水处理工程课程设计 2

北京航空航天大学梁大为,水处理工程课程设计城市污水处理厂初步设计,课程设计的目的和要求,课程设计的目的：学习城市污水处理厂工艺设计的一般步骤和方法；学会使用工具书和参考资料，培养独立进行工艺设计的能力；学会使用计算机绘图，掌握CAD绘制工程设计图纸的技能；通过课程设计，进一步系统地掌握所学的专业知识。课程设计的要求：在教师的指导下，独立完成设计任务书规定的工作内容；结合参观调研，将书本知识与工程实践有机结合。,进度安排,课程设计的进度安排：第一周：熟悉设计规范、设计手册、标准图集使用，确定备选方案及方案论证，完成设计计算说明书，确定主要设备清单，绘出设计草图；第二周：绘制初设图纸、解决绘图中的问题；第三周：完成所有设计图纸，打印出图，交设计任务书；答辩；,参考资料,(1)排水工程（上、下，第二版），张自杰，中国建筑工业出版社(2)给水排水设计手册（第1、5、6、7、9、11册），中国建筑工业出版社(3)室外排水设计规范(GB500142006)(4)全国通用给水排水标准图集(5)废水处理工艺设计及实例分析，陈季华等，高等教育出版社(6)水处理工艺设计计算，崔玉川等，水利电力出版社(7)建筑给水排水设计手册，陈耀宗等，中国建筑工业出版社,城市污水处理厂的设计步骤,一、设计的前期工作预可行性研究（投资3000万元，进行项目建议书，工程立项）可行性研究（设计任务书，设计方案，投资概算，可行性论证）项目的背景和历史；工程规模；污水的收集系统和收集区域；厂址选择；技术方案比较和推荐方案；管理机构和人员配备；工程费用估算；项目时间安排；经济效益、社会效益和环境效益评价,城市污水处理厂的设计步骤,初步设计（在可行性报告批准之后）设计说明书工程概况/设计依据/其他有关文件/城市概况及自然条件/现有排水工程概况/现有的环境问题工程设计厂址选择/污水水质、水量/工艺流程选择与布置/各处理构筑物/处理后的污水和污泥出路/污水厂内辅助构筑物/污水厂的总体布置/分期建设说明/存在问题等,城市污水处理厂的设计步骤,初步设计3.主要工程数量工程所需的混凝土量、挖土方量、回填土方量、个池体的容积等；4.主要材料和设备数量5.工程概算书6.初步设计图纸系统图/流程图/构筑物布置图/构筑物图/总平面图等；,污水处理工程课设的内容、步骤（Cont）,施工图设计布置任务熟悉题目收集、领取设计资料；熟悉：项目背景，设计规范（室外排水设计规范，GB500142006），设计手册（给水排水设计手册（第1、5、6、7、9、11册），标准图方案设计及论证提出几个备选，论证备选方案；参观调研，深化理解；,污水处理工程课设的内容、步骤（Cont）,初步设计编制设计说明书；单体构筑物设计计算；初步确定构筑物形式和尺寸；确定主要设备清单；绘制设计图纸，包括：污水处理平面布置图、污水与污泥处理高程图、曝气池（生化反应区）设计施工图,污水处理工程课设的内容、步骤（Cont）,设计成果完善整理整理设计说明书、设计计算书打印出图课程设计答辩总结课设内容；课设答辩,污水处理工程课设的内容、步骤（Cont）,设计说明书和计算书包括内容（Cont）：概述设计总体内容；进水来源分析，找到一个或多个备选工艺；污水处理工艺方案比较和选定对备选方案从占地、造价、技术先进性、运行稳定性、设备易得和可靠性等方面进行比较，分析各自优缺点，选择最优。拟选工艺的具体流程及说明对选定工艺的可行性进行具体论证；对各构筑物的功能进行详细的分析说明；进行设备选型,污水处理工程课设的内容、步骤,设计说明书和计算书包括内容：平面和高程的设计和计算；根据处理厂的布局要求和工艺特点进行平面布局，同时通过计算确定各单体构筑物的平面尺寸、高度，各管线的管径、标高，确定选用设备型号。经济概预算；根据容积或者面积粗略计算土建费用，设备费用尽量接近实际价格，通过询价确定。其他包括主要设备的型号、配置，污水处理设备启动和调试方法、运行方式以及控制参数，等。,城市污水处理厂的工艺设计,设计水质、水量处理工艺流程的选择与确定工艺设计计算与说明平面布置与工艺平面图高程布置与水力高程图曝气池设计与曝气池工艺图绘制工艺设计图的基本要求和常见问题,典型的城市污水水质,生物处理构筑物的进水中有害物质浓度不得超过规定的允许浓度；营养组合比：BOD5：N：P100：5：1典型的水质参数：BOD5150200mg/LCODCr300400mg/LSS250350mg/L氨氮1540mg/L总磷（以P计）410mg/LpH69,城市污水处理厂的设计水质、水量,设计人口当量（as）：BOD5：2035g/人.dSS：3550g/人.d设计当量人口（）：NQSa/as平均日污水量：设计规模，成本计算高日高时流量：管渠、物理处理构筑物高日均时流量：生物处理构筑物,城市污水处理厂的厂址选择,城市污水处理厂厂址选择的考虑因素：位于城镇水体和夏季主导风向的下游；有良好的工程地质条件；少拆迁，少占农田，有一定的卫生防护措施；便于污水、污泥的排放和利用，有扩建的可能；厂区地形不受水淹，有良好的排水条件；有方便的交通运输和水电条件。城市污水处理厂的占地指标,城市污水处理厂工艺流程的确定,选定处理工艺流程应考虑的因素：污水处理程度（排放标准，回用目标）；工程造价、运行费用及占地面积；当地的自然与工程条件；污水的水量规模与污水量日变化程度；工程施工和运行管理需要的技术条件。,典型的城市污水处理厂工艺流程：,（香港沙田污水处理厂，ShaTinWWTP）,格栅间,粗格栅：进厂污水道埋深大，应采用机械格栅；粗格栅保护水泵，格栅间隙2025mm；选用2台以上机械格栅，便于检修切换；合理设计格栅间，考虑接管、切换、维修和清渣的要求。参数计算：过栅流量采用最高日最高时流量栅宽计算=每台过栅流量/（栅前水深过栅流速）技术参数对比选择合适格栅机,格栅,提升泵房,提升泵房：半地下，与集水井合建，矩形或圆形；采用自灌式污水泵或潜水泵，水泵台数考虑流量匹配；可考虑单泵单管出水方式，与出水井匹配，流量调节；泵房布置考虑泵的检修、拆卸，室内排水、通风、值班。计算：水泵总设计流量按照最高日最高时考虑各构筑物的水头损失，计算总水损；水泵扬程=常水位-最低水位+泵后构筑物总水损+泵站水头损失+富余水头,细格栅,细格栅：充分发挥格栅的除污作用，泵后设细格栅；选用2台以上机械除污细格栅，格栅间隙510mm；合理设计格栅间，考虑接管、切换、维修和清渣的要求。,曝气沉砂池构造原理示意图,曝气沉砂池：1池2格，地上钢筋混凝土结构；与细格栅间合建，利用进、出水井作结构支撑；方形断面，曝气旋流，摩擦碰撞，强化分离；水流正交，挡板隔渣；坡底、边槽集砂，移动式机械刮吸排砂,曝气沉砂池的设计与计算,按最大设计流量设计，池数和分格数应不少于2；选定沉砂池水力停留时间(13min)，计算总有效容积；选定沉砂池设计水平流速(0.1m/s)，计算总有效断面积；选定沉砂池有效水深(23m)，计算池长和总宽度；根据宽深比要求(11.5)，确定池数或分格数；计算沉砂量(0.03L/m3)，校核沉砂斗容积，选择排砂设备；选定气水比(0.10.2)或曝气强度，计算曝气量；设计进、出水系统，空气管路系统，选择鼓风机和曝气装置。,城市污水处理厂工艺流程的确定,选定处理工艺流程应考虑的因素：污水处理程度（排放标准，回用目标）；工程造价、运行费用及占地面积；当地的自然与工程条件；污水的水量规模与污水量日变化程度；工程施工和运行管理需要的技术条件。典型的城市污水处理厂工艺流程：,沉淀池的类型及构造特点,平流式沉淀池【斜板（管）沉淀池】竖流式沉淀池辐流式沉淀池辐流式初沉池与二沉池的主要区别,沉淀池的类型及构造特点,辐流式沉淀池的设计与计算,确定沉淀池个数（不少于2个）；确定设计流量和表面负荷，计算单池面积；确定沉淀时间，计算有效水深并校核径深比（612）；计算沉淀池总高度（保护高有效水深缓冲层高坡底落差污泥斗高）；计算污泥量，校核污泥斗容积；设计进水系统，排水系统，排泥系统，排渣系统,活性污泥处理系统的基本流程,活性污泥法常用运行方式和主要工艺特征,活性污泥处理系统的工艺设计,选定处理工艺及流程确定主要工艺设计参数曝气池容积计算与工艺设计需氧量、供气量及曝气系统的计算与工艺设计回流污泥量、剩余污泥量及污泥回流系统的计算与工艺设计二沉池池型的选定、容积的计算与工艺设计,接触消毒与计量排放,接触消毒：液氯季节性消毒；加氯量10mg/L，选择加氯机，设计加氯间和氯库；接触池1池2格，折流廊道形，水面标高与地面平；接触时间30min，根据污水量计算接触池容积；合理设计接触池工艺尺寸，考虑混合、施工、检修要求。计量排放：巴氏计量槽；液位计传输信号，自动换算流量；根据污水流量计算巴氏计量槽工艺尺寸。,污泥处理的工艺流程,污泥,浓缩,机械脱水,最终处置,污泥,浓缩,自然干化,堆肥,农肥,污泥,浓缩,自然干化,最终处置,消化,污泥,浓缩,机械脱水,最终处置,消化,污泥,浓缩,机械脱水,干燥焚烧,消化,最终处置,常用污泥脱水方法及效果,间歇式污泥重力浓缩池,间歇式浓缩池具有构造简单，运行可靠，浓缩效果好的特点，特别适用于中小型污水处理厂。间歇式浓缩池的主要设计参数是浓缩时间时间太短，则不能保证浓缩效果；时间太长，池容增大且可能由于污泥厌氧而破坏浓缩过程。一般，浓缩时间取1012小时。,间歇式污泥重力浓缩池,间歇式污泥重力浓缩池示意图,连续式污泥重力浓缩池,连续式污泥重力浓缩池的池型类同于污水处理中的二次沉淀池，一般采用竖流式或辐流式，适用于大型污水处理厂。浓缩池高度：一般采用4m。浓缩池水力停留时间：一般采用1016h。固体通量：3060kg/m2.d水力负荷：0.2-0.4m3/m2.h（剩余污泥）,连续式污泥重力浓缩池,连续式污泥重力浓缩池工况示意图,污泥的厌氧消化,厌氧消化池的基本池型：,ShaTinWWTP（HongKong）,圆柱形,卵形,高碑店（北京）,污泥的厌氧消化,厌氧消化池的设计要点：,消化池体积:污泥量：初沉池污泥，剩余污泥，含水率投配率：35（一般5）VSS容积负荷：0.61.5kgVSS/m3.d(一般取1.0)投配与排泥：间歇式，连续式混合搅拌设备:（循环，搅拌，沼气，联合）加热保温设备：（体外热交换间接加热）沼气收集利用设备：（沼气柜，沼气锅炉）,主要附属建筑物和人员编制,主要附属建筑物：综合楼（办公、化验、食宿、洗浴）：300m2左右；变电站：70m2左右；机修间：100m2左右；汽车库：70m2左右锅炉房：70m2左右；门卫值班室：20m2左右人员编制：生产人员（工艺运行操作，值班警卫，化验）：3班；生产辅助人员（水、电、机修，司机，绿化）：1班；生产管理人员（厂长，工程师，办公、后勤）：1班。,城市污水处理厂平面布置的原则,总图布置：功能分区，远近期结合，充分绿化处理单元构筑物的平面布置：紧凑合理，间距适当，避免迂回，减少损失，土方平衡管、渠的平面布置：主次有别，避免矛盾污泥处理构筑物的布置：独立区域，确保安全辅助建筑物的布置：利于生产，安全环保，注重厂前区的环境建设厂区道路的布置：区域分割，安全便捷,1.污水处理厂工艺平面图,图纸一张；图签：大小、格式统一；线型：粗：0.6mm，中：0.4mm，细：0.2mm；字高：3.0mm，4.5mm，7.5mm；标注：建筑标注格式，格式、符号、字体统一；平面图形完整，道路、分区、平面布局合理顺畅，构、建筑物编号，编制构建筑物一览表；主要工艺管线完整准确，管线区分明确，走向合理厂区给排水管线，图纸设计说明；,城市污水处理厂高程布置的原则,一次提升，自流排水；构筑物间水头损失计算要精确，为水量变化（雨水、事故）留有余地；考虑规模发展水量增加的预留水头；精确计算，合理选择，避免水头浪费；力求减小污水提升扬程，减少运行费用。,2.污水处理厂工艺高程图,图纸一张；图签：大小、格式统一；线型：粗：0.6mm，中：0.4mm，细：0.2mm；字高：3mm，4.5mm，7.5mm；标注：建筑标注格式，格式、符号、字体统一；图形完整，标注准确，高程布置合理；主要工艺管线完整准确，埋深一致，走向合理；污水一次提升，自流排入水体，曝气池控制高程；图纸设计说明；,3.曝气池工艺设计图,图纸两张，一平两剖；图签：大小、格式统一；线型：粗：0.6mm，中：0.4mm，细：0.2mm；字高：3mm，4.5mm，7.5mm；标注：建筑标注格式，格式、符号、字体统一；平面图形完整，尺寸标注清楚准确，设备材料编号，编制设备材料表，设计说明；剖面图形投影准确，折剖位置选择适当，标高、尺寸标注清楚完整，设计说明；,第一章设计任务及资料51.1设计任务51.2设计目的及意义51.2.1设计目的51.2.2设计意义51.3设计要求11.3.1污水处理厂设计原则11.3.2污水处理工程运行过程中应遵循的原1.4设计资料11.4.1项目概况11.4.2水质情况21.4.3环境条件状况21.4.4排水系统21.5设计依据2第二章设计方案论证32.1厂址选择32.2污水厂处理流程的选择32.2.1确定处理流程的原则32.2.2污水处理流程的选择42.2.3污水处理流程方案的介绍与比较62.3设计污水水量8,2.4污水处理程度计算82.4.1污水的处理程度计算92.4.2污水的处理程度计算92.4.3污水的SS处理程度计算92.4.4污水的氨氮处理程度计算92.4.5污水的磷酸盐处理程度计算10第三章污水的一级处理构筑物设计计算3.1格栅3.1.1格栅的设计3.1.2设计参数3.1.3中格栅设计计算3.1.4细格栅设计计算3.2提升泵站3.2.1泵站设计的原则3.2.2泵房形式及工艺布置3.2.3泵房设计计算3.3沉砂池3.3.1曝气沉砂池3.3.2设计参数3.3.3曝气沉砂池的设计计算3.3.4曝气沉砂池