水污染控制工程课程设计计划书

1 水污染控制工程课程设计计划书 第一章 工程设计概述 第一节 设计任务和内容 计要求 在设计过程中，要发挥独立思考独立工作的能力； 本课程设计的重点是污水处理主要构筑物的设计计算和总体布置。 课程设计不要求对设计方案作比较，处理构筑物选型说明，按其技术特征加以说明。不进行设备选型。 水污染控制工程课程设计报告书，应内容完整 (文本中包括计算草图 )，简明扼要，文句通顺。 计内容 对工艺构筑物 格栅、沉砂池等 设计选型、计算； 主要处理设施（沉淀池、曝气池、二沉池等）的工艺计算； 第二节 基本资料 水水量与水质 污水处理水量： 1020*24=24480 / 污水水质： 5600 L； 300 L。 理要求 520L， (水中溶解性 20L。 处理程度 :5%0 0 %S io %0- 3001 0 0 %S io 理工艺流程 污水拟采用传统活性污泥法工艺处理（推流式），具体流程如下： 2 象与水文资料 风向：常年主导风向为东北风； 气温：最冷月（一月）平均为 5；最热月（七月）平均为 极端气温，最高为 最低为 第三节 设计依据 地面水环境质量标准 城市排水工程规划规范 室外排水设计规范 城市污水处理厂污水污泥排放标准 污水综合排放标准 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国水污染防治法 中华人民共和国水污染防治法实施细则 中华人民共和国河道管理条例 给水排水设计手册第五册 给水排水设计手册第九册 给水排水设计手册第十册 给水排水设计手册第十一册 3 第二章 污水处理工艺流程说明 第一节 工艺流程图 污水处理工艺流程如下： 图 1 污水厂工艺流程第二节 工艺方案分析 活性污泥法：利用活性污泥的降解 ，去除废水中有机污染物的方法。微生物以活性污泥的形式存在，活性污泥法因此而得名。降解过程包括凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用。活性污泥法最基本的工艺流程如图 1所示。 活性污泥法是最传统的工艺流程 ，也是污水处理领域应用最多的工艺，它已发展了众多的运行方式 ，如 ：阶段曝气法、生物吸附法、完全混合法、延时曝气法 、渐减曝气法、深水曝气法 、深井曝气法、纯氧 曝气法 、高负荷活性污泥法和浅层曝气法等。每个工艺都有自己的特点，既有优势也有不足之处，总的趋势是在不断更新和完善。 活性污泥法是当前应用最广泛的污水处理技术中有机物、氮和磷的同时，也通过沉淀、生物吸收和之一，活性污泥系统历经不断的研究和应用，吸附等作用去除污水中的重金属。其中传统活泥工艺适用于处理净化程度和稳定程度要求较高的性污泥工艺是最早采用的活性污泥法，在去除污水废水，其处理效果较好，除率可达 90% 95% 。此次课程设计研究应用了传统活性污泥工艺不同处理工段污水以及污水中的形态分布特征，采用 平流是沉砂池，中心进水，周边出水幅流式的初沉池，以及传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气等。根据参数采取合理的设计方法，在提供污泥的处理处置基础科学数据基础上所设计的 。 4 第三章 处理构筑物设计 第一节 格栅 进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。 设计说明 格栅（ 一种截留 废水 中 粗大污物的预处理 设施 ，是一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道 ,或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中较大的悬浮物及杂质，以保证后续处理构筑物或设备的正常工作。 栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为 s，果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的 80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为 25 计流量 生活污水设计流量 平均时： Q 平 =24480 /1020 / 总变化系数： 高时： = 24480*1824 /1428 /计参数 栅条净间隙为 b= 栅前流速 v=s， 过栅流速 s， 栅前部分长度： 格栅倾角 =60， 单位栅渣量： 103 计计算 根据最优水力断面公式2计算得： m a 所以栅前槽 宽约为 前水深为 说明： 最大设计流量， m3/s； 格栅倾角，度（ ）； h 栅前水深， m； v 污水的过栅流速， m/s。 栅条间隙数（ n）为： 条）(0s i i nm a x 栅槽有效宽度（ B） 5 设计采用 10圆钢为栅条，即 S= B=S (b n=(4747=m) 通过格栅的水头损失 v2 /(2g)， 式中： 计算水头损失 ； g 重力加速度； K 格栅受污堵塞使水头损失增大的倍数，一般取 3； 阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关 对于本设计取圆形断面， i 342 。 所以，栅后槽总高度 H：（一般取 般取 H=h+h1+槽总长度 L： L=2+1 / ， 6 3 51t 式中： 进水渠渐宽部位的长度， m； 栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度， m； 进水渠宽度，栅前槽宽， m； 1 进水渐宽部分的展开角，一般取 20 。 栅条间距 b=中格栅，对于生活污水，每单位体积污水拦截污物 为 103日栅渣量为 Q z 31m a x 6 4 0 6 4 0 0W 拦截污物量远大于 d，宜采用机械清渣。 6 图 2 格栅简图 第二节：水泵： 按最大流量选，最大流量为 1326 /选择 3台水泵，每台的流量为 550 /650 /右 按最小流量选（平均流量的 50%）最小流量为 663 /则使用其中的一台 或者两台。 故选择 4台水泵， 3用 1备。 第三节 沉砂池 型 本设计中选用平流沉砂池，它具有颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排 沙较方便等优点。 计参数 已知参数 s 停留时间 0s。 计计算 度 设水平流速 v=s 则 流断面积 2m a x 6.1 总宽度 B 设 n=2格，每格宽 b=2 效水深 7 砂斗所需容积 设沉沙时间 T=2d； X 300666m a x 6 4 0 6 4 0 0 个沉砂斗容积 设有 2个沉砂斗 砂斗各部分尺寸 设斗底宽 0.4 m,斗壁与水平面的倾角为 60，斗高 =砂斗上口宽： a n a 3 沉砂斗容积： 31 0 22(622211230砂室高度 采用重力排砂，设池底坡度为 向砂斗。 21 2 . 52 33 总高度 设超高 4 4 0 算最小流速 i n m a (符合要求 ) 沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分离器，脱水后的清洁砂砾外运， 分离出来的水回流至泵房集水井。 第四节 初沉池 生活污水中既含有分散颗粒又含有絮凝性颗粒，初沉池主要用于生物处理 法的预处理，对于污水，可以去除约 30%的 0%的悬浮物。 8 计参数 沉淀时间一般为 13h，取 最大设计流量时水平流速取为 6m/s 有效水深一般为 的长宽比应不小于 4 1 池长与有效水深之比不小于 8 1 池底坡度一 般采用 沉池表面负荷 计计算 2m a x 7 1 421 4 2 8QA h2 h2= 沉淀部分有效容积 V V=Q t=1428 142池长 L L=v t=6 8（符合要求） B=A/L=714/池子个数 n 设 n=3，则 b=B/3=22/3= L/b=合要求。 采用机械排泥，储泥时间取 4h。非机械排泥，储泥时间最大取 2d。本设计 的储泥时间取 1d，污泥含水率为 95%。 污水 00，则 7 3 0 2 4 4 8 污泥斗底长与宽均为 口长与宽均为 泥斗壁与水平的夹角 为 60 。污泥斗的高度 3222221214145 6 . 45 . 8 池底坡度取 形部分的高度 9 3421242 9 . 85 . . 321 7 3 .4 沉池总高度 缓冲层高度3 超高1 第五节 曝气池 型 传统活性污泥法采用 推流式鼓风曝气。污水和回流污泥在曝气池的前端进 入，在池内成推流形式流动至池的末端， 有鼓风机通过扩散设备或机械曝气 机曝气并搅拌，在曝气池内进行吸附、絮凝和有机污染物的氧化分解。 计参数 曝气池污泥负荷 (d)， 污泥回流比 R： 50%， 20 g， 回流污泥浓度： 06 / 约 8000 L。 留时间： 3 5h，曝气池 90 长宽比： 5 8，有效水深： 4 气参数： a = b =2 /d 取 2 = a Q（ e） + b V X （ d ） 小气泡扩散器： 装深度：距池底 铺。 水温： 20 计计算 理效率 经过初沉池沉淀后，水中5m g/ 00 50% 出水5m g/ 20 气池中污泥浓度 10 33x 2 . 5 k g / 00 . 510 . 81 0 0 ( ）（S V 气池容积 33 1024 ）（）（ 寸 设两组曝气池，每组容积为 12338/2=6169 3m 有效水深取 5m，则每组曝气池的面积为 F=6169/5=1234池宽 13m，则池长 L=F/B=1234/13=95m 长宽比 L/B=95/13=（ 5， 8） 符合要求。 设每组曝气池共 4廊道，每组廊道长 ，则池总高度为 5+ 在曝气池面对初沉池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接，在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有 3个进水口。 在面对初沉池的一侧，在每组曝气池的一端，廊道进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。 留时间 实际停留时间 4 8 0) 242 3 3 81 ）（ 理论停留时 间 4 8 0 241 2 3 3 8 耗氧量 x Q( a = b = 4 00 . 7 52 . 51 2 3 3 80 . 1 01042)-( 4 2 02 4 4 8 00 . 5 0O 最大需氧量 2 80 . 7 52 . 51 2 3 3 80 . 1 01042)-( 4 2 04 4 8 5 0O 最大需氧量与平均需氧量之比为 、供气量计算 采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底 没水深 算温度为 30，查 表得水中溶解氧饱和度 11 0)= 0)= 空气扩散器出口处的绝对压力 (算得 +10 H 式中 ： P=10 器扩散装置的安装深度 m 取 入数值 10 + =10 气离开曝气池面时，氧的百分比计算 )1(2179)1(21 100% 式中 对网状模型中微孔空器扩散器，取 故)179 )1 100%=曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不 利的温度条件考虑）计算 ) 42+s (C s b ( T ) 5 P 式中： 421 9 6 3 (C s b ( 3 0 ) 55 )= 换算为在 20条件下，脱氧清水的充氧量 20)()20( 式中 = (取 = = （ =入数值 )2030(0 2 4 0 . 1 / 2 4 =h 相应的最大时需氧量为 )2030(0 2 2 8 . 1 / 2 4R 0 ( m a x ) =h 曝气池平均供气量 12 / m i 7/ 8 7 80 . 10 . 3/ 60 . 3 E/3 ）（）（最大时供气量 m i n/ 7h/ 8 5 33am a m a x ）（）（）（ 53 / 00014878 空气）（ 每立方米污水的供气量 污水空气 33 /本系统的空气总量，采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的 8倍计算，污泥回流比 样空气量为 /024 24 4800. 58 3气管系统计算 布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共 2根干管，在每根干管上设 5对配器竖管共 10条，全曝气池共设 20条配气竖管。 竖管的供气量为 14878/20=h 曝气池平面面积为 52=946个空气扩散器的服务面积按 ，则需孔器扩散器的总数为1235/520个，为安全计，本设计采用 2525 个空器扩散器。 每个竖管上安设的空器扩散器的数目为 2525/20=127 个 ,每个空气扩散器的配气量为 14878/2525=h 空气扩散装置安装在距曝气池底 此，所需压力为 P=( 4择空压机 : 空压机供气量 : 最大时 :080/60=均时 :080/60=据所需压力及空气量，决定采用 空压机 4 台。该型空压挤风压60量 130m3/常条件下， 3台工作， 1台备用。 第六节 二沉池 型 中心进水，周边出水，辐流式二沉池。 计参数 表面负荷： q=1.0 ( 沉淀时间： 2 2.5 h；贮泥时间： 2 h； 污泥含固率： 99%；比重： 1015 剩余污泥量 a =0.6 b=数量： 4座 泥斗下半径 m 上半径 m 13 备尺寸 池表面面积 A A= 2573141428 m 子直径 D D= D=21m 淀池的有效水深 设污水在沉淀池内的沉淀时间 h2= (符合要求 D/1/(6符合要求。 淀部分有效容积 32 7AV 污泥斗高度 06 1 2 2 1 6 0 1 . 7 3h r r t g t g m 2 2 2 2 361 1 1 2 2 3 . 1 4 1 . 7 3 2 2 1 1 1 2 . 733hV r r r r m 池底可储存污泥的体积为： 322211242 共可储存污 泥体积为： 321 6、沉淀池高度 54321 式中 1h 2h 3，取 4h 淀 池 底 坡 落 差 由 度 计 算 为4 5h 取 14 代入数值 H=水系统计算 计流量 单池设计流量： 3 m a x 进水管设计流量： 1+R） =s 管径 11 水竖井 进水竖井采用 水口尺寸 6个沿井壁均匀分布 出水口流速 1 4 90v 2 图 6 进水竖井示意图 流筒计算 筒中流速 3 0 . 0 3 0 . 0 2 / , ( 0 . 0 3 / )v m s m s 取紊流筒过滤面积 38.0 进 紊流筒直径 水部分设计 15 形集水槽设计 采用单侧集水环形集水槽计算 槽宽 集（其中 设计取 槽中流速 v=s 设计槽中水深为 9 集，固定集水槽总高度为 高） =用 90 三 角堰。 用出水三角堰 90 ） 堰上水头 即三角口底部至上游水面的高度1 个三角堰的流量1 4 7 3110 . 3 4 3 0 . 0 0 0 4 7 3 3q H m s 三角堰个数1n 个设计时取个单 2 1 90 0 0 4 7 3 9 三角堰中心距 校 核 出水堰负荷 1 4 10000 . 0 9 90 单符合要求。 16 图 7溢流堰简图 第七节 高程计算 321 沿程水头损失 h1= i 坡度 i=局部水头损失 h2=50% 构筑物水头损失 格 栅高程损失计算 50%= H5=h1+h2+格栅相对地面标高 砂池高程损失计算 l=12m 12=50%= 4=h1+h2+流式沉砂池相对地面标高 沉池高程损失计算 l=40m h1=40=50%= 2=h1+h2+沉池相对地面标高 气池高程损失计算 l=55m h1=55=50%= 3=h1+h2+2/ 沉池高程损失计算 l=40m h1=40=50%= 2=h1+h2+淀池相对地面标高 17 第四章 污水厂总体布置 第一节 主要构 (建 )筑物与附属建筑物表 序号 名称 规格 数量 设计参数 主要设备 1 进水集水井 边长 19m 1座 设计流量 Q=1020m3/h 单泵流量 Q= 650m3/h 设计扬程 H=泵扬程 H= 13旋泵（1500604台， 3用 1备 2 格栅 栅条间隙 =25座 设计流量 Q=24480m3/d 机械格栅 1套 3 平流沉砂池 L B H= 座 设计流量 Q 1020m3/h 有效水深 1 留时间 T= 50S 砂水分离器（ 2台 4 辐流式初沉池 DH=2m 3座 设计流量 Q= 1020m3/h 表面负荷 q= h) 停留时间 T= 2.0 d 旋转式机械刮泥机 3台 撇渣斗 6 个 5 曝气 池 L B H = 95m 13m 座 00，经初沉池处理， 鼓风机 3 台 消声器 6 个 6 辐流式二沉池 D H=21m 座 设 计流量 Q= 1020m3/h 表面负荷 q= h) 停留时间 T= 2 h 旋转式机械刮泥机 4台 撇渣斗 8 个 第二节 污水厂平面布置 生产性的处理构筑物和泵站、鼓风机房、药剂间、化验室等建筑物。 辅助性的修理间、仓库、办公室、值班室等。 在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿化设施。 在平面布置时，应考虑以下原则： (1)布置应紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管 (沟道 )的长度，并应考虑工作人员的方便。但构筑物间应有 5 (2)各处理构筑物之间的连接管 (沟道 )应尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。 (3)在高程布置上，充分利用地形，少用水泵并力求挖填土方平衡。 (4)使需要开挖的处理构筑物避开劣质地基。 (5)考虑分期施工和扩建的可能性，留有适当的扩建余地。 (6)作方案比较，以便找出较为经济合理的方案。 (7)在平面布置时，如需要可以调整各处理构筑物的个数。多个同种处理构筑物构成一组时，要配水均匀。在平面布置时，常为每组构筑物设置一配水井。 18 (8)处理厂中有各种管线 (包括污水 管、清水管、污泥管，有时还有空气管、煤气管、电缆管等 )，在平面图上它们的位置要妥善安排，避免相互干扰。管线和阀门的布置还要考虑构筑物的检修，按设计意图设置必要的跨越管道。粗大沟渠和沟管等还要考虑基础和施工上的特殊要求。 (9)在适当的位置上设置污水、污泥、气体等的计量设备。在重力流沟道上可设细腰槽 (巴氏槽 )，在压力流管道上可设细腰管 (文氏管 )或孔口。 (10)厂内人行道的宽度为 行道的路面宽度为 3 4m，还要考虑车辆的掉头。 具体的平面布置见附图。 第三节 污水厂高程布 置 在污水厂内，各处理构筑物之间，水流一般是依靠重力流动的，前面构筑物中的水位应高于后面构筑物中的水位，两构筑物之间的水面高差即为流程中的水头损失 (包括构筑物本身、连接管道，计量设备等的水头损失 )。 污水厂的高程布置：确定各构筑物的高程。在污泥流程中，一般需用泵提升污泥一次，也有需要提升二次的。 具体高程见附图。 19 参考资料 1、水污染控制工程，高廷耀、顾国维主编，高等教育出版社， 1999年 5月。 2、污水处理厂设计与运行，曾科、卜平 秋、陆少鸣主编，化学工业出版社，2001年 8月 3、污水处理厂工艺设计手册，高俊发、王社平主编，化学工业出版社， 2003年 10月 4、排水工程 (下 )，中国建筑工业出版社， 1996 年 6月 (第 3、 4、 7、 8、 9章 ) 5、三废处理工程技术手册，化学工业出版社， 2000年 4月 6、排水工程 (上 )，中国建筑工业出版社， 1996年 6月 7、化工设计，化学工业出版社， 2001年 1月 8、给水排水设计手册，中国建筑工业出版社， 1986年 12月 (第 5、 11 册 ) 9、城市中小型污水处理厂的建设与 管理，冯生华主编，化学工业出版社， 2001年 1月 10、水工艺处理技术与设计，韩剑宏主编，化学工业出版社， 2007年 9月 11、小城镇污水处理工程规划与设计，周鑫根主编，化学工业出版社， 2005年 6月 12、水处理工程师手册，化学工业出版社， 2000年 4