水污染控制工程课程设计...doc

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1、 第一章 设计说明书 1. 设计题目某城市日处理量7万m3污水处理工程设计2.设计任务1、确定污水处理厂的工艺流程，对处理构筑物选型做说明；2、对主要处理设施（格栅、沉砂池、曝气池、沉淀池、污泥浓缩池）进行工艺计算（附必要的计算草图）；3、按初步设计标准，画出污水处理厂平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道；4、按初步设计标准，画出污水处理厂工艺流程高程布置图，表示出原污水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式；5、编写设计计算说明书。3.设计内容1.设计规模：设计日平均污水流量Q=70000m3/d2.进水水质：CODCr

2、 =250mg/L，BOD5 =150mg/L，SS =200mg/L，NH3-N = 25mg/L，pH=7.08.53.污水处理要求：污水经二级处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准出水：CODCr 60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L，NH3-N8mg/L4.基本资料4.1气象资料该市地处内陆中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候。年平均气温913.2，最热月平均气温21.226.5，最冷月-5.0-0.9。极端最高气温42，极端最低气温-24.9。年日照时数2045小时。多年平均降雨量577毫米，集中于7、8、9月，占总量的5060%

3、，受季风环流影响，冬季多北风和西北风，夏季多南风或东南风，市区全年主导风向为东北风，频率为18%，年平均风速2.55米/秒。4.2 污水排放接纳河流资料该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位（50年一遇）为50.0m，常水位为48.0m，枯水位为45.0m。4.3 厂址及场地现状该污水处理厂选址于城郊，位于大河北岸河堤内一块长方形地带，场地地势平坦，由西北坡向东南，场地标高54.553.5米之间，位于城市中心区排水管渠末端，交通便利。5.设计原则考虑城市经济发展及当地现有条件，确定方案时考虑以下原则：(1)要符合适用的要求。首先确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的技术和经济条件

4、，以及当地的具体情况(如施工条件)，在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构(建)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。(2)污水厂设计采用的各项设计参数必须可靠。(3)污水处理厂设计必须符合经济的要求。设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等要尽可能采取合理措施降低工程造价和运行管理费用。(4)污水处理厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。(5)污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的

5、情况下，设计时应为以后的发展留有挖潜和扩建的条件。(6)污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线等。6.设计成果1、设计说明书、计算书一份（A4纸手写）；2、设计图纸（以下图纸各一张，A1或A2幅面，手画或打印均可）：污水处理厂平面布置图一张；高程布置图一张；流程图一张；单体构筑物（如曝气池及二沉池）工艺图一到两张。第二章 设计计算书1确定工艺流程1.1 污水处理工艺流程污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理每个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。城市生活污水一般以BOD物质为其主要去除对象，因此，

6、处理流程的核心是二级生物处理法活性污泥法。具体的流程为：污水进入处理厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池，再到初次沉淀池，经初次沉淀池沉淀后，大约可去初SS 50%,BOD 25%，然后污水进入曝气池中曝气，采用传统活性污泥法。再经二次沉淀池泥水分离，到消毒池灭菌后排放。1.2 污泥处理工艺流程污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从沉淀池排出的沉淀污泥，从曝气池排出的剩余活性污泥等。这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。污泥经浓缩处理后的含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化等处理。具体过程为：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入

7、污泥池，再送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外。1.3 设计的基本流程图初沉池沉砂池 污水泵房原污水格栅原污水 格栅 泥饼外运脱水机房污泥池污泥浓缩池污泥回流污泥泵房排放消毒池二沉池曝气池计量槽2 污水处理构筑物设计第一节 设计流量的确定1. 平均日流量 Qd=7万m3/d2. 最大日流量平均日污水流量（L/S）51540701002005001000总变化系数KZ2.32.01.81.71.61.51.41.3计算 Kz= 5Qd0.6m，每组池总宽B=2b=4.0m（4）有效水深：h2=A/B=2.56/4=0.64m （小于1.2m）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔

8、天数为2天，城市污水沉砂量 则每个沉砂斗容积（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）（6）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积： 符合要求（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.02，坡向沉砂斗。沉砂室由沉砂斗与沉砂室坡向陈啥都的过渡部分两部分组成，沉砂池的长度为 0.2为两个沉砂斗之间的隔壁厚。为沉砂室的长度，则 则沉泥区高度为 池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.64+1.09=2.03m（10）校核最小流量时的流速：最小流量一般采用即为0.75Qa，

9、则，符合要求.（11） 排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。 第四节 初沉池设计计算本次设计中采用平流式沉淀池。原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮物质逐步形成粗大的絮凝体，通过沉淀池分离可以完成澄清过程。（1）池子总面积A按计算 Q取最大设计流量，即Q=70000=1.045；取 （2）有效水深，取。 则 （3）沉淀部分有效容积 （4）池长L,最大设计流量时水平流速取。则 （5）池子总宽度B （6）每个池子宽度b取5m，池子个数n。则 个（7）校核长宽比 （符合要求）（8）校核长深比 （符合要求）（9）污泥部分所需容积V 由任务书知进水悬浮物浓度C0为0.120

10、kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积： （10）每个池子所需容积 （11）污泥斗容积：污泥斗底采用500mm300mm，上口采用4000mm3000mm，污泥斗斜壁与水平面的夹角为60。 污泥斗容积 （12）污泥斗以上梯形部分污泥容积 设池底坡度为0.01 ；则 （13） 污泥斗和梯形部分污泥容积 （14） 池子总高H，缓冲层高度 则 （15）沉淀池总长L 第五节 曝气池池设计计算1.设计参数（1）设计最大流量（2）进水水质CODCr =250mg/L，BOD5 =150mg/L，

11、SS =200mg/L，NH3-N = 25mg/L 出水水质CODCr 60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L，NH3-N8mg/L（3）BOD5污泥负荷=0.3kgBOD5/(kgMLSSd)（4）污泥回流比R=50%（5）SVI值选120150mlR，污泥浓度可计算确定，但不宜大于3500mgL。2. 曝气池的设计 1）的处理效率初沉池对的去除率按照25%计算，则进入曝气池的浓度为：处理水中非溶解性浓度： 式中：微生物吱声氧化率，一般在0.05-0.1之间，取0.08；活性微生物在处理水悬浮物中所占比例，取0.4；处理水中固体悬浮物浓度，取20mg/L;处理水中溶解性浓度的

12、去除率为2) 污泥负荷率有机物最大降解速度与拌合常数的比值，一般采用0.0168-0.0281之间，本设计取0.02；MLVSS/MLSS值，一般采用0.7-0.8，本设计采用0.77；处理后除水中浓度,本设计为15.263)曝气池内混合液污泥浓度x根据值，查排水工程下册图4-7得：,取R=50%,r=1.24）曝气池容积按照规定，曝气池个数N不少于2个，本设计中取N=4，则每组曝气池有效容积为：5）曝气池的尺寸本设计曝气池深取4.2米，每组曝气池的面积为：本设计池宽取，介于1-2之间，负荷要求。池长： 10，符合设计要求。本设计设五廊道式曝气池，廊道程度为：本设计超高为0.5m，则曝气池总高

13、度为：6）确定曝气池构造形式本设计设四组五廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向排水渠道，在两池中间设配水渠道与横向渠道相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池，曝气池平面图4.5所示图4.5 曝气池平面图7）需氧量的计算本设计采用鼓风A 平均需要量计算-每代谢1kgBOD所需氧量（kg），本设计取0.5；-1kg活性污泥（MLVSS）每天自身氧化所需氧量（kg），本设计取0.15.所以B.最大时需氧量最大时需要量与平均需氧量的比值为：C 每日去除的值D.去陈1kg需氧量1） 供氧量计算本设计采用采用YHW-H型微孔曝气器，氧转移效率（）WEI 20%,敷设在距池底0.20m处，淹没水

14、深为4m，计算温度定位30摄氏度。相关设计参数的选用如下：温度为20时，温宿为30时，A 空气扩散器出口处绝对压力：B.空气离开曝气池水面时氧的百分比：C.气池混合液平均氧饱和度：换算成20条件下脱氧清水的充氧量：（R为平均时需要量）D 相应的最大时需氧量E.曝气池平均时供氧量：F.曝气池最大时供氧量G去除1kg的供氧量：H.污水的供氧量 第六节 二沉池二次沉淀池的作用是泥水分离，使生物处理构筑物出水澄清。一般平流式，辐流式，竖流式沉淀池等都可以作为二次沉淀池使用。此次设计采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池作为二次沉淀池，其特点为沉淀池个数较少，比较经济，便于管理，机械排泥已定型，排泥较方便

15、，适用于地下水位较高的地区和大中型污水处理厂。1设计参数设计进水量：Q=70000 m3/d 表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h固体负荷：qs =140 kg/ m2.d水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)2设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m2（2）沉淀池直径：M,取30m 有效水深为 h=qbT=1.02.5=2.5m4m （介于612）（3）贮泥斗容积： 为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积： 则污泥区高度为 （4）二沉

16、池总高度： 取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m则池边总高度为 h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为i=0.05，则池底坡度降为 则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m h1保护高度（m） h2有效水深（m） h3缓冲层高（m） h4污泥斗高度（m） h5沉淀池堤坡落差）（m） （5）校核堰负荷： 径深比 堰负荷以上各项均符合要求（6） 辐流式二沉池计算草图如下： r1Ri=0.05r2h1h2h3h4h5图5 辐流式沉淀池计算草图 第七节 平流式接触消毒池与加氯间 采用隔板式接触反应池1设计参数 设计流量：Q=7

17、0000m3/d=810.19 L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min设计投氯量为：4.0mg/L平均水深：h=2.0m 隔板间隔：b=3.5m2设计计算（1）接触池容积： V=QT=81010-33060=1458 m3 表面积m2 隔板数采用2个，则廊道总宽为B（2+1）3.510.5m 取11m 接触池长度L= 取70m 长宽比 ,符合要求。 实际消毒池容积为V=BLh=11702=1540m3 池深取20.32.3m (0.3m为超高)经校核均满足有效停留时间的要求（2）加氯量计算： 设计最大加氯量为max=4.0mg/L,每日投氯量为 maxQ=47000010-3=

18、1600kg/d=6.67kg/h 选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为6/8瓶,共贮用24瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为1.52.5kg/h。 配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=13m3/h,扬程不小于10mH2O（3）混合装置： 在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式），混合搅拌机功率N0实际选用JWH3101机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率4.0Kw解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设（4）接触消毒池计算草图如下：3 污泥处理构

19、筑物设计1. 污泥量的计算（1） 曝气池内每日增加的活性污泥量（2） 回流污泥浓度（3）每日排出的剩余污泥量2污泥回流泵房设计二次沉淀池的活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回污泥泵房。1污泥泵的扬程和流量设曝气池水面高度为52.98m，回流污泥泵房泥面标高为49.60m，则污泥回流泵所需提升高度为，取4m。设污泥回流比为50%，则回流污泥量为。此次设计两组曝气池设两台污泥回流泵。2. 泵的选型根据污泥量和提升高度选取LXB-700螺旋泵两台，一用一备。3 污泥重力浓缩池设计重力浓缩主要是利用污泥的自然沉降分离，不需要外加能量，是一种节能的浓缩方法。

20、此次设计采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。1.相关计算参数二次沉淀池排放的剩余污泥量初始含水率P=99.5%，浓缩后P0=97.5%剩余污泥浓度C=10kg/m3，固体通量G=1.252.5kg/(m2h)，取2 kg/(m2h)浓缩池浓缩时间T=1016h2.设计计算（1） 浓缩池面积采用两个污泥浓缩池，一用一备。（2）浓缩池的直径，取7.5m（3） 浓缩池的容积（4）浓缩池有效水深 （5）浓缩后剩余污泥量按4h贮泥量计算（6）污泥斗容积设污泥斗上部分半径，下部分半径，倾角，则污泥斗高度为污泥斗容积4. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积池底坡度不

21、宜小于0.05，按0.08算，则圆锥体的高度为圆锥体部分污泥容积5. 污泥总容积6. 沉淀池总高度沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，则7. 浓缩池排水量8. 计算草图如下4.污泥池设计浓缩后的剩余污泥和初次沉淀池污泥一起进入污泥池，然后进入污泥脱水车间。此次设计采用一座污泥池，其构造按竖流式沉淀池计算。1 相关计算参数污泥池的贮泥时间t=12h污泥池超高，污泥池有效水深污泥池个数n=12 设计计算（1） 每日产生的污泥量初次沉淀池的污泥量，浓缩后的二次沉淀池的污泥量则每日的污泥量为（2）污泥池容积按12h的贮泥量计算（3）污泥斗容积设污泥池上底边长a=5.0m，下底边长b=1

22、.0m，污泥斗倾角，污泥斗高度为，则污泥斗容积为（4）污泥斗以上部分容积（5）污泥池容积（6）污泥池总高度污泥池设DN=200mm的吸泥管一根，共设两根进泥管，一根接初次沉淀池，另一根接污泥重力浓缩池，两根管径均为DN=200mm。5污泥脱水机房设计污水处理厂污泥经浓缩后含水率为97.5%，体积大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。此次设计采用污泥的机械脱水。5.1 设计说明： 1. 污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。2. 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98。3. 经消化后的污泥

23、，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。4. 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。 5. 脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。 6. 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。5.2 脱水机选择本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水，脱水设备选用我国研制的DY-3000型带式压滤机，其主要技术指标为：干污泥产量600kg/L，泥饼含水率可以达到75%78%，单台过滤机的产率为24.629.4kg / ( m2 h),选用3台，2用1备。工作周期定为12小时。机械脱水间平面尺寸设计为 L

24、B= 40m12m 。 第三章 污水处理厂总体布置该污水处理厂处于城郊，位于一条大河北岸河堤内一块长方形地带，西北坡向东南。污水厂总进水管接城市中心区排水渠末端，由西北方引入进厂内，提升泵房位于厂区内。主要构筑物有：格栅、平流沉砂池、平流式初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池、消毒池等，在曝气池前有计量槽，为分析曝气处理的运行情况创造了条件。处理后的水通过出水管由东南方排入河流。该厂设置了污泥处理系统，二次沉淀池出来的污泥经污泥回流泵房一部分回流到曝气池，剩余污泥进入污泥浓缩池浓缩，浓缩后与初次沉淀池的污泥一起进入污泥池，再经污泥脱水车间制成泥饼运送出厂。该厂平面布置的特点是：布置整齐、紧凑。各构筑

25、物之间距离恰当，办公室等建筑物均位于常年主风向的上风向，且与处理构筑物有一定距离，卫生条件较好。利用地势各构筑物之间的连接管渠均采用重力自流，节省了能耗。污水处理厂平面布置图见附图1。1.污水处理厂高程布置1.1 各处理构筑物及连接管渠的水头损失污水处理厂为降低运行费用和便于维护管理，水流常依靠重力在各构筑物连接管渠中流动，因此需计算其水头损失。水头损失包括：污水流经各构筑物的水头损失、污水流经连接前后两构筑物管渠的水头损失（沿程和局部损失）、污水流经量水设备的水头损失。1. 水流经各构筑物的水头损失查水污染控制工程下册表得沉砂池0.25计量槽0.35二沉池0.6初沉池0.4曝气池0.5消毒池

26、0.32.42. 连接各构筑物管渠的水头损失进行相关水力计算得到各管渠的水头损失如下表所示表1-1管渠名称设计流量（L/s）管径（mm）i管长（m）hf30%hf出水管至消毒池50010000.0014000.40 0.12 0.52 消毒池至二沉池2506000.00151000.15 0.05 0.20 二沉池至曝气池2506000.00241000.24 0.07 0.31 曝气池至计量槽2506000.0018500.09 0.03 0.12 计量槽至初沉池2506000.0015500.08 0.02 0.10 初沉池至沉砂池2506000.00161000.16 0.05 0.21

27、 1.46 1.2 污水系统高程计算该厂处理后的水根据重力自排入大河之中，考虑0.8m的出水管跌水，出水管下端水位设为52.80m。由此逆推各构筑物水面标高，各构筑物和连接管渠内的水面标高如下表。表1-2名称下端水位（m）上端水位（m）构筑物水面标高（m）出水管至消毒池52.80 53.32 消毒池53.47 消毒池至二沉池53.62 53.82 二沉池54.12 二沉池至曝气池54.42 54.73 曝气池54.98 曝气池至计量槽55.23 55.35 计量槽55.65 计量槽至初沉池55.70 55.80 初沉池56.00 初沉池至沉砂池56.20 56.41 沉砂池56.66 污水处理

28、厂高程布置图见附图22污水处理构筑物设计一览表构筑物名称平面尺寸数量备注格栅6m3m2组污水泵350ZQB-70型轴流式潜水电泵泵4台3用1备平流式沉砂池10m2.5m1组平流式沉淀池36m25m1组曝气池170m5m2组辐流式沉淀池D=28m1组消毒池50m3m2组 总 结本次课程设计中，我收获很多。通过课程设计，我发现，理论和实际的设计过程还是有一定差别的。课堂上，我们只是在接受理论知识的熏陶，真正实际操作的机会并不多，课程设计给了我们这次机会，但是结果课程设计的任务才发现，很多东西不是我们想的那么简单，从工艺的选择，尺寸的 计算，到最后平面图高程图的绘制，每一个步骤都会遇到很多问题，我们

29、需要不断的查阅有关资料。在做污水处理构筑物的选择与计算，相关参数的选取时，所产生的困惑使我不断的查阅资料、询问同学老师，就是这些困难让我明白了做一项设计是一件不容易的事情，也是通过这次课程设计，我学会了如何到设计手册和规范当中选取适合自己设计的参数，以及对书本理论知识的进一步加深，更好地理解水处理工艺中工艺的选择，构筑物的选择和参数选取与计算，还有整个厂区的布置，以及各构筑物的高程确定，以保证该厂可以正常运行。 这几天一直在通宵写报告、画图，感觉自己很忙，但是老师告诉我们，忙就是对的，大四不忙，等到什么时候忙去？课设的过程中确实可以学到很多东西，自己的能力也得到了很大的锻炼，做完此次设计让我对将来工作中会出现的问题有了一定的了解，也是我对本专业有了更深的认识。参考文献1、水污染控制工程教材2、排水工程教材，张自杰主编3、给水排水设计手册第5、6、12册4、环境工程师设计手册水污染防治篇5、给水排水快速设计手册6、其它相关资料- 25 -