水污染控制工程课程设计

1、第 一 章设计说明 书1. 设计题目某城市日处理量7万m3污水处理工程设计2. 设计任务1、确定污水处理厂的工艺流程，对处理构筑物选型做说明；2、对主要处理设施（格栅、沉砂池、曝气池、沉淀池、污泥浓缩池）进行工艺计算（附 必要的计算草图）；3、按初步设计标准，画出污水处理厂平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道；4、按初步设计标准，画出污水处理厂工艺流程高程布置图，表示出原污水、各处理构 筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式；5、编写设计计算说明书。3. 设计内容1.设计规模：设计日平均污水流量 Q=700003m/d2进水水质：C

2、ODr=250mg, BOD=150mg/L SS =200mg/lN H-N = 25mg/L pH=3.污水处理要求：污水经二级处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-20O一级 B 标准出水：C0& 60mg/L BOD 20mg/L SSC 20mg/L N H-N 8mg/L4. 基本资料气象资料该市地处内陆中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候。年平均气温9C,最热月平均气温C,最冷月C。极端最高气温42C,极端最低气温C。年日照时数2045小时。多 年平均降雨量 577毫米，集中于 7、8、9 月，占总量的 5060%，受季风环流影响，冬季多 北风和西北风,夏季多南

3、风或东南风,市区全年主导风向为东北风,频率为18%,年平均风速米/ 秒。污水排放接纳河流资料该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流,其最高洪水位（50年一遇）为,常水位为,枯水位为。厂址及场地现状该污水处理厂选址于城郊,位于大河北岸河堤内一块长方形地带,场地地势平坦,由西北坡向东南,场地标高米之间,位于城市中心区排水管渠末端,交通便利5. 设计原则考虑城市经济发展及当地现有条件，确定方案时考虑以下原则：(1) 要符合适用的要求。首先确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的技术和经济 条件，以及当地的具体情况 ( 如施工条件 ) ，在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构( 建)筑物型式、主要设备、

4、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后 污水符合水质要求。(2) 污水厂设计采用的各项设计参数必须可靠。(3) 污水处理厂设计必须符合经济的要求。设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选 用等要尽可能采取合理措施降低工程造价和运行管理费用。(4) 污水处理厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能 采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。(5) 污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药 间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为以后的发展留有挖潜和 扩建的条件。(6) 污水厂设计必须考虑安全运

5、行的条件，如适当设置分流设施、超越管线等。6. 设计成果1、设计说明书、计算书一份( A4 纸手写)；2、设计图纸(以下图纸各一张，A1或A2幅面，手画或打印均可)：污水处理厂平面布置图一张；高程布置图一张；流程图一张；单体构筑物(如曝气池及二沉池)工艺图一到两 张。第二章设计计算书1确定工艺流程污水处理工艺流程污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理每个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。城市生活污水一般以 BOD物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处 理法活性污泥法。具体的流程为：污水进入处理厂，经过格

6、栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池，再到 初次沉淀池，经初次沉淀池沉淀后，大约可去初SS 50%,BOD25然后污水进入曝气池中曝气，采用传统活性污泥法。再经二次沉淀池泥水分离，到消毒池灭菌后排放。污泥处理工艺流程污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从沉淀池排出的沉淀污泥，从曝气池排 出的剩余活性污泥等。这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。污泥经浓缩处理 后的含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化等处理。设计的基本流程图原污原污水格栅格栅污水泵沉砂初沉水污泥回流二沉污泥泵污泥污泥浓缩排放消毒2污水处理构筑物设计第一节设计流量的确定1. 平均日流量Q=7

7、万 m3/d2. 最平均日污水流亘l=l515 40 70I 100 2000000总变化系数KZ计算K=2.70.11Qd5Qd10002 .7污水日变化系数：1 .29kz0 .11810 .19最大日流量：3 3Q Kz Q 1.29 810 .19 1045 .14 L / s 1.045 m / s 3762 .5m /max第二节泵前粗格栅设计计算粗格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，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阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装1. 格栅的设计要求(1) 水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：1) 人

8、工清除2540mm2) 机械清除1625mm3) 最大间隙 40mm(2) 过栅流速一般采用s.0(3) 格栅倾角一般取60(4) 格栅前渠道内的水流速度一般采用 s.(5) 通过格栅的水头损失一般采用。2. 格栅尺寸计算设计参数确定：设计流量Q=s (设计2组格栅)，以最高日最高时流量计算;栅前流速：V1=S,过栅流速：v=s:渣条宽度： s=， 格栅间隙： e=；栅前部分长度：，格栅倾角：a =60 单位栅渣量： w=栅渣/10 3m3污水。3 污水。设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的(1)确定格栅前水深，根据最优水力断面公式2B vQ计算得:1 112栅前槽宽B12Q1v12 1.

9、 045=1.870.6m,贝则栅前水深B 1 .870.931h2 2栅条间隙数:n 65Q sin 1.045 sin 601ehv 0.02 0.93 0.82(3)(4)栅槽有效宽度：考虑隔墙：B=2E+=进水渠道渐宽部分长度:Bo=s (n-1 +en=x(65-1 +x 65=(5)Q 1.045max 进水渠宽：1.87Bv h 0.6 0 .931(其中a 1为进水渠展开角，取 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度1=20 )3311 .66 m2(6)过栅水头损失(hi )设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3则通过格栅的水头损失:2 2v 0.01 0.8h kh k sin 3

10、 2.42 ( ) sin 60 0.0814 m1 0g4/ 3(s/ e)2 0.02 2 9.81其中:h。：水头损失；k :系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3； :阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时卩=(7) 栅后槽总高度(H )本设计取栅前渠道超高，则栅前槽总高度H仁h+h=+=H=h+h+hp=+=(8) 栅槽总长度L=L+L?+ (+) /ta na=+ta n60 =(9) 每日栅渣量在格栅间隙在20mm勺情况下，每日栅渣量为:WQmaxw1 86400 1.045 0. 06 863 400m / d , 所以宜采 用机 械清K 1000 1 .29

11、 1000 z4.2 0.2渣。第二节 污水提升泵房1 水泵选择设计水量70000m扬程/m流量，选择用 轴功率/kw叶轮| 4台潜污泵 仑直径效率/%(3用1备)转速/(m /(r/mi n) /rn/m) 3/h)574 1450 300第二节沉砂池设计计算1. 沉砂池的选型：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于，密度m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。平流式沉砂池具有构造简 单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。2设计资料1) 沉砂池水力停留时间 30-60；2) 有效水深不大于；3) 水流速，；4) 每格宽度不小于。计算

12、草图如下页图4所示：设计参数确定设计流量：Q=s(设计1组池子)max设计流速：v=s水力停留时间：t=50s池体设计计算(1) 沉砂池长度：L=vt=x 50=(2) 水流断面面积：(3) 沉砂池总宽度：设计n=2格，每格宽取 b=2m每组池总宽 B=2b=(4) 有效水深：h=A/B=4=(小于)(5) 贮泥区所需容积：设计 T=2d即考虑排泥间隔天数为 2天，城市污水沉砂量3 /105 3X 3m mJ每个沉砂斗容积(每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗)(沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a=，斗壁与水平面的倾角为 60，斗高h=，则沉砂斗上口宽： 沉砂斗容积：符合要求(7)沉砂

13、池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为，坡向沉砂斗。沉砂室由沉砂斗与沉砂室坡向陈啥都 的过渡部分两部分组成，沉砂池的长度为L 2 12 a为两个沉砂斗之间的隔壁厚。L为沉砂室的长度，则()0-2则沉泥区高度为池总高度H :设超高b=，H=h1+h2+h3=+=（10）校核最小流量时的流速： 最小流量一般采用即为，则Q 0.75 1.045minv 0. 28 / 0. 15 /min m s m,符合要求 .n A 2 0.5 (0 .64 1. 09)1 min(11) 排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200m m第四节初沉池设计计算本次设计中采用平流式沉淀池。原水经投

14、药、混合与絮凝后，水中悬浮物质逐步形成粗 大的絮凝体，通过沉淀池分离可以完成澄清过程。Q(1) 池子总面积A按a计算q3=nf / s;取q 2 .0內(卅h)Q取最大设计流量，即 Q=7000m / d(2) 有效水深b，取t 1.5h贝U h q t 2 1.5 3m2/(3) 沉淀部分有效容积V(4) 池长L,最大设计流量时水平流速取 v 4.5mm/ s 5mm/ s3则 L 4.5 10 1.5 3600 24.3m(5) 池子总宽度Bn。(6) 每个池子宽度 b取5m池子个数47. 6则10(7)(8)5校核长宽比L24.3/ ” /4 .86 4 B 5校核长深比(符合要求)L%

15、3 8.1 8(符合要求)h 32(9)污泥部分所需容积V由任务书知进水悬浮物浓度 C0为m1以进水的50%+,初沉池污3,出水悬浮物浓度C泥含水率p=97%污泥容重取r=1000kg/m 3,取贮泥时间T=4h污泥部分所需的容积:(10每个池子所需容积(11)污泥斗容积：污泥斗底采用 500m常300mm上口采用4000mm 3000mm污泥斗斜壁 与水平面的夹角为60。污泥斗容积12）污泥斗以上梯形部分污泥容积设池底坡度为l 10 0.5 0.3 10.8m1 ；l 2 0. 3m；h (10 0.3 0.3) 0 .01 0 .1m410.8 0.3V20.1 4 2.2m2(13污泥斗

16、和梯形部分污泥容积(14)池子总高H,缓冲层高度hs 0.50m则 H 0.3 3.0 0.5 2.77 6.57m(15)沉淀池总长L第五节曝气池池设计计算1设计参数3(1) 设计最大流量 Q 70000 1.3 91000m / hmax(2) 进水水质CODr=250mg/L BOD=150mg/L SS =200mg/LN H-N = 25mg/L出水水质CODCr 10符合设计要求。B10.19L 81.55本设计设五廊道式曝气池，廊道程度为：mL 16.3115 5本设计超高为，则曝气池总高度为：H 4.2 0.5 4.7 m6）确定曝气池构造形式本设计设四组五廊道曝气池，在曝气池

17、进水端和出水端设横向排水渠道，在两池中间设配水渠道与横向渠道相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池，曝气池平面图所示图曝气池平面图7）需氧量的计算本设计采用鼓风A.平均需要量计算a -每代谢1kgBOD所需氧量（kg），本设计取；b -1k活性污泥（MLVS）每天自身氧化所需氧量（kg）,本设计取.所以QaQSbV%0.5 70000 （ 0.113 0. 02） 0.15 10969 3.3 8684.7kg / d 361.9kg / hB最大时需氧量QaQSbVX 0.5 91000 （ 0.113 0.02） 0.15 10969 3.3 9661.2kg / （最大5时需要量

18、与平均需氧量的比值为：C.每日去除的BOD值5D去陈1kg BOD需氧量51）供氧量计算本设计采用采用 YHW-H型微孔曝气器，氧转移效率（E） WEI 203敷设在距池底处，淹没水深为4m计算温度定位30摄氏度相关设计参数的选用如下：7 .63 /o时， C mg L C mg温i度为 20C 0 .0,.82 , 0.95,L 12.0 / , 9 .17 / S(80)o 时，C mg L温宿为 30Cs( 80)A空气扩散器出口处绝对压力：B空气离开曝气池水面时氧的百分比:C气池混合液平均氧饱和度：条件下脱氧清水的充氧量：换算成20C（R为平均时需要量）D.相应的最大时需氧量E曝气池平

19、均时供氧量：F. 曝气池最大时供氧量G. 去除1k0D的供氧量:H.31m污水的供氧量第六节二沉池二次沉淀池的作用是泥水分离，使生物处理构筑物出水澄清。一般平流式，辐流式，竖流式沉淀池等都可以作为二次沉淀池使用。此次设计采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池作为二次沉淀池，其特点为沉淀池个数较少，比较经济，便于管理，机械排泥已定型，排泥较方便，适用于地下水位较高的地区和大中型污水处理厂。1. 设计参数设计进水量：Q=70000 m3/d表面负荷：q范围为一m3/，取 q= m固体负荷：q=140 kg/水力停留时间（沉淀时间）：T= h堰负荷：取值范围为一，取L/2 设计计算V V（1）沉淀池面

20、积:Q 700002按表面负荷算：A 2917nq 1 24b4A 4 2917（2）沉淀池直径：613 .14D M 取 30m有效水深为 h=qbT=12D 61h 2.51（介于612）沉池污泥区所需存泥容3）贮泥斗容积： 为了防止磷在池中发生厌氧释放， 故贮泥时间采用 Tw=2h， 积：则污泥区高度为（4）二沉池总高度：取二沉池缓冲层高度h=，超高为hk= 则池边总高度为h=hi+h2+h3+h=+=设池底度为i=，则池底坡度降为则池中心总深度为H=h+h=+=hl保护高度（m）h2有效水深（m）h3 缓冲层高（m）h4污泥斗高度（m）h5沉淀池堤坡落差）（m）（5）校核堰负荷：径深比

21、 堰负荷 以上各项均符合要求（6）辐流式二沉池计算草图如下:hltJr ir 2ah2+h3h4h5图5辐流式沉淀池计算草图第七节平流式接触消毒池与加氯间米用隔板式接触反应池1设计参数设计流量：Q =70000m3/d=设一座)水力停留时间：T=30mi n设计投氯量为：p = L平均水深：h= 隔板间隔：b=2. 设计计算(1) 接触池容积：-330 60=14583 mV=Qf T=810 10V 14582表面积A 729mh 2隔板数采用2个，_.则廊道总宽为B=( 2+1)=取11mA 729取 70m接触池长度L= mL 69 .4B 10.5L ,符合要求。70长宽比20 10

22、b 3.53实际消毒池容积为 V =BLh=11 70 2=1540m池深取2+=为超咼)经校核均满足有效停留时间的要求(2) 加氯量计算：设计最大加氯量为p ma=L,每日投氯量为-3=1600kg/d=h3=p maQ=选用贮氯量为120kg勺液氯钢瓶，每日加氯量为 6/8瓶,共贮用24瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为 ho配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q= 3m03/h,扬程不小于10mH(3) 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 N0实际选用JWH 310-1机械混合搅拌机，浆板深度为,浆叶直径为,浆叶宽度，功率解除消毒池设计为纵向

23、板流反应池。在第一格每隔设纵向垂直折流板，在第二格每隔设垂直折流板，第三格不设(4) 接触消毒池计算草图如下：3污泥处理构筑物设计1. 污泥量的计算(1) 曝气池内每日增加的活性污泥量(2) 回流污泥浓度(3) 每日排出的剩余污泥量2污泥回流泵房设计二次沉淀池的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污泥泵房。1 污泥泵的扬程和流量设曝气池水面高度为，回流污泥泵房泥面标高为，则污泥回流泵所需提升高度为 52.98 49. 60 3.38取 4m。设污泥回流比为50%则回流污泥量为 Q RQ L s L sr50% 0.5 / 0 .25/此次设计两组

24、曝气池设两台污泥回流泵。LXB-70螺旋泵两台，一用一备2. 泵的选型根据污泥量和提升高度选取3污泥重力浓缩池设计重力浓缩主要是利用污泥的自然沉降分离，不需要外加能量，是一种节能的浓缩方法。 此次设计采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥,用静压排泥。1. 相关计算参数3 3二次沉淀池排放的剩余污泥量 Qw 199m / d 8.29 m / h初始含水率P=%浓缩后P=%3 2 2剩余污泥浓度 C=10kg/m固体通量 G=(m h)取2 kg/(m h)浓缩池浓缩时间 T=116h2. 设计计算(1) 浓缩池面积采用两个污泥浓缩池，一用一备。(2)浓缩池的直径

25、4F 4 41.5D 7. 3m，取(3) 浓缩池的容积(4) 浓缩池有效水深(5) 浓缩后剩余污泥量按4h贮泥量计算6）污泥斗容积设污泥斗上部分半径 r 1.5m1，下部分半径20. 5m倾角60,则污泥斗高度为污泥斗容积4. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 池底坡度不宜小于，按算，则圆锥体的高度为 圆锥体部分污泥容积5. 污泥总容积6. 沉淀池总高度沉淀池超高hi=，缓冲层高度b=，则7. 浓缩池排水量8. 计算草图如下4.污泥池设计 浓缩后的剩余污泥和初次沉淀池污泥一起进入污泥池， 然后进入污泥脱水车间。 此次设 计采用一座污泥池，其构造按竖流式沉淀池计算。1相关计算参数污泥池的贮泥时间

26、t=i2h污泥池超高 h 0.3mi ，污泥池有效水深 h2 3.0m污泥池个数 n=i2设计计算（ i） 每日产生的污泥量3 初次沉淀池的污泥量 Q i8.5m / di ，3 浓 缩后的二次沉淀池的污泥量 Q 39.8m / d2则每日的污泥量为（2）污泥池容积按12h的贮泥量计算（3）污泥斗容积设污泥池上底边长a=,下底边长b=,污泥斗倾角60,污泥斗高度为h3，则 污泥斗容积为（4）污泥斗以上部分容积（5）污泥池容积（6）污泥池总高度污泥池设DN=200m的吸泥管一根，共设两根进泥管，一根接初次沉淀池，另一根接污 泥重力浓缩池，两根管径均为 DN=200m m5污泥脱水机房设计污水处理

27、厂污泥经浓缩后含水率为 %，体积大。因此为了便于综合利用和最终处置，需 对污泥做脱水处理，使其含水率降至 60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。此次设计采用污 泥的机械脱水。设计说明：1 .污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。2. 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于 98。3. 经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。4. 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。5. 脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥 出路和运输条件等确定。6污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换

28、气次数不应小于6次脱水机选择本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水，脱水设备选用我国研制的DY-300型带式压滤机，其主要技术指标为：干污泥产量 600kg/L泥饼含水率可以达到75%- 78%单台过滤机 的产率为/ ( m2 h)选用3台，2用1备。工作周期定为12小时。机械脱水间平面尺寸 设计 为 L XB= 40m(12n%第三章污水处理厂总体布置该污水处理厂处于城郊，位于一条大河北岸河堤内一块长方形地带，西北坡向东南。污 水厂总进水管接城市中心区排水渠末端，由西北方引入进厂内，提升泵房位于厂区内。主要 构筑物有：格栅、平流沉砂池、平流式初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池、消毒池等，在曝 气池前有

29、计量槽，为分析曝气处理的运行情况创造了条件。处理后的水通过出水管由东南方 排入河流。该厂设置了污泥处理系统，二次沉淀池出来的污泥经污泥回流泵房一部分回流到 曝气池，剩余污泥进入污泥浓缩池浓缩，浓缩后与初次沉淀池的污泥一起进入污泥池，再经 污泥脱水车间制成泥饼运送出厂。该厂平面布置的特点是：布置整齐、紧凑。各构筑物之间距离恰当，办公室等建筑物均 位于常年主风向的上风向，且与处理构筑物有一定距离，卫生条件较好。利用地势各构筑物 之间的连接管渠均采用重力自流，节省了能耗。污水处理厂平面布置图见附图1。1污水处理厂高程布置水流常依靠重力在各构筑物连接管渠中流各处理构筑物及连接管渠的水头损失 污水处理厂为降低运行费用和便丁维护管理,动，因此需计算其水头损失。水头损失包括：污水流经各构筑物的水头损失、污水流经连接L.前后两构筑物管渠的水头损失(沿程和局部损失)、污水流经量水设备的水头损失1. 水流经各构筑物的水头损失查水污染控制工程下册表得250 600 1