水污染控制工程课程设计计划书.doc

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1.1设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。1.2设计内容 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2.1污水水量与水质污水处理水量：1020*24=24480。污水水质： : 600 mgL； SS : 300 mgL。2.2处理要求 20mgL，(水中溶解性BOD) SS20mgL。处理程度: SS: 2.3处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：2.4气象与水文资料风向：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32.5； 极端气温，最高为41.9，最低为-1；第3节 设计依据 地面水环境质量标准GB3838-88 城市排水工程规划规范CJJ50-94 室外排水设计规范GBJ14-87 城市污水处理厂污水污泥排放标准CG3025-93 污水综合排放标准GB8979-1996 中华人民共和国环境保护法1989.12.26 中华人民共和国水污染防治法1996.5.15 中华人民共和国水污染防治法实施细则1989.7.12 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，BOD去除率可达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 。 第三章 处理构筑物设计 第1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。1.1 设计说明格栅（grating）是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0.61.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，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25mm。1.2设计流量生活污水设计流量 平均时：Q平=24480=1020 总变化系数：Kz=1.4最高时：Qmax=KzQ平= 24480*1.4=31824=1428=0.401.3设计参数栅条净间隙为b=25.0mm，栅前流速v=0.7m/s，过栅流速0.6m/s，栅前部分长度：0.5m，格栅倾角=60，单位栅渣量：W1=0.05m3栅渣/103m3污水。1.4设计计算1.4.1确定栅前水深根据最优水力断面公式计算得： 所以栅前槽宽约为1.07m。栅前水深为0.53m。1.4.2格栅计算说明：Qmax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： 栅槽有效宽度（B）设计采用10圆钢为栅条，即S=0.01m。B=S (n-1)+b n=0.01(47-1)+0.02547=1.64(m)通过格栅的水头损失h2：h2=Kh0，h0= v2 sin /(2g)，式中： h0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，所以，栅后槽总高度H：（一般取h1为栅前渠超高，一般取0.3m）H=h+h1+h2=0.51+0.3+0.025=0.835m栅槽总长度L：L=L1+L2+1.0+0.5+H1 / tan ， 式中： L1进水渠渐宽部位的长度，m；L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；B1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。1.4.3栅渣量计算 栅条间距b=25.0mm的中格栅，对于生活污水，每单位体积污水拦截污物 为W1=0.05m3栅渣/103m3污水，每日栅渣量为拦截污物量远大于0.3m3/d，宜采用机械清渣。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左右按最小流量选（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3.1、选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。3.2、设计参数已知参数 Qmax=0.40m3/s 停留时间t取50s。 3.3设计计算3.3.1、长度 设水平流速v=0.20m/s则3.3.2、水流断面积3.3.3、池总宽度B 设n=2格，每格宽b=0.7m3.3.4、有效水深3.3.5、沉砂斗所需容积设沉沙时间T=2d；X30m3/106m33.3.6、每个沉砂斗容积设有2个沉砂斗 3.3.7、沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽b= 0.4 m,斗壁与水平面的倾角为60，斗高h3=0.30m 沉砂斗上口宽： 沉砂斗容积：3.3.8、沉砂室高度 采用重力排砂，设池底坡度为0.02，坡向砂斗。3.3.9、池总高度设超高h1=0.3m 3.3.10、核算最小流速 (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BOD和50%的悬浮物。4.1设计参数沉淀时间一般为13h，取1.5h。最大设计流量时水平流速取为6m/s有效水深一般为3.03.5m池的长宽比应不小于41池长与有效水深之比不小于81池底坡度一般采用0.010.02初沉池表面负荷q为2.0m3/m2h。4.2设计计算4.2.1初沉池总表面积A4.2.2沉淀部分的有效水深h2h2=qt=21.5=3.0m4.2.3沉淀部分有效容积VV=Q max t=14281.5=2142m34.2.4池长LL=v t=61.53.6=32.4mL/h2=32.4/3=10.88（符合要求）4.2.5池总宽BB=A/L=714/32.4=22.0m4.2.6池子个数n设n=3，则b=B/3=22/3=7.3m L/b=32.4/7.3=4.444.0，符合要求。4.2.7污泥容积采用机械排泥，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SS=300mg/L，则4.2.8污泥斗容积污泥斗底长与宽均为0.5m，上口长与宽均为5.8m，污泥斗壁与水平的夹角为60。污泥斗的高度4.2.9污泥斗以上梯形部分的容积 池底坡度取0.01，梯形部分的高度4.2.10污泥斗及梯形部分的容积4.2.11 初沉池总高度缓冲层高度，超高第五节 曝气池5.1选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。5.2设计参数曝气池污泥负荷N：0.3kgBOD / (kg MLSSd)，污泥回流比R：50%，SVI值选120ml / g，回流污泥浓度： SS=10/ SVI计算确定，大约8000 mg / L。VSS / SS = 0.8，停留时间：35h，曝气池BOD去除率：90长宽比：58，有效水深：44.5m曝气参数：a= 0.450.53kgO/kg BOD取0.50， b=0.090.11kg O/kgVSSd 取0.10O = aQ（S-S）+ bV X （ kg / d ）小气泡扩散器：Ea = 0.10，安装深度：距池底0.2m，平铺。水温：205.3设计计算5.3.1、处理效率经过初沉池沉淀后，水中浓度为去除率90%出水浓度5.3.2、曝气池中污泥浓度5.3.3、曝气池容积5.3.4、尺寸 设两组曝气池，每组容积为12338/2=6169 有效水深取5m，则每组曝气池的面积为F=6169/5=1234m2 取池宽13m，则池长L=F/B=1234/13=95m长宽比L/B=95/13=7.3（5，8） 符合要求。 设每组曝气池共4廊道，每组廊道长 L1=L/4=95/4=23.75m 曝气池超高取 0.5m，则池总高度为5+0.5=5.5m。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。5.3.5、停留时间实际停留时间理论停留时间5.3.6、日耗氧量a= 0.50kgO2/kgBOD5 b= 0.10kgO2/kgVSS.d 最大需氧量 最大需氧量与平均需氧量之比为8328.1/6940.1=1.205.3.7、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0.2m处，淹没水深4.5m，计算温度为30，查表得水中溶解氧饱和度 Cs(20)=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/L空气扩散器出口处的绝对压力(Pb)计算得 Pb=P+9.8H 式中 ：P-大气压力 P=1.013Pa H- 空器扩散装置的安装深度 m 取4.5m代入数值 Pb=1.013+=1.454Pa 空气离开曝气池面时，氧的百分比计算 100% 式中 EA-空气扩散器的氧转移效率。对网状模型中微孔空器扩散器，取0.1。 故100%=19.31% 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 式中：Cs-在大气压力条件下氧的饱和度 mg/L )=8.54mg/L 换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量 式中 -修正系数 = (0.8 0.85) 取=0.80 -修正系数 = （0.9 0.97）取=0.92 代入数值 =446.34kg/h 相应的最大时需氧量为 =535.6kg/h 曝气池平均供气量 最大时供气量 去除每kg的供气量 每立方米污水的供气量 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R为0.5，这样空气量为 5.3.8、空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=743.9m3/h曝气池平面面积为23.7552=946m2每个空气扩散器的服务面积按0.49m3计，则需孔器扩散器的总数为1235/0.49=2520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=5.9m3/h空气扩散装置安装在距曝气池底0.5m处，因此，所需压力为 P=(5-0.5+1.0)9.8=54KPa选择空压机:空压机供气量: 最大时:297.6+4080/60=365.6m3/min平均时:247.97+4080/60=315.97m3/min根据所需压力及空气量，决定采用LG60型空压机4台。该型空压挤风压60KPa，风量130m3/min，正常条件下，3台工作，1台备用。第六节 二沉池6.1选型中心进水，周边出水，辐流式二沉池。6.2设计参数表面负荷：q=1.0 m3 / (m2.h)；沉淀时间：22.5 h；贮泥时间：2 h；污泥含固率：99%；比重：1015剩余污泥量a =0.6 kgVSS/kgBOD5 ， b=0.08 kgVSS/kgVSS.d 数量：4座 泥斗下半径r2=1m 上半径r1=2m6.3设备尺寸6.3.1、单池表面面积A A=6.3.2、池子直径DD=20.9m 取D=21m6.3.3、沉淀池的有效水深 设污水在沉淀池内的沉淀时间t为2.5h。h2=qt=12.5=2.5m (1.5-3.0) 符合要求D/h2=21/2.5=8.4(6-12) 符合要求。6.3.4、沉淀部分有效容积6.3.5污泥斗容积污泥斗高度池底可储存污泥的体积为：共可储存污泥体积为： 6、沉淀池高度 式中 -保护高取0.3 -有效水深取2.2 -缓冲层高 ，取0.3 -沉淀池底坡落差 由0.05坡度计算为 -刮泥板高度 取0.5m代入数值H=0.3+2.2+0.3+0.425+0.5=3.725m6.4 进水系统计算6.4.1 设计流量单池设计流量：进水管设计流量：0.099（1+R）=0.149m3/s管径D1=0.5m6.4.2 进水竖井进水竖井采用1.2m出水口尺寸 0.30*1.2m2，共6个沿井壁均匀分布出水口流速 图6 进水竖井示意图6.4.3 紊流筒计算 筒中流速 紊流筒过滤面积 紊流筒直径 6.5出水部分设计6.5.1环形集水槽设计6.5.2 环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽计算槽宽（其中k为安全系数采用1.21.5）本设计取1.5设槽中流速v=0.4m/s设计槽中水深为，固定集水槽总高度为0.6+0.4（超高）=1.0m，采用三角堰。6.5.3出水溢流堰的设计（采用出水三角堰） 堰上水头即三角口底部至上游水面的高度每个三角堰的流量三角堰个数三角堰中心距校核出水堰负荷符合要求。图7溢流堰简图第七节 高程计算h1沿程水头损失 h1=il, i坡度 i=0.005h2局部水头损失 h2=h150% h3构筑物水头损失7.1中格栅高程损失计算h1= 0.30m h2= h150%=0.15mh3=0.20m H5=h1+h2+h3=0.30+0.15+0.20=0.65m中格栅相对地面标高 1.6025m 7.2沉砂池高程损失计算l=12m h1= il=0.00512=0.06mh2= h150%=0.03m h3=0.20mH4=h1+h2+h3=0.06+0.03+0.20=0.29m平流式沉砂池相对地面标高 0.8525m7.3初沉池高程损失计算l=40m h1=il=0.00540=0.20mh2= h150%=0.10m h3=0.30mH2=h1+h2+h3=0.20+0.10+0.30=0.60m初沉池相对地面标高 -0.6000m7.4曝气池高程损失计算l=55m h1=il=0.00555=0.275mh2= h150%=0.1375m h3=0.50mH3=h1+h2+h3=0.275+0.1375+0.50=0.9125mA2/O反应池池相对地面标高 0.4625m7.5二沉池高程损失计算l=40m h1=il=0.00540=0.20mh2= h150%=0.10m h3=0.55mH2=h1+h2+h3=0.20+0.10+0.55=0.85m沉淀池相对地面标高 -0.6000m第4章 污水厂总体布置第1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19m1座设计流量Q=1020m3/h单泵流量Q= 650m3/h设计扬程H=11.5mH2O选泵扬程H= 13mH2O螺旋泵（1500mm,N60kw）4台，3用1备2格栅栅条间隙=25mm1座设计流量Q=24480m3/d机械格栅1套3平流沉砂池LBH=12.5m1.4m1.9m4座设计流量Q1020m3/h有效水深H1= 1 .14m停留时间T= 50S砂水分离器（0.5m）2台4辐流式初沉池DH=32.4m22m3座设计流量Q= 1020m3/h表面负荷q= 2.0m3/(m2h)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LBH =95m13m4.5m2座BOD为600，经初沉池处理，鼓风机 3台消声器6个6辐流式二沉池DH=21m4.1m4座设计流量Q= 1020m3/h表面负荷q= 1.0m3/(m2h)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5-10m的间距。 (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。 (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1.52.0m，车行道的路面宽度为34m，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。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，2