水污染控制工程课程设计..docx

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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、污泥浓缩池进展 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，全部处理构筑物及关心建筑物、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8.51.设计规模：设计日平均污水流量 Q=70000m3/d2.进水水

2、质：COD =250mg/L，BOD =150mg/L，SS =200mg/L，NH -N = 25mg/L，pH=7.0Cr533. 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GB18918-2023一级 B 标准出水：CODCr20mg/L，NH -N8mg/L3 60mg/L，BOD 20mg/L，SS54. 根本资料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9 13.2，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

3、于 7、8、9 月，占总量的 5060%，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进展及当地现有条件，确定方案时考虑以下原则：(1) 要符适宜用的要求。首先确保

4、污水厂处理后到达排放标准。考虑现实的技术和经济条件，以及当地的具体状况(如施工条件)，在可能的根底上，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) 污水厂设计承受的各项设计参数必需牢靠。(3) 污水处理厂设计必需符合经济的要求。设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等要尽可能实行合理措施降低工程造价和运行治理费用。(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，必需依据需要，尽可能承受先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全牢靠。(5) 污水厂设计必需留意近远期的结合，不宜分期建设的局部，如配

5、水井、泵房及加药间等，其土建局部应一次建成；在无远期规划的状况下，设计时应为以后的进展留有挖潜和扩建的条件。(6) 污水厂设计必需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。- 10 -其次章 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到达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

6、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，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，承受传统活性污泥法。再经二次沉淀池泥水分别，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，也是必定的产物，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。这些污泥假设不加以妥当处理，就会造成二次污染。污泥经浓缩处理后的含水率仍旧很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进展脱水和干

7、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 设计的根本流程图原原污污水水格栅格栅污水泵房沉砂池初沉池计量槽脱水机房泥饼外运曝气池污泥泵房污泥池污泥浓缩池污泥回流二沉池排放 消毒池2 污水处理构筑物设计1. 平均日流量Q =7 万 m3/dd2. 最大日流量第一节 设计流量确实定平均日污水流量51540701002005001000L/S总变化系数 KZ2.32.01.81.71.61.51.41.3计算 K =2.75Q 0.2m3 / d , 所以宜采Kz用机械清渣。1 水泵选择10001.29 10

8、00其次节 污水提升泵房设计水量 70000m3/d，选择用 4 台潜污泵(3 用 1 备)Q Qmax3762.5=1254.2m3 / h单33选择 350 ZQB - 70 型轴流式潜水电泵扬程/m7.45流量/(m3/h)574转速/(r/min)1450轴功率/kw19.8叶轮直径/mm300效率/%69.5第三节 沉砂池设计计算1. 沉砂池的选型：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和堵塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。平流式沉砂池具有构造简洁、处理效果好的优点。本设计承受平流式沉砂池。2 设计资料

9、1） 沉砂池水力停留时间30-60s；2） 有效水深不大于1.2m；3水流速，0.15-0.3m/s；4每格宽度不小于0.6m。计算草图如下页图 4 所示：2.1 设计参数确定设计流量： Q=1045.14L/s设计 1 组池子max设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=50s2.2 池体设计计算h闸阀HhhhDN200进水出水BBLLaLLL图4 平流式沉砂池计算草图1沉砂池长度：L=vt=0.2550=12.5m（2） 水流断面面积：（3） 沉砂池总宽度：A = Q / v = 0.64 / 0.25 = 2.56设计 n=2 格，每格宽取 b=2m0.6m，每组池总宽 B=2b

10、=4.0m（4） 有效水深：h =A/B=2.56/4=0.64m 小于 1.2m2（5） 贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为 2 天，城市污水沉砂量 X = 3m3 /105 m3则每个沉砂斗容积Q86400V=maxTX86400 1.045 0.03103 2= 4.2m3V =Kz4.22 21031.29= 1.0m3每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗（6） 沉砂斗各局部尺寸及容积：设计斗底宽 a =0.50m，斗壁与水平面的倾角为 60，斗高 h =1.0m，则沉1砂斗上口宽：2hd2 1.0a =d+ atan 601=tan 60+ 0.50 = 1.6

11、5m沉砂斗容积：1.0V = hd (a 2 + aa+ a 2 ) =(1.652 + 1.65 0.50 + 0.502 ) = 1.27m3 0.6m33113符合要求（7） 沉砂池高度：承受重力排砂，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局部两局部组成，沉砂池的长度为L = 2(l+ a) + 0.20.2 为两个沉砂斗之间的隔壁厚。 L为沉砂室的长22度，则L= L - 2a - 0.2 = 12.5 - 2 1.65 - 0.2 = 4.5222则沉泥区高度为h= h3d+ 0.02 L2= 1 + 0.02 4.5 = 1.09m池总高度 H

12、 ：设超高 h =0.3m，1H=h +h +h =0.3+0.64+1.09=2.03m12310校核最小流量时的流速：Qn=minminn A1 min最小流量一般承受即为 0.75Q ，则av=Qmin=0.75 1.045= 0.28m / s 0.15m / s ，符合要求.minn A1min2 0.5 (0.64 + 1.09)11 排砂管道本设计承受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承受平流式沉淀池。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，通过沉淀池分别可以完成澄清过程。（1） 池子总面积 A 按 A = Q

13、计算qQ 取最大设计流量，即 Q=70000 m 3 / d =1.045 m3 / s ；取q = 2.0m3 /(m 2 h)Q1.045 3600A = 1881m 2q2（2） 有效水深h ，取t = 1.5h 。2则h= q t = 2 1.5 = 3m2（3） 沉淀局部有效容积V /V / = Qt 3600 = 1.045 1.5 3600 = 5643m3（4） 池长 L,最大设计流量时水平流速取v = 4.5mm / s 4符合要求B5（8） 校核长深比L = 24.3h32= 8.1 8符合要求（9） 污泥局部所需容积 V由任务书知进水悬浮物浓度 C0为 0.120kg/m

14、3，出水悬浮物浓度 C 以进1水的 50%计，初沉池污泥含水率 p =97%，污泥容重取 r=1000kg/m3，取贮泥时间0T=4h，污泥局部所需的容积：=Q(CV0- C )T1.045 3600 (0.12 - 0.06) 41= 30.10m3g (1 - P0)1000 (1 - 97%)（10） 每个池子所需容积=V30.10V /3.00m3n10（11） 污泥斗容积：污泥斗底承受 500mm300mm，上口承受 4000mm3000mm， 污泥斗斜壁与水平面的夹角为 60。f= 4.0 3.0 = 12.0m 2f= 0.5 0.3 = 0.15m 212h ” =4tan 6

15、0 = 2.67m12 -0.152污泥斗容积1V= 1 h ” ( f+ f+f f) = 2.67 (12 + 0.15 +12 0.15) = 12m313412123（12） 污泥斗以上梯形局部污泥容积设池底坡度为 0.01l= 10 + 0.5 + 0.3 = 10.8m； l1210.8 + 0.3= 0.3m ； h” = (10 + 0.3 - 0.3) 0.01 = 0.1m4则V=2 0.1 4 = 2.2m32（13） 污泥斗和梯形局部污泥容积V + V12= 12 + 2.2 = 14.2m3 1.85m3（14） 池子总高 H，缓冲层高度h= 0.50m3h= 0.1

16、 + 2.67 = 2.77m4则H = 0.3 + 3.0 + 0.5 + 2.77 = 6.57m（15） 沉淀池总长 LL = 10 + 0.5 + 0.3 = 10.8m第五节曝气池池设计计算1. 设计参数1设计最大流量Q= 70000 1.3 = 91000m3 / hmax（2） 进水水质CODCr =250mg/L，BOD5 =150mg/L，SS =200mg/L，NH3-N = 25mg/L出水水质CODCr 60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L，NH3-N8mg/L（3） BOD 污泥负荷 F=0.3kgBOD /(kgMLSSd)5W5（4） 污泥回流比

17、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 BOD 的处理效率5初沉池对 BOD 的去除率依据 25%计算，则进入曝气池的 BOD 浓度S 为：551S= S (1 - 25%) = 150 (1 - 25%) = 112.5mg / L10处理水中非溶解性 BOD 浓度：5BOD= 7.1K X C= 7.1 0.08 0.4 20 = 4.54mg / L5d00式中：微生物吱声氧化率Kd，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 X 0 ，取 0.4；处理水中固体悬浮物浓

18、度C0 ，取 20mg/L; 处理水中溶解性 BOD5 浓度S2 = 20 - 4.54 = 15.46mg / LBOD5的去除率为h = S1 - S2S1= 112.5 - 15.46 100% = 86.3% 112.52) BOD 污泥负荷率5N= Kze f S2 =h0.02 0.77 15.460.863= 0.28kgBOD / kgMLSS.d有机物最大降解速度与拌合常数的比值 K，一般承受 0.0168-0.0281 之间，z本设计取 0.02；MLVSS/MLSS 值 f ，一般承受 0.7-0.8，本设计承受 0.77；处理后除水中 BOD 浓度 S (mg / L)

19、 ,本设计为 15.26 mg / L523) 曝气池内混合液污泥浓度 x依据 Ne值，查排水工程下册图 4-7 得： SVI = 120 ,取 R=50%,r=1.2R r 1060.5 1.2 106x = 3333.3mg / L(1 + R) SVI(1 + 0.5) 1204） 曝气池容积VV = Q Smax191000 112.5= 10969m3N x0.28 3333.3e依据规定，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V10969为：V1= 2743m3N45） 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：VA =12740=

20、652.38m 21本设计池宽取 B = 8m ， B =8h4.2= 1.9 ，介于 1-2 之间，负荷要求。h4.2A652.38池长： L =1 = 81.55mB8L = 81.5510.19 10，符合设计要求。B8本设计设五廊道式曝气池，廊道程度为： L1= L = 81.55 55= 16.31m本设计超高为 0.5m，则曝气池总高度为： H = 4.2 + 0.5 = 4.7m6） 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7） 需氧量

21、的计算 本设计承受鼓风A. 平均需要量计算图 4.5 曝气池平面图O= aQSzr+ bVXva -每代谢 1kgBOD 所需氧量kg，本设计取 0.5；b -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O= aQSzr+ bVXv= 0.5 70000 (0.113 - 0.02) + 0.15 10969 3.3 = 8684.7kg / d = 361.9kg / hB. 最大时需氧量O= aQSzr+ bVXv= 0.5 91000 (0.113 - 0.02) + 0.15 10969 3.3 = 9661.2kg / d = 402.5kg / h

22、最大时需要量与平均需氧量的比值为：O402.5max = 1.112C. 每日去除的 BOD 值5O361.9ZBOD=570000 (112.5 - 20)1000= 6475kg / d = 269.8kg / hD. 去陈 1kg BOD 需氧量5DO=Oz= 8684.7 = 1.34kgO/ kgBOD1供氧量计算2BOD56475z /5本设计承受承受 YHW-H 型微孔曝气器，氧转移效率 E DWEI 20%,敷设在距池底 0.20m 处，漂浮水深为 4m，计算温度定位 30 摄氏度。相关设计参数的选用如下：- 11 -温度为 20 0 C 时，a = 0.82, b = 0.9

23、5, r = 1.0, C= 2.0mg / L, C= 9.17mg / LLS (80)温宿为 30 0 C 时， C= 7.63mg / LS (80)A. 空气集中器出口处确定压力：P = 1.013 105 + 9.8 103 H = 1.013 105 + 9.8 103 4 = 1.045 105 (Pa)bB. 空气离开曝气池水面时氧的百分比：- 12 -21 (1 - EQ=D)100% =21 + (1 - 0.20)100% = 17.54%L79 + 21(1 - ED)79 + 21(1 - 0.20)C. 气池混合液平均氧饱和度：bC= C (PQ1.045 105

24、17.54+L ) = 7.63 (+) = 8.48mg / LSbS2.026 105422.026 10542换算成 20 0 C 条件下脱氧清水的充氧量：RC453 9.17qR= abrCSbS (80)- C1.024T -20= 0.82 (0.95 8.48 - 2) 1.02410= 660(kg / h)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：RR= 1.10 660 = 726kg / hmax660G=qS0.3ED100 =100 = 11000m3 / h 0.3 20F. 曝气池最大时供氧量R726G=O max 100 =100 = 1

25、2100m3 / hS max0.3ED0.3 20G. 去除 1kg BOD的供氧量：524BOD5= 11000 6800= 38.82(m3空气/ kgBOD )5H. 1m3污水的供氧量2411000 80000= 3.3(m3空气/ m3污水第六节 二沉池二次沉淀池的作用是泥水分别，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。此次设计承受中心进水， 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， 便于治理，机械排泥已定型，排泥较便利，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

26、 m3/d外表负荷：qb固体负荷：qs范围为 1.01.5 m3/ m2.h ，取 q=1.0 m3/ m2.h=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:按外表负荷算： A =70000Q= 2917 m2q1 24b4 Ap4 29173.14（2） 沉淀池直径： D = 61M,取 30m有效水深为h=q T=1.0 2.5=2.5m4mb（3） 贮泥斗容积：D = 61h2.51= 12 介于 612为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间承受 T =2h，二沉池污泥

27、区w所需存泥容积：T+ R QX2 2 (1 + 0.6) 7500 9375V = 2w(1)w=X + Xr24= 968m 39375 + 10000则污泥区高度为wh = V=968= 3m2A312.5（4） 二沉池总高度：取二沉池缓冲层高度 h =0.4m，超高为 h =0.3m34则池边总高度为h=h +h +h +h =2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m1234设池底度为 i=0.05，则池底坡度降为h= b - d i = 23 - 2 0.05 = 0.53m522则池中心总深度为H=h+h =4.9+0.53=5.43m5h1保护高度m h2有效水深m h3缓冲层高

28、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D61h + h13= 2.9= 21D61堰负荷h + h+ h123= 4.6= 13.3Q =7500= 104m3 / (d .m ) = 1.2L / (s.m ) 10 ,符合要求。b3.5实际消毒池容积为 V=BLh=11 70 2=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=4.0mg/L,每日投氯量为max Q=4 70000 10-3=1600kg/d=6.67kg/hmax选用贮氯量为 120kg 的液氯钢瓶，每日加氯量为

29、 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 10mH O2（3） 混合装置：在接触消毒池第一格和其次格起端设置混合搅拌机 2 台立式，混合搅拌机功率 N0m QTG21.06 10-4 0.0868 60 5002N= 0.25kW03 51023 5102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响池。在第一格每隔 3.8m 设纵向垂直折流板，在其次格每隔 6.33m 设垂直折流

30、板，第三格不设（4） 接触消毒池计算草图如下：图8接触消毒池工艺计算图3 污泥处理构筑物设计1. 污泥量的计算（1） 曝气池内每日增加的活性污泥量DX = Y (S0- S )Q - K VXedv= 0.6(0.12 - 0.02) 40000 - 0.05 5500 3.3= 1492.5kg / d（2） 回流污泥浓度=106106Xr1.210kg / m3rSVI120（3） 每日排出的剩余污泥量DX1492.52. 污泥回流泵房设计Q=wfXr= 199m3 / d 0.75 10二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

31、。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上升度为52.98 - 49.60 = 3.38m ，取 4m。设污泥回流比为 50%，则回流污泥量为Q= RQ = 50% 0.5L / s = 0.25L / s 。R此次设计两组曝气池设两台污泥回流泵。2. 泵的选型依据污泥量和提上升度选取 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别，不需要外加能量，是一种节能的浓缩方法。此次设计承受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，承受静压排泥。1. 相关计算参数二次沉淀池排放的剩余污泥量Qw= 199m3 / d = 8.29m3 / h初始含水率 P=99.5%，浓缩后 P =97.5%0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F = Qw=C8.291041.5m 2G2承受两个污泥浓缩池，一用一备。（2） 浓缩池的直径D =（3） 浓缩池的容积=4FpV = QwT = 199 = 7.3m ，取 7.5m4 41.5p=16132.7m324（4） 浓缩池有效水深h= V=