环境工程学污水处理过程课程设计

1、 目录1 总论 11.1 设计任务和内容 11.2 基本资料 12 污水处理厂工艺流程 22.1城市污水处理工艺选择的原则 22.2 污水处理厂的工艺的选择 42.3污水处理厂的工艺流程图 83 处理构筑物设计83.1 格栅设计83.2 沉砂池设计103.3 氧化沟设计123.4 二沉池设计173.5 接触消毒池设计194主要设备说明215 污水厂总体布置215.1 污水厂平面布置215.2污水厂高程布置226.参考文献 247.致谢 251 总论 1.1 设计任务和内容（1）设计任务：a.初始条件：CODCr ：400mg/L， BOD5: 240 mg/L, SS: 310 mg/L,NH

2、4+-N：32 mg/L , T-P：5mg/L, pH值：9的生活污水，流量为4万吨/天。b.处理要求:出水达到污水综合排放标准（GB89781996）一级排放标准，如下表：表1出水水质标准（2）设计内容 对工艺构筑物选型作说明； 主要处理设施（格栅 、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）的工艺计算； 污水处理厂平面和高程布置。1.2 基本资料污水处理所用的方法是基于物理、化学、物理化学、生物等原理的基础上发展起来的。物理方法主要包括有:过滤、离心、沉淀和上浮。化学方法主要包括有:混凝、中和、化学沉淀和氧化还原。物理化学方法主要包括有:吸附、离子交换、萃取和膜析。生物方法主要包括有:好氧、兼性和

3、厌氧生物处理。中小城镇污水主要是生活污水，一般其水质为COD500mg/L，pH=6.5一7.5，BODS(250mg/L，55500mg/L，色度(稀释倍数法)6h ，反硝化3000mg/L），污泥龄（ 30d ），N/MLSS负荷率（0.03 ），进水总氮浓度（ 0.6m，池总宽B=2b=2.4m（4）有效水深：h2=A/B=1.200/2.4=0.5m （介于0.251m之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，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）其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，K：污水流量总变化系数1.5（6）沉砂斗各部分

4、尺寸及容积：设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=0.5m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积： （略大于V1=0.26m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为 则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.5+0.062.65=0.659m 池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=1.43m（10）校核最小流量时的流速：最小流量即平均日流量Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s则vmin=Q平均日/A=0

5、.2007/1.200=0.170.15m/s，符合要求（11）计算草图如下： 图4平流式沉砂池计算草图3.3 氧化沟设计（1）.设计参数用卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟设计分4座，按日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为Q110000m3/d=115.8L/s。总污泥龄：20dMLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700曝气池：DO2mg/LNOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3N还原0.9 0.98其他参数：a=0.6

6、kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSSdK1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L(保持PH7.2):所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原硝化安全系数：2.5脱硝温度修正系数：1.08（2）.设计计算A.碱度平衡计算：1）设计的出水为20 mg/L，则出水中溶解性20-0.7201.42（1e-0.235）=6.4 mg/L2）采用污泥龄20d，则日产泥量为： kg/d 设其中有12.4为氮，近似等于TKN中用于合成部分为： 0.124550.8=68.3

7、0 kg/d 即：TKN中有mg/L用于合成。 需用于氧化的NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L 需用于还原的NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L 3）碱度平衡计算 已知产生0.1mg/L碱度 /除去1mg BOD5，且设进水中碱度为250mg/L，剩余碱度=250-7.125.17+3.014.17+0.1（1906.4）=132.16 mg/L 计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH7.2 mg/LB.硝化区容积计算： 硝化速率为 =0.204 d-1故泥龄：d 采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d 原假定污泥龄为20d，则

8、硝化速率为： d-1 单位基质利用率： kg/kgMLVSS.d MLVSS=fMLSS=0.753600=2700 mg/L 所需的MLVSS总量= 硝化容积：m3 水力停留时间：hC.反硝化区容积： 12时，反硝化速率为： =0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d还原NO3-N的总量=kg/d 脱氮所需MLVSS=kg 脱氮所需池容： m3 水力停留时间：h D.氧化沟的总容积： 总水力停留时间：h 总容积：m3 E.氧化沟的尺寸： 氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m，宽7m，则氧化沟总长:。其中好氧段长度为，缺氧段长度为。弯道处长度:则单个直道长: (取59m) 故氧

9、化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=74=28m（未计池壁厚）。 校核实际污泥负荷 F.需氧量计算： 采用如下经验公式计算: 其中：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：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量：Nr=25.171000010-3=251.7kg/dR=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7+4.6251.7-2.6141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h取T=30，查表得=0.8,=0.9,氧的饱和度=7.63 mg/L，=9.17 mg/L 采

10、用表面机械曝气时，20时脱氧清水的充氧量为： 查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则 取n=2台G.回流污泥量： 可由公式求得。式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度取10g/L。则： （50100，实际取60）考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。 H.剩余污泥量： 如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为： I.氧化沟计算草草图如下：图5 氧化沟计算草图3.4 二沉池设计二沉池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采

11、用刮泥机，设建4个二沉池，及每个池子的进水量为10000 m3/d。1设计参数 设计进水量：Q=10000 m3/d （每组） 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设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算：m2（2）沉淀池直径： 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：

12、 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 （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：图6辐流式沉淀池图7辐流式沉淀池计算草图3.5 接触消毒池设计 采用隔板式接触反应池 1设计参数 设计流量：Q=20000m3/d=231.5 L/s（设2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

13、=2.0m 隔板间隔：b=3.5m 2设计计算（1）接触池容积： V=QT=231.510-33060=417 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= 取20m 长宽比 实际消毒池容积为V=BLh=11202=440m3 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=42000010-3=80kg/d=3.33kg/h 选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为3/4瓶,共贮用12瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为1.52

14、.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：图8接触消毒池计算草图4 主要设备说明 污水处理厂的主要设备有污水提升泵，鼓风曝气设备，机械曝气设备，污泥脱水设备等。 对于新建污水处理厂，工艺管线可以充

15、分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流进入各工艺池。设计流量40000吨/天，即1667m3/h。选用潜污泵200QW300-7型，其泵单台能力为300m3/h，扬程7m，出水口径200mm，转速1460r/min，轴功率6.81Kw，配用功率11Kw，泵效率81.8%，重量为380kg。因而，采用3用1备。 鼓风曝气设备和机械曝气设备都是向水中充氧的设备。鼓风曝气设备效果好一些且使污泥不易沉降，但其成本高些；机械曝气设备处理效果差些且易使污泥沉降，但其成本低些。综合考虑，选用鼓风曝气设备。污泥脱水设备有板框压滤机，带式压滤机，离心脱水机等。选用德国福乐伟卧螺式离心脱

16、水机 ，其单台处理能力40 m3/h，因而，采用1用备。 5 污水厂总体布置5.1 污水厂平面布置 由基本资料可知，厂区地面西北略高于东南，因而设计为污水从东北方向进沿向东或向南方向流。污水厂的其他构筑物，建筑物和附属建筑物按照一定的美观和所有构（建）筑物都得包括在厂区内的原则规划厂区，且厂区内要设一定量的绿化，既美观又能净化空气。污水厂具体的平面布置如图纸上所示。，图上应绘出主要处理构筑物，处理建筑物、辅助构（建）筑物、附属建筑物、道路、绿化地带及厂区界限等，并用坐标表示其外形尺寸和相互距离，应用坐标轴线或坐标网络。总平面图上绘出各种连接管渠，管道以单线条表示，并标明管径。图中应附构（建）筑

17、物一览表，说明各构（建）筑物的名称、数量及主要外形尺寸。图中应附图例及必要的文字说明。图中应附比例、风玫瑰图。出水处理厂平面布置原则： 处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在做平面布置时应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内的平面位置。对此，应考虑：（1） 贯通、连接各处构筑物之间的管、渠，使之便捷、直通，避免迂回曲折。（2） 土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。（3） 在处理构筑物之间，应保持一定距离，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值510m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、沼气贮罐等，其间距应按有关规定确定。（4） 各处理构筑物在平面

18、上布置，应考虑尽量紧凑。（5） 污泥处理构筑物应考虑尽可能单独布置，以方便管理，应布置在厂区夏季主导风向的下风向。辅助建筑物的平面布置，污水厂内的辅助建筑物有中央控制室、配电间、机修间、仓库、食堂、宿舍、综合楼等。它们是污水处理厂不可缺少的组成部分。（1） 辅助建筑物建筑面积的大小应按具体情况条件而定。辅助建筑物的设置应根据方便、安全等原则确定。（2） 生活居住区、综合楼等建筑物应与处理构筑物保持一定距离，应位于厂区夏季主风向的上风向。（3） 操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物和运行情况的位置。5.2污水厂高程布置污水高程图上应绘出主要处理构筑物和设施的构造简图，应绘出各构筑物之间的连接管渠。图上应标出各处理构筑物的顶、底及水面标高，应标出主要管渠、设备机组和地面标高。图上应附处理构筑物、设备名称。图上应附图例、比例。 具体