水污染控制工程课程设计

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(7) .设计规模：设计日平均污水流量 Q=70000n/d(8) .进水水质：CO限=250mg/L,BOI5）=150mg/L,SS=200mg/L,NH-N=25mg/L,pH=7.08.5(9) .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：COD1000总变化系数 KZ2.32.01.81.71.61.51.41.3计算 Kz=T1T5Qd0.6m 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,即考虑排泥间隔天数为 2 天,量X3m3/105m3则每个沉砂斗容积21.0a10.501.65mtan60图 4 平流式沉砂池计算草图86400QmaxTX864001.0450.031032Kz1031.294.2m3(6)1.0m322(每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗)沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽 a=0.50m,斗壁与水平面的倾角为 60,斗高hd=1.0m,则沉V组(a232、aa1a1)1.022(1.651.650.500.50)1333.27m0.6m城市污水沉砂砂斗上口宽：2hdatan60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L2(12a)0.20.2 为两个沉砂斗之间的隔壁厚。L2为沉砂室的长度，贝 U,L2a0.212.521.650.2L24.522则沉泥区高度为h3hd0.02L210.024.51.09m池总高度H:设超高 h1=0.3m,H=h+h+h3=0.3+0.64+1.09=2.03m(10)校核最小流量时的流速：Qminminn1Amin最小流量一般采用即为 0.75Qa,则0.751.0450.28m/s0.15m/s,符合要求.20.5(0.641.09)(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 AQ计算qQ 取最大设计流量，即 Q=70000m3/d=1.045m3/s；取q2.0m3/(m2h)(2)有效水深 h2,取 t1.5h则h2qt21.53m(3)沉淀部分有效容积 V/Qminvmin-n1Amin1.0453600221881mV/Qt36001.0451.536005643m3(4)池长 L,最大设计流量时水平流速取 v4.5mm/s5mm/s。由任务书知进水悬浮物浓度 G 为 0.120kg/m3,出水悬 7?物浓度 G 以进水的 50%+,初沉池 7泥含水率 p0=97%污泥容重取 r=1000kg/m3,取贮泥时间Q(COCI)T1.0453600(0.120.06)43V-30.10m每个池子所需容积V/V30K3.00m3n10污泥斗容积：污泥斗底采用 500mme300mm 上口采用 4000m 由 3000mm污泥斗斜壁与水平面的夹角为 604.03.012.0m2f20.50.30.15m2.12015h4上一35tan602.67m2污泥斗容积11V1-h4(f1f2.f#2)2.67(120.15120.15)12m333(12)污泥斗以上梯形部分污泥容积设池底坡度为 0.01.,一一一一一一一.,一一一一一、一一，一，l1100.50.310.8m；l20.3m；h4(100.30.3)0.010.1m则L4.51031.5360024.3m(5)池子总宽度 BB 公 L(6)每个池子宽度则n色188124.3b 取5m,77.4m池子个数 n。5校核长宽比L24.3B5校核长深比10个4.864(符合要求)L24.38.18h23(符合要求)(9) 污泥部分所需容积 VT=4h,污泥部分所需的容积:(1匕)1000(197%)(13)污泥斗和梯形部分污泥容积33V1V2122.214.2m1.85m(14)池子总高H,缓冲层高度h30.50mh40.12.672.77m则 H0.33.00.52.776.57m(15)沉淀池总长 LL100.50.310.8m第五节曝气池池设计计算.设计参数(1)设计最大流量Qmax700001.391000m3/h(2)进水水质CODcr=250mg/L,BOD5=150mg/L,SS=200mg/L,NH3-N=25mg/L出水水质CODCr60mg/L,BOD5磴 0mg/L,SS20mg/L,NH3-N10,符合设计要求。8本设计超高为 0.5m,则曝气池总高度为：H6）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BOD5的去除率为SiS2112.515.46S1112.5100%86.3%KzfNeS2x（14）曝气池容积 VRr106R)SVI0.51.2106(10.5)1203333.3mg/LQmaxS1NeX91000112.50.283333.3310969m按照规定，曝气池个数，V10969为：V1N45）曝气池的尺寸本设计曝气池深取 4.2N 不少于 2 个，本设计中取_32743m3米, 每组曝气池的面积为:N=4,则每组曝气池有效容积A1V127402一652.38mh4.2本设计池宽取 B8m,1.9,介于4.21-2 之间，负荷要求。池长：LA652.38B881.55m本设计设五廊道式曝气池，廊道程度为：L181.5516.31m54.20.54.7m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）需氧量的计算本设计采用鼓风 A.平均需要量计算OzaQSrbVXva-每代谢 IkgBOM 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OzaQSrbVXv0.570000(0.1130.02)0.15109693.38684.7kg/d361.9kg/hB.最大时需氧量OzaQSrbVXv0.591000(0.1130.02)0.15109693.39661.2kg/d402.5kg/h最大时需要量与平均需氧量的比值为:Omax402.51.112OZ361.9C.每日去除的BOD5值BOD570000(112.520)10006475kg/d269.8kg/hD.去除 1kgBOD5需氧量OzBOD58684.764751.34kgOz/kgBODs1）供氧量计算本设计采用采用 YHW-K 微孔曝气器，氧转移效率（E）WEI20%敷设在距池底 0.20m 处，淹没水深为 4m 计算温度定位 30 摄氏度相关设计参数的选用如下：Rmax1.10660726kg/hE.曝气池平均时供氧量：-R6603GS10010011000m/h0.3E0.320F.曝气池最大时供氧量Omax10072610012100m3/h0.3E0.320G.去除 1kgBOD5的供氧量:H.1m3污水的供氧量第六节二沉池温度为 200C时，0.82,0.95,1.0,CL2.0mg/L,CS(80)9.17mg/L温宿为 30OC时，CS(80)7.63mg/LA.空气扩散器出口处绝对压力：_53Pb1.013109.810H5351.013109.81041.04510(Pa)B.空气离开曝气池水面时氧的百分比:QL21(1E)100%7921(1E)21(10.20)100%17.54%7921(10.20)C.气池混合液平均氧饱和度:_5_P-PbQL、7M/1.0451017.54CSbCS(5)7.63(5)8.48mg/L换算成 200C条件下脱氧清水的充氧量:RCS（80）RCsbC1.024T20（R 为平均时需要量）D.相应的最大时需氧量4539.170.82(0.958.482)1.02410660(kg/h)SmaxBOD51100024680038.82(m3空气/kgBODs)1100024800003.3(m3空气/m3污水)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，适用于地下水位较高的地区和大中型污水处理厂。.设计参数设计进水量：Q=70000 吊 d表面负荷：qb范围为 1.01.5m3/m2.h,取 q=1.0m3/m2.h 固体负荷：qs=140kg/m2.d水力停留时间(沉淀时间)：T=2.5h堰负荷：取值范围为 1.52.9L/s.m,取 2.0L/(s.m).设计计算(1)沉淀池面积：按表面负荷算：A700002917m2qb124(2)沉淀池直径：DA32：1761M,取 30m有效水深为 h=qbT=1.02.5=2.5m4m-6112(介于 612)h12.5(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9683m312.5(4)二沉池总高度:取二沉池缓冲层高度 h3=0.4m,超高为 h4=0.3mVw2Tw(1R)QXXr750022(10.6)937524968m3937510000h2VwA则池边总高度为h=hi+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为 i=0.05,则池底坡度降为一 bd.232,h5i0.050.53m22则池中心总深度为H=h+h=4.9+0.53=5.43mhi 保护高度（nj）h2 有效水深（nj）h3缓冲层高（项h4污泥斗高度（mh5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:Dhih3612.921hiDh2h3614.613.3Q_D750037423104m3/(d.m)1.2L/(s.m)2L/(s.m)图5辐流式沉淀池计算草图图6辐流式沉淀池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.设计参数设计流量：Q=70000m3/d=810.19L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min设计投氯量为：p=4.0mg/L平均水深：h=2.0m隔板间隔：b=3.5m.设计计算(1)接触池容积：V=QT=81010-33060=1458m表面积A-侬729mh2隔板数采用 2 个，则廊道总宽为 B=(2+1)3.5=10.5m 取 11mA729接触池长度L=L-69.4m取 70mB10.5长宽比L丑 2010，符合要求。b3.5实际消毒池容积为V=BLh=11702=1540m池深取 2+0.3=2.3m(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 pma=4.0mg/L,每日投氯量为=PmaQ=47000010-3=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=13n3/h,扬程不小于 10mHO(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 N)QTG21.061040.0868605002220.25kW3510235102实际选用 JW+3101 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 4.0KwNg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：ooco图 8 接触消毒池工艺计算图3污泥处理构筑物设计.污泥量的计算(1)曝气池内每日增加的活性污泥量XY(SoSe)QK,1492.5kg/d(2)回流污泥浓度Xr(3)每日排出的剩余污泥量Qw.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 52.9849.603.38m,取 4m,0.6(0.120.02)400000.0555003.3106rSVI1061.2120310kg/mfXr1492.50.75103199m/d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。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。.相关计算参数二次沉淀池排放的剩余污泥量Qw199m3/d8.29m3/h初始含水率 P=99.5%浓缩后PO=97.5%剩余污泥浓度 C=10kg/m,固体通量 G=1.252.5kg/(m2 h),取 2kg/(m2h)浓缩池浓缩时间 T=1016h.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D4J441.57.3m,取 7.5m(3)浓缩池的容积VQwT19916132.7m324(4)浓缩池有效水深V132.7h23.2mF41.5(5)浓缩后剩余污泥量八，-100P10099.533QwQw()199(一)39.8m3/d1.66m3/h100P010097.5按 4h 贮泥量计算3V41.666.64m(6)污泥斗容积设污泥斗上部分半径r11.5m,下部分半径r20.5m,倾角 60,则污泥斗高度为h5(r1r2)tantan601.73m污泥斗容积设污泥回流比为 50%则回流 7?泥量为 QRRQ50%0,5L/s0.25L/S。QwCG8.29.八1041.5m2V11h5(r12r1r2r22)11.73(1.521.50.50.52)335.89m34.污泥斗以上圆锥体部分污泥容积池底坡度不宜小于 0.05,按 0.08 算，则圆锥体的高度为h4(Rr1)0.08(3.51.5)0.080.16m圆锥体部分污泥容积122122V2h4(RRr1r1)0.16(3.53.51.51.5)3333.3m5.污泥总容积V1V25.893.309.19m36.64m3.沉淀池总高度沉淀池超高 h1=0.3m,缓冲层高度 h3=0.3m,则Hh1h2h3h4h50.33.20.30.161.735.69m.浓缩池排水量QwQw8.291.666.63m3/h.计算草图如下图 4.1 浓缩池计算草图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问。此次设计采用一座污泥池，具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h10.3m,污泥池有效水深h23.0m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Q118.5m3/d,浓缩后的二次沉淀池的污泥量Q239.8m3/d则每日的污泥量为3QQ1Q218.539.858.3m/d设污泥池上底边长 a=5.0m,下底边长 b=1.0m,污泥斗倾角(2)污泥池容积按 12h 的贮泥量计算V(3)污泥斗容积Qt24n58.312329.15m24160,污泥斗高度为 h3,则122122Vi-h3(aabb)-3.46(5.05.01.01.0)33_335.75m（4）污泥斗以上部分容积V2a2h25.023.075m3(5)污泥池容积._,_3V1V235.7575110.75m(6)污泥池总高度Hh1h2h30.33.03.466.76m污泥池设 DN=200mm）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=200mm5.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。设计说明：.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。.污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于 98%。.经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。.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.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。.污泥机械脱水问应设置通风设施。每小时换气次数不应小于 6 次。.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/（吊 h）,选用 3 台，2 用 1 备。工作周期定为h3污泥斗容积为abtan25.01.02tan603.46m12 小时。机械脱水间平面尺寸设计为 LXB=40mx12m。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。.污水处理厂高程布置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10.51消毒池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(mmi管长(mhf30%hfE出水管至消毒池50010000.0014000.400.120.52消毒池至二沉池2506000.00151000.150.050.20二沉池至曝气池2506000.002410010.240.07r0.31曝气池至计量槽2506000.0018500.090.030.12计量槽至初沉池2506000.0015500.080.020.10初沉池至沉砂池2506000.0016100；0.160.05r0.211.461.2 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（nrj）上端水位（项构筑物水面标图（m出水管至消毒池52.8053.32消毒池53.47消毒池至二沉池53.6253.82二沉池54.12二沉池至曝气池54.4254.73曝气池54.98曝气池至计量槽55.2355.35计量槽55.65计量槽至初沉池55.7055.80初沉池56.00初沉池至沉砂池56.2056.41沉砂池56.66污水处理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向尺寸数量备注格栅6nriX3m2 组污水泵350ZQB-70 型轴流式潜水电宗宗4 台3 用 1 备平流式沉砂池10mx2.5m1 组平流式沉淀池36mx25m1 组曝气池170mx5m2 组辐流式沉淀池D=28m1 组消毒池50mx3m2 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