环境工程专业课程设计模版.docx

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1、环境工程专业课程设计模版 设计内容和任务 1、设计题目 50000t/d的城市污水处理厂设计。 2、设计目的 温习和巩固所学知识、原理； 掌握一般水处理构筑物的设计计算。 3、设计要求： 独立思考，独立完成； 完成主要处理构筑物的设计布置； 工艺选择、设备选型、技术参数、性能、详细说明； 提交的成品：设计说明书、工艺流程图、高程图、厂区平面布置图。 4、设计步骤： 水质、水量（发展需要、丰水期、枯水期、平水期）； 地理位置、地质资料调查（气象、水文、气候）； 出水要求、达到指标、污水处理后的出路； 工艺流程选择，包括：处理构筑物的设计、布置、选型、性能参数。 评价工艺； 设计计算； 建设工程图

2、（流程图、高程图、厂区布置图）； 人员编制，经费概算； 施工说明。 5、设计任务 （1）、设计进、出水水质及排放标准 项目CODCr(mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3-N(mg/L）TP(mg/L) 进水水质200 150 200 30 4 出水水质60 20 20 15 0.1 排放标准60 20 20 15 0.1 （2）、排放标准：（GB8978-1996）一级标准； （3）、接受水体：河流（标高：2m） 第二章 污水处理工艺流程说明 一、气象与水文资料： 风向：多年主导风向为东北风和西南风 水文：降水量多年平均为每年10002300 mm ； 蒸发量多年平均为每年1

3、800mm ； 地下水水位，地面下67m 。 年平均水温：16-23 二、厂区地形： 污水厂选址区域海拔标高在19-21m 左右，平均地面标高为20m 。平均地面坡度为 0.30.5 ，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长224m ，南北长276m 。 三、污水处理工艺流程说明： 1、工艺方案分析： 本项目污水处理的特点为：污水以有机污染为主，BOD/COD =0.75,可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；污水中主要污染物指标BOD 、COD 、SS 值为典型城市污水值。 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将

4、来可能要求出水回用，处理工艺尚应硝化，考虑到NH3-N 出水浓度排放要求较低，不必完全脱氮。根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“A2/O 活性污泥法”。 2、工艺流程 进水 格栅 提升泵房 沉砂池 砂水分离 砂 初沉池 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 接触池 排放 消毒剂 初沉污泥 泵房 浓缩池 贮泥池 脱水间 泥饼 第三章 工艺流程设计计算 设计流量： 平均流量：Qa=50000t/d 50000m3/d=2083.3 m3/h=0.579 m3/s 总变化系数：Kz=0.11Qa 7.2 (Qa 平均流量，L/s) =11 .05797.2 =1.34

5、 设计流量Qmax ： Qmax= Kz Qa=1.3450000 =67000 m3/d =2791.7 m3/h =0.775 m3/s 设备设计计算 格栅 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。一般情况下，分粗细两道格栅。 格栅型号：链条式机械格栅 设计参数： 栅条宽度s 10.0mm 栅条间隙宽度d=20.0mm 栅前水深h 0.8m 过栅流速u=1.0m/s 栅前渠道流速ub=0.55m/s =60 ) (1068.04.002.060sin 776.0sin max 个=? ?=?= dvh qV

6、 n 格栅建筑宽度b m n d n s b 17.310602.0)1106(01.0)1(=?+-?=?+-= 取b 3.2m 进水渠道渐宽部分的长度(l1)： 设进水渠宽b12.5m 其渐宽部分展开角度20 m m tg tg b b l 96.02025 .22.32111=?-=-= 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度(l2)： m l l 48.05.012= 通过格栅的水头损失(h2)： 格栅条断面为矩形断面, 故k=3, 则： 092 .0360sin 81.921 )02.001.0(79.1sin 2)(sin 234342202?=?=?=?=k g v d s k g

7、v k h h 栅后槽总高度(h 总)： 设栅前渠道超高h1=0.3m m h h h h 192.1092.03.08.021=+=+=总 栅槽总长度(L): m tg tg h l l L 58.360/)3.08.0(5.0.0.148.096.0/15.00.211=?+=+= 每日栅渣量W ： 设每日栅渣量为0.07m3/1000m3，取KZ 1.34 d m d m K W q W Z V /2.0)/(50.3100034.1776 .007.086400100086400331max ?=?= 采用机械清渣。 提升泵房 水泵选择 设计水量67000m3/d ，选择用4台潜污泵(

8、3用1备) h m Q Q /56.930367 .279133max = 单 型轴流式潜水电泵选择所需扬程为1003500.6-QZ m 扬程/m 流量/(m3/h) 转速/(r/min) 轴功率/kw 叶轮直径/mm 效率/% 7.22 1210 1450 29.9 300 79.5 集水池 、容积 按一台泵最大流量时6min 的出流量设计，则集水池的有效容积 31216601210 m V =?= 、面积 取有效水深m H 3=，则面积 213.403121 m H Q F = m m m m B L m m l F B m 2.42.15.4105.403.410 3 .4010，实际

9、水深为保护水深为集水池平面尺寸，取，则宽度集水池长度取?=?= 、泵位及安装 潜水电泵直接置于集水池内，电泵检修采用移动吊架。 沉砂池 沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，保证后续处理构筑物的正常运行。 选型：平流式沉砂池 设计参数： 设计流量 s m h m Q /776.0/6.2793max 3 3=，设计水力停留时间s t 50= 水平流速s m v /25.0= 长度：m vt l 5.125025.0 ?= 水流断面面积： 2 max 1.325.0776 .0/m v Q A V = = 池总宽度： m h A B 1.3125 .0/776.0/2= = 有效

10、水深m h 12= 沉砂斗容积： 3 6 6max 31034.186400 230776.01086400m K T X Q V Z V ?=?= T 2d ，X 30m3/106m3 每个沉砂斗的容积(V0) 设每一分格有2格沉砂斗，则 3 075.0223 m V =?= 沉砂斗各部分尺寸： 设贮砂斗底宽b10.5m ；斗壁与水平面的倾角60，贮砂斗高h 31.0m m b tg h b 65.160213 2=+?= 7、贮砂斗容积：(V1) 3 2221213127.1)5.065.15.065.1(0.131 )(31m S S S S h V ?+?=+= 8、沉砂室高度：(h3

11、) 设采用重力排砂，池底坡度i 6，坡向砂斗，则 m b b L h l h h 27.12/)2.065.125.12(06.00.12/)2(06.006.023233=-?-?+=-+=+=9、池总高度：(H) m h h h H 57.227.10.13.0321=+=+= 10、核算最小流速min v s m s m v /15.0/19.0155.12579 .0min ?= (符合要求) 初沉池 初沉池的作用室对污水仲密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。 选型：平流式沉淀池 设计参数： 池子总面积A ，表明负荷取 )/(0.22 3h m m q ?= 2 max 8.1396236

12、00 776.03600m q Q A =?=?= 沉淀部分有效水深h2 m qt h 35.122?= 取t 1.5h 沉淀部分有效容积V 3max 4.419036005.1776.03600m t Q V =?=?= 池长L m vt L 6.216.35.146.3=?=?= 池子总宽度B m L A B 7.646.21/8.1396/= 池子个数，宽度取b 5 m 135/7.64/=b B n 校核长宽比 432.456.21=b L (符合要求) 污泥部分所需总容积V 已知进水SS 浓度 0c =200mg/L 初沉池效率设计50，则出水SS 浓度 100)5.01(200)5

13、.01(0=-?=-?=c c 设污泥含水率97，两次排泥时间间隔T=2d ，污泥容重3 /1m t r = 3 6 600max 16710)97100(34.1100 286400)50100(776.010)100(10086400)(m K T c c Q V Z =?-?-?-?-= 每格池污泥所需容积V 38.1213/166m V = 10、污泥斗容积V1， 3 89.373.125.05214m tg b b h =?-=?-= 3 2 112412.33)25.05.0525(389.3)(31m b bb b h V =+?+?=+?= 污泥斗以上梯形部分污泥容积V2 m

14、L 4.223.05.06.211=+= m L 52= m h 163.001.0)53.06.21(4=?-?= 342122.115163.0)25 4.22()2( m b h l l V ?+= 污泥斗和梯形部分容积 3321224.442.112.33m m V V =+=+ 沉淀池总高度H m h h h h h H 853.789.3163.05.033.044321=+=+= 取8m 工艺O A /2 设计参数 1、设计最大流量 Q=50 000m3/d 2、设计进水水质 COD=200mg/L ；BOD5(S0)=150mg/L ；SS=200mg/L ；NH3-N=30m

15、g/L ；TP=4mg/L 3、设计出水水质 COD=60mg/L ；BOD5(Se)=20mg/L ；SS=20mg/L ；NH3-N=15mg/L ；TP=0.1mg/L 4、设计计算，采用A2/O 生物除磷工艺 BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS d) 回流污泥浓度XR=6 600mg/L 污泥回流比R=100% 混合液悬浮固体浓度33006600111 1=?+=+= R X R R X 反应池容积V 3 05.1748233000.13150 50000NX QS m V ?= 反应池总水力停留时间 h d t 39.835.05000017482.5Q V =

16、 各段水力停留时间和容积 厌氧：缺氧：好氧1：1：3 厌氧池水力停留时间h t 678.139.82.0厌?=，池容3 5.34965.174822.0m V 厌?=； 缺氧池水力停留时间h t 678.139.82.0缺?=，池容35.34965.174822.0m V 缺?=； 好氧池水力停留时间h t 03.539.8 6.0好?=，池容35.104895.174826.0m V 好?= 厌氧段总磷负荷d kgMLSS kgTN XV TP Q ?=?= /017.05 .349633004 500000厌 反应池主要尺寸 反应池总容积3 5.17482 m V = 设反应池2组，单组池

17、容3 3.87412/5.174822/m V V =单 有效水深m h 0.4= 单组有效面积 2 3.2185 4.03 .8741h V m S = 单单 采用5廊道式推流式反应池，廊道宽m b 5.7= 单组反应池长度 m B S L 3.585.753 .2185=?= = 单 校核：9.10.4/5.7/=h b (满足21/=h b ) 8.75.7/3.58/=b L (满足105/=b L ) 取超高为1.0m ，则反应池总高m H 0.50.10.4+ 反应池进、出水系统计算 进水管 单组反应池进水管设计流量s m Q Q /290.0864002/500002/3 1 =

18、?= 管道流速s m v /8.0= 管道过水断面面积2 132.09.0/290.0/m V Q A = 管径 m A d 64.032 .044 ?= = 取出水管管径DN700mm 校核管道流速 s m A Q v /75.0385.0290.0)27.0(290.02= 回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量QR s m Q R Q R /29.086400250000 13=? =?= 渠道流速s m v /7.0= 取回流污泥管管径DN700mm 进水井 反应池进水孔尺寸： 进水孔过流量 s m Q R Q /579.086400250000)11(2)1(32?+=? +=

19、 孔口流速s m v /6.0= 孔口过水断面积 297.06.0579.0m v Q A = 孔口尺寸取m m 9.02.1? 进水竖井平面尺寸m m 5.25.2? 出水堰及出水竖井。按矩形堰流量公式： 2 3233866.1242.0bH bH g Q = s m Q R R Q /158.12)1(33=+=内 式中 m b 5.7=堰宽， H 堰上水头高，m m b Q H 19.0)5.786.1158.1()86.1(32 323?= 出水孔过流量 s m Q Q /158.13 34= 孔口流速s m v /6.0= 孔口过水断面积 293.16.0158 .1m v Q A

20、= 孔口尺寸取m m 0.10.2? 进水竖井平面尺寸m m 0.25.2? 出水管。单组反应池出水管设计流量 s m Q Q /579.0335= 管道流速s m v /8.0= 管道过水断面积 2572.08.0579.0m v Q A = 管径 m A d 92.014.372 .044?= = 取出水管管径DN900mm 校核管道流速 s m A Q v /9.0)29.0(579.025= 曝气系统设计计算 设计需氧量AOR 。 AOR （去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu 氧当量）+（NH3-N 硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N 的氧当量）-反硝化脱氮产氧量 碳化需氧量D1 d

21、 kgO e P e S S Q D X /06.78888.188042.11) 0064.015.0(5000042.11)(25 23.0523.001?-?-= ?-?-硝化需要量D2 d kgO P N N Q D X e /2.23771.869299008.18804.126.4001.0)1530(500006.44.126.4)(6.4202-?-?-?-=反硝化脱氮产生的氧量 d kgO N D T /99.17072.59786.286.223?= 总需要量 h kgO d kgO D D D AOR /55.356/27.855799.17072.237706.7888

22、22321-+=-+=最大需要量与平均需氧量之比为1.4，则 h kgO d kgO R AOR /17.499/18.1198027.85574.14.1max 22?= 去除1kgBOD5的需氧量 5 20/32.1)02.015.0(5000027 .8557)(kgBOD kgO S S Q AOR =-?- 标准需氧量 采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m ，淹没深度3.8m ，氧转移效率EA 20，计算温度T=25。 h kgO d kgO C C C AOR SOR T L T sm s /24.603/89.14477204.1)212.9909.095.

23、0(82.017 .927.8557204.1)(225 ) 20()() 20(?-?= ?-?= - 相应最大时标准需氧量 h kgO d kgO SOR SOR /54.844/05.202694.122max = 好氧反应池平均时供气量 h m E SOR G A s /10054100203.024 .6031003.03?= 最大时供气量 h m G G s s /6.140754.13max = 所需空气压力p m h h h h h p 9.45.04.08.32.04321=+=?+= 式中 阻力之和供凤管到沿程与局部m h h 2.021=+ 曝气器淹没水头m h 8.33

24、 曝气器阻力m h 4.04= 富裕水头m h 5.0=? 曝气器数量计算(以单组反应池计算) 按供氧能力计算所需曝气器数量。 )(301614.0254 .8442max 1个?=?= c q SOR h 供风管道计算 供风干管道采用环状布置。 流量 s m h m G Q s S /95.1/8.70376.1407521 2133max =?= 流速s m v /10= 管径 m v Q d S 50.014.31095 .144=?= 取干管管径微DN500mm 单侧供气(向单侧廊道供气)支管s m h m G Q S /68.0/0.245166 .1470523133max =?单 流速s m v /10= 管径 m v Q d S 3.01068 .044单 ?= = 取支管管径为DN300mm 双侧供气 s m Q Q S S /37.123单双