水污染控制工程课程设计说明书.doc

环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计 课程设计学院： 姓名： 指导老师：郑向勇 时间：2010年6月27日目 录一、 工程设计概述3（一）设计范围3（二）设计资料3（三）设计目的3（四）设计任务3（五）设计要求3二、污水与污泥处理程度的确定与流程的选择3（一）处理程度的确定.3（二）处理流程的选择 .4三、各处理构筑物设计计算4 (一）提升泵站.4（二）格栅.4（三）平流式沉砂池6（四）SBR活性污泥法工艺.8（五）污泥处理设计131、污泥浓缩池设计132、污泥脱水间143、污泥泵房.14（六）消毒接触池.14四、另附：厂区总平面图152010-6-27一、 工程概述（一）设计范围对污水处理厂内的主要污水处理构筑物的工艺进行设计，包括格栅、沉砂池、SBR工艺曝气池、污泥浓缩池、污泥贮泥池等。（二）设计资料进水水质要求出水水质水量,风向，进出水条件BOD=230mg/LBOD=30mg/L设计水量Q=6万m3/d,进水管管底标高-3.50m，排放水体常年洪水位标高-1.50m，常年主导风向西南风（三）设计目的本课程设计是水污染控制工程教学中的一个重要实践环节，要求综合运用所学的有关知识，掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。1. 复习和消化所学课程内容，初步理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。2了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料的运用；3训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能；4提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力；5了解国家环境保护和基本建设等方面的政策措施。（四）设计任务根据已知资料，确定污水处理的工艺流程，计算各处理构筑物的尺寸，绘制污水处理的总平面布置图，并附详细的设计说明书。（五）设计要求1、设计说明书内容包括下列各项:（1）目录；（2）污水与污泥处理流程选择； （3）各处理构筑物设计计算，确定各有关设计参数、负荷、尺寸；说明书应简明扼要，力求多用草图、表格说明、要求文字通顺、段落分明、字迹工整。2、绘制图纸要求：厂区总平面图（1:200-1：500）。图中应表示各构筑物的确切位置；各构筑物之间的连接管道及场区内各种管道的平面位置；辅助建筑物的位置等；二、 污水与污泥处理程度的确定与流程的选择 （一） 处理程度的确定1、 设计水量Q=60000m3/d=0.69444m3/s2、污水中BOD的处理程度根据进水BOD=230mg/L，出水BOD=30mg/L，则可得污水处理程度为 EBOD5=（S0Se）/ S0=（23030）/230100%=86.96%（二）流程的选择 根据所学水污染控制方法及课余资料补充，选择生物处理。在生物处理中，选择国内技术比较成熟的活性污泥法-SBR工艺。该工艺系统组成简单，一般不需设调节池，可省去初沉池，无二沉池和污泥回流系统，基建费、运行费较低，且维护管理方便；该工艺耐冲击负荷能力强，一般不会产生污泥膨胀且运行方式灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。而本设计污水处理工程没有要求脱氮除磷的特殊要求，主要去除目标为BOD5，故本设计采用SBR工艺二级生物处理，曝气池采用微孔曝气器。污水及污泥的处理工艺如图所示。污水格栅提升泵站沉砂池SBR污泥浓缩池污泥贮泥池 消毒接触池 中心控制室 计量设备 污泥脱水机 排水或三级处理 外运填埋处理三、 各处理构筑物设计计算（一）格栅 格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。本设计中，格栅于明渠连接，提升泵的来水首先进入稳压井后，进入格栅渠道。 格栅计算图设明渠数N1=3，明渠内有效水深h=0.5m，水流速度v1=0.6m/s ,则明渠宽度b1为 =0.69444/(0.60.53)=0.7716m 1、格栅的间隙数量n 取栅前水深h=0.5m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度d=0.02m，格栅倾角=60，格栅数N=3，则栅条间隙数n为 =0.69444(sin(60)(0.5)/(30.020.50.8)=27 2、格栅的建筑宽度b 设栅条宽度s=0.01m,则栅槽宽度b为 b=s(n-1)+dn=0.01(27-1)+0.0227=0.8 m3、栅后槽的总高度H 水流通过格栅的水头损失为 h2=v22gsink=k(sd)4/3v22gsin =32.42(0.010.02)4/30.822gsin60=0.0815 m，取h2=0.1m。式中：k-系数，格栅受污堵塞后，水头损失增大倍数，一般取k=3; -形状系数 ，本设计中，栅条采用锐边矩形断面，=2.42；栅槽总高度H为： H=h+h1+h2=0.5+0.3+0.1=0.9m 式中： h1 -栅前渠道超高，m，一般取h1=0.3m。4、格栅的总建筑长度LL=L1+L2+1.0+0.5+H1tan=b-b12tan1+l12+1.0+0.5+H1tan=(0.8-0.7716)/(2tan(20)1.5+1.0+0.5+(h+h1)/ tan(60)=2.02 m式中:Ll2-格栅槽与出水渠道渐缩部位长度，一般取L2=0.5L1； H1-栅前渠道高度，0.8m； 1-进水渠道高度开角（），一般取1=20。5、每日栅渣量WW=Q总W186400KZ1000=0.694440.186400/(1.31000)=4.615m3/d 式中: W1-栅渣量（m3/10m3）,本设计中取W1=0.1m3栅渣/103m3污水； KZ-生活污水流量总变化系数,取1.3 由所得数据，所以采用机械除污设备。（二）污水提升泵站采用螺旋泵，污水泵的设计流量采用污水的设计流量Q= 2500 m3/h，拟选用2台泵,其中一用，单台提升流量为1250 m3/h。污水提升泵房尺寸: LBH =20m10m6m.（三）沉砂池（平流式沉砂池）1、沉砂池工程设计原则：（1）城市污水厂一般均应设置沉砂池，工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质情况而定，城市污水厂沉砂池的只数或分格数应不少于2，并按并联原则考虑。（2）设计流量应按分期建设考虑。a .当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；b .当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算；c.在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。(3)沉砂池去除的沙粒比重为2.65、粒径为0.2mm以上。(4)城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，其含水率约60%，容量约1500kg/m3。(5)除砂宜采用机械方法，并设置贮砂池或晒砂厂。贮砂斗的容积应按2日沉砂量计算，贮沙斗壁的倾角不应小于55。排砂管直径不应小于200mm，使排砂管畅通和易于养护管理。(6)沉砂池的超高不应小于0.3m。(7)池底坡度一般为0.010.02，并可根据除砂设备要求，考虑池底的形状。 2、沉砂池设计参数：最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。最大流量时，停留时间不小于30s，一般采用30s60s。有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格宽度不宜小于0.6m。进水部位应采取消能和整流措施，应设置进水闸门控制流量，出水应采取堰跌落出水，保持池内水位不变化。目前，应用较多的沉砂池池型有平流式沉砂池、曝气沉砂池和竖流式沉砂池，几种沉砂池各有特点，应结合实际情况综合考虑选定。本设计选用平流式沉砂池。平流式沉砂池是常用形式，具有构造简单、处理效果较好、易于排出沉砂的优点，污水从池一端流入，呈水平方向流动，从池另一端流出。平流式沉砂池由进水装置、出水装置、沉淀区和排泥装置组成。其上部是水流部分，水在其中以水平方向流动，下部是聚集沉砂的部分，通常其底部设置12个贮砂斗，下接带间阀的排砂管，用以排出沉砂。（1）长度L设污水最大设计流量时，在沉砂池中的水力停留时间t为30s，速度为0.25m/s，沉砂池的总长L为L=vt=300.25=7.5m（2）水流断面面积A=0.69444/0.25=2.78m2（3） 沉砂池总宽度b设有效水深h2为0.67m，则沉砂池的总宽度b=A/h2=2.78/0.67 =4.15m （4）贮沙斗所需容积V0.6944430286400/(1.3106)=2.769m3式中：X-城市污水的沉砂量，一般采用30m3/106污水； T-排砂时间间隔，d，一般按2d内沉砂量考虑； kZ-生活污水流量的总变化系数。（5） 贮沙斗各部分尺寸计算设贮沙斗底宽b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60；则贮沙斗的上口宽b2为b2=2h3tan60+b1=21.4tan60+0.5=2.12 m贮沙斗的容积为 V1=13h3S1+S2+S1S2 =131.42.121.4+0.25+2.121.40.25 = 1.9m3（6） 贮砂室的高度h3设采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则 h3=h3+0.06l2=h3+0.06(L-2b2-b）2 =1.4+0.067.5-22.12-0.22=1.56 m（7） 池总高度hh=h1+h2+h3=0.78+0.67+1.56=3.01 m式中：h1-超高，取0.78 m； h3-贮沙斗高度，m。（8） 核算最小流速vmin vmin=Qminn1Amin=0.18m/s0.15m/s，符合要求。式中：Qmin-设计最小流量，m3/s; n1-最小流量时工作的沉砂池数目； Amin-最小流量沉沙池中的水流断面面积，m2。（四）序批示活性污泥池（SBR活性污泥法工艺）1、SBR法工艺概述：SBR法工艺设施是由曝气装置、上清液排出装置以及其他附属设备组成的反应器。SBR对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性微生物，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机污染物转化为CO2和水等无机物，同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质与水沉淀分离，废水得到处理。SBR不同于传统活性污泥法，在流态及有机物降解上时空间的推流的特点，该法在流态上属完全混合型，而在有机物降解方面，有机机制是随时间的进展而降解的。该法是由一个或多个SBR反应器-曝气池组成的，曝气池的运行操作是由 ：流入、反应、沉淀、排放、待机等五个工序组成的。2、SBR工艺主要设备： 鼓风设备:SBR工艺采用鼓风曝气系统提供微生物生长所需空气。 曝气装置：为微孔曝气器，本设计中采用固定式微孔曝气器。 滗水器：本设计采用旋转式滗水器。 水下推进器：水下推进器的作用是搅拌和推流。 自动控制系统：创造满足微生物生存的最佳环境。 3、SBR设计参数选定参数1）周期参数 NTC=24式中:N-周期数（1/d）；TC-周期长（h）。在一个运行周期内有反应时段、沉淀时段、排水时段和进水时段，他们之间要满足以下关系： TCTF+TS+Te， TCTj+TS+Te 式中： TF：一个周期的反应时间； TS：个周期的沉淀时间； Te：一个周期的排水时间； Tj：一个周期的进水时间。vs=650XHSVI式中： SVI-污泥体积指数，mL/g，一般取150120；实际沉淀时间TS=TS+Te-1/6，总污泥沉降距离Hd=TSvs。一个周期的反应时间不应小于2h，确定反应时间TF=TC-TS-Te。综合各方面情况选定周期参数为：周期数N=6（1/d）；周期长TC=4h；反应时段TF=2h/周期；沉淀时段TS=1 h/周期 ； 滗水时段Te=1 h/周期 2）池数为实现连续排水和便于配水，以4池为宜，故选定M=4池3）设计高水位H日本下水道事业团主编的序批式活性污泥法设计指南规定H=46m是可行的。选定H=6m。4）安全高度安全高度常用数值范围为Hf=0.60.9m,故选定Hf=0.7m。 设计水量 Qd=60000m3/d 。计算污泥量取污泥产率系数Y=1.03，污泥龄cF=12d则反应污泥量 XF=Qd cFY( S0-Se)/1000= 60000121.03（230-30）/1000=148320Kg式中：Se-出水BOD浓度，mg/L。总污泥量 1483204/2=296640Kg 计算池容V=(Hf+Hf2+62400QhHTSSTSVIN)STSVI1300TS=0.7+ 0.72+62400（60000/24）6（1+1-1/6）/(2966401506)0.5296640150/1300（1+1-1/6）=62172.22 m3式中：TS-实际沉淀时间，h/周期； ST-总污泥量XT,kg。排水深度 600006/(662172.22)=0.965m污泥浓度 296640/62172.22=4.77g/L XL=HHLXH=HH-HXH= 6/(6-0.965) 4.77 =5.684g/L15543可行故SBR每池均为：LBH =72m36m6m核算污泥负荷=230/12 1.03 (230-30)=0.093 KgBOD/(KgMLSS.d)水力停留时间2462172.22/60000=24.87h计算需氧量、供气量1） 实际需氧量O2降解单位含碳有机物需氧量OC 设水温为10，污泥龄为12d，则计算得， OC=0.56+0.15121.072(10-15)1+0.17121.072(10-15)=1.081 kgO2/kgBOD在高温情况下，设水温为25，污泥龄选为2d即可，考虑安全因素，按6d泥龄计算是非常保险的，此时OC=1.14 kgO2/kgBOD，比低温条件高，故本设计取OC=1.14 kgO2/kgBOD。需降解BOD量St 由活性污泥工艺简明原理及设计计算公式St=fcQa S0-Se1000 = 1.2560000(230-30)/1000=15000KgBOD/d式中: fc-波动系数，由c（d）为6d，查表得fc=1.25。按公式Nht=QdNk-0.05 S0-Se-Nhe+510-3 (kg/d)计算可得需硝化的氨氮量Nht，由于本设计没有对脱氮除磷方面作特别要求，故可以忽略不计。综上得,实际需氧量O2=OCSt+4.57Nht-2.86Not =1.1415000+0-0=17100 KgO2/d所以，单位需氧量为6056.35312.5=1.14 kgO2/kgBOD。2） 修正系数K0按活性污泥工艺简明原理及设计计算中公式计算，各参数参考取推荐数，曝气器效率为20%，则可得Ot=211-EA79+211-EA100 =211-0.279+211-0.2100 =17.54%式中：EA-曝气设备氧利用率。取Pb=1.013(105Pa),则 8.4（17.54/42+1.013/2.068）=7.62 mg/L K0=CsCsw-C01.024T-20 = 9.2/0.85(0.97.62-2) 1.024(25-20)=1.979式中： -混合液中KLa值与清水中KLa值之比，我国规范的建议值为 =0.85； -我国规范的建议值为 =0.90；Cs-标准条件下清水中饱和溶解氧，Cs=9.2mg/L;C0-混合液剩余溶解氧值，一般C0= 2 mg/L。3） 标准需氧量OS OS=K0O2=1.97917100=33840.9 kgO2/d4） 供气量 33840.9/(0.280.2)=604302Nm3/d取曝气时间T0=1.8h/周期，则单池小时供气量（Gs）ih= GsNMT0 =604302/(641.8)=13988.5 Nm3/（池h）主要设备计算1） 曝气器曝气器数量按实际小时供气量计算，设每个曝气器供气量为2 Nm3/h，每池曝气器数为 Mi=（Gs）ih2=13988.5/2=6995个。全厂需曝气器 27980个。2） 鼓风机全厂4个反应池作一个系列，用一台风机向系列的池中供气，再由于曝气时间有完全错开的池，故全厂只需设2台风机，1用1备，每台参数Q=1（Gs）ih=27977 Nm3/h P=0.3 bar 3） 滗水器 每池贮水量Vi就是滗水量，每池设滗水器1台，全厂4台，每台参数为 Q=1440 m3/h。堰负荷 q28 L/(sm) ，堰长 l14 m。4） 潜水搅拌器缺氧时段需要搅拌，搅拌功率按5W/m3池容计算，每池设2台水下搅拌器，每台功率为515543/2=38.9KW,取Ni=39 kW，全厂8台。5） 剩余污泥泵全厂4台，每池1台。剩余污泥从反应池排放，排泥时要注意不影响沉淀和滗水。全厂剩余污泥量为148320/12=12360KgSS/d反应池中污泥浓度是变化的。最高水位时，污泥浓度最低，XH=4.77 g/L。在计算污泥体积时，按最不利的情况，即用XH计算： Qw=XwTXH=12360/4.77=2591.19m3/d每池每周期排泥量 2591.19/(64)=107.97m3排泥时间按0.5h计，剩余污泥泵的流量为 Q=107.97/0.5=215.94 m3/h（五）污泥处理设计1、污泥浓缩池设计本设计中，污泥浓缩池用以贮存SBR工艺曝气池排出的剩余污泥。采用辐流圆形重力连续式污泥浓缩池，用刮泥机刮泥，采用静压排泥，钢筋混凝土结构。设置2座浓缩池。（1）浓缩池总面积 12360/40=309m2式中：XwT-剩余污泥量，kg/d; M-浓缩池污泥固体通量，一般取值40kg/m2d。（2）单池面积，设计2个浓缩池。所以，A1=154.5m2（3）浓缩池直径 (4154.5/3.14)0.5=14.03，所以D取15m。（4）浓缩池工作部分高度取污泥浓缩时间，则h2=QwT/(24A)=2591.1912/(24309)=4.19m（5）每个泥斗受纳浓缩后的污泥体积V=Qw(1-P1)/ (1-P2)n=2591.19(1- 0.996)/(1-0.97)2=172.746m3/d式中：P1-进入污泥含水率，查水污染控制工程取；P2-浓缩后含水率，查水污染控制工程取；-浓缩池个数，每池设计个泥斗。（6）每个贮泥区所需容积V1=12V/24=12172.746/24=86.373m3（7）泥斗容积，泥斗与水平面夹角h5=r1-r2tan=4-2tan60=3.46 m V2=h53(r12+r1r2+r22)式中：-泥斗的垂直高度； -泥斗的上口半径，取值4m； r2-泥斗的下口半径，取值2m。（8）设池底坡度为，池底坡降高度为： h4=(D- r1) i=(15-4)0.1=1.1m(9)坡降可储存污泥的体积