水污染控制工程课程设计

PAGEPAGE7前言随着城市环境标准要求的提高，对各种污染源的治理越来越受到重视，青岛作为我国著名的旅游城市，对环境的要求尤高，青岛临海，空气湿润，地质以花岗岩为主，尘土较少。进城车辆带入尘土成为主要污染源，对环境影响较大，对此应予以足够重视。对进城车辆进行冲洗是减少车辆带入尘土的有效方法，308国道是青岛市主要进城干道，在此设置洗车场能有效控制尘土的带入，洗车场耗费大量水资源，冲洗废水中还大量油污，直接排放会对环境造成一定污染，对洗车场废水进行处理势在必行。本处理厂就近建设污水处理厂，对洗车场废水进行处理，经处理后的废水回用，不但可保护水环境，还可节约大量水资源。

摘要：针对青岛市洗车场洗车废水的特点，采用：进水--除油沉砂池曝气调节池絮凝沉淀池清水池气压供水罐回用的工艺对洗车废水进行处理。实验结果表明：这些工艺结合后可分别发挥各工艺的特点，有效去除COD、悬浮物、石油类、色度、味、阴离子洗涤剂及总大肠杆菌，处理后废水可达到回用标准。关键词：洗车场、除油沉沙、絮凝沉淀、废水回用、物化处理水污染控制工程课程设计设计任务书一、设计题目：某洗车场废水处理站设计根据统计结果，青岛市入城车辆带进的尘土在城市尘土量中占有很大比重。因此，设立入城车辆冲洗场可有效减少城市尘土量。308国道是青岛市两条入城主要干道之一，平均每天入城车辆不少于3000辆，经市有关部门批准，确定在此设立车辆冲洗场，设计冲洗能力5000辆/d。二、课程设计目的和任务课程设计是教学的重要组成部分，除了验证课堂理论外，也是巩固和深化课堂所学知识有机结合的重要环节，更是培养学生动手能力和训练严格的科学态度和工作作风的手段。通过做课程设计，理论联系实际，巩固和加深已学过的基础和专业知识，培养和学生提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际工程技术问题的能力。通过本设计，使学生能够达到以下几点：1、掌握污水处理工艺设计的基本程序和方法；2、了解国家相关的方针和政策，正确使用专业的有关技术规范和规定；3、培养设计计算、编写设计文件的能力；4、熟练掌握手工和电脑制图操作方法。三、课程设计方式根据设计题目，利用各种途径查阅专业资料，如规范、教科书等；根据文献资料进行方案设计；根据设计指导书及老师的现场答疑指导进行各部分的设计计算；将计算结果按比例要求进行除油沉砂池和混凝沉淀池单体设计，并将布置方案提交给指导老师检查认可；用AotuCAD软件制成计算机图纸，并打印出图。设计流程进水→除油沉砂池→曝气调节池→混凝沉淀池→清水池→气压供水罐→回用设计任务设计计算说明书绘图2张：一张除油沉砂池单体图，一张混凝沉淀池单体图3、气象资料该地区最冷月平均－2.5℃，最热月平均25℃，极端最高温度35℃，极端最低－15℃，主风向为西风和东南风。4、其它资料进水管管底设计标高54米。污水处理站地形图：比例尺1：100057.057.056.556.055.555.0目录一、水量确定1、设计参数2、水质标准二、除油沉砂池1、原理2、平流式沉砂池的构造3、平流式沉砂池设计与计算三、曝气调节池四、混凝沉淀1、混凝原理2、混凝剂选择3、混凝设备4、沉淀池五、清水池六、气压供水泵七、参考文献

一、水量确定1、设计参数参考有关标准，确定每辆车冲洗水量为0.5m3，冲洗能力3000+100*(41-37)=3400辆/d算，每日耗水量为Q=3400*0.5=1700m3/d。按每天24小时工作，则平均耗水量Q=1700/24=70.83m3/h.。最大设计流量按总流量10%记，则最大设计流量为Q=1700*0.1=170m3/h循环水处理量：为了保护环境，节约水资源，该洗车场废水处理后不外排，采用循环水处理系统，处理水量为1700m3/d。2、水质标准洗车场废水处理前后的水质及《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002），见下表：项目洗车废水城市杂用水水质标准Ph6.7～6.86.5～9.0SS（mg/l）100010CODC（mg/l）r10050BOD5（mg/l）4510石油类（mg/l）23050二、除油沉砂池:1、原理：沉砂池的设置目的就是去除污水中的泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒。常用形式有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池。隔油池是去除含油废水油污的构筑物，有平流式和斜板式两种形式。考虑到洗车废水的特点:含有大量油污及泥沙，此处考虑采用“平流式隔油沉砂池”，可将除油和除沙一起除去。2、平流式隔油沉砂池的构造：平流式沉砂池池平面多为矩形，横断面多为矩形，一般是一渠两池。沉沙的排除方式有机械排沙和重力排沙。平流式沉砂池示意图：3、平流式沉砂池设计与计算：ⅰ.池长：最大设计流量时水平流速取v=0.2m/s;最大设计流量时流动时间取t=30s.则沉砂池长度L=v*t=0.2*30=6m.ⅱ.过水断面：最大设计流量Q=170m3/h.则A=Q/v=170/(3600*0.2)=0.24㎡.ⅲ.池总宽度：池有效水深h2=0.3m.则B=A/h2=0.24/0.3=0.8m.设计沉砂池的分格数为2个，一个工作，一个备用。ⅳ.沉沙室所需容积：日设计流量Q=1700m3/d;城市污水沉沙量X=30/(污水);清除沉沙间隔T=2d.则V=Q*X*T/=1700*30*2/=0.102m³ⅴ.沉沙斗各部分尺寸及容积：设沉沙斗底宽为a1=0.5m,斗壁与水平面夹角为60°，取斗高为h3=0.4m.则上口宽a=2*h3/tan60°+0.5=0.96m.ⅵ.沉沙室高度:设池底坡度0.06,坡向砂斗，沉沙室高度为H3=h3+0.06*L2=0.4+0.06*(6-0.96)=0.7m.ⅶ.池总高度：设超高h1=0.3m.则H=h1+h2+H=0.3+0.4+0.7=1.4m.ⅷ.核算最小流速：最小流量Q=70.83m3/h;最小流量时沉砂池中水流断面面积w=0.4*1.4=0.56㎡最小流量时沉沙室工作数目n=1。则最小流量时沉砂池最小流速v=Q/(n*w)=0.020/0.56=0.035m/s.满足要求。三、曝气调节池:.一般企业排出的废水、水质、水量、酸碱度或温度等水质指标随排水时间大幅度波动，中小型工厂的水质水量波动更大.为保证后续处理构筑物或设备的正常运行需对水质、水量进行调节.常用的调节池，进水为重力流，出水用泵提升，池中最高水位不高于进水管的设计水位，有效水深一般为2-3m.调节池的作用：eq\o\ac(○,1)减少或防止冲击负荷对处理设备的不利影响，调节水温.eq\o\ac(○,2)使酸性废水和碱性废水得到中和，使处理过程得PH保持稳定.③当处理设备发生故障时，可起到临时的事故储水池的作用.④集水作用.调节来水量和抽水量之间的平衡，避免水泵启动过频繁。目前常用的调节池有对角线出水调节池和折流调节池。各调节池特点见下表：类型对角线调节池折流调节池特点出水槽沿对角线方向设置，同一时间流入池内的废水由左右两侧经过不同时间流到出水槽，从而达到自动调节均和的目的.内设置许多折流隔墙使废水在池内来回折流，配水槽设于调节池上许多孔口溢流投配到调节池的各个折流槽内，使废水在池内混合均衡.综上所述，采用对角线出水调节池，采用空气搅拌使废水水质达到均衡，在池的一侧设置空气曝气管.设计参数：调节池有效容积取日耗水量的60%，则v=0.6*1700=1020m3，空气用量2m³/(㎡*h).调节池有效水深4m,池宽B=15m，池长l=17m四、混凝沉淀:1、混凝原理：化学混凝所处理的对象主要是水中的微小悬浮固体和胶体杂质。混凝处理是向水中加入混凝剂，通过混凝剂提供大量离子以压缩胶粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结的目的或通过混凝剂的水解或缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附与架桥作用使胶粒被吸附黏结，以及混凝剂水解沉淀的网捕作用，从而使胶体脱稳、使微小颗粒凝聚成较大絮凝体。与后续沉淀工艺相结合，可以去除原水中的悬浮物和胶体，降低出水的浊度、色度；能去除水中微生物，污水中的磷、重金属等有机和无机污染物；可以改善水质，有利于后续处理。混凝的工艺流程为：混凝剂配制→定量投加混合→反应→沉淀→出水.2、混凝剂选择：药剂应用特性投加方式和浓度硫酸铝适宜PH=4-8，随原水的硬度而异.软水PH=5.5-6.6.中硬水PH=6.6-7.2.适用水温20-40℃，腐蚀性小、使用方便，水温低于10℃效果差、水解反应慢且耗碱干投或湿投，湿投浓度10％-20％.聚合氯化铝适宜PH=5-9使用碱化度B=40％-60％，比其他铝盐铁盐低，对设备腐蚀性小，效率高耗氧量小絮体大而沉淀快，对处理后水的PH值下降小，受水温影响小，投加过量对混凝效果影响小，适用各种水质.干投或湿投，产品多为液体，湿投浓度5％-10％.硫酸亚铁使用时应将二价铁氧化为为三价铁；PH<8时可加入石灰除去水中二氧化碳，矾花形成较快，稳定沉淀时间短，适用碱度浊度高的水，效果受水温影响小，脱色差间接消耗碱.适宜PH=9-11,PH>8时亚铁离子易氧化湿投5％-10％.聚合硫酸铁絮体密度大，沉淀快，脱色效果好，需消耗较多碱适宜PH=5-11，絮体密，腐蚀性小而絮凝效果良好湿投5％-10％.三氯化铁设备防腐要求高，需消耗大量碱.适宜PH=9-11，絮体密度大，沉淀快，低温或高浊时效果好，晶体有强烈吸水性，溶液有腐蚀性，溶解投加湿投高浓度溶液20％-45％.聚丙烯酰胺有非、阳、阴离子型，适用各类水质，特别适用高浊度，使用部分水解聚丙烯酰胺水解时间2-4h.水解度20％-25％，长于铝盐、铁盐配合使用，有极微毒性，固体不易溶解.机械搅拌溶液投配溶液浓度水解时0.5％，投加0.1％.由上表比较选用聚合氯化铝作为混凝剂，以PAM为助凝剂。混凝设备：化学混凝的设备包括：混凝剂的溶解配制和投加设备、混合设备和反应设备。a、混凝剂的投加：混凝剂投加可以采用干投法或湿投法。干投流程：药剂输送→粉碎→提升→计量→加药混合。湿投流程：溶解池→溶液池→定量控制设备→投加设备→混合池→反应池。干投法与湿投法比较方法优点缺点干投投加设备占地小无腐蚀问题药剂新鲜要给予水不宜混合均匀劳动条件差不适用于吸湿性混凝剂湿投适用于各种混凝剂药剂易于与水混合投加量易调节运行方便设备复杂容易受到腐蚀干投法现较少使用,湿投法分为重力投加和压力投加。重力投加操作简单，安全可靠，但须建造高位溶液池，适用于中小规模的水泵混合，管道混合时。压力投加可以用水射器投加或直接用计量泵投加，适用不同规模污水厂。综合分析，选择湿投，压力水射器投加。b、混合池：常用混合方式有水泵混合、隔板混合、机械混合。本池采用机械桨板式混合池，混凝剂为聚合氯化铝，助凝剂为PAM，污水在此池内混合，通过机械桨板的快速转动使药剂与废水均匀混合,停留时间t=20s，搅拌器外缘线速度v=2.0m/s。混合池有效容积v=Qt=1700*20/（24*3600）=0.39m³取池深h=1m,则B=√(V/H)=0.62m取超高h=0.3m,则总高H=1.3m。当量直径D=√(4B*B/∏)=0.70m搅拌器直径d=2/3*D=0.47m，宽b=0.15mc、反应池：常用反应设备有隔板反应池和机械搅拌反应池，考虑隔板式隔板上会滋生生物膜而影响出水水质及难以施工，现采用机械搅拌反应池，该反应池反应迅速，絮凝效果较好，实际工程中采用较广。设计计算如下：停留时间取t=20min，则池有效容积v=70.83*20/60=23.61m³.取池深h=2m,z=3m,l=σzh=8.4m。池宽B=23.61/(8.4*2)=1.41m桨板直径D=1.41-2*0.15=1.11m宽度B=0.15mD0=1.11-0.15=0.96m采用三排搅拌器，取第一排线速度v=0.6m/s第二排线速度v=0.4m/s第三排线速度v=0.2m/sd=0.96m则第一排转数n=第二排转数n2=60×0.4第三排转数n3=60×0.2转速w1=2×0.60.96W2=2×0.40W3=2×0.20.96搅拌功率：N=yklω408R4-rK—系数L—浆板长度取1mw—转速K=Ψρ2g=叶轮半径：R=0.5×0.96=0.48mr=0.48-0.15=0.33m则：N1=0.0283KWN2=0.O188KWN3=0.0095KW4、沉淀池：位于导流区和混合区的外侧。其功能是混凝体和水的分离。上部为澄清区，下部为污泥区。澄清区的深度不宜小于1.5m。污泥区的容积一般应不小于2h的存泥量。澄清的处理水沿设于四周的出流堰流入排水槽，出流堰多采用锯齿状的三角堰。a、计算加药量混凝剂为聚合氯化铝，其所要求的投加量（平均值）：2㎎/L，沉淀时间t=1h,助凝剂投加量3㎎/L,b、设计计算：ⅰ、混凝沉淀池的表面负荷取q=3.6m/h=0.001m/s。则沉淀池的表面积A=Q/q=70.83/3.6=19.68㎡池长L=3.6Vt=3.6*5*1=18m式中:v水平流速取5mm/sT沉淀时间取1h池宽b=A/L=1.09m取1m有效水深h=3m超高0.3mⅱ、污泥斗设计采用底宽0.8m高3.2m边坡与底成60°的污泥斗。池底坡度i=0.01采用机械刮泥板排泥。池高h=0.3+3+3.2+18*0.01=6.68m五、清水池：为配合调节池及减少费用，考虑到回用水用于洗车，对水质要求不高，故清水池采用与调节池同样尺寸和建。六、气压供水泵气压供水泵兼有升压、调节、储水蓄水和控制水泵的启动和停机等功能。1.管道选择：采用D=200mm钢管，充满度为0.55.最大流速为5m/s,平均流速2m/s。2．水头损失:=1\*GB2⑴除油池至调节池压损h=(1.5+0.012×5)×42×9.8=0.3m除油池压损取0.2m=2\*GB2⑵调节池至混合池h=(1.5+0.012×5)×42×9.8=0.3m曝气调节池压损取0.3m=3\*GB2⑶混合池至反应池h=（1.5+20×0.012）×4混合池压损取0.2m=4\*GB2⑷反应池至沉淀池h=（20×0.012+1.5)×42×9.8=0.4m反应池压损取0.2m=5\*GB2⑸沉淀池至清水池h=(50×0.012+1.5)×42×9.8=0.4m沉淀池压损取0.4mH=0.3+0.2+0.3+0.3+0.4+0.2+0.4+0.2+0.4+0.4=3.1m3.水泵的扬程计算