环境工程学课程设计

第一章：环境工程学课程设计任务书（水污染控制单元修建物工艺设计）课程名称环境工程学课程设计课程编号课程英文名CourseDesignofEnvironmental称Engineering课程种类必修所属学科环境科学与工程学时和学分2周/2合用专业环境科学纲领执笔人方继敏订正时间2010年5月先修要求环境工程学等课程设计基本目的本课程设计环节是环境科学专业的主要实践环节之一。本实践环节的主要任务是熟习环境工程学原理及水污染控制技术的基本源理和应用。 经过本环节的实践，使学生掌握水办理工程单元修建物设计的理念和方法；使学生能从整体的角度和系统的看法出发，认识环境工程水办理单元修建物设计的过程和特色，加强其设计能力，掌握水办理设计的基本源则、方法和步骤；并经过对某一典型流程的设计计算、画图，使学生初步具备水办理工程的设计能力， 加强学生的工程看法，加深对课本知识的理解和掌握。学习收获1掌握环境工程水办理单元修建物设计的基本源则、方法和步骤;2认识水办理的设计规范及常用资料的查阅；3掌握典型水办理工艺流程的设计计算过程；掌握水办理机械设备的选型及管渠系统的设计。掌握对办理单元的修建物的图纸的绘制。内容概要与要求：水办理单元修建物工艺流程的设计计算依照任务书的要求，达成工艺流程的选择，坚固掌握各部分办理单元的设计过程机械设备的选型认识设备选型的方法和依照。画图绘制某一单元修建物的工艺图纸。达成设计说明书的编写设计基础资料：题目:5万m/d城市污水主要修建物工艺设计初始条件：1.4.1、设计总水量：污水类型为城市污水，设计水量为5万m3/d；水质状况（1）、BOD为170mg/L；5（2）、TN为20mg/L；（3）、TP为。1.4.3出水状况出水标准依照国家标准（GB18918-2002）中的一级B的标准:（1）、BOD最大为20mg/L；5（2）、TN最大为20mg/L；（3）、TP最大为1.0mg/L。第二章：设计说明书该城市污水办理厂主假如用于办理区内生活污水。因为各个公司都拥有不定量不准时排放废水，并且水质变化很大，污水厂所办理的废水水量颠簸都较大，依据这一特色，可见对污水一定进行较好的预办理，活性污泥法的办理成效较好，所以污水厂的主要工艺流程设计为：1.污水厂的工业废水与生活污水分流进入，因为工业废水不含大的垃圾，进水处不设格栅，格栅不过设在生活污水进水处，对生活污水进行预办理。2•因为采纳的是活性污泥法，水质水量的不稳固都会对活性污泥造成冲击，影响办理能力，所以关于废水的预办理就至关重要，而缓冲池一均化池一配水中和池就是这个重要环节。在流程之首就为各个工业用户配有特意的独立的一级缓冲池，而二级缓冲池将对几个用户进行混淆，在二级缓冲池中配有在线测毒仪(TOXIMETER)，它是模拟生化池的生物发应器，进行对混淆废水的毒性在线监测，若检测到二级缓冲池的水质不切合设计的出水水质(将可能造成克制或迫害活性污泥)，池中的水将会切换到事故池中，还有一台测毒仪将对每个用户的水质进行检查，找出造成毒性的本源后，将本源的废水切换至事故池进行缓存。在事故池的超标废水将进行曝气办理，并将按必定的比率与生活污水一同排放到均化池中。进水仪表间主要设备：在线测毒仪：3台采样泵：5台，分别为功率，流量110~650L/h，压力2Pa功率，流量5~35L/h，压力2Pa（2台）功率，流量10~50L/h，压力2Pa（2台）事故池主要设备：输送泵：：2台（1备一用），能力200m/h3，功率，压力0.6Pa3．所有二级缓冲池的出水将齐集在均化池中进行充足的混淆，此外还有生活污水直接排放在这。均化池拥有4台潜水搅拌器，并还有4台水射器，其目的在于使池中的废水拥有必定的溶解氧，防止硫酸盐（SO-4）复原成硫化物，能够4防止对生化池的影响和对设备的腐化。主要设备：潜水泵：2台（1备一用），能力548m3/h，功率22KW，压力潜水搅拌器：4台，功率13KW水力射流器：4台，功率4．配水中和池将对均化池的出水进行中和（采纳98％的HSO，30％的NaOH），24使出水的PH值在7-9之间。主要设备：搅拌机（1台，11KW）5．生化池采纳阶段曝气式活性污泥法（曝气系统是表曝机）使用了二廊道设计，在池中不一样地方设置了三个在线溶氧仪，对池中水的DO值进行监测，并控制六台表曝机的运行时间（保持DO值在2－4mg/l范围内）。主要设备：潜水搅拌器：6台，功率13KW表面曝气机：6台，功率35KW•二沉池为中心进水辐流式，刮泥桥的转速为60r/h,积淀下的污泥先采集在污泥回流井中，节余的污泥将进入污泥缓存池。主要设备：桥驱动：1台，功率污泥回流泵：2台（1备1用），能力548m3/h，功率22KW，扬程10m排污泵：2台（1备1用），能力25m3/h，功率，扬程12m7•混凝絮凝池分为两个相连的池子，废水先经过混凝池，进行迅速搅拌，投加FeCl3作为混凝剂使油滴，胶体和悬浮固体脱稳产生小矾花，再进入絮凝3池进行低速搅拌，增添PAM（聚丙烯酰胺）将矾花齐集较大的坚固的矾花。主要设备：搅拌机：3台，功率分别为0.37KW，1.5KW，5.5KW8•气浮的主要设备有空气干燥机，空压机，压力溶气罐，竖流式气浮池。溶气罐的运行压力为5X105Pa，空气注入罐后在水中溶解，而后饱和空气的水经过一个释压装置送至气浮池进口，保证产生50-80微米的气泡。产生的污泥有积淀下的污泥和浮渣，这些污泥将采集到污泥缓存池。主要设备：桥驱动：1台，0.37KW循环泵：2台（1备1用），能力170m3/h,功率55KW，扬程6m空压机：2台（1备1用），能力30m3/h，颔定压力1Mpa水压力容器：1套，额定压力600Kpa,容量2000L污泥泵：2台（1备1用），能力2〜10m3/h，功率3KW，压力2Pa潜水排污泵：1台，23.6m3/h功率，压力件。浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上调浓缩以及其余浓缩方法。这里使用重力浓缩一辅流式污泥浓缩池。浓缩后的污泥采纳带式压滤机办理污泥，最后产生的干泥运往垃圾燃烧厂办理。主要设备：带式压滤机：型号：DY—1000；滤带有效宽：1000mm；滤带速度：；压迫过滤面积：；冲洗水压力三；产泥量：50kg/h•m外型：5750X1856X2683mm；功率3KW10•出水调理池能够稳固水质，保证水质达到排放标准。第三章：城市污水办理厂主要修建物工艺设计及计算本设计方案的主要生产修建物包含：格栅、涡流式沉砂池、改进式氧化沟、二沉池。设计流量a・日均匀流量Qd=50000m3/d"33/s=578L/sKz「： -： ：Q578db.最大日流量Qmax=Kz7dX333/S格栅设计及计算进水中格栅是污水办理厂第一道预办理设备，可去除大尺寸的飘荡物或悬浮物，以保护进水泵的正常运行，并尽量去掉那些不利于后续办理过程的杂物。拟用展转式固液分别机。展转式固液分别机运行成效好，该设备由动力装置,机架，冲洗机构及电控箱构成，动力装置采纳悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，合用于生活污水预办理。设计说明

栅条的断面主要依据过栅流速确立，过栅流速一般为 0・6〜，槽内流速左右。假如流速过大，不单过栅水头损失增添，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，假如流速过小，栅槽内将发生积淀。别的，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商供给的最大过流能力的80%，以留有余地。详细设计3・1・2・1粗格栅格栅倾角资料资料本源格栅倾角人工消除机械消除国内污水厂一般为45°〜75°日本指针45。〜60°70。左右美国污水厂手册30。〜45°40。〜90°本规范30。〜60°60。〜90°1设计参数：设计流量:q=o.578m/s;3过栅流速1栅条宽度:s=0：/01m;格栅空隙：e=60mm;栅前部分长度 ;格栅倾角:a=60°单位栅渣量W1 3栅渣/10W污水2设计计算v(1)确立格栅前水深，依据最优水力断面公式Q1BfL_1计算得栅前槽宽2R1 1.13m，则栅前水深 h(2)栅条空隙数n(2)栅条空隙数nQ1L-Sineh］勺22Jsin60176.62(取n=18)(3)栅槽有效宽度:B=s(n-1)X(18-1)+0.06X2(4)进沟渠道渐宽部分长度L(4)进沟渠道渐宽部分长度L1B2B12tan20(此中a]为进沟渠睁开角)(5)栅槽与出沟渠道连结处的渐窄部分长度(5)栅槽与出沟渠道连结处的渐窄部分长度(6)过栅水头损失(hi)因栅条边为矩形截面，取k=3则TOC\o"1-5"\h\z2 v 4h] kh0 ksin ()3 2 sin60\o"CurrentDocument"2g 2此中：h:计算水头损失m0k :系数，格栅受污物拥塞后，水头损失增添倍数，取 k=3:阻力系数，与栅条断面形状相关， 二B(s/e)4/3当为矩形断面时B=(7)栅后槽总高度(H)H=h+h12取栅前渠道超高h2H=h+h122栅后槽总高度H二h+h+h12(8)格栅总长度L=L+L+0.5+1.0+H/tana121(9)每天栅渣量：用公式W=(9)每天栅渣量：用公式W=QmaxW1864000.775—0.02 86400W=K总10001.40 1000QmaxN86400计算，取 3 33W1=0.02m/10mK1000总30.2m/d所以宜米纳机械格栅清渣 (10)计算草图以下:栅条工作平台图1中格栅计算草图细格栅1设计参数：设计流量：Q]3/S；过栅流速：V]=0・80m/s;栅条宽度：s=0・01m;格栅空隙：e=10mm;栅前部分长度格栅倾角:a=60°;3 3 3单位栅渣量W栅渣/10m污水2•设计计算 1(1)确立格栅前水深，依据最优水力断面公式Q1B2v1计算得栅前槽宽2 _22Q1:V11・2m,则栅前水深h片_22■sin60(取n=120)Q1；■—sin■sin60(取n=120)(2)栅条空隙数nehv1设计三组格栅，每组格栅空隙数n=40条(3)栅槽有效宽度B=s(n-1) (40-1)2+0.01X所以总槽宽为X3+0.2X2=2.77(考虑中间隔墙厚)(4)进沟渠道渐宽部分长度BB]L1 2tan(此中a1为进沟渠睁开角)栅槽与出沟渠道连结处的渐窄部分长度2tan20(5)L2(6)过栅水头损失(hi)因栅条边为矩形截面，取k=3则43 2.42)(3 —2V43 2.42)(3 —2h1融 k^sin2g此中二B(s/e)4/3:计算水头损失k=30k=3:系数，格栅受污物拥塞后，水头损失增添倍数,:阻力系数，与栅条断面形状相关，当为矩形断面时(7)栅后槽总高度(H)H=h+h12(8H=h+h12(8)格栅总长度L=L+La2取栅前渠道超高h，则栅前槽总高度栅后槽总高度H二h+h+h12W86400(9W86400/d33W=Qmax/d33K1000总所以宜米纳机械格栅清渣(10)计算草图以下:工作平台\11进水心■•I1 /■np—//上—a£栅条图3细格栅计算草图沉砂池设计及计算当前，应用许多的沉沙池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池。本设计中采纳平流沉砂池，它拥有颗粒成效较好、工作稳固、结构简单、排沙较方便等长处。

细格栅及平流式沉砂池平面图细格栅及平流式沉砂池剖面图已知参数1、长度3Q=578m/s逗留时间t取45s。max

贝VLvt0.254511.25m、2水流断面积maxV池总宽度设有效水深则池宽Bh2共分3格，每格宽沉砂斗所需容积maxVQma」X__86400 3maxKZ106每个沉砂斗容积设每一分格有2个沉砂斗V0.90厂3沉砂斗各部分尺寸55o，斗高h'3沉砂斗上口宽:2h3‘tg552a1 tg55沉砂斗容积:V0 丄55o，斗高h'3沉砂斗上口宽:2h3‘tg552a1 tg55沉砂斗容积:V0 丄(2a262aa10.35(26212123沉砂室高度采纳重力排砂，设池底坡度为L2a0.06，21坡向砂斗。l2h38、 池总高度设超高h1=1=H h1h2h3沉砂池底部的沉砂经过吸砂泵，送至砂水分力气，脱水后的洁净砂砾外运，分别出来的水回流至泵房吸水井。沉砂池的出水经过管道送往初沉池集配水井，输水管道的管径为800mm，管内最大流速为。集配水井为内外衣筒式结构，外径为，内径为。由沉砂池过来的输水管道直接进入内层管道，进行流量分派，经过两根管径500mm的管道送往2个首次积淀池，管道内最大水流速度为。3.3曝气池的设计及计算方案技术比较及介绍方案方案一：A2/O工艺长处：本工艺在系统上可称为最简单的同步脱氮除磷工艺,总的水力逗留时间少于其余同类工艺。在厌氧好氧交替运行条件下丝状菌不可以大批增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般小于100。污泥中含磷浓度高拥有高肥效。运行时不须投药，两个A段只用搅拌，运行花费低。弊端：除磷成效难以提高，污泥增添有必定的限度，不宜提高。脱氮成效难于提高，内循环以2Q为限。进入积淀池的办理水要保持必定浓度的溶解氧，减少逗留时间，防备产生厌氧状态和污泥开释磷的现象出现，溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混淆液对缺氧反响器的扰乱。方案二：厌氧池加氧化沟长处：本工艺也是比较简单的脱氮除磷的工艺。其流态介于混淆和推流之间，稀释能力强，保护管理简单，它的独到水流状态利于活性污泥的生物凝集作用，并且可将其划分为好氧段缺氧段用以进行硝化和反硝化，获得脱氮效应。污泥负荷低，瀑气时间长，抗冲击能力强污泥量少且稳固，可不设初沉池。在氧化沟前加设厌氧池，可起到除磷作用。⑸基建花费低于A/O工艺。(6)氧化沟只有瀑气器和池中推动器保持沟内正常运行，电耗较小运行花费低。弊端：占地面积较A2/O大经过以上技术方案比较，再加之所知的污水的进水各污染参数，此中TN=20mg/L，切合《城市污水办理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B中的总氮的排放标准，在污水办理中不用进行脱氮办理。综上所述可知：本设计采纳方案二作为办理厂的二级办理更加适合，方便。选定方案的设计及计算1厌氧池设计参数3设计流量：设计一组四座，则每座设计流量为水力逗留时间：污泥浓度：3000mg/L考虑到厌氧池与氧化沟为一个办理单元，总的水力逗留时间会超出15小时，所以设计水量按最大日均匀时流量考虑•设计计算厌氧池容积：VQT194 103 3600 1746m3厌氧池尺寸： 水深取为则厌氧池的面积： A卫丄46582m2h582取厌氧池的宽为24.6m,则长为： 考虑池的超咼0.3m,故池总咼为：污泥回流比计算：因为进水BOD广口艸計?出水BOD5最大同意限值为20mg/L。故BOD去除率为： 100%88.2%51取污泥龄为4d,由公式_YQ(S0S)kd可知：匚VX有效容积:V=4285.7m3VX故每天清除污泥量：Qw= =268.1m3/d回流比为：QR=50000 2000 9000 13941.0m3/dTOC\o"1-5"\h\z9000 2000Qr 13941R— Q 50000氧化沟(1) 设计参数及设计说明溶解性BOD去除率：活性污泥办理系统办理水中的 BOD值是由残余的溶解性BOD(Se)和非溶解性5 5BOD5两者构成，尔后者主要以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD。所以从活性污泥的净化功能考虑，应将非溶解性BOD5从水5的总BOD值中减去。5办理水中非溶解性值可用以下公式求得，此公式仅合用于氧化沟(本任务已定为氧化沟)。BOD=0.7XCX1.42(1—&x5)=0.7X20X1.42(1—&x55f e所以：办理水中溶解性BOD为5 17064X所以：溶解性BOD5的去除率为：n= X100%%1702020总氮TN的去除率：n二 X100%=0总磷的去除率:n= X100%=60%设计参数：氧化沟设计为四座，按按最大日均匀时流量设计，每座设计流量为 194L/S,即12500m3/d总泥龄：18d；MVLSSMLSS=4000mg/LMLSS入水碱度：2000mg/L节余碱度：100mg/L()总氮TN硝化转变系数：其余参数：a0.6kgVSS/kgBOD5b0.05L/d(2)设计计算碱度均衡计算：因为设计的出水BOD5为20mg/L，则出水中溶解性BOD5为：20 0.7 201.42 (1电235) 6.4mg/L采纳污泥龄18d，则日产污泥量为：aQLr0.6 12500 170645.79kg/d1btm 1000 1 18设此中有12.4%为氮，近似等于TNK顶用于合成的部分为：80.08kg/dtnk中有80・08 10006.4mg/L用于合成。12500NH3 的浓度为TNx0.8=16mg/L需用于氧化的NH3 29.6mg/L碱度均衡计算：已知去除1毫克碳源BOD产生0.1毫克碱度。进水中的碱度为100mg/L。节余碱度100 17010015.48mg/L计算所得节余碱度以CaCO3计，此时需向水中投加CaO，使碱度达到100mg/L，此时可使PH 7.2。硝化区容积计算：硝化速度为:T20C0.098T15故污泥龄为:2101tw0.204L/d采纳安全系数2.5,故设计泥龄为原假设污泥龄为18d，则硝化速率:_118单位基质利用率:0.177kgBOD5/kgMLVSSdMLVSS4000 2800mg/L所需总的MLVSS170 6.4 12500硝化容积：Vn2800水力逗留时间:tn24 5.91h12500c.反硝化容积计算:20CqdnF20CqdnF0.0320反硝化速度为:122012204103 1624/kgMLVSSd1.08/kgMLVSSdkgNO3复原NO3脱氮所需0N的总量为：0MLSS为脱氮所需池容积：为0水力逗留时间：0氧化沟总容积V3总水力逗留时间：t氧化沟的尺寸氧化沟采纳四廊道式卡鲁塞尔氧化沟；取池深，宽，超高；则沟长： 36此中好氧段长度：弯道处长度：33 9单直道长度： 44m4故氧化沟总长度：88612106m池总宽度：46 24m（未考虑中间隔墙厚）需氧量计算：采纳以下经验公式计算：O2kg/AdLrBMLSS NrNO3第三项为（第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量,第三项为硝化污泥需氧量，第四项为反硝化污泥需氧量）经验系数：Nr需要硝化的氧量为： 12500103120kg/d

R0.5 12500 0.12 0.0064 4.6 120710 5521262kg/d52.58kg/h折算为20C时脱氧清水的标准需氧量：取T30C; 0.8;0・9S20 9・17mg/L; 1.0;&TR0RCS20CR0RCS20CSbT C1・024T20 99.35kg/h21.024t20采纳转刷曝气机，由每个氧化沟20采纳转刷曝气机，由每个氧化沟20C时脱氧清水的标准需氧量为，又由氧化沟设计宽度为，采纳，又由氧化沟设计宽度为，采纳YHG-1000/5.0型转刷曝气机，其转刷有效长度为 5.0m,取其充氧能力为02/m•h，则每台转刷充氧量为:7.5X5.0=37.5kg02/h，则每座氧化沟共需要此种型号的转刷曝气机：228/37.5=6台，两座共需12台(含配套电机)。YHG-1000/5.0型转刷曝气机部分技术参数:表3-7转刷型号转刷直径①(mm)有效长度L(m)氧化沟宽B(m)1000沟内水深H(m)浸深(cm)充氧能力kg0/m•h动力效率kg0/kw•h25~30总回流污泥量：可由下式计算得：R_Lxr x取10mg/式中：xMLSS4g/L xr—回流污泥浓度L则：R4 100% 67%10 4此中回流至厌氧池污泥43%，则回流到氧化沟污泥24%。节余污泥量：Qw 99.350.2512500 922.6 310.5 1233.07kg/d1000若由池底清除，二沉池排泥浓度为10mg/L，则每个氧化沟产泥量为：123.3m3/do1^二沉池的设计及计算该积淀池采纳中间进水，周边出水的辐流式积淀池，设计四座二沉池,一座氧化沟对应一座二沉池。1）设计参数：设计进水量：387.5L/s即33480m3/d（每座）表面负荷：％3/ m2h（手册五P2315-10）固体负荷：Nkgm2d（手册五 ）g140 /P275堰上负荷：2.2L/sm2）设计计算：a.积淀池面积：.334802表面负荷计为F1按固体负荷计为F 1 0.673348024140因为按固体负荷计算出所需积淀池面积大于按表面负荷计算出结果， 从安全角度考虑，以较大计算结果为设计值。b.积淀池尺寸计算：

由a・每座积淀池面积A1597.47m2，则积淀池直径4A45m积淀时间取2.Oh，则有效水深hqbt2.8m由a・每座积淀池面积A1597.47m2，则积淀池直径4A45m积淀时间取2.Oh，则有效水深hqbt2.8mc.贮泥斗容积:为了防备磷在池中发生厌氧开释，故贮泥时间采纳2h441