水污染控制工程课程设计任务书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除水污染控制工程课程设计时间安排第十四周（5月27日5月31日）（教室待定）星期一（27日）下午：集中上课，介绍课程设计任务星期二（28日）上午：计算粗隔栅、集水井、细隔栅下午：计算沉砂池、初沉池星期三（29日）上午：计算推流式曝气池下午：计算曝气装置星期四（30日）上午：计算二沉池、下午：计算浓缩池（合并初沉池与二沉池污泥）星期五（31日）上午：计算污泥脱水、固体物料平衡下午：高程计算、污水厂总体布置第十五周（6月3日6月7日）（教室待订）星期一（3日）编写设计说明书星期二（4日）编写设计说明书星期三（5日）计算机CAD制图（平面布置图）星期四（6日）计算机CAD制图（工艺流程兼高程图）星期五（7日）上午：打印设计说明书和两张图下午：4点半之前交作业（环境工程教研室）水污染控制工程课程设计任务书一设计题目某城市日处理水量X万m3污水处理厂工艺设计二基本资料1污水水量与水质污水处理水量：X万m3d；污水水质： BOD5X mgL，SS XmgL。 2处理要求 BOD520mgL，SS30mgL。 3处理工艺流程污水拟采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如下：污水集水井污水泵房格栅间计量槽沉砂池初沉池曝气池 二沉池出水 污泥回流泵房 外运 外运 混合污泥泵房污泥浓缩池污泥脱水 外运 上清液回流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2；最热月（七月）平均为31；极端气温，最高为41.9，最低为-6；水文：降水量多年平均为每年1500mm；蒸发量多年平均为每年800mm；地下水水位，地面下56m。5厂区地形污水厂选址区域海拔标高在10m，平均地面坡度为0 ；厂区征地面积为东西长400m，南北长300m。 三设计内容对工艺构筑物选型作说明；主要处理设施(格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池)的工艺计算；隔栅：除渣量，水头损失；沉砂池：除砂量，尺寸，个数，水头损失；初沉池：污泥量，尺寸，个数，水头损失；曝气池：工艺计算，尺寸，个数，水头损失；二沉池：污泥量，尺寸，个数，水头损失；污泥浓缩池：污泥量，尺寸，个数，水头损失；污泥脱水：污泥量，尺寸，个数，水头损失；整个流程的高程计算；污水处理厂平面和高程布置。 四设计成果设计计分说明书一份；设计图纸：污水平面图和工艺流程兼高程图各一张。 水污染控制工程课程设计指导书一总体要求在设计过程中，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。设计计算说明书，应内容完整(包括计算草图)，简明扼要，文句通顺，字迹端正。设计图纸应按标准绘制，内容完整，主次分明。 二设计要点1、污水处理设施设计一般规定污水流量总变化系统数取1.2。处理构筑物流量：曝气池之前：各种构筑物按最大日最大时流量设计；污泥量、渣量按平均日平均时流量设计。曝气池之后：(包括曝气池)，构筑物按平均日平均时流量设计。处理设备设计流量：各种设备选型计算时，按最大日最大时流量设计。（本设计不选型）管渠设计流量；按最大日、最大时流量设计。（本设计不选管径）各处理构筑物不应小于2组(个或格)，且按并联设计。 2、集水井3、格栅除渣量：0.02 m3/ 103 m3污水含水率：80%容重：960 kg/ m3 4、沉砂池型式：平流式。水力停留时间选60s。沉砂量可选0.05L / m3，贮砂时间为2d，重力排砂。含水率：60%容重：1500 kg/ m3砂斗下口，倾角自定。设计参数有效水深：1.2m宽度：每格 0.60.8m坡度：0.02水平流速：最大0.3m/s，最小0.15 m/s5、初沉池型式：中心进水，周边出水幅流式。 设计参数表面负荷：2.0 m3 / (m2.h)沉淀时间：1.52.0 hSS去除率：70BOD5去除率：30池底坡度：0.08直径 / 有效水深 = 612机械刮泥贮泥时间：2 d污泥含水率：95%污泥容重：1000 kg/ m3对出水、进水作整流说明。6、曝气池型式：传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。 设计参数曝气池污泥负荷：0.3kgBOD5 / (kg MLSS.d)，再按计算法校核。污泥回流比R：3080SVI值选120150ml / g，污泥浓度：可计算确定，但不宜大于3000mg / L。回流污泥浓度：计算确定，大约8000 mg / L。VSS / SS = 0.8停留时间：35hBOD5去除率：90长宽比：58有效水深：44.5m曝气参数：小气泡扩散器：Ea = 0.10安装深度：距池底0.2m，平铺。水温：20确定风量和风向其余参阅参考资料。7、二沉池型式：中心进水，周边出水，辐流式二沉池。设计参数表面负荷：1.0 m3 / (m2.h)沉淀时间：22.5 h贮泥时间：2 h说明进出水配水设施。 8、污泥浓缩池固体通量：1kg/m2.h；浓缩后污泥含固率：4%；水力负荷：0.4 m3 /m2.h ；有效深度：4m；停留时间：12h；上清液总固体的10%。9、污泥脱水聚丙烯酰胺：用量：0.2%（污泥干重）；溶液浓度：0.2%。脱水后污泥含水率：80%；污泥回收率95%；采用带式压滤机。10、固体物料衡算11、高程布置计算高程布置原则见教科书。构筑物水头损失参考教科书。进入集水井：水面高程：7m二沉池出水井：水面高程：9.7 m地面高程：10m各种泵不计算，不选型。高程布置图横向和纵向比例一般不相等，横向比例可选1/1000左右，纵向1/500左右。12、平面布置污水厂厂区主要车行道宽68m，次要车行道34m，一般人行道1.5m，道路两旁应留出绿化带及适当间距。污泥处理部分场地面积预留，可相当于污水处理部分占地面积的30，但不做设计。厂区平面布置时，除处理工艺管道之外，还应有空气管，自来水管与超越管，管道之间及其与构筑物，道路之间应有适当间距。污水厂厂区适当规划设计机房(水泵、风机、剩余污泥、回流污泥、变配电用房)、办公(行政、技术、中控用房)、机修及仓库等辅助建筑。厂区总面积控制在(400300)m2以内，比例1/10001/2000。图面参考给水排水制图标准GBJ 10687，重点表达构(建)筑物外形及其连接管渠，内部构造及管渠不表达。三对设计文件内容和质量的要求设计计算说明书和设计图纸，是反映设计成果的技术文件，课程设计应满足初步设计深度对设计文件的要求。1设计计算说明书要求： a应说明污水厂污水处理的工艺过程，说明选择构筑物型式的理由。b应说明构筑物设计参数，并列出数值。c应计算污水处理构筑物或设施的主要工艺尺寸，应列出所采用全部计算公式和采用的计算数据。应附相应计算草图。d应说明采用的污水泵、鼓风机、剩余污泥和回流污泥泵的型式。e应说明主要处理构筑物的排泥方法。f应结合污水厂总体布置原则与污水处理实际过程需要，说明污水厂平面布置和高程布置的合理性，并附平面和高程布置草图。g设计计算说明书应有封页和目录。h说明书针对计算和说明，应内容完整、条理清楚、简明扼要、文句通顺、字迹端正。水污染控制工程课程设计计算说明书第一章 总论第一节 设计任务和内容第二节 基本资料 第二章 污水处理工艺流程说明第三章 处理构筑物设计第一节 集水井第二节 格栅第三节 沉砂池第四节 初沉池第五节 曝气池第六节 二沉池第七节 浓缩池第八节 污泥脱水第四章 固体物料衡算第五章 高程计算第六章 污水厂总体布置第一节 主要构(建)筑物与附属建筑物第二节 污水厂平面布置水污染控制工程课程设计图纸 污水厂总平面布置图包括：主要处理构筑物、处理建筑物、辅助构(建)筑物、附属建筑物、道路、绿化地带及厂区界限等，并用坐标表示其外形尺寸和相互距离。绘出各种连接管渠，管道以单线条表示，并标明管径。图中应附构(建)筑物一览表，说明各构(建)筑物的名称、数量及主要外形尺寸。图中应附图例及必要的文字说明。图中应附比例、风玫瑰图。 工艺流程兼高程图包括：主要处理构筑物和设施的构造简图，应绘出各构筑物之间的连接管渠。图上应标出各处理构筑物的顶、底及水面标高，应标出主要管渠、设备机组和地面标高。图上应附处理构筑物、设备名称。图上应附图例、比例。 图中文字一律用仿宋体书写。图例的表示方法应符合一般规定和制图标准。图纸应注明图标栏及图名。图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别。图幅宜采用2号图。 课程设计的主要参考资料 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)排水工程(上)，中国建筑工业出版社，1996年6月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)室外排水设计规范GBJ 1487教材污水处理厂设计与运行，化学工业出版社，2001年8月三废处理工程技术手册，化学工业出版社，2000年4月水处理工程师手册，化学工业出版社，2000年4月设计计算一、集水井取水力停留时间取1 h。有效水深取5m，方形井，超高2米，集水井上部1500 mm处设事故口。1、有效容积（V）V= T=0.2416060=864 m式中：最大污水流量，；T污水停留时间，h。2、池底面积（A）A=V/H=864/5=172.8 m23、集水井的尺寸集水井用正方形：取长为13.1 m，宽为13.1 m。4、注意事项（1）集水井采用完全地埋式，钢筋混凝土半封闭结构，壁厚为500mm。（2）集水井距井顶1.5米处设事故排口排水管，管径为DN700mm，当后面的构筑物发生故障时，可将水直接排到出水井。（3）平台到池底设供上下用的扶梯，台上有梁勾、滑车、葫芦吊等，以供安装维修使用。（4）集水井上加网格盖，在集水井入口出安装粗格栅。二、格栅1、栅条的间隙数（N）7设栅前水深h=1.2m，过栅流速v=0.8m/s,栅条间隙宽度b=0.005m，格栅倾角为60则 取56个。 则栅条的数目为55。 式中：最大设计流量，m3/s；格栅倾角，度；b栅条间隙，m；h栅前水深，m；v污水的过栅流速，m/s。2、栅条建筑宽度（B）7设栅条宽度S=0.01 m B=S(n-1)+bn=0.01（56-1）+0.00556=0.83 m3、水头损失7e=c=2.42（0.01/0.02）4/3=0.96= esinak=0.96(0.8/19.6)0.873=0.1 m式中：e阻力系数；c栅条的形状系数；g重力加速度；k考虑到由于格栅受污染物堵塞后，栅条阻力的增大系数；阻力损失。4、栅后槽的总高度H7 H=h+h1+h2 =1.0+0.3+0.1 =1.4 m式中：栅前渠道超高，m。5、格栅的总建筑物的长度L=(0.26-0.2)/(2tg20)=0.08mL= L1/2=0.04mH1=h+h2=3.0+0.3=3.3mL=L+L+1.0+0.5+=2.7m6、每日栅渣量（W）7在格栅间隙10 mm的情况下，设栅渣量为每1000 m3污水产渣0.1 。 =(0.240.186400)/1000 =2.08 因，所以宜采用机械清渣。式中：每1000 m3污水产渣量，取0.1。三、平流式沉砂池1平流式沉砂池的设计参数（1）最大流速 0.3 m/s，最小流速 0.15 m/s；（2）最大流量时，停留时间不小于 30 s，一般为 3060 s 。（3）有效水深不大于 1.2 m，一般 0.251.0 m 。池宽不小于 0.6 m 。（4）池底坡度 0.010.02 ，用机械除砂时按设备要求考虑池底形状。2平流式沉砂池的计算公式当无颗粒沉降资料时：（1）长度LL = vt V ：最大设计流量时的流速，m/s ； t ：最大设计流量时的停留时间，s 。（2）水流断面面积AA = qvmax /vqvmax ：最大设计流量，m3/s 。（3）总宽bb = A /h2h2 ：设计有效水深，m 。（4）贮砂斗所需容积VV = 86400 qvmax XT/ KZ106 X ：城市污水沉砂量；T ：排砂时间间隔，d ；KZ ：生活污水总变化系数。（5）贮砂斗各部分尺寸计算设斗底（下口）宽 b1 = 0.5 m斗壁倾角 60斗上口宽 b2 = b1 + 2 h3/tg60容积：V1 =（S1 + S2 + （S1 S2）0.5）h3/3 = （b12 + b22+ （b1 b2）0.5）h3/3h3：贮砂斗高度， m ；S1，S2：上口和下口的面积 ，m2 。（6）贮砂室高度 h3重力排砂，池底坡度 i = 6%h3 = h3+ 0.06L2 = h3+ 0.06（L - 2 b2- b）/2（7）池总高 hh = h1+ h2 + h3 h1 ：超高， m ；h2：有效水深，m ；h3：贮砂斗高度 ，m 。（8）核算最小流速vminvmin = qvmin / n1 Amin qvmin ：设计最小流量 ，m3/s ；n1 ：沉砂池数目（最小流量时）；Amin ：最小流量时沉砂池中水流断面面积，m2 。（9）进水口应设置整流装置。四、初沉池设计进水量：Q=10000 m3/d （每组10000 m3/d,共4组） 表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h 固体负荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h 堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)3.设计计算（1）沉淀池面积：按表面负荷算： m2（2）沉淀池直径： （3）沉淀部分有效水深：h2=qbT=1.02.5=2.5m104.3 m3 r1:泥斗上口半径, m,取r1=6mr2:泥斗下口半径, m,取r2=3mh5:泥斗高度, m, 取2m （7）污泥部分圆锥体（棱台）部分容积V2圆锥：V2 = h4 （R2 + Rr + r2）/3h4：圆锥高度，R，r ：圆锥上、下部半径，其中h4=i(D-d)/2 式中i:池底坡度,i取0.06H4=0.06(23-12)/2=0.33m V2 =3.140.33(11.511.5+11.56+66)/3=81.9 m3（8）总高度: H = h1 + h2 + h3+ h4 =0.3+2.5+0.3+0.33 =3.43m h1:超高,m,取0.3m h2:缓冲层高度,m,取0.3m说明:污水经初沉池处理,去除BOD5为30%,SS去除70% 故,流出初沉池后，BOD5=(1-30%)190mg/L=133mg/L SS=(1-70%)223mg/L=66.9mg/L五、曝气池曝气池污泥负荷：0.3kgBOD5 / (kg MLSS.d)，再按计算法校核。污泥回流比R：一般3080SVI值选120150ml / g，污泥浓度：可计算确定，但不宜大于3000mg / L。回流污泥浓度： SS=106/ SVI计算确定，大约8000 mg / L。VSS / SS = 0.8停留时间：35hBOD5去除率：90长宽比：58有效水深：44.5m曝气参数：a= 0.53kgO2/kgBOD5 b= 0.11 53kgO2/kgVSS.d O2 = aqv（S0 - S）+ bVX （ kg / d ）小气泡扩散器：Ea = 0.10安装深度：距池底0.2m，平铺。水温：202、设计计算： (1)处理效率： E=(La-Lt)/La100%=Lr/La100% =(133-20)/133100% = 85% La: 进水的BOD5浓度，mg/L,取133mg/L Lt: 出水的BOD5浓度，mg/L，取20mg/L Lr: 去除的BOD5浓度，mg/L (2)曝气池容积：V = qvmaxLr/(FwNw)= qvmax Lr/Fr = 40000(133-20)/(0.32000)=7533 m3 Fw: 污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSS.d) Fr: 容积负荷，kgBOD5/( m3.d) Nw: MLSS浓度，mg/L, 取2000mg/L 取h=5m;A=V/h=7533/4=942 m2 取长a=66m,则宽b=14.3m 取三廊道,则每个池长 a1=22m(3)名义水力停留时间和实际水力停留时间 =V/ qvmax =V/（1+R）qvmax (式中R:污泥回流比,取0.5) = 3767/1667=2.26h = 3767/(1+0.5)1667=1.51h(4)污泥龄tw tw =1/(aFw-b) a: 污泥增殖系数，一般为0.5-0.7,取0.6 b: 污泥自身氧化率,一般为0.04-0.1,取0.07 tw = 1/(0.60.3-0.07)=9.09(5)剩余污泥产量Y: Y=a qvmax Lr/(1+btw) Y=0.60.2041667/(1+0.079.09)=124.67kg/h(6)计算曝气池中悬浮物浓度: 设SVI=125ml/g SS=106/SVI=106/125=8000mg/L 又VSS/SS=0.8 故 VSS=0.88000=6400mg/L (7)曝气池需氧量O2: O2 = aqv（S0-S）+ bVX（ kg/d） a: 氧化每BOD所需氧的质量(kg),一般取数值为0.420.53,取0.53kg O2 /kgBOD b: 污泥自身氧化的需氧率,一般为0.180.11,取 0.1153 kg O2 /kgVSS.d X: 曝气池的污泥浓度,mg/L,取6400/3=2133 mg/L S0: 曝气池进水的平均BOD值, mg/L,取 224 mg/L S: 曝气池出水的平均BOD值, mg/L,取20 mg/L O2=0.5340000(133-20)/1000+0.115351002133/1000=3649.87kg/d 在计算空气量时,要考虑氧的利用率以及安全因素。本设计中曝气扩散器利用率Ea=0.1,安全因素采用1.3。 设空气密度为1.201kg/ m3,空气中氧含量为23.2%,则所需的理论空气量为3649.87/(1.20123.2%)=13099.25m3/d,实际需要空气量为13099.25/(0.12460)=90.97 m3/min,设计所需空气量为1.390.97=118.26 m3/min 所以两个池子共需要空气量为118.262=236.52 m3/min六、二沉池设计参数：表面负荷：1.0 m3 / (m2.h)；沉淀时间：22.5 h；贮泥时间：2 d；污泥含水率：99%；比重：1015 kg/ m3。3、设计计算 （1）沉淀池部分水面面积： A = qvmax /nq = 0.4633600/2=834m2n ：沉淀池个数。q ：表面负荷，1.53.0 m3/m2.h（2）池径：D =（4A/）0.5=（4834/）0.5=32.6 m3,取D=33m（3）实际水面面积：F = D2/4 = 3.14332/4 = 854.87m2（4）实际表面负荷：q= qvmax /nF = 1667/（2854.87）= 0.975m3/m2.h （5）堰口负荷：q1=qvmax /（D）=1667 / （3.633）=4.47 L/m.s（6）校核固体（污泥）负荷： q2= 24（1+R）qvmax X/A =24（1+0.5）16670.0873/834 =6.28 kg / m2.d R:污泥回流比 X:混合液悬浮固体浓度,取0.0873 mg/L （7）澄清区高度h2：h2= qvmax t /A =,满足D/ h2=6-12 t: 沉淀时间,通常取1-2h,此处取2h （8）污泥区容积：V = qvmax（C0C1）8640000T/（KZ（100-）n） = ：污泥含水率 97%：污泥容重 1000 kg / m3 T: 两次排泥的时间间隔,dC0:进水SS浓度, mg/LC1:出水SS浓度, mg/LKZ:污水流量总变化系数(9)污泥斗容积： V1 =（r1 + r2 + r1 r2）h5/3 = r1:泥斗上口半径, m,取r1=9mr2:泥斗下口半径, m,取r2=6mh5:泥斗高度,m,取2m（10）边坡到中心的落差：其中h4=i(D-d)/2式中i:池底坡度,i取0.08（11）总高度: H = h1 + h2 + h3+ h4+ h5+ h6 h1:超高,m,取0.3m h3:缓冲层高度,m,取0.5m 污泥区高度h6：m,取1m （12） 剩余活性污泥量：Px = Yqv（S0 - S）- KdVX （ kgVSS/d ） =Y：产率系数，kgVSS/kgBOD5， 取0.6 kgVSS/kgBOD5 Kd：内源代谢系数，kgVSS/kgVSS.d ，取0.08 kgVSS/kgVSS.d S0：曝气池入流BOD值，kg/ m3，取0.224 kg/ m3 S：曝气池出流BOD值，kg/ m3，取0.02 kg/ m3 qv：曝气池设计流量，m3/d V：曝气池容积，m3 X：曝气池中的平均VSS浓度，kg/ m3，取2.133 kg/ m3七、污泥浓缩池污泥总量初沉池和二沉池两部分污泥量之和。Q=1967.5m3/d 含水率99.6%，（即固体浓度=4kg/）浓缩后含水率97%，（固体浓度=30kg/）式中：WS每日剩余活性污泥体积，m3/d，WS=7870 m3/d；P1浓缩前污泥的含水率，P1=99.6%；P2 浓缩后污泥的含水率，P2 =97%。Q=V1XR=10493.5=3671.5Kg/d其中5%污泥随上清液回流到污水提升泵中：95%进入污泥脱水间：则1、 浓缩池面积A 根据表选用污泥固体通量G=30kg/（m2d）A=262.3m22、 浓缩池直径D 设计采用n=2个圆形辐流式单池面积=131.2(m2)浓缩池直径D=12.9m，取13m3、浓缩池深度H浓缩池工作部分有效水深=式中，T为浓缩时间，h，取T=13h=2.6m超高=0.3m,缓冲层高度=0.3m，浓缩池为机械刮泥，池底坡度i=0.05，污泥斗下底直径=1.4m，上底直径=1.93m池底坡度造成的深度=（）i=（）0.05=0.20m污泥斗高度=()=()=0.38m浓缩池总高度H=0.3+2.6+0.3+0.20+0.38=3.78m设计污泥池有效容积为400m3，尺寸：DH=10.0。4.5m，分为2座，交替使用。钢砼结构，地下池。主要设备：（1）污泥泵选用偏心单螺杆泵4台，2用2备，流量Q=25m3/h，N=5.5Kw；（2）中心传动浓缩机1台， N=2.2Kw。八、污泥脱水经过浓缩污泥产量为WS1=7476.5m3/d。根据所处理的污泥量采用带式压滤机。产生的干污泥量：设泥饼含水率为80%，则：其中5%污泥随上清液回流到污水提升泵中：95%外运聚丙酰胺投加量：22稀释罐的容量：式中：每天稀释总量，；稀释比例，取0.2-1%。设二个储罐，使用一个，备用一个，每隔8小时换一次稀释罐，则一天换3次。每个稀释罐的容积是20九、固体物料衡算将隔栅、沉砂池、初沉池、二沉池、浓缩池、污泥脱水的固体物料计算列出。6.1格栅（3个）W=（m）W总=3W=4.5m3/dM总=3M=4320Kg/d外运6.2沉砂池（2个）W总=2Q砂=3.51m3/dM总=2M=5265Kg/d外运6.3 A2/O池剩余非生物污泥计算公式：=(0.4-0.02)50%=5700 kg/d剩余污泥总量：=2170+5700=7870 kg/d含水率99.6%Qs=5700/（0.0041000）=1425m3/dQ=7870/(0.0041000)=1967.5m3/d=82.0 m3/h6.4二沉池 M总=3=8116Kg/d，含水率99.6% 6.5浓缩池污泥总量Q=1967.5m3/d 含水率99.6%，（即固体浓度=4kg/）浓缩后含水率97%，（固体浓度=30kg/）式中：WS每日剩余活性污泥体积，m3/d，WS=7870 m3/d；P1浓缩前污泥的含水率，P1=99.6%；P2 浓缩后污泥的含水率，P2 =97%。Q=V1XR=10493.5=3671.5Kg/d其中5%污泥随上清液回流到污水提升泵中：95%进入污泥脱水间：则十、高程计算一、格栅到沉砂池（1）沿程阻力Q=451.4L/s，v=0.9m/s，1段，L=15.0m查附录2-11得：i=0.001，D=900mm，n=0.014，h/D=0.75取璧厚为10mm，此时k=1（以下均同）.（2）局部阻力取1个阀门，二个弯头，进口，出口，。=0.1653m则h=0.015+0.1653=0.1803 m。实际设计时取0.4m。二、沉砂池到A2/O池（1）沿程阻力Q=451.4L/s，v=0.9m/