水污染控制工程课程设计

1、课 程 设 计题 目： 某城市经济开发区日处理量 4万m3污水处理工程设计 教 学 院： 环境科学与工程学院 专 业： 给水排水工程 学 号： 6 学生姓名： 盛畅 指导教师： 白翠萍 2012年12月09日目 录目 录 1第一章 概论21.1设计任务和工程概况 21.2基本资料 2第二章 污水处理与污泥处理工艺设计方案 32.1污水处理工艺流程32.2污泥处理工艺流程32.3设计的基本流程图3第三章 污水处理构筑物设计43.1格栅设计43.2污水提升泵房设计63.3沉砂池设计63.4初次沉淀池设计83.5曝气池及曝气系统设计 103.6二次沉淀池设计 143.7消毒池设计 16第四章 污泥处

2、理构筑物设计 194.1污泥量的计算 194.2污泥回流泵房设计 194.3污泥重力浓缩池设计 194.4污泥池设计 214.5污泥脱水机房设计 23第五章 污水处理厂总体布置 245.1污水处理厂平面布置 245.2污水处理厂高程布置 245.3污水处理构筑物设计一览表 25总结26参考文献26附图 第一章 概论1.1 设计任务和工程概论1.1.1 设计题目某城市经济开发区日处理量4万m3污水处理工程设计1.1.2 设计内容1.设计规模：设计日平均污水流量Q=40000m3/d2.进水水质：CODCr =350mg/L，BOD5 =180mg/L，SS =120mg/L，NH3-N = 35

3、mg/L，pH=7.08.53.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（GB18918-2002）一级B标准出水：CODCr 60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L，NH3-N8mg/L1.2 基本资料1.2.1气象资料该市地处内陆中纬度地带，气候适宜，四季分明，日照充足，属暖温带半湿润季风气候。年平均降水量556.9mm，平均日照2400h，无霜期200天，冰冻深度为4060cm。年平均气温：12.9最高气温：42.7最低气温：-26.5最热月份为7月，平均气温26.5；最高月平均气温31.7；最冷月为1月，平均气温-2.9，最低月平均气温为-8.2。

4、风向频率呈典型的又主型特征，夏季主导风向为东南风（频率为12%），冬季主导风向为西北风（频率为10%）1.2.2 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（符合地表水环境质量标准（GB3838-2002）类功能水域），其最高洪水位（50年一遇）为50.0m，常水位为48.0m，枯水位为45.0m。1.2.3 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54.553.5米之间，位于城市中心区排水管渠末端，交通便利。第二章 污水处理与污泥处理工艺设计方案2.1 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

5、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%,BOD 25%，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。2.2 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

6、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。具体过程为：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入污泥池，再送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外。2.3 设计的基本流程图泥饼外运脱水机房原污水格栅原污水 格栅 排放消毒池污泥池污泥浓缩池污泥回流污泥泵房二沉池曝气池计量槽污水泵房沉砂池 初沉池 第三章 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 =4万2. 最大日流量 污水日变化系数： 最大日流量 ： 第二节 泵前中格栅设计计算中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

7、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置。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) 人工清除 2540mm2) 机械清除 1625mm3) 最大间隙 40mm （2）过栅流速一般采用0.61.0m/s.（3）格栅倾角一般取600 （4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s.（5）通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m。2. 格栅尺寸计算设计参数确定：设计流量Q1=0.643m3/s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前流速：v1=0.6m/s， 过栅流速：v2=0.8m/s；渣条宽度：s=0.01m， 格

8、栅间隙：e=0.02m；栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：=60；单位栅渣量：w1=0.06m3栅渣/103m3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计算得:栅前槽宽= m，则栅前水深m（2）栅条间隙数： （3）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+en=0.01（51-1）+0.0251=1.52m 考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.4=3.44m（4）进水渠道渐宽部分长度：进水渠宽：m（其中1为进水渠展开角，取1=）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m（6）过栅水头损失（h1）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：

9、 m其中： h0：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=2.42。（7）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.73+0.3=1.03mH=h+h1+h2=0.73+0.0814+0.3=1.111m（8）栅槽总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.79+0.30）/tan=2.71 +1.36+0.5+1.0+(0.73+0.3/tan60=6.16m（9）每日栅渣量在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为： ,所以宜采用机械清渣。 第二节 污水提升泵房1水

10、泵选择设计水量42600m3/d，选择用4台潜污泵(3用1备)扬程/m流量/(m3/h)转速/(r/min)轴功率/kw叶轮直径/mm效率/%7.45574145019.830069.5第三节 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0.2mm，密度2.65t/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30-60s；2）有效水深不大于1.2m；3）水流速，0.15-0.3m/s；4）每格宽度不小于0.6m。计算草

11、图如下页图4所示：2.1 设计参数确定设计流量：=643.51L/s（设计1组池子） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=50s2.2 池体设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2550=12.5m（2）水流断面面积：（3）沉砂池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=2m0.6m，每组池总宽B=2b=4.0m（4）有效水深：h2=A/B=2.56/4=0.64m （小于1.2m）（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 则每个沉砂斗容积（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）（6）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水

12、平面的倾角为60，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积： 符合要求（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.02，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 0.2为两个沉砂斗之间的隔壁厚。为沉砂室的长度，则 则沉泥区高度为 池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.64+1.09=2.03m（10）校核最小流量时的流速：最小流量一般采用即为0.75Qa，则，符合要求.（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=200mm。 第四节 初沉池设计计算本次设计中采用平流式沉淀池。原水经投药、混

13、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。（1）池子总面积A按计算 Q取最大设计流量，即Q=40000=0.643；取 （2）有效水深，取。 则 （3）沉淀部分有效容积 （4）池长L,最大设计流量时水平流速取。则 （5）池子总宽度B （6）每个池子宽度b取5m，池子个数n。则 个（7）校核长宽比 （符合要求）（8）校核长深比 （符合要求）（9）污泥部分所需容积V 由任务书知进水悬浮物浓度C0为0.120kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积： （1

14、0）每个池子所需容积 （11）污泥斗容积：污泥斗底采用500mm300mm，上口采用4000mm3000mm，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0.01 ；则 （13） 污泥斗和梯形部分污泥容积 （14） 池子总高H，缓冲层高度 则 （15）沉淀池总长L 第五节 曝气池池设计计算1.污水处理程度的计算 原污染水中的值为180mg/L,经初沉淀池处理后，按降低25%考虑，则进入曝气池的污水的值为 =180x（1-25%）mg/L=135mg/L。 处理水中值达到GB18918-2002城镇污水厂污染物排放标准一级B排放标准，即值为20m

15、g/L 计算水中非溶解性值，即 =7.1b= 处理水中溶解性值为 （20-2.84）mg/L=17.16mg/L，取值17.2mg/L。 去除率 2.曝气池的计算和各部位尺寸的确定 曝气池容积按BOD-污泥负荷法计算、（1）BOD-污泥负荷确定拟采用BOD-污泥负荷为。先校核BOD-污泥负荷。即 计算结果确证，值取0.3是适宜的（1） 确定混合液污泥浓度X 其中 r=1.2；R=50%；SVI=120（2） 确定曝气池容积 （3） 确定曝气池各部位尺寸 设两组曝气池，每组容积为 池深取4m，则每组曝气池的面积F为 池宽B取6m， 介于1-2，符合规定。 池长L： 设五廊道曝气池，廊道长为 ，符

16、合规定 取超高0.5m，则池总高度为 3.曝气系统的计算与设计 本设计采用鼓风曝气系统（1） 平均时需氧量的计算 查表得 代入各值得 取值182（2） 最大时需氧量的计算 （3）每日去除的值 (4) 去除每千克的需氧量 （5） 最大时需氧量与平时需氧量之比 4.供氧量的计算 此次设计中采用WM-180型网状膜空气扩散装置，氧转移效率。敷设在距池底0.20m处，淹没水深为4m，计算温度定为30。 相关设计参数： （1）空气扩散器出口处绝对压力Pb（2）空气离开曝气池水面时，氧的体积分数（3）曝气池混合液中平均氧饱和度，按30考虑，则（4）换算成20条件下脱氧清水的充氧量式中：R为平均时需氧量相应

17、的最大时需氧量：（5）曝气池平均时供气量计算（6）曝气池最大时供气量计算（7）去除每千克BOD5的供气量：（8）每立方米污水的供气量：（9）空气总用量除采用鼓风曝气外，还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥的8倍考虑，污泥回流比R=50%，则提升污泥回流所需空气量为总需气量5 .空气管系统计算在相邻两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管。在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管。全曝气池共设50条配气竖管。每根竖管的供气量为曝气池平面面积为每个空气扩散器的服务面积按0.50m2计算，则所需空气扩散器的总数为采用1800个，则每个竖管上安设的空气扩散器的数目为每个空气扩散器的配气量

18、为 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=40000 m3/d 表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h 固体负荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h 堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)2设

19、计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m2（2）沉淀池直径：M,取30m 有效水深为 h=qbT=1.02.5=2.5m4m （介于612）（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，二沉池污泥区所需存泥容积： 则污泥区高度为 （4）二沉池总高度： 取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m则池边总高度为 h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为i=0.05，则池底坡度降为 则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m h1保护高度（m） h2有效水深（m） h3缓冲层高（m） h4污泥斗高度（m）

20、 h5沉淀池堤坡落差）（m） （5）校核堰负荷： 径深比 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： r1Ri=0.05r2h1h2h3h4h5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 采用隔板式接触反应池1设计参数 设计流量：Q=40000m3/d=463 L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min设计投氯量为：4.0mg/L平均水深：h=2.0m 隔板间隔：b=3.5m2设计计算（1）接触池容积： V=QT=46310-33060=833.4 m3 表面积m2 隔板数采用2个，则廊道总宽为B（2+1）3.510.5m 取11m 接触池长度L=

21、 取40m 长宽比 ,符合要求。 实际消毒池容积为V=BLh=11402=880m3 池深取20.32.3m (0.3m为超高)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max=4.0mg/L,每日投氯量为 maxQ=-3=1600kg/d=6.67kg/h 选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，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1.52.5kg/h。 配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=13m3/h,扬程不小于10mH2O（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JWH3101

22、机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率4.0Kw解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设（4）接触消毒池计算草图如下： 第四章 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52.98m，回流污泥泵房泥面标高为49.60m，则污泥回流泵所需提升高度为

23、，取4m。设污泥回流比为50%，则回流污泥量为。此次设计两组曝气池设两台污泥回流泵。2. 泵的选型根据污泥量和提升高度选取LXB-700螺旋泵两台，一用一备。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，采用静压排泥。1.相关计算参数二次沉淀池排放的剩余污泥量初始含水率P=99.5%，浓缩后P0=97.5%剩余污泥浓度C=10kg/m3，固体通量G=1.252.5kg/(m2h)，取2 kg/(m2h)浓缩池浓缩时间T=1016h2.设计计算（1） 浓缩池面积采用两

24、个污泥浓缩池，一用一备。（2）浓缩池的直径，取7.5m（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，下部分半径，倾角，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0.05，按0.08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h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，则7. 浓缩池排水量8. 计算草图如下4.4 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

25、泥池的贮泥时间t=12h污泥池超高，污泥池有效水深污泥池个数n=12 设计计算（1） 每日产生的污泥量初次沉淀池的污泥量，浓缩后的二次沉淀池的污泥量则每日的污泥量为（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=5.0m，下底边长b=1.0m，污泥斗倾角，污泥斗高度为，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=200mm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=200mm。7计算草图如下4.5 污泥脱水机房设计污水处理厂污泥经浓缩后含水率为97.5%，体积大。因此为了便于综合利用

26、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。4.5.1 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。每小时换气次数不应小于6次。4.5.2 脱水机选择本

27、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-3000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24.629.4kg / ( 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 LB= 40m12m 。 第五章 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，在曝气池前有计量槽，为分析曝气

28、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。5.2 污水处理厂高程布置5.2.1 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于维护管理，水流常依靠重力在各

29、构筑物连接管渠中流动，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质工程学下册表23-9得沉砂池0.25计量槽0.35二沉池0.6初沉池0.4曝气池0.5消毒池0.32.42. 连接各构筑物管渠的水头损失进行相关水力计算得到各管渠的水头损失如下表所示表5-1管渠名称设计流量（L/s）管径（mm）i管长（m）hf30%hf出水管至消毒池50010000.0014000.40 0.12 0.52 消毒池至二沉池2506000.00151000.15 0.05 0.20 二沉池至曝气池2506000.00241000.24 0.07 0.31 曝气池至计量槽2506000.0018500.09 0.03 0.12 计量槽至初沉池2506000.0015500.08 0.02 0.10 初沉池至沉砂池2506000.00161000.16 0.05 0.21 1.46 5.2.2 污水系统高程计算该厂处理后的水根据重力自排入大河之中，考虑0.8m的出水管跌水，出水管下端水位