环保设备设计与应用课程设计说明书

长沙环境保护职业技术学院环境工程系

环保设备及应用课程初步设计

班级：水净化1231

姓名：吕方厂崔俊

刘昊胡锦月

指导老师：谢武

20014年5月23日

摘要：本设计是中某南方城市小区日处理水量2400m3污水处理厂进行设计，主要任务是完成对该污水站进行初设计计算，最后完成设计计算说明书和设计图纸。

依据污水的水质、水量以及受纳水体的环境容量等相关资料，必须对其进行二级处理方可去除水中过量的有机污染物，达到排放标准进而保护环境，所以本设计采用SBR序列间歇式活性污泥法。

SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功能于一池，无污泥回流系统。经过这个废水处理工艺的废水可达到设计要求，可以直接排放。处理后的污泥经机械脱水后卫生填埋。同时也会收到很好的经济效益和社会效益。

目录

1．综述...................................... 错误！未定义书签。

1.1概述..................................... -错误！未定义书签。

1.2工艺选择 (5)

1.3工艺确定 (7)

2.主要构筑物说明............................. 错误！未定义书签。

2.1格栅 (10)

2.2提升泵站 (11)

2. 3旋流沉沙池 (13)

2. 5 SBR反应池 (15)

2.6 消毒接触池 (19)

2.7加氯间 (20)

2.8参考文献 (21)

·1.综述

·1.1概述

随着科学技术的不断发展，环境问题越来越受到人们的普遍关注，为保护环境，解决城市排水对水体的污染以保护自然环境、自然生态系统，保证人民的健康，这就需要建立有效的污水处理设施以解决这一问题，这不仅对现存的污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以及人民群众健康水平的提高都有极为重要的意义，因此，城市排水问题的合理解决必将带来重大的社会效益。

本设计是针对某南方城市小区日处理水量2400m3污水处理厂进行设计，主要任务是完成对该污水站进行初设计计算，

该城内建有完善的污水管网，合并后收集到污水处理厂，经处理达到排放标准后外排。污水量为2400m3/d，处理后直接外排进入当地地表水体。

·1.1.1设计依据

《给水排水工程快速设计手册1-5》、《室外排水设计规范》、《污水处理SBR工艺

及中水之回用的探索》、《污水处理厂工艺设计手册》、《三废设计手册废水卷》《环保设备及应用》及《污水综合排放标准》。

1．设计原则

（1）执行国家关于环境保护的政策，符合国家地方的有关法规、规范和标准；2．设计思路

（1）基本资料

表一进水水量与水质

类别处理水量COD

Cr

BOD

5

SS氨氮

数

值

2400m3/d300mg/L180mg/L150mg/L30mg/L

表二出水水量与水质

类别处理水量COD

Cr BOD

5

SS氨氮

数值2400m3/d≤

70mg/L

≤

20mg/L

≤

30mg/L

≤

5mg/L

（2）设计初衷

由于进水水质的COD

Cr =300mg/L，BOD

5

=150mg/L，COD

Cr

、BOD

5

含量很低，

BOD

5=180-20/180=89%,不适合用厌氧处理，用好氧处理较好。而且BOD

5

/COD

Cr

=0.45,

可生化性较好，同时NH3-N=30-10/30=67%,SS=5-1/5=80%。所以初步考虑用活性污泥法----SBR和AOA工艺进行处理。

(3)设计内容

根据所给的水质、水量，对SBR工艺各部分进行设计计算，并绘制出图。

条粗细有别。

·1.1.2 设计要点

（1）型式：平流、辐流、竖流均可。

（2）除原污水外，不考虑浓缩池、消化池及脱水机房上清液进入初沉池的水量。

（3）表面负荷可选1.5～3.0m3/(m2．h)，沉淀时间1.5～2.0h，SS去除率50%～60%。

（4）排泥方法：机械刮泥、静压排泥。

（5）初沉池贮泥时间应与排泥方式适应，静压排泥时贮泥时间为2d。

（6）说明进出水整流措施。

·1.2工艺选择

·1.2.1工艺分析

城市污水处理工艺流程是指达到所要求的处理程度的前提下，污水处理个操作单元的有机组合，确定各处理构筑物的形式，以达到预期的处理效果。

城市污水处理工艺流程，工艺流程由完整的二级处理系统和污泥处理系统所组成。

该流程的一级处理是有格栅、沉砂池所组成，其作用是去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数毫米的悬浮物。污水的BOD值通过一级处理能够去除20%~30%。

二级处理系统是城市污水处理工程的核心，它的主要作用是去除污水中呈胶

值可降至

体和溶解状态的有机污染物。通过二级处理，污水的BOD

5

20~30mg/L,一般可达到排放水体要求。

污泥是污水处理过程的副产品，也是必然的产物。如从初沉池排出的沉淀污泥，从生物处理系统排出的生物污泥等。这些污泥应加以妥善处置，否则会造成二次污染。在城市污水处理系统中，对污泥的处理多采用由厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统。

选择污水处理工艺流程时，工程造价和运行费用也是工艺流程选择的重要因素，当然，处理水应当达到的水质标准是前提条件。以原污水的水质、水量及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为约束条件，而以处理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。

减少占地面积也是降低建设费用的重要措施，从长远考虑，它对污水处理工程的经济效益和社会效益有着重要的影响。

该污水处理厂的建设规模为2400m3/d，100m3/h（平均日流量）的污水处理属中小型污水站。为了实现污水处理厂高效稳定运行和节省运行费用、建设费用，要求选择的处理工艺技术成熟，处理效果稳定，保证出水达到排放要求；基建投资和运行费用低；运行管理方便；具备脱氮除磷功能；工艺简单自动化程度高。经过综合比较分析，最后选择SBR作为该处理站的工程初步设计方案。

1.3工艺确定

·1.3.1工艺选折确定

SBR法是序批式(间歇)活性污泥法的简称，是由按一定顺序间歇操作运行的SBR反应器组成的；SBR工艺的一个完整操作过程，即每个SBR反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段：进水、反应、沉淀、出水、闲置。SBR法的运行2次以间歇操作为主要特征。

SBR法工艺流程见图3.2

·1.3.2工艺流程

图3.2 SBR法工艺流程

该工艺具有以下特点：

①处理效果稳定，对水量、水质变化适应性强；耐冲击负荷；

②理想的推流过程使生化反应推力大，效率高；

③污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能，附上污泥膨胀；

④脱氮除磷效果好；

⑤工艺简单，不需二沉池，回流及其设备，一般情况下不必设置调节

池，多数情况下，可省去初沉池。因此工程造价及运行费用低，易于维护治理。

存在的问题：

①间歇周期运行，对自控要求高；

②变水位运行，电耗增大；

③污泥稳定性不如厌氧消化好。

适用于中小型污水处理厂

·1.3.2污泥处理工艺流程

目前，污泥的最终处置有污泥填埋，污泥焚烧，污泥堆肥和污泥工业利用四种途径。该厂的污泥主要来源于城市污水，决定污泥采用机械浓缩脱水后运出厂外处置，这时的污泥已基本实现了无害化，不会对环境造成二次污染。

·2.主要构筑物说明

·2.1格栅

·2.1.1格栅作用

格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等，起净化水质，保护水泵的作用，同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷，使之正常运行。

截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，一般应用机械清除截留物。这个为小型处理站，只能人工清渣。

·2.2.2粗格栅的计算

1、原始设计参数

(1)设计流量

来自城市污水管网的平均流量

Q=100m3/h

(2)进水格栅设计

格栅是安装在泵房集水池前或污水厂前端的构筑物，用以截留污水中较大的漂浮物和悬浮物，保护水泵机组和后续处理构筑物的正常运行。 1.栅条的间隙数

N =

Q bhvn

式中 设计Q ——污水厂设计流量（m 3/s ）； α——格栅倾角，α=60o ；

h ——栅前水深（m ），h =0.2m ；

v ——过栅流速（m/s ），取v =0.5m/s ； b ——格栅间隙宽度（m ），b =0.01m ； n ——格栅组数，n =2。 带入各值，得

N =

Q bhvn

26个

2.栅槽宽度

设栅条宽度S =0.01m ，则栅槽宽度

B=S （n-1）+bn =0.01×（26-1）+0.01×26=0.51m

3.通过格栅的水头损失

设栅条断面为锐边矩形断面，水头损失可用下式计算

h 1=42

3()sin 2S v

k b g

βα

式中 k ——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般k =3； β——形状系数，本设计中栅条采用锐边矩形断面，β=2.42； S ——栅条宽度（m ）； g ——重力加速度（m/s 2）。

则通过格栅的水头损失,取h 1=0.3m

4.栅槽总高度

设前渠道超高h 2=0.30m ，

H=h+ h 1+ h 2=0.1+0.3+0.1=0.5m

5.栅槽有效宽度B

a.进水渠道渐宽部分的长度L 1。设进水渠宽B 1=0.51m ，其渐宽部分展开角

201=α，进水渠道内的流速为0.77m/s

L 1=

α

an B B t 21

-=0.51-0.4/0.364==0.30m b ．栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L 2

L 2=0.5L2=0.15m

6.每日栅渣量

W = Qmax W 86400 / k 1000

式中 W ——栅渣量（m 3/103m 3）,本设计取W 1=0.1 平均Q ——污水厂平均污水量（m 3/s ）。 则每日栅渣量

W =0.03x0.06x86400/=0.1m 3/d<0.2 m 3/d

故采用人工清渣。格栅采用链条回转式格栅，它由驱动机构、主传动链轮轴、从动链轮轴、牵引链、齿耙、过力矩保护装置和机架等组成。驱动机构布置在栅体上部的左侧或右侧，通过安全保护装置将扭矩传给主传动链轮轴，主传动链轮轴两侧主动链轮使两条环形链条作回转运动，在环形链条上均布6～8块齿耙，齿耙间距与格栅栅距配合并插入栅片间隙一定深度，运行时齿耙栅片上的污物随齿耙上行，当齿耙转到格栅体顶部牵引链条换向时齿耙也随之翻转，格栅截留的栅渣脱落到工作平台上端的卸料处，由卸料装置将污物卸至输送机或集污容器中。

格栅的设计草图：

·2. 2提升泵站

提升泵站是应用于排水系统中，因管道埋深太大，提高了造价，并处于地下水位之下时，地下水渗入，还使维护管理工作不便等多方面的原因,而设置的污水提升装置。提升泵站的基本组成包括:机器间、集水池、隔栅、辅助间以及变电所等。

提升泵站按其排水的性质一般可分为污水(生活污水、生产污水)泵站、雨水泵站、合流泵站和污泥泵站。

本次设计所做的便是污水泵站，该泵站是接纳整个城市排水管网输送来的污水。所有污水并将其抽送提升到污水处理厂内最高构筑物的污水总泵站。

·2.3.旋流沉沙池 H1/tanα

旋流沉砂池设计计算

本设计选用旋流沉砂池（钟式沉砂池）其原理是利用水力涡流使泥沙和有机物分开，加速砂粒的沉淀，以达到除砂的目的。

旋流沉砂池的设计，应符合下列要求：

1最高时流量的停留时间不应小于30s；

2设计水力表面负荷宜为150～200m3/(m2·h)；

3有效水深宜为1.0～2.0m，池径与池深比宜为2.0～2.5；

4池中应设立式桨叶分离机。

5污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。

6砂斗容积不应大于2d的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于55°。

7沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。排砂管应考虑防堵塞措施。

设计计算

（1）设计参数：流速V1=0.04m/s 停留时间t=25s 进水最大流速V2=0.14m/s 水量变化系数 K2=1.2 T=2

（2）最大设计流量 Qmax=100?1.2 = 120 m/s =0.034 m/s

沉砂池的直径

D2=4Qmax·(v1-v2)/πv1·v2

=4?0.034?（0.04+0.14）/3.14?0.04?0.14

=1.39 m3

（3）水流部分高度

H2 =v2·t =0.04x30 =1.2m

(4)沉砂池部分容积

V = Qmax·X·T86400 / k2?1000000 = 0.64 m3

式中：Qd-----平均流量m3/s X-城市污水沉砂量m3/106m3污水,一般采用30m3/106m3污水T-清除沉砂的间隔，d，设计中去T=2d (5) 沉淀池有效深度

h2 = 4Q·t/πD2 = 4?0.034?15/3.14?1.39 = 0.46 m 式中：t-------水力停留时间，设计中取15s

h2=0.94m D/h2= 2.7,符合条件

（6）

沉砂斗容积

b1=0.4 b2 = b·1sin60 = 0.3

h4=( b1-b2)/ 2tan60= 0.1 m

V1 =πh4 （b12+b1b2+b22）/3 = 0.08 m

式中

b1---沉砂斗圆柱体的高度，

h4---沉砂斗圆台体的高度，m,

b2---沉砂斗下底直径，一般采用0.4

沉砂池总高

H = h1+h2+h3+h4

式中：h1----沉砂池超高，m,一般采用0.3~0.5m,设计中取

0.4m h3----沉砂池缓冲层高度，m

H=0.3+1.2+0.25+0.1 = 1.83 m

·3.3 SBR反应池

·3.3.1 SBR池的计算

采用高负荷间歇进水方式，周期大，排放比大。

·3.3.2池体计算

1.已知条件：污水进水2400m3/d，进水BOD 180mg/L，水温10~20℃，处理

水质 BOD≤20mg/L。

2.设计参数

（1）拟定

C s ——进水平均BOD

5

(mg/L)，180mg/L;

C

A

——SBR池内MLSS浓度(mg/L)，200mg/L;

N

s ——BOD污泥负荷，0.23

5

kgBOD kgMLSS d

1/m——排出比，设为1/3；

反应池N=2 反应池水深 H=5m 活性污泥界面以最小水深 ε

=0.5m

SBR 反应池设置2个,反应池水深H=3m

3.反应池运行周期各工序时间计算 （1）曝气时间

24s

A s A

C T N m C =

??

式中：C s ——进水平均BOD 5(mg/L)，150mg/L; C A ——SBR 池内MLSS 浓度(mg/L)，2000mg/L; N s ——BOD 污泥负荷，0.255kgBOD kgMLSS d ? 1/m ——排出比，设为1/3； 则：

A

s s

A C m N C T ??=

24= （24·180）/（0.23·3·2000） = 3.75 h

（2）沉淀时间

初期沉降速度 4 1.7max 7.410A v t C -=??? 水温t=10℃ v = 1.8 水温t=20℃，则 v = 3.6 因此，必要的沉降时间为

max

1H s m Ts v ?+=

式中：H ——反应池内水深，本设计取5m ； s ——超高，取为0.5m 。 则：

水温t=10℃ T =（5·1/2.5+0.5）/1.8 = 1.4 水温t=20℃，则 T = （5·1/2.5+0.5）/3.6 = 0.7

（3）排水时间

沉淀时间在0.7~1.4h ，排水时间在2h 左右，与沉淀时间合计为4h ，因此排水时间取为2h 。

（4）一个周期所需时间 T c ≥1+3.0+3.75=7.75h ，取T=8h 。

所以周期数为n=24/7.75=3.14

(5) 进水时间 Th = 8/2 = 4 4.反应池容积的计算

（1）反应器容积 N

n m

Q V s ??

= 式中 n —周期数；

m

1

—排出比；

N —池的个数；

N

n m Q V s ??

== 2.3?2400 /（3?2）= 920 m 3

进水流量变动计算

△Q/v = (r-1)·m = (1.5-1)·2.5 = 0.2 V = 920?(1+0.2) = 1104 m 3

反应池水深H=3m 则反应池表面积 1104/3 = 368

反应池长宽比1：1

·3.3.3曝气系统设计与计算 SBR 池运行方式

本设计共设立2个曝气池，2座建在一起

所有池子从一侧进水，每池进水采用配水管配水使水分布均匀。出水采用一根出水管，污泥采用潜污泵提升设于每池的池尾。 （1）需氧量计算

SBR 反应池需氧量2O 计算式

2O = a '?r S Q ?+'b V X ??

式中2O —混合液需氧量kgO 2/d ； a '—微生物代谢有机物需氧率，kg/kg ；

'b —微生物自养需氧率，1/d ；

r S —去除的5BOD ，kg/3m ，（e r S S S -=0）

经查有关资料表，取a '=0.50，'b =0.19，需氧量为

R=0.5?2400?180 ?103- +0.19?

23.01

?2400?180 ?103- = 573 kgO 2/d = 23.9kgO 2/h

(2)每日去除的BOD 5的需氧量：BOD 5=2400?180/1000=432kg/d=18kg/h

(3)去除每kgBOD 的需氧量：O 2= 23.9 /18= 1.28 O 2/kgBOD

·3.3.5滗水器

现在的SBR 工艺一般都采用滗水器排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗 水 器排水口淹没在水下一定深度。

目前SBR 使用的滗水器主要有旋转式滗水器、套管式滗水器和虹吸式滗水器三种。本工艺采用旋转式滗水器，该滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛。

·3.4消毒接触池

城市污水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒，特别是医院、生物制品以及屠宰场等有致病菌污染的污水，更应严格消毒。消毒的方法主要是向污水投加消毒剂，本次设计采用液氯消毒，该方法效果可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜。

本设计采用1座接触池（三廊道平流式）。 ·3.4.1接触池尺寸计算 （1）接触池容积

设氯与污水的接触时间为 30min ，则接触池的总容积为:

V=Q ·T =2400?30 /60?24 =50 m 3

（2）接触池表面积

设有效水深 h 1=2.5m ，则接触池表面积:

2

h V

A =

= 50/2.5= 20

长宽比 在2～5之间，所以长为7m 宽为3m （3）接触池高

设接触池保护高h 2为 0.3m ，池底坡度5%，坡向末端，则池高：

H = h1+h2 =2.8m

·3.5加氯间

（1）加氯量

查手册可知完全人工二级处理后的污水加氯量为5～10mg/L(取5mg/l)。

则每日加氯量为：

5?2400 ?103- =12 kg/d

（2）选择钢瓶

选用贮氯量为 200kg 的液氯钢瓶，每日加氯量1瓶，共贮用15瓶，设加氯机两台，一用一备，单台投氯量为5～10kg/h，配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q为3～6m3/h,扬程不小于20mH

O。

2

1.3、设计依据

1.厂方提供的相关资料（生产工艺及工业废水排放量、污染物名称、

污染物浓度及场地资料）

2.《地基与基础工程施工及验收规范》（GB50202-2002）

3.《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

4.《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）

5.《建筑地面工程施工质量验收规范》（GB50209-2002）

6.《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210-2001）

7.《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）

8.《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）

9.《低压配电设计规范》（GB50054-95）

10.《供配电系统设计规范》（GB50052-95）

11.《电力装置的电测量仪表装置设计规范》（GBJ63-90）

12.《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）

13.《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-92）

附：旋流沉砂池 SBR池设计草图