水处理课程设计

精品文档 1欢迎下载 目录目录 目录目录 1 一 工程概况一 工程概况 2 2 1 1 水量水质资 水量水质资 料料 2 2 2 2 气象 水文资 气象 水文资 料料 2 2 3 3 厂区地 厂区地 形形 2 2 二 设计依据与参考资料二 设计依据与参考资料 3 3 三 设计方案三 设计方案 3 3 1 1 处理工艺流程选处理工艺流程选 定定 3 3 2 2 处理工艺流程说 处理工艺流程说 明明 3 3 3 3 处理工艺流程特点 处理工艺流程特点 4 4 四 单位处理构筑物的设计四 单位处理构筑物的设计 4 4 1 1 格 格 栅栅 4 4 精品文档 2欢迎下载 2 2 提升泵 提升泵 6 6 3 3 沉砂池 沉砂池 7 7 4 4 生物 生物 池池 9 9 5 5 沉淀池 沉淀池 1212 6 6 消毒池 消毒池 1414 五 污水厂平面布置五 污水厂平面布置 1515 六 主要设备说六 主要设备说 明明 1616 一 工程概况 随着人口的增加 G 市原有污水厂处理能力不足 因此拟新建一市政污水 厂 污水来源为市区城市污水 包括生活污水和部分工业废水 水质为典型城 市污水水质 处理后水质要求满足 GB18918 2002 标准 纳污河段水质标准为 地面水环境质量标准 GB3838 88 中 IV 标准 该市地面较平坦 厂区面 积足够 水处理工程设计一般按照初步设计 扩大初步设计和施工组织与设计 三阶段进行 本设计深度为初步设计水平 初步设计的任务包括确定工程规模 建设目的 设计原则和标准 单元处理构筑物设计 平面图布置等 由于时间 所限 本次不包括布置及绘图任务 1 1 水量水质资料 水量水质资料 精品文档 3欢迎下载 污水设计流量为 8 万 t d 污水流量总变化系数取 1 2 其进水水质如表 1 表 1 污水进水水质表 项目 BOD5CODSSTNNH3 N 单位 mg lmg lmg lmg lmg l 数值 1503002003530 污水处理后的水质要求达到 GB18918 2002 中一级标准的 B 标准 具体数值如表 表 2 设计出水水质表 项目 BOD5CODSSTNNH3 N 单位 mg lmg lmg lmg lmg l 数值 206020105 2 2 气象 水文资料 气象 水文资料 风向 多年主导风向为东北风 气温 最冷月平均气温为 最冷月平均气温为 5 35 极端气温 最高为 最低为 最大冻土深度为 42 12 0 25m 水文 多年平均降雨量为 850 mm a 多年平均蒸发量为 990 mm a 地下水平均埋深为 以地面标高计 7 0 8 0m 3 3 厂区地形 厂区地形 污水厂选址区域平均海拔为之间 平均地面标高为 地 150 152m151 5m 面平均坡度为 地势走向为西北高东南低 厂区建设面积足够 0 1 0 2 二 设计依据与参考资料 1 水处理工程 张奎 中国建筑工业出版社 2 水处理工程师手册 唐受印 戴友芝等 化学工业出版社 3 室外排水工程设计规范 4 给水排水设计手册 1 6 5 污水处理厂工艺设计手册 高俊发 王社平 化学工业出版社 三 设计方案 1 1 处理工艺流程处理工艺流程 精品文档 4欢迎下载 本工程以传统活性污泥法污水处理工艺为推荐方案 具体流程如下 2 2 处理工艺流程说明 处理工艺流程说明 1 污水由市政管网进入厂区 在提升泵的作用下经格栅间的格栅去除较 大悬浮物之后 流入采用重力排砂的平流式沉砂池 2 沉砂斗中的沉砂由砂泵吸出 进入砂水分离器进行固液分离 分离后 的砂用砂车外运 水流入格栅间 3 从沉砂池流出的水经一段明渠和暗管进入配水井 暗管上设电磁流量 计进行水量计量 而从二沉池中流出的回流污泥也进入分配井中 同时向曝气 池进行配水 使各组曝气池得到均匀的水量 4 经曝气池的生物处理后 基本上达到去除 BOD 及氨氮的要求 处理出 水自流进入二沉池 进行沉淀作用去除 SS 以达到处理要求 5 二沉池处理后的清水回到集配水井外圈后 在流向接触消毒池进行消 毒处理 经消毒后的水可回用或直接排放至河内 由于污泥增殖过多 需将多 出来的会影响处理出水水质的污泥排出污水处理系统 将此污泥用泵吸出流入 集泥池 自流进入污泥浓缩池 6 经浓缩后的污泥用泵打入贮泥池 再送入污泥脱水装置进行脱水处理 使之稳定 泥饼外运 浓缩池出来的上清液和污泥脱水装置所脱下来的水送至 格栅前进行再处理 3 3 处理工艺流程特点 处理工艺流程特点 曝气池为推流式 废水与回流污泥从同一端进入 有机物与污泥充分接触 且 沿操作方向下降 污泥经理了以对数期到平衡期 甚至到衰老期 完成了吸附 和代谢的过程 优点 优点 污水处理及污泥处置工艺流程图污水处理及污泥处置工艺流程图 水路污泥及砂路 回流污泥 砂泵砂水分离器 污 谁 水 吧 v 水 格栅间提升泵房沉砂池 出水消毒池 剩余 污泥 二沉池 集泥池浓缩池贮泥池污泥脱水机污泥外运 曝气池 精品文档 5欢迎下载 1 去除效果很好 90 适用于处理水要求高而稳定的水质 2 由曝气池 沉淀池 污泥回流和剩余污泥排除系统组成 程序简单 设备 要求不高 污水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附 并为存活在活性污 泥上的微生物群体所分解 使污水得到净化 缺点 缺点 1 池容大 占地多 基建费用高 四 单位处理构筑物的设计 1 1 格 格 栅栅 型式 平面型 倾斜安装机械格栅 设 2 个格栅 可以在水量小的时候 开启 1 个 水量大的时候 2 个都开启 城市排水系统为暗管系统 且有中途泵站 仅在泵前格栅间设计中格栅 进厂 管道管底标高为 相对污水处理厂平整后地面标高 4 0m 格栅计算简图 格栅计算简图 1 1 栅条的间隔数栅条的间隔数 精品文档 6欢迎下载 设栅前水深 h 1 0m 过柵流速 v 0 8m s 栅条间隙宽度 b 0 25m 格栅倾 角 a 60 则 smQ 1 1 3 max bhv Q n sin max 个 52 8 00 1025 0 60sin1 1 2 2 栅槽宽度 栅槽宽度 设栅条宽度 S 0 01m B S n 1 bn 0 01 52 1 0 025 52 1 81 根据栅槽宽度可选取格栅宽度为 查 给水排水设计手册 选用1 8m 型格栅 相关参数列于下表 1800HG 阻力系数值与栅条断面形状有关 查 简明排水设计手册 396 页表 7 1 选 择迎水 背水面均为半圆形的矩形 一般采用尺寸为 mmmm5010 67 1 3 3 通过格栅的水头损失 通过格栅的水头损失 h2 h2 格栅条断面为矩形断面 故 k 3 则 m k g v b s k g v khh 08 0 360sin 102 8 0 02 0 01 0 42 2 sin 2 sin 2 3 4 3 4 22 02 式中 h1 过栅水头损失 1 00m h0 计算水头损失 0 02m k 污物堵塞引起的格栅阻力增大系数 取 3 4 4 栅后槽总高度 栅后槽总高度 H H 总总 设栅前渠道超高 h2 0 5m 则 mhhhH58 1 5 0108 0 21 总 式中 h 栅前水深 1m h2 栅前渠道超高 取 0 5m 型号格栅宽度栅条间距整机功率栅条面积安装倾角 1800HG 1800mm10 50mm2 2kW10 50mm 60 70o 精品文档 7欢迎下载 5 5 栅槽总长度 栅槽总长度 L L 设进水渠宽 B1 1m 其渐宽部分展开角度 20 m tgtg BB l11 1 202 18 1 2 1 1 1 栅槽与出水渠道连接处的渐缩长度 2 l H1 1 5 则 mll55 0 5 0 12 mtgtgHllL03 4 60 5 01 5 0 0 155 0 11 1 15 00 121 6 6 每日栅渣量 每日栅渣量 W W 设每日栅渣量为 0 05m3 1000m3 取 KZ 1 2 dmdm K Wq W Z V 2 0 96 3 10002 1 1 105 0 86400 1000 86400 331max 采用机械清渣 2 2 提升泵 提升泵 污水经过一次提升进入沉砂池 然后通过自流进入后续水处理构筑物 计算顺序 提升泵流量 扬程 泵房主体尺寸 可采用半地下式 12m 10m 选泵 扬程 静扬程 提升泵吸 压水管路水头损失和各构筑物连接管路水头损 失之和 静扬程 H0 提升后最高水位 泵站吸水池最低水位 经后面高程设计可以得到沉砂池水面标高 污水厂地面平均标高按 151 5m 计 水泵水头损失 h 取3m 精品文档 8欢迎下载 1 1 集水间计算 集水间计算 选择水池与机器间合建式的方形泵站 选 5 台泵 2 备用 每台泵流量 Q 1100 3 366 6L S 取 Q 380L S 集水间的容积 采用相当于 1 台泵 5min 的容量 W 0 38 5 60 114 m3 有效水深采用 H 2 4m 则集水面积 F 114 2 4 47 5 m2 2 2 水泵总扬程估算水泵总扬程估算 集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差 取 h1 6m 出水管线的水头损失 每一台泵单用一根出水管 其流量为 Q 380L S 选用的 管径为 600mm 的铸铁管 差表得 V 1 34m s 1000i 3 67 设管总长为 40m 局 部损失占沿程损失的 30 则总损失 30 1 0 3 3 76 1000 0 15m 考虑自由水头为 1m 则水头总扬程为 H 6 0 0 15 3 0 1 0 10 15m 取 H 10m 选用 5 台型卧式离心泵 每台 Q 380L S H 10m 1424MNA 3 3 沉砂池 沉砂池 沉砂池的作用是对污水密度大的固体悬浮物进行沉淀分离 主要包括无机 物性的沙砾 砾石和少量较重的有机物质 其比重约为 2 65 选型 平流式沉砂池 1 1 沉砂池水流部分长度 沉砂池水流部分长度 L L 设 v 0 3 m s t 45s 则 精品文档 9欢迎下载 mvtL 5 13453 0 2 2 水流断面面积 水流断面面积 A A 最大设计流量 Qmax 1 1 m3 s 2max 7 3 3 0 1 1 m v Q A 3 3 池总宽度 池总宽度 B B 设计有效水深为 1m m h A B7 3 1 7 3 4 4 贮砂斗所需容积 贮砂斗所需容积 V V 设 T 2d 污水的沉沙量 x1 为 3 0 3 m3 105m3 3 66 max 75 4 102 1 2864000 31 1 10 86400 m K TxQ V Z 5 5 每个沉砂斗容积 每个沉砂斗容积 V0V0 设有 2 格沉砂池 每个分格有 2 个沉砂池 共有四个沉砂池 则 V0 4 75 4 1 2m3 6 6 沉砂斗各部分尺寸 沉砂斗各部分尺寸 设沉砂池底宽为 b 0 5m 上口宽为 a 1 5m 斗壁与水平面的倾角为 600 h3 0 50 tan60 0 8m 经计算得斗高为 h h3 0 8m 7 7 沉砂池总高度 沉砂池总高度 H H 精品文档 10欢迎下载 设超高 h1 0 5m 则 mhhhH3 28 00 15 0 321 8 8 核算最小流速 核算最小流速 VminVmin 最小流速时的断面面积 2min 62 0 36 3074 0 m LB tQ w Vmin 0 74 2x0 62 m3 d 0 59 m3 s 0 15m3 s 设计合格 4 4 生物池生物池 采用推流式曝气池 曝气器曝气 包括曝气池有效容积 尺寸 需氧量等计算及曝气装置的选型与布置 1 1 曝气池各主要部位尺寸的计算与确定曝气池各主要部位尺寸的计算与确定 1 污水处理程度的计算 原污水的 BOD5 为 150mg L 经初次沉淀处理 S0 150 mg L Se 20 mg L 2 去除率 150 20 150 86 7 由于该去除率较高 出水水质好 宜选用推流式曝气池 可按吸附 再生法运行 2 2 曝气池主要部位的尺寸计算曝气池主要部位的尺寸计算 1 确定 BOD 污泥负荷率 拟定采用的 BOD 污泥负荷率为 0 3kgBOD5 kgMLSS d 2 确定混合液污泥浓度 根据已取的 Ns 值 查表 9 4 得 X 3000mg L 3 确定曝气池的容积 V Q S0 Se Ns X 80000 150 20 0 3 3000 11555 5m3 4 确定曝气池各部位尺寸 精品文档 11欢迎下载 一般地 推流式曝气池的有效水深为 4 6m 取水深为 5m 设四组曝气池 则每 组池面积为 A V n h 11555 5 4 5 578 m3 取廊道宽为 8m 则 B H 8 5 1 6m 介于 1 2m 之间 符合规定 则池长 L A B 578 8 72m 设曝气池为 3 廊道式 每廊道长为 L1 72 8 9m 取超高为 0 5m 则总高 H 4 0 0 5 4 5m 3 3 曝气系统的计算和设计曝气系统的计算和设计 一般推流式曝气池 选择采用鼓风曝气系统 1 平均需氧量 O2 a QSr b XvV 查表 9 2 得 a 0 5 b 0 15 代入 O2 0 5 80000 150 20 1000 0 15 11555 5 3000 0 75 1000 5200 3900 9100 kg d 379 kg h 每日去除的 BOD5 BOD5 QSr 80000 150 20 1000 10400 kg d 去除每千克 BOD5的需氧量 O2 9100 10400 87 5 kgO2 m3 2 最大需氧量 O2 max 0 5 80000 150 20 1000 1 2 0 15 11555 5 3000 0 75 1000 6240 3900 10140 kg d 精品文档 12欢迎下载 423 kg h 最大需氧量与平均需氧量之比 423 379 1 11 3 供气量 采用网状膜型微孔空气扩散器 安装在距池底 0 2m 处 故淹没深度为 30 查附录 2 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 1 013 105 9 8 103 4 2 1 4246 105pa 空气离开曝气池时 氧的质量分数为 Ot 21 1 EA 79 21 1 EA 21 1 0 12 79 21 1 0 12 100 18 43 式中 EA 空气扩散器的氧转移效率 取 12 则曝气池中平均氧饱和度 按最不利的温度条件考虑 为 Csb 30 Cs Pb 2 026 105 Ot 42 7 63 1 4246 105 2 026 105 18 43 42 8 69 mg L 水温为 20 时 曝气池中溶解氧饱和度为 Csb 20 9 17 1 14 10 44 mg L 取 0 8 0 9 1 c 2 0mg L 得 20 时脱氧清水的充氧量为 Ro R Csb 20 Csb 1 024 T 20 379 10 74 0 8 0 9 8 69 2 0 1 024 30 20 671 mg h 相应最大时需氧量的充氧量为 Ro mas 423 9 72 0 8 0 9 8 69 2 0 1 024 30 20 697 mg h 曝气池平均时供氧量为 Gs Ro 0 3EA 100 671 100 0 3 12 18638 9 m3 h 去除每千克 BOD5的供气量为 18638 9 24 10400 43 m3 每立方污水的供气量为 18638 9 24 80000 5 6 M3 相应最大时需氧量的供 气量为 Gs mas Ro mas 精品文档 13欢迎下载 100 0 3EA 697 100 0 3 12 19361 1 m3 h 则提升污泥所需泥量的 5 倍考虑污泥回流比 R 75 则提升污泥所需空气量为 5 80000 75 24 12500 m3 h 总需气量 GST 19361 1 12500 31861 1 m3 h 4 空气量计算 空气量计算 按图设一条根干管 共 3 根干管 每条干管设 12 对配气竖管 共 24 条配气竖 管 全曝气池共设 72 条配气竖管 每根竖管的供气量 19361 1 72 269 m3 h 曝气池平面面积为 24 24 4 2304M3 每个空气扩散的服务面积按 0 5m2 则所需空气扩散总个数 2304 0 5 4608 个 本设计采用 4680 个空气扩散 每根竖管上安装扩散器数目 4680 72 65 个 每个空气扩散的配气量 19361 1 4680 4 14 m3 h 5 5 鼓风机选择 鼓风机选择 鼓风机所需供气量 最大时 GSTmax 31861 1 M3 h 平均时 GSTavg 18638 9 12500 31138 9 M3 h 最小时 GSTmin 0 5 GSTmax 15931 M3 h 压力 p 5 0 2 h 9800 4 0 2 1 0 9800 47 04Mpa h 空气管网压力损失加扩散器压力损失 取 1 0m 因此 选 LG80 7 台 P 7KPa Q 80m3 min 5 用 2 备 5 5 沉淀池 沉淀池 为了使得沉淀池内水流更稳 如避免横向错流 异重流 出水束流等 进 出水配水更均匀 存排泥更方便 常采用辐流式二沉池 型式 中心进水 周边出水辐流式二沉池 表面负荷 q 0 8 1 5m3 m2 h 可取 1 水力停留时间 取 1 5 2 5Th T 2 5h 设计污泥回流比 包括池径 容积 污泥斗容积 进水管计 50 R 算 进水管径 D1 600mm 进水管设计流量为考虑回流量的设计流量 据此可确 精品文档 14欢迎下载 定进水管流速 计算简图 1 1 沉淀部分水面面积 沉淀部分水面面积 表面负荷 q 0 8 1 5m3 m2 h 可取 1 m3 m2 h 则 A Q q 1100 3600 1000 1 3960 m2 2 2 池子直径池子直径 共设 4 个沉淀池 则 A1 3960 4 990 m2 取 36m mD A 5 35 14 3 9904 14 3 4 3 3 沉淀池有效深度沉淀池有效深度 停留时间的取值 取 T 2 5h 则 1 5 2 5Th H q T 1 2 5 2 5m 4 4 出水堰负荷 出水堰负荷 q 1100 4 3 14 36 2 43L s m 2 9 L s m 设单边出水就行 精品文档 15欢迎下载 5 5 沉淀部分有效容积 沉淀部分有效容积 个 m400000 2 4 80000 t n Q V 3 污泥部分所需的容积 3 121 0 580000 3333 33 60000 100003333 33 w r TwR QX Vm XX 每座二沉池存泥区容积 3 wwi m150004 60000n VV 污泥斗容积 设 12 2 1 0 16rm rm i 512 0 16 2 1 0 160 16hrrm 22 5 111 22 3 h Vrrrr 223 0 16 21 2 11 17 3 m 6 6 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 设池底径向坡度为 0 07i 则 41 0 0717 520 070 7350 74hRrmm 22 4 211 3 h VRRrr 223 0 74 17 517 5 22104 80 3 m 7 7 污泥斗总容积 污泥斗总容积 3 12 1 17 104 80105 97VVm 3 80m 7 7 沉淀池的总高度 沉淀池的总高度 H总 h1 h2 h3 h4 h5 0 3 2 5 0 5 0 74 0 16 4 2m 式中 h1 保护高度 取 0 3m h3 缓冲层高度 取 0 5m h4 沉淀池底坡度落差 h5 污泥斗高度 取 1m 6 6 消毒池 消毒池 1 1 加氯量确定加氯量确定 采用液氯消毒 因为纳污河段水质标准为 地面水环境质量标准 GB3838 88 中 IV 标准 故需要消毒后处理出水才能排放 接触消毒池设置 2 座并联运行 水力停留时间可取 设计投氯量 C 3 0 5 0mg L 取 C 4mg L 则 0 5Th L kg380 1000000 8640011004 总 m 精品文档 16欢迎下载 2 2 混合池计算 混合池计算 接触时间取 30min 接触池的容积 1100 30 60 1000 60 16 2m 3 3 加氯消毒设备 加氯消毒设备 污水的二级处理加氯消毒一般采用季节性加氯 在夏季污水污染严重时加氯量 多消毒 本设计选用加氯机 2 台 五 污水厂平面布置污水厂平面布置 布置原则 1 1 各处理单元构筑物的平面布置 处理构筑物是污水处理厂的主体建筑 在作平面布置时 根据各构筑物的功能要求 结合地形和地质条件确定它们在 厂区内平面的位置 作如下考虑 贯通连接各处理构筑物之间的管 渠 应便 捷 直通 避免迂回曲折 基本在处理构筑物之间应保持一定的间距 以保证 敷设连接管 渠的要求 一般的间距可取值 5 8m 2 2 附属构筑物的平面布置 辅助构筑物的位置应根据方便 安全等原则 确定 并位于主导风向的上风向 3 3 厂区内道路规划 在厂区