水污染控制课程设计--某城市日处理16万m3污水处理厂工艺设计-精品

水污染控制工程课程设计水污染控制工程课程设计设计题目：某城市日处理16万m3污水处理厂工艺设计系 别：环境工程与化学系专 业：环境监测与治理18目录第一章 总论11.1设计题目11.2设计要求11.3设计资料1第二章 污水处理工艺流程说明12.1工艺方案分析12.2工艺流程1第三章 设计说明书23.1进水管道的计算23.2 粗格栅23.3 污水提升泵房43.4 细格栅53.5沉砂池63.6初沉池73.7曝气池103.8二沉池133.9 污泥泵房143.10消毒池143.11污泥浓缩脱水机房153.12主要设备说明15第四章 污水厂总体布置174.1污水处理厂平面布置174.2污水处理厂处理工艺高程布置17参考文献17小结18第一章 总论1.1设计题目某城市日处理16万m3污水处理厂工艺设计1.2设计要求污水经二级处理后应符合下列要求：CODCrmg/L, BOD5 20mg/L，SS 30mg/L, 氨氮 5mg/L。1.3设计资料(1)污水水质水量污水处理水量：16万m3/d；污水流量总变化系数取1.2污水水质：CODCr=450mg/L, BOD5 =200mg/L，SS =250mg/L, 氨氮=15mg/L。(2) 气象及水文资料风向：全年主导风向为北北东风。气温：最冷月平均-3.5最热月平均32.5最大冻土深度0.18m水文：降水量年平均728mm；蒸发量年平均1210mm；地下水位，地面下5-6m。(3) 厂区地形厂区海拔标高65，污水进入格栅间水面相对原地面标高为-2.70，二沉池出水井水面相对原地面标高为-0.30。第二章 污水处理工艺流程说明2.1工艺方案分析由于污水的水质较好，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去处目标是BOD5，根据0.3可知,污水可生物降解, 重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标, 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，即采用传统活性污泥法工艺处理本设计采取活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流曝气池。2.2工艺流程污水的处理工艺流程如下图：污水格栅污水泵房沉砂池初沉池曝气池二沉池消毒池出水第三章 设计说明书3.1 进水管道的计算根据流量Q=m3/d=6666.7 m3/h=1.852 m3/s污水流量总变化系数取1.2,则最大设计流量Qmax= m3/d =8000 m3/h =2.222 m3/s，选择管径D=500mm，坡度i=0.0016。由环境工程设计手册查得，进水管充满度h/D=0.75，最小设计流速为0.81。3.2 粗格栅粗格栅用以截留水中较大悬浮物和漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道发梦的较大的悬浮物，并保证后续处理设施正常运行的装置。设计规定：(1) 水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合以下要求：人工清除2540mm机械清除1625mm最大间隙40mm(2) 在大型污水处理厂或泵站前大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3），应采用机械清除。(3) 格栅倾角一般用，机械格栅倾角一般为。(4) 过栅流速一般采用0.61.0m/s设计计算：格栅的设计计算主要包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算等，都可通过简图3-1进行格栅计算。图3-1 格栅水力计算简图栅条间隙数:本设计选4台粗格栅，根据最优水利断面公式知，每台过栅流量为 m/s。设过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙宽度b=0.025 m，栅条倾角.，则栅前水深m栅条间隙数n为：取42个栅槽宽度设栅条宽S=0.01m，则槽宽 m 过栅水头损失： 式中：h2水流通过格栅的水头损失（m）k系数，格栅受污堵塞后，水头损失增加倍数，一般k=3 形状系数，本设计采用迎水为半圆形的矩形 ，=1.83带入计算得：h2=31.83(0.01/0.025)4/3(0.92/19.6)sin60=0.058 m格栅总高度的计算设栅前超高h1=0.3m，格栅的总高：H=h+ h1+h2=0.56+0.3+0.058=0.918 m栅槽总长度L为： 试中：栅前槽高，H 1=h+ h1=0.86mL1进水管渠渐宽部分长度（m）；其中B1为进水渠道宽度B1=1.5h=1.50.56=0.84 m L1=(1.46-0.84)/2tg20=0.852mL2栅槽与出水渠道渐缩长度（m）;一般 L2=0.5 L1=0.50.852=0.426m进水渠展开角，=代入式中：L=0.852+0.426+0.5+1.0+0.86/1.732=3.27m 每日栅渣量W式中：W1单位体积污水栅渣量，m3/(103 m3污水)一般取0.1-0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值；Kz污水流量总变化系数。代入式中：W=2.2220.0286400/(1.21000)=3.2 m3/d 0.2 m3/d宜采用机械清渣。栅宽=0.556/(0.560.9)=1.103m选用4台GH-1300弧形格栅除污机，主要技术参数见表3-1。表3-1 GH-1300弧形格栅除污机主要技术参数有效栅宽/mm设备宽度/mm耙齿间隙/mm适用槽宽/mm安装角度/()耙行速度/(m/min)11401300251400752.143.3 污水提升泵房提升泵房以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。设计计算：经泵提升后的水面高度=二沉池出水井水面相对原地面标高+二沉池水损+曝气池水损+初沉池水损+沉砂池水损+细格栅水损+管道水头损失+富余水头=-0.3+0.6+0.4+0.6+0.25+0.2+0.95+0.5=3.2m设集水池有效水深=2.00m，过格栅水头损失=0.06m，进水管的管底标高=-2.7m则集水井最低水位=-2.7+0.50.75-2.0-0.06=-4.765m取泵站内水头损失=0.30m，富余水头=1.00m则水泵扬程=提升后的水面高度-集水井最低水位+泵站内水头损失+富余水头=3.2-(-4.765)+0.30+1.00=9.265m根据Qmax= m3/d =8000 m3/h，选用4用1备450QW2200-10-110型潜水排污泵，采用自动耦合式安装形式，主要性能参数见表3-2。表3-2 450QW2200-10-110型潜水排污泵主要性能参数流量/( m3/h)扬程/m排出口口径/mm功率/kw转速/(r/min)泵重/kg22001045011099023003.4 细格栅栅条间隙数:选用4台细格栅，每个旋流沉砂池各对应1台细格栅。每台过栅流量为 m/s, 设栅前水深h=0.8m,过栅流速v=0.9m/s,栅条间隙宽度b=0.01 m，栅条倾角. ，则栅条间隙数，取72个栅槽宽度设栅条宽S=0.01m，则槽宽m过栅水头损失： 式中：h2水流通过格栅的水头损失（m）k系数，格栅受污堵塞后，水头损失增加倍数，一般k=3 形状系数，本设计采用迎水为半圆形的矩形 ，=1.83带入计算得：h2=31.83(0.01/0.01)4/3(0.92/19.6)sin60=0.196 m格栅总高度的计算设栅前超高h1=0.3m，格栅的总高：H=h+ h1+h2=0.8+0.3+0.196=1.3 m栅槽总长度L为： 试中：栅前槽高，H 1=h+ h1=1.1mL1进水管渠渐宽部分长度（m）；其中B1为进水渠道宽度B1=1.5h=1.50.8=1.2m L1=(1.43-1.2)/2tg20=0.315mL2栅槽与出水渠道渐缩长度（m）;一般 L2=0.5 L1=0.50.315=0.158m进水渠展开角，=代入式中：L=0.315+0.158+0.5+1.0+1.1/1.732=2.61m 每日栅渣量W式中：W1单位体积污水栅渣量，m3/(103 m3污水)一般取0.1-0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值；Kz污水流量总变化系数。代入式中：W=2.2220.0986400/(1.21000)=14.4 m3/d 0.2 m3/d宜采用机械清渣。栅宽=0.5561000/(0.80.9)=772.2选用4台GH-1300弧形格栅除污机，主要技术参数见表3-3。表3-3 GH-1300弧形格栅除污机主要技术参数有效栅宽/mm设备宽度/mm耙齿间隙/mm适用槽宽/mm安装角度/()耙行速度/(m/min)11401300101400752.143.5沉砂池沉砂池的作用是从污水中将比重比较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无极颗粒沉淀，而有机悬浮颗粒则随水流带走。设计规定： 城市污水厂一般应设置沉砂池，座数或分格应不少于2座（格），并按并联实行原则考虑。 设计流量应按分歧建设考虑：当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；当污水为用提升送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。 城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，期含水率为60%，容重为1500kg/m3。 贮砂斗容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于，排砂管直径应不小于0.3m。 沉砂池的超高不宜小于0.3m. 除砂一边采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂场硬尽量靠近，以缩短排砂管的长度。常用的沉砂池形式有平流式、曝气、旋流沉砂池等。平流式沉砂池是常用的一种形式，具有结构简单，处理效果好的优点，但流速不易控制，排砂常需要洗砂处理等；曝气沉砂池通过调节曝气量可控制流速，沉砂效率稳定但耗能高；旋流式沉砂池可利用机械力控制水流流态与流速，沉砂效果好且占地面积小。说明：通过比较，本设计采用旋流式沉砂池。设计计算：设计4个2组合建旋流式沉砂池，则每个设计流量=8000/4=2000 m3/h=48000 m3/d根据给水排水设计手册第5册，选用旋流式沉砂池-12，沉砂池直径为D=3.66m，水深h=0.94m,池高H=3.55 m。下面校核表面负荷和停留时间。表面负荷 m3/(h),符合150-200 m3/(h)的要求；沉砂池总容积V=AH=1/43.143.663.55=37.3 m3,t=V/Q=37.3/0.556=67s满足停留时间不小于30s。污水的沉砂量，可按0.03L/ m3计算则排砂量=0.030.001=5.76 m3/d每个旋流式沉砂池各选用一台南京蓝深环境工程设备有限公司生产的XLCS-1800A旋流式沉砂池除砂器，流量1800，中心气提方式吸砂。每组选一台与其配套使用的LSSF型螺旋式砂水分离器。3.6初沉池密度大于水的悬浮物在重力的作用下出现下沉，从而实现泥水分离，使得污水得到净化。设计规定： 设计流量应按分期建设考虑； 沉淀池的个数或分格不应少于2个，比宜按并联系列设计； 池的超高至少用0.3m； 一般沉淀时间不小于1.0小时，有效水深多采用24m； 沉淀池的缓冲层高度，一般用0.30.5m; 污泥斗斜壁于水平面的倾角，方斗不宜小于，圆斗不宜小于 初沉池的污泥区容积，一般按不小于2日的污泥量计算，采用机械排泥时，可按4小时的污泥量计算。沉淀池按池内水流方向不同分为平流式、竖流式及辐流式三种。三种沉淀池的优缺点及适用条件见表3-4表3-4三种沉淀池的优缺点及适用条件池型优点缺点适用条件平流式对冲击负荷和温度变化适应能力较强施工简单，造价低 池子配水不均匀 采用多斗排泥时，每个泥斗需要单独设排泥管各自操作；采用机械排泥时设备易腐蚀适用地下水位较高及地质较差的地区适用大、中、小型污水处理厂竖流式排泥方便，管理简单占地面积小 池子深度大，施工困难 对冲击负荷及温度变化适应能力差且造价高 池径不宜太大适用于处理水量不太大的小型污水处理厂辐流式采用机械排泥，运行较好排泥设备有定型产品 水流速度不稳定； 易于出现异重流现象； 机械排泥设备复杂，对池体施工质量要求高适用地下水位较高的地区适用大、中型污水处理厂说明：通过比较，本设计采用中间进水周边出水辐流式沉淀池。设计计算：每个沉淀池表面积A：取表面水力负荷q=3.0 m3/(h),池个数n=4池直径：m,取 D=30m;有效水深h2:取污水在沉淀池内的沉淀时间 t=1.0hh2=qt=3.01.0=3.0 m 沉淀部分有效容积V: m3设SS去除率为E=60，污泥含水率为P=96，排泥时间T=4则污泥部分所需容积： m3污泥斗容积：设污泥斗上部半径r1=2m，污泥斗下部半径r2=1m，,则污泥斗高度m污泥斗容积V1: m3圆锥体部分高度：设沉淀池底坡度落： 取i=0.05，则圆锥体部分高度 m m3污泥总容积 m3 池子总高度H:取池子超高 m ，采用机械排泥，缓冲层高度， 则 m 沉淀池池边高度: m排泥机械：根据池径和池边高度，选择南京蓝深环境工程设备公司生产的ZBGN-30型桥式周边传动刮泥机。主要技术参数见表3-5表3-5 ZBGN-30型桥式周边传动刮泥机的主要技术参数池径/m池边高度/m周边速度/(m/mim)驱动功率/kw303.831.53.7曝气池曝气池的活性成分为活性污泥，活性污泥是细菌，真菌，原生动物和后生动物等不同的微生物组成的。在净化废水时，它们与废水中的有机营养物形成了极为复杂的食物链。活性污泥对废水中悬浮性或溶解性有机污染物（少数无机污染物）的净化，是由活性污泥吸附与凝聚和氧化与合成两个活性作用完成的。说明：本设计采用推流式曝气池，推流式曝气池处理效率高，适于处理要求高而水质稳定的废水。曝气池工作流程图如下：设计计算：设4座曝气池则每座曝气池的日平均流量Q=/4=40000 m3/d以下计算都是单个曝气池的有关数据曝气池进水浓度BOD5的确定经由一级处理，对BOD5的去除率取35%，则进入曝气池的BOD5浓度为mg/L确定曝气池对BOD5的去除率由于二级处理的出水要求BOD5 =20mg/L， 则二级处理对BOD5的去除率为 曝气池的尺寸确定：设混合液悬浮(MLSS)浓度mg/L，则混合液挥发性悬浮(MLVSS)浓度 mg/L，取污泥负荷0.4kgBOD5/(kgMLVSSd)则容积负荷kgBOD/(d)则 每座曝气池的容积 池深取，每座曝气池的面积为：池宽取B=6m，宽深比，介于12之间，符合要求。曝气池的长度：因为曝气池的长度过长，故采用5廊道式。长宽比：,介于510之间，符合要求。故单个曝气池的平面尺寸为49m30m。水力停留时间设污泥回流率为,则回流污泥浓度为污泥产量：设Y=0.6 ，则系统每日排出的剩余污泥量为去除每千克BOD5产泥量为kg/kg BOD5泥龄由二沉池底流排剩余污泥，则排泥量为/d曝气池需氧量：设氧化每kg BOD5需氧kg数() a=0.5， 污泥自身氧化需氧率kg/(kgMLVSSd)b=0.16则系统中混合液每日需氧量去除每千克BOD5需氧量为供气量的计算：采用180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器服务面积0.49，敷设于距池底0.3m处，淹没深度H=3.7m，计算温度定为25。查表得20和25，水中饱和溶解氧值为： ; 空气扩散器出口处的绝对压力： 空气离开曝气池池面时，氧的百分比为 =21(1-0.18)/79+21(1-0.18)=17.9 式中：空气扩散装置氧的转移效率，取18%曝气池混合液中平均氧饱和浓度换算为在20度条件下，转移到一定体积脱氧清水中的总氧量为 式中： 取，带入计算得：每个曝气池平均供气量： 每个曝气池平均面积为每个空气扩散器的服务面积按0.49计，则每个曝气池所需空气扩散器数为 个 取2994个则四个曝气池共需空气扩散器N=42994=11976个每个空气扩散器的配气量为风压：P = 曝气设备掩埋水深+曝气头损失+管路损失+富余压力 =3.7+0.4+0.15+0.25=4.5m(44kPa)根据所需压力和空气量，决定选用4用2备GM20L型单级高速离心鼓风机。GM型单级高速离心鼓风机采用三元半开式混流行叶轮，比普通离心叶轮外径小3040，一般鼠笼式电动机即可满足要求。3.8二沉池二次沉淀池有别于其他沉淀池，首先在作用上有其特点。它除了进行泥水分离外，还进行污泥浓缩；并由于水量，水质的变化，还要暂时贮存污泥。由于二次沉淀池需要完成污泥浓缩作用，所需要的池面积大于进行泥水分离所需要的池面积。说明：本设计采用周边进水周边出水的辐流式沉淀池，流量按最大设计流量8000 m3/h计算。每个沉淀池表面积A：取表面水力负荷q=0.8 m3/(h),池个数n=8池直径:m,取 D=40m;实际池表面积实际表面负荷 m3/(h)校核堰口负荷：单池设计流量m3/h，则L/(ms)1.7 L/(ms)校核固体负荷：kg/(d)150 kg/(d)故堰口负荷和固体负荷都符合要求。澄清区高度：设t=4h,则澄清区高度污泥区高度：设污泥在二沉池中的浓缩时间，则污泥区高度为池边深度，取4.5 m二沉池高度：设池边坡度为0.05，污泥斗直径d=2m，则池中心与池边落差超高,污泥斗高度,则二沉池高度=7m排泥机械：根据池径和池边高度，选择南京蓝深环境工程设备公司生产的ZBGN-40型桥式周边传动刮泥机。主要技术参数见表3-5表3-6 ZBGN-40型桥式周边传动刮泥机的主要技术参数池径/m池边高度/m周边速度/(m/mim)驱动功率/kw404.51.80.753.9 污泥泵房设污泥回流率为，则回流到每座曝气池的回流量=RQ=0.540000/24=833.33 m3/h，由二沉池底流排剩余污泥，则排泥量为/d=15.5/h排泥总量为15.58=124/h。回流泵选用4用2备300QW900-8-37型潜水排污泵。采用自动耦合式安装形式，流量Q=900/h,扬程H=8 m,排出口口径300，功率37KW,转速980r/min.污泥泵选用1用1备150QW140-7-5.5型潜水排污泵。采用自动耦合式安装形式，流量Q=140/h,扬程H=7m排出口口径 150，功率5.5KW,转速1440r/min.3.10消毒池设消毒池1座，处理能力按计算。说明：本设计采用廊道式推流反应池,设接触时间t=30min,液氯消毒。设计计算：接触池的尺寸设计接触池的容积为:设有效水深，则接触池的表面积为: 设接触池每廊道宽B=4.0m,则廊道总长为:设计采用8个廊道，则每个廊道长为:故单廊道平面尺寸为31.25m4.0m加氯间设计：（1）、加氯量：按每立方米投加0.01kg计，则加氯量为：=80 kg/h（2）、加氯设备：选用5台REGAL-2100型负压加氯机（4用1备），单台加氯量为20kg/h。3.11污泥浓缩脱水机房剩余污泥通过污泥泵房送至该车间进行浓缩脱水处理，使其形成泥饼由螺旋输送机送出外运。由二沉池底流排剩余污泥，则排泥量为/d=15.5/h排泥总量为15.58=124/h,则污泥浓缩脱水机房内设3用2备污泥浓缩脱水设备，1套投药系统。3.12主要设备说明：序号名称规格数量设计参数主要设备1粗格栅LBH=3.27m1.46m0.918m4座栅前水深h=0.56m过栅流速V=0.9m/s栅条间隙b=254台GH-1300弧形格栅除污机2细格栅LBH=2.61m1.43m1.3m4座栅前水深h=0.8m过栅流速V=0.9m/s栅条间隙b=104台GH-1300弧形格栅除污机3旋流式沉砂池DH=3.66m3.55m4座表面负荷停留时间t=67sXLCS-1800A旋流式沉砂池除砂器4台LSSF型螺旋式砂水分离器 2台4辐流式初沉池DH=30m6.18m4座表面负荷沉淀时间t=1hZBGN-30型桥式周边传动刮泥机 4台5推流式曝气池LBH =49m30m4m4座污泥负荷停留时间t=3.6hMLVSS:泥龄4用2备GM20L型单级高速离心鼓风机6辐流式二沉池DH=40m7m8座,表面负荷沉淀时间t=4hZBGN-40型桥式周边传动刮泥机 8台第四章 污水厂总体布置4.1污水处理厂平面布置该污水处理厂平面设计的任务是对各单元处理构筑物及辅助设施等的相对位置进行平面布置，包括处理构筑物及辅助建筑物，各种管线、管道及渠道，以及道路，绿化等。平面布置结果：污水由东南边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管排入河流。污水处理厂呈长方形，长328米，宽244米。根据进出水