水污染控制工程课程设计.doc

第一章 总论1一、课程设计题目1二、课程设计内容1三、基本资料1第二章 污水处理工艺流程说明2一、污水厂设计进出水水质2二、污水处理工艺的选择2三、主要工艺参数3第三章 处理构筑物设计计算4一、格栅的设计计算4二、污水提升泵房6三、沉砂池的设计计算7四、初沉池的设计9五、提升泵房与砂水分离10六、配水井10七、鼓风曝气型氧化沟设计计算11八、二沉池的设计计算14九、回流污泥泵房16十、消毒池的设计16十一、污泥的处理18第四章 主要设备说明20一、机械格栅20二曝气池选择21第五章 污水厂总体布置22第一节 主要构（建）筑物与附属建筑物22第二节 污水厂平面布置23第三节 污水厂高程布置24课程设计体会25第一章 总论一、课程设计题目某城市日处理水量10万m3/d污水处理厂工艺设计二、课程设计内容1对工艺构筑物选型作说明。2主要处理设施如格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等的工艺计算。3污水处理厂平面和高程布置。三、基本资料1污水水量：10万m3/d；水质：CODCr 400mg/L；BOD5 180mg/L；SS:200mg/L2处理要求：CODCr60mg/L,BOD520mg/L,SS20mg/L3处理工艺流程：采用活性污泥法工艺处理，流程如下：污水格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池出水4气象与水文资料：风向：多年主导风向为东风气温：最冷月平均为-3.5OC；最热月平均为32.5，极端气温最高为41.9 ，最低为-17.6，最大冻土深度为0.18m.水文：降水量多年平均为728mm/年，蒸发量多年平均为1210/年，地下水位为地面下56m.污水最终排入长江，长江最低水位标10.50m，年常水位标高为12.50m，最高水位标高为14.85m，河岸堤坝顶标高40m。5厂区地形：污水厂选址区域海拔标高在6466m之间，进水管水面标高58m，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为0.3%00.5%0，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长380m,南北长280m.第二章 污水处理工艺流程说明一、污水厂设计进出水水质项目CODCrBOD5SS进水水质/（mg/L）400180200出水水质/（mg/L）602020国家一级排放标准（GB89871996）602020去除率（）8588.990二、污水处理工艺的选择污水处理工艺采用DE氧化沟。氧化沟是活性污泥法的一种，它把连续的环行反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。氧化沟的曝气设备采用机械曝气，曝气设备除供氧外，还起到推动混合液在沟内循环流动和防止活性污泥沉淀的作用。工艺流程图如图：三、主要工艺参数各处理单元的设计参数处理单元项目设计参数备注沉砂池面积负荷停留时间1800 m3(m2d)3060s沉淀池面积负荷30m3(m2d)曝气生物滤池滤速BOD容积负荷25m/d2.0kg/(m3d)处理水池有效容积好氧生物滤池反冲洗一次的用水量反冲洗污水池有效容积曝气生物滤池反冲洗一次所产生的反冲洗污水量接触反应池接触反应时间15min污泥重力浓缩池固体物负荷40 kg/(m3d)污泥贮池停留时间2d污泥脱水机运行时间每周6次每次6小时第三章 处理构筑物设计计算一、格栅的设计计算格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。（1）、阻力系数 阻力系数，其值与栅条断面的形状有关 e栅条净间隙，粗格栅e=50100mm，中格栅e=1040mm，细格栅e=310mm，； s格条宽度，10 mm （2）、通过格栅的水头损失 过栅水头损失，m计算水头损失，mg 重力加速度，9.81m/sk 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3 取60 v 取1m/s（3）、格栅建筑宽度式中 B栅槽宽度，m s格条宽度，m ，取0.01 n格栅间隙数； Qmax最大设计流量，m/s 格栅倾角； h栅前水深，m；取1m（取1.8 m）（4）、栅后槽总高度 H栅槽总高度，m； h2栅前渠道超高，m；一般用0.3 m。 （取1.5 m）（5）、格栅总建筑长度 式中 L 栅槽总长度， H1 栅前槽高，m; l1 进水渠道渐宽部分长度，m; B1 进水渠道宽度，m; 进水渠展开角，一般用20 l2栅槽与出水渠连接的渐缩长度，m;格栅的尺寸为LBH = 3.5 m1.8 m1.5 m，选择两台高链式机械格栅机。二、污水提升泵房（1）、设计说明 采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只需一次提升。污水经提升后进入曝气沉砂池，然后自流进入氧化沟、二沉池及消毒池。设计流量为4170。（2）、设计选型 污水经消毒池处理后排入市政污水管道，消毒水面相对高程为0.00m，则相应的二沉池、氧化沟、曝气沉砂池水面相对标高分别为0.50m、1.00m和1.60m。污水提升前水位为-2.50m，污水总提升高程为4.10m，采用螺旋泵，其设计提升高度为H=4.5m。设计流量为4170，采用3台螺旋泵1875。采用LXB1500型螺旋泵4台，3用1备。该泵提升流量为21002300，转速为42，头数3，功率55KW，占地面积为（2.0016.0）（3）、提升泵房 螺旋泵泵体室外安装，电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定检修空间。 提升泵房占地面积为，其工作间占地面积为。三、沉砂池的设计计算选平流式沉砂池，其设计参数及资料如下：最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15 m/s。最大停留时间不小于30s，一般采用3060s。其设计尺寸如下：（1）、长度L取=0.3 m/s, S ,则（2）、水流断面积A（3）、池的宽度B取格，每格宽，则m（4）、沉砂池水深池面积 池容积池水深（5）、沉砂池所需有效容积，设 （6）、沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽，斗壁与水平面的倾角50，斗高h/3=0.4m,坡斗上口宽沉砂斗容积（7）、沉砂池的高度采用重力排砂，设池底坡度为0.05，坡向砂斗，沉砂室含两部分：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉沙斗的过渡部分，沉沙室的宽度为（0.2为二个沉砂斗之间隔壁厚）（8）、沉砂池总高度取超高h1=0.3m总高：校核面积负荷 q池内平均流速 u （虽然计算值比设计参数大，但相差不是太大，所以可以采用）沉砂池为矩形的钢筋混凝土结构，LBH = 12 m1.8 m2.0 m（有效水深为1.6m）分两槽，每槽宽1m。每条槽的一侧，装有带上喷口的钢管一条，管径按喷口出流而减小，在池末端该管终端。四、初沉池的设计表2 不同沉淀池的比较平流式沉淀池由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成；流入装置由配水槽、挡流板组成，流出装置由流出槽与挡板组成，缓冲层的作用时避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮存、浓缩和排泥作用，排泥方式有静水压力法、机械排泥法。辐流式沉淀池池型呈圆形或正方形，直径（或边长）6-60m，池周水深1.5-3.0m，用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05。可用作初沉池或二沉池。竖流沉式淀池池型可用圆形或正方形。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用4-7m。沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。 本设计中采取平流式沉淀池： （1） 池子总面积：A取Qmax1.7 m3/s、q2.0 m3/（m2h） A3060 m2 （2） 沉淀池部分有效水深：h2qt取t1.5hh2qt2.21.53.0 m （3） 沉淀部分有效容积：VA h230603.09180 m3 （4） 池子总长度：L3.6vt取v5mm/s则L3.651.527.0 m （5） 池子总宽度：B113 m （6） 池子个数：n12个 （7） 每日产生的污泥量： =371.4 m3 每个沉淀池的污泥量：W1=371.4/12 =30.95 m3 (8) 池子总高度：Hh1 h2h3h4 0.33.00.42.8 =7.0 m五、提升泵房与砂水分离 选用直径0.5m钢制压力式旋流砂水分离一台，砂水分离器外形高入水口离地面相对高程为11.0m则抽砂泵静扬程砂水分离器入口的压力为。则抽砂泵所需扬程为设泵房一座，配用台提砂泵，一用一备，共两台。选用螺旋离心泵，电动机功率为11.0KW。提升泵房平面尺寸：。六、配水井曝气沉砂后污水进入配水井向氧化沟配水，每组氧化沟设配水井一座，同时回流污泥也经配水井向氧化沟分配。配水井尺寸直径3.05.0m。配水井设分水钢闸门两座，选用SYZ型闸门规格为直径为800毫米，配手摇式启闭机两台。七、鼓风曝气型氧化沟设计计算曝气池池型设计为循环混合式曝气池，它是介于推流式和完全混合式之间。一方面，水流在曝气池中是推流地，另一方面，由于水流的循环量很大，与进水和回流污泥能很好地混合，因此称为循环混合式，属于此型的是氧化沟。氧化沟的基本形式类似于跑道即环行沟渠，沟深26 m。流速为0.30.4m/s，氧化沟的过水断面可以是矩形，也可以是梯形。氧化沟的类型很多，在这里选择卡罗塞尔氧化沟。利用鼓风曝气，卡罗塞尔鼓风曝气氧化沟是将充氧设备和水流推动设备分开设置的一种新型氧化沟工艺。该工艺采用鼓风机供气和高效的微孔曝气器在池底布气充氧，同时采用潜水推进器推动池内水流。设计参数如下：设计参数表项目数值污泥负荷比NSkgBOD5/(kgMLSSd)0.051.0水力停留时间T（h）不大于16污泥龄去除BOD5时，58；去除BOD5并消化时，1020，去除BOD5并反消化时，30污泥回流比R50100污泥浓度X（mg/L）20005000氧化沟计算公式表项目公式符号说明氧化沟容积V(m3)La，L分别为进出水BOD5浓度（mg/L）Y净污泥率系数kgBOD5/(kgMLSSd)需氧量O2(kg/h)用A1/O法剩余污泥量Wx(kg/d)Q污水平均日污水量（m3/d）Lr=LaL,q去除的BOD5浓度（mg/L）ts 污泥龄（d）Kd污泥自身氧化率（d-1） 对城市污水，一般为0.050.1 d-1曝气时间t(h)Q/污水设计流量（m3/d）污泥回流比R（） X氧化沟中混合液污泥浓度（mg/L）XR二沉池底流污泥浓度（mg/L）污泥负荷率NSkgBOD5/(kgMLSSd)XVMLVSS（mg/L）（1）、污泥体积指数（SVI） SVI 在50100之间，所以符合要求（2）、氧化沟的总容积（3）、氧化沟分四组，则每组三沟式氧化沟的容积为V/4（4）、氧化沟的水深取；每组氧化沟的平面面积为（5）、三沟中每条沟的平面面积为（6）、取氧化沟为矩形断面，且单沟宽度为，则单沟长为（7）、剩余污泥量计算X为挥发性剩余污泥量；Q为平均日流量，a、b分别为污泥产率系数和污泥自身氧化率，以生活污水为主的城市污水，a一般为0.50.65、b为0.050.1d-1;Xv为混合液挥发性悬浮固体浓度(mg/L);V为曝气池容积(m3)；f=MLVSS/MLSS，城市污水一般为0.75。 （取4727kg/d）剩余污泥的体积量（湿泥量）V2（m3/d） （8）、曝气机的设计选型a、需氧量的计算标准需氧量为：R0b、曝气机数量 选用DY325型倒伞型表面曝气机，直径3.5，N=55KW，单台每小时最大充氧能力为125。曝气机所需数量为n，则台每组氧化沟曝气机数量n1为，取6台考虑备用每组曝气池共设7台曝气机，其中每组3台为变频调速。校核（1）、曝气时间最短时间 （符合要求）（2）、污泥负荷 kgBOD5/(kgMLSSd) (符合要求)由计算并核算可知设计符合参数要求，鼓风曝气型氧化沟采用钢筋混凝土结构。一共设两组鼓风曝气型氧化沟，每组的尺寸为，每组池设三个沟。在每个池内设溶解氧仪3台随时检测数据。从曝气池的出水经过管道流入二次沉淀池进行二次沉淀。八、二沉池的设计计算采用圆形辐流式钢筋混凝土结构沉淀池，共两座。辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达到100 m，池周水深1.53 m。有中心进水与周边进水两种型式，此工艺采用周边进水周边出水辐流式沉淀池，周边进水周边出水方式可提高设计表面负荷，减小沉淀池直径和占地面积。对于辐流式沉淀池的刮泥机械有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机和吸泥机等。为了达到刮泥机的排泥要求，辐流式沉淀池的池底坡度平缓，常取i=0.05（1）、沉淀池的表面积（取2084 m2）单池的面积为： （2）、圆形辐流式沉淀池的直径（取37 m）（3）、沉淀池的有效水深h2t为沉淀时间在二沉池中一般取1.52.5h（4）、沉淀池的有效容积V（取4300 m3）（5）、沉淀池底坡落差（取池底坡度为i=0.05）（6）、污泥斗容积的计算（采用几何公式法）（7）、沉淀池周边有效水深为（8）、沉淀池总高度H ，取6.5 m（9）、二沉池的污泥XT 剩余污泥的体积量（湿泥量）V2（m3/d） （10）、污泥回流量V2核算实际面积负荷由核算可知面积负荷大于30 m2，所以圆形辐流式沉淀池的直径偏小，应该设计大一些，所以设计为45 m。所以圆形辐流式沉淀池的直径应该设为45 m，沉淀池高度为6.5 m。经二沉池处理后的出水通过管道流入消毒池。九、回流污泥泵房（1）、设计说明 二沉池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流污泥站。其它污泥由刮泥板刮入污泥斗中，再由排泥管排入剩余污泥泵站集泥井中。设计回流量为QR=11002000（2）、回流污泥泵设计选型a扬程 二沉池水面相对标高+0.50，套筒阀井泥面相对高程为+0.10.2，回流污泥泵房泥面相对标高为-0.20.3。氧化沟的水面标高为+1.0，污泥回流泵所需提升高度为1.8b流量 两组氧化沟设一座回流污泥泵房，每个泵房回流污泥量为 11002000。c选泵 选用LXB1500螺旋泵2台，每站一台，单台提升能力为21002300，提升高度为2.02.5，电动机转速为42，电动机的功率为。回流污泥泵站一组占地面积为十、消毒池的设计因为处理要求达到GB8978-1996污水综合排放标准一级标准，故需经消毒后处理出水才能排放。所以设置消毒池（接触式）一座，并用液氯消毒法进行消毒。在加氯量时应经试验后确定。对于生活污水，可参用下列数值：一级处理水排放时，投氯量为2030mg/L；不完全二级处理水排放时投氯量为1015 mg/L；二级处理水排放时投氯量为510 mg/L。接触消毒池设计的接触时间为30min，沉降速度采用11.3mm/s。保证余氯量不少于0.5 mg/L。（1）、 池体容积 （2）、消毒池池长 L=30m 每格池宽b=6m，长宽比L/b=5（3）、接触消毒池总宽 （4）、消毒池有效水深设计为 H1=4.0m（5）、实际消毒池容积为 满足有效停留时间的要求。 加氯量计算 设计最大投氯量为 每日投氯量为 选用贮氯量为1000kg的液氯钢瓶，每日加氯量为1/2瓶，共贮用10瓶。每日加氯机1台，单台投氯量为1525kg/h。配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=36m，扬程不小于20mH2O.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）。混合搅拌机功率为 N0=式中 QT混合池容积，m 水力粘度，20时 =1.0610G 搅拌速度梯度，对于机械混合500s实际选用 JBK-2200柜式调速搅拌机，搅拌器直径2200 mm，高度H=2000mm，电动机功率为4.0KW。十一、污泥的处理1、浓缩池的设计计算浓缩池为钢筋混凝土结构圆形池，浓缩池有重力浓缩、气浮浓缩、机械浓缩三种，在此选择重力浓缩，重力浓缩池的形式设计为辐流式的，带有刮泥机及搅动栅的圆形辐流式沉淀池。进入浓缩池前，含水率，浓缩后污泥含水率为。进泥管DN150 mm；中心进泥筒直径为500 mm。（1）、计算污泥浓度（污泥密度按1000kg/m3计）（2）、污泥浓缩池的面积污泥固体通常取30kg/m2 则（3）、污泥浓缩池的直径（4）、污泥浓缩池的高度（5）、超高：。 缓冲层：（6）、池底坡度造成的深度为（7）、泥斗深度：（8）、有效水深：（9）、浓缩池总深度核算所处理的污泥量为（取1724）固体物质负荷处理后的污泥量为=2、浓缩污泥提升泵房（1）、污泥提升泵 流量Q=300=12.5扬程H=4.0（-1.5）+6.0+1.5=13选用2PN污泥泵两台，一用一备，单台Q=40，H=21.0H2O，N=11KW。（2）、泵房 平面尺寸LB=6.05.03、污泥的脱水间进泥量Q=300=12.5 Q=300=12.5，P=95.0出泥饼 G=45，P=75.0泥饼干重 W=11.25选用DY3000带式脱水机，带宽3，处理能力为600kg干泥，选用2台。每台脱水机冲洗用水量为35；单台系统总功率N=36.9KW。脱水车间平面尺寸LB=30.018.04、污泥外运通过浓缩脱水和的污泥用车辆外运，如果有利用价值时可以考虑一下污泥生产砖和水泥，或者可以做一些副业，因为污泥中的肥料丰富所以可以种植蔬菜和花木。如果没有利用价值就可以利用它来填埋土地。第四章 主要设备说明一 机械格栅1、 简介由驱动装置、机架、除污耙、撇渣机构、同步链条、栅条等组成。该机两内侧各有一圈链条同步运转。、除污耙架的三角杆架结点之一与链条通过销轴绞结，另两结点有滚轮插入，在平行于栅条的导轨槽中，当链条由除污机上部的驱动装置带动后，耙架受链条绞结点和导轨的约束做平面运动，当耙板运动到除渣口部位时，除渣装置在重力作用下，把耙板上的污物刮到除渣口。2、 规格及主要技术参数参数型号栅宽度/mm栅高度/mm栅条间隙/mm除污耙行走速度/m/min格栅倾角电机功率/kwGLGS980980700200020504.42750.75GLGS11001100700200020504.42750.75GLGS12201220700200020504.42750.75GLGS13401340700200020504.42751.1GLGS14601460700200020604.42751.1GLGS15801580700200020604.42751.1GLGS17001700700200020604.42751.5GLGS18201820700200020604.42751.5GLGS19401940700200020604.42751.5GLGS20602060700200020604.42751.53、 适用范围该格栅适用于深池，如污水收集深井池等。对污水中的长纤维、带状物等杂质物去除效果尤好。4、 优缺点该格栅占地面积小。由于传动部件均在水面以上，结构较为简单，因此制造、维护较为方便。缺点是杂物进入链条和链轮之间时容易被卡住，套筒滚子造价高，耐腐蚀性差。二曝气池选择选择ASQ型射流曝气机1、 简介 ASQ型射流曝气机由射流曝气器、循环水泵、机座、吸气管等组成，由循环泵输送废水，经泵嘴混合形成负面而吸入空气，在经扩散管均匀混合喷出，达到充氧与搅拌的功能。其投资较省，安装及维修方便，但氧的利用率较低。适用调节池预曝气、接住氧化池等处理设施。2、 规格及性能参数型号配套水泵/kw循环水量/m3/h吸气量/m3/h充氧量/kg/h吸气口直径mm处理水深度mmASQ11.520110.83235ASQ22.240281.54235ASQ33.060452.55035ASQ44.090804.55035ASQ55.51201206.55035处理单元项目设计参数备考沉砂池面积负荷停留时间1800 m3(m2d)3060s沉淀池面积负荷30m3(m2d)曝气生物滤池滤速BOD容积负荷25m/d2.0kg/(m3d)处理水池有效容积好氧生物滤池反冲洗一次的用水量反冲洗污水池有效容积曝气生物滤池反冲洗一次所产生的反冲洗污水量接触反应池接触反应时间15min污泥重力浓缩池固体物负荷40 kg/(m3d)污泥贮池停留时间2d污泥脱水机运行时间每周6次每次6小时第五章 污水厂总体布置第一节 主要构（建）筑物与附属建筑物一、 主要构筑物1. 格栅：尺寸为LBH = 3.5 m1.8 m1.5 m 选择两台高链式机械格栅机，一台备用。2. 沉砂池：沉砂池为矩形的钢筋混凝土结构，LBH = 12 m1.8 m2.0 m（有效水深为1.6m）分两槽，每槽宽1m。每条槽的一侧，装有带上喷口的钢管一条，管径按喷口出流而减小，在池末端该管终端。3. 初沉池：平流式沉淀池，一共12座，每座尺寸为LBH = 27 m10 m7 m 4. 氧化沟：鼓风曝气型氧化沟采用钢筋混凝土结构，一共设两组鼓风曝气型氧化沟，每组的尺寸为，每组池设三个沟。5. 二沉池：圆形辐流式沉淀池，直径设为45 m，沉淀池高度为6.5 m。6. 污泥浓缩池：直径设为25 m，高度为2.8 m。二、 附属建筑物1. 集水井：格栅除渣后污水进入集水井向提升泵房给水。2.提升泵房：泵房一座，配用台提砂泵，一用一备，共两台。选用螺旋离心泵，电动机功率为11.0KW。提升泵房平面尺寸：。3.配水井：曝气沉砂后污水进入配水井向氧化沟配水，每组氧化沟设配水井一座，同时回流污泥也经配水井向氧化沟分配。配水井尺寸直径3.05.0m。第二节 污水厂平面布置一、污水厂平面布置原则处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑：（1）贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。（2）土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段（3）在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满