2.9/(2×4×0.4)

=0.9m/s

渐宽部分展开角α1 = 20，

渐宽的部分的长度计算如下：

h=(B-B1)/(2tanα)（3-13）

=(12-4)/(2tan20°)

=11.5

出水渠相连处逐渐变窄的构筑物部分的长度h2 [7]：

h2=11.5/2=5.8m

栅前渠道超高h2 = 0.3m，

栅前槽高为：

H1 = h + h2= 0.7m

（3）栅槽总长度为：

L = h1 +h2+0.5+1.0+H1/tanα（3-14）

=11.5+5.8+0.5+1.0+0.7/tan20°

=20m

式中:

L：栅槽总长度，m；

H1：栅前槽高，m；

h1：进水渠道（Inlet channel）渐宽部分长度m；

h2：相互连接处的渐缩部分的长，m；

α1：进水渠展开角，20°。

（4）过栅水头损失

栅条为矩形断面，取 β = 2.42。 计算水头损失为

65

0.160sin 9.82222.334)0.0080.01(2.42sin αi g 22v 34)c s β(1h =?????== （3-15） 式中：

h 1：过栅水头损失，m ； G ：重力加速度，9.81m/s

;

K=3

（5）栅槽总高度

H = h + h 1 + h 2 = 0.4 + 0.65+ 0.3 = 1.35m

（6）每日栅渣量

取 W 1 = 0.09m 栅渣/103m 3污水

/d

m 0.2/d m 231000864000.099.2100086400QmaxW W 331>=??=?=

式中：

W ：每日清渣量m3/d

W 1：栅渣量（m 3 /10 m 3污水）取 0.1-0.01，

采用机械清渣。

（7）格栅选型

格栅类型：链条回转式格栅， 型号：GH —1600 型

数量：7台，

GH—1600 型有效格宽1600mm[8]，

GH—1600 型每台功率1.3Kw，

格栅的倾斜角为60°。

（8）格栅工作平台

栅前最高水位设计与机械格栅工作平台相比，台高要高于水位0.5米。

机械格栅工作平台上按安全和使用的标准，要求设有安全设施和冲洗设施。

设计正面的过道的宽度为 2m，两侧过道宽度为 1m。

3.4 平流式沉砂池

表3-2不同类型的除砂器除砂效率

平流式沉砂

（链条式刮砂型）池内水平流速0.3m∕s

停留时间30s.

曝气沉砂池

（行车式砂泵型）池内水平流速0.1m∕s,

停留时间150s.

砂粒粒径除砂效率砂粒粒径除砂效率

0.1 31 0.1 79

0.15 70 0.15 88

0.20 89 0.20 95

3.4.1平流式沉砂池

（1）沉砂部分的长度L

L=vt

式中：

L：沉砂部分长度，m;

v：速度，m/s;

T：停留时间，s;

V：0.3m/s t：30s

L=vt=0.3·30=9m

(2)水流断面面积A[10]

A=Q max /v

式中：

A：水流断面面积，m;

Q max：最大设计流量，2.9m3／s。

V：水平流速，0.3m/s

A=9.7㎡

（3）池总宽度B

B=A／h2 （3-16）式中：

B：池总宽度,m;

h2：设计有效水深，m。

设计有效水深：1.0m.

B=9.7m 设n=4格

一个格的宽是b=2.5m 分成两个小组，其种每个小组包含两格。