水污染控制工程课程设计-.doc

河南城建学院河南城建学院 水污染控制工程水污染控制工程 课程设计课程设计 姓姓 名名 班班 级级 学学 号号 课程名称课程名称 指导教师指导教师 市政与环境工程学院市政与环境工程学院 环境工程课程设计 1 前前 言言 我国污水处理产业发展进步较晚 建国以来到改革开放前 我国污水处理的需求主要是以工业和国防尖端使用为主 改革开放 后 国民经济的快速发展 人民生活水平的显著提高 拉动了污水 处理的需求 进入二十世纪九十年代后 我国污水处理产业进入快 速发展期 污水处理需求的增速远高于全球水平 伴随着污水处理 市场的快速发展 我国污水处理产量也结束了长期徘徊的局面 实 现了高速增长 污水处理厂是从污染源排出的污 废 水 因含污染物总量或浓度 较高 达不到排放标准要求或不适应环境容量要求 从而降低水环 境质量和功能目标时 必需经过人工强化处理的场所 一般分为城 市集中污水处理厂和各污染源分散污水处理厂 处理后排入水体或 城市管道 处理厂的处理工艺流程是有各种常用或特殊的水处理方 法优化组合而成的 包括各种物理法 化学法和生物法 要求技术 先进 经济合理 费用最省 设计时必须贯彻当前国家的各项建设 方针和政策 因此 从处理深度上 污水处理厂可能是一级 二级 三级或深度处理 污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物 附 属建筑物 管道的平面和高程设计并进行道路 绿化 管道综合 厂区给排水 污泥处置及处理系统管理自动化等设计 以保证污水 处理厂达到处理效果稳定 满足设计要求 运行管理方便 技术先 进 投资运行费用省等各种要求 环境工程课程设计 2 目目 录录 第一章第一章 设计说明书设计说明书 2 第一节 设计目的和内容 3 第二节 基本资料 2 第三节 污水处理工艺流程及主要设备说明 7 第四节 污水厂平面及高程布置 12 第二章第二章 设计计算书设计计算书 14 第一节 格栅间和泵房 14 第二节 沉砂池 17 第三节 初沉池 19 第四节 曝气池 23 第五节 二沉池 26 第六节 接触消毒间 28 第七节 污泥的处理 31 第八节 高程计算 36 第三章第三章 设计总结设计总结 40 第四章第四章 参考资料参考资料 41 附 污水处理厂平面布置图附 污水处理厂平面布置图 污水处理厂高程布置图污水处理厂高程布置图 环境工程课程设计 3 第一章第一章 设计说明书设计说明书 第一节第一节 设计目的和任务设计目的和任务 1 目的 污水处理课程设计的目的在于加深理解所学专业知识 培 养运用所学专业知识的能力 在设计 计算 绘图方面得到锻炼 2 任务 针对一座二级处理的城市污水处理厂 要求对主要污水处 理构筑物的工艺尺寸进行设计计算 确定活水厂的平面布置和高程 布置 最后完成设计计算说明书和设计图 设计深度一般为初步设 计的深度 第二节 设计依据 规范标准规范标准 1 污水处理厂设计任务书 2 室外给水设计规范 GB50013 2006 中国计划出版社 3 室外排水设计规范 GB50014 2006 中国计划出版社 4 建筑制图标准汇编 中国建筑工业出版社 1996 5 污水排入城市下水道水质标准 CJ343 2010 中国建筑工业出版社 2010 6 城镇水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 国家环境保护局 2002 7 给水排水工程标准图集 第三节第三节 基本资料基本资料 1 污水处理设施设计一般规定 该市排水系统为合流制 污水流量总变化系统数取 1 2 截流 雨季污水经初沉可直接排入水体 环境工程课程设计 4 处理构筑物流量 曝气池之前 各种构筑物按最大日最大时流 量设计 曝气池之后 包括层气池 构筑物按平均日平均时流量设 计 处理设备设计流量 各种设备选型计算时 按最大口最大时流 量设计 管渠设计流量 按最大日 最大时流量设计 各处理构筑物不应小于 2 组 个或格 且按并开设计 2 格栅 型式 平面型 倾斜安装机械格栅 城市排水系统为暗管系统 且有中途泵站 仅在泵前格栅间设 计中格栅 格栅过栅流速不宜小于 0 6m s 不宜大于 1 5m s 栅前水深应与入厂污水管规格相适应 格栅尺寸 B H 参见设备说明书 宜选中间值 3 沉砂池 型式 平流式 水力停留时间宜选 50s 沉砂量可选 0 05 0 1L m3 贮砂时间为 2d 宜重力排砂 贮砂斗不宜太深 应与排砂方法要求 总体高程布置相适应 4 初沉池 型式 平流式 除原污水外 还有浓缩池 消化池及脱水机房上清液进入 环境工程课程设计 5 表面负荷可选 2 0 3 0m3 m2 h 沉淀时间 1 5 2 0h SS 去除率 50 60 排泥方法 机械刮泥 静压排泥 沉淀地贮泥时间应与排泥方式适应 静压排泥时贮泥时间为 2d 对进出水整流措施作说明 5 曝气池 型式 传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气 曝气地进水配水点除起端外 沿流长方向距池起点 1 2 3 4 池长以内可增加 2 3 个配水点 曝气池污泥负荷宜选 0 3kg BOD5 kgMLSS d 再按计算 法校核 污泥回流比 R 30 80 在计算污泥回流设施及二沉地 贮泥量时 R 取大值 SVI 值选 120 150ml g 污泥浓度可计算确定 但不宜大于 3500 mg L 曝气地深度应结合总体高程 选用的曝气扩散器及鼓风机 地 质条件确定 多点进水时可稍长些 一般控制 L 5 8B 曝气地应布置并计算空气管 并确定所需供风的风量和风压 6 二沉池 型式 中心进水 周边出水 辐流式二沉池 二沉地面积按表面负荷法计算 选用表面负荷时 注意活性污 环境工程课程设计 6 泥在二沉池中沉淀的特点 q 应小于初沉地 计算中心进水管 应考虑回流污泥 且 R 取大值 中心进水管 水流速度可选 0 2 0 5m s 配水窗水流流速可选 0 5 0 5m s 贮泥所需容积按 排水工程 下 相关公式计算 说明进出水配水设施 7 平面布置 平面布置原则参考第五章第四节内容 课程设计时重点考虑厂 区功能区划 处理构筑物布置 构筑物之间及构筑物与管渠之间的 关系 厂区平面布置时 除处理工艺管道之外 还应有空气管 自来 水管与超越管 管道之间及其与构筑物 道路之间应有适当间距 污水厂厂区主要车行道宽 6 8m 次要车行道 3 4m 一般人行 道 1 3m 道路两旁应留出绿化带及适当间距 污泥处理按污泥来源及性质确定 本课程设计选用浓缩一机械 脱水工艺处理 但不做设计 污泥处理部分场地面积预留 可相当 于污水处理部分占地面积的 20 30 污水厂厂区适当规划设计机房 水泵 风机 剩余污泥 回流 污泥 变配电用房 办公 行政 技术 中控用房 机修及仓库 等辅助建筑 厂区总面积控制在 280 X 380 m2 以内 比例 1 1000 图 面参考 给水排水制图标准 GBJ 106 87 重点表达构 建 筑物 环境工程课程设计 7 外形及其连接管渠 8 高程布置 高程布置原则 构筑物水头损失参考附表 水头损失计算及高程布置参见 排水工程 下 污水进入格栅间水面相对原地面标高为一 2 7m 二沉地出水井 出水水面相对原地面标高为一 0 30m 污水泵 污泥泵应分别计算静扬程 水头损失 局部水头损失估 算 和自由水头确定标程 高程布置图横向和纵向比例一般不相等 横向比例可选 1 1000 左右 纵向 1 500 左右 第三节第三节 污水处理工艺流程及主要设备说明污水处理工艺流程及主要设备说明 一 污水处理工艺方案比较 传统活推流式性污泥法 优点 1 污水处理效果好 BOD5去除率可达到 90 以上 2 通过对运行方式的调节 可进行除磷脱氮反应 3 不易发生污泥膨胀 缺点 1 池内流态呈推流式 首端有机污染负荷高 好氧速率 高 环境工程课程设计 8 2 污水和回流污泥进入曝气池后 不能立即与整个曝气池 混合液充分混合 易受冲击负荷影响 适应水质 水量 变化的能力差 3 混合液的需氧量是在长度方向逐步下降的 而充氧设备 通常延池长是均匀分布的 这样会出现前半段供养不足 后半段供养超过需求的现象 4 曝气池容积大 占地规模大 基建费用高 A 0 系统 优点 1 流程简单 只有一个污泥回流系统和混合液回流系 统 基建费用低 2 反硝化池不需要外加碳源 降低了运行费用 3 A O 工艺的好氧池在缺氧池之后 可以使反硝化残 留的有机污染物得到进一步去除 提高出水水质 4 缺氧池在前 污水中的有机碳被反硝化菌利用 可降 低其后好氧池的有机负荷 同时缺氧池中进行的反硝 化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对 碱度的需求 缺点 1 构筑物较多 2 污泥产生量较多 环境工程课程设计 9 传统活性污泥法出水水质稳定 处理效果好 对废水的处理程 度比较灵活 可根据要求进行调节 运行费用较低 中小规模污水 处理厂 特别当规模 10 万 m3 d 时 采用传统活性污泥法较适宜 二 主要污水处理构筑物选型 1 格栅 一种截留废水中粗大污物的预处理设施 是由一组平行的金属 栅条制成的金属框架 斜置在废水流经的渠道上 或泵站集水池的 进口处 用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物 以免堵 塞水泵和沉淀池的排泥管 格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式来设定 人工清 除格栅间隙一般为 16 25mm 常用的机械清渣设备有三种 即链条 式 移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机 格栅是一组 或多组 相平 行的金属栅条与框架组成 倾斜安装在进水的渠道 或进水泵站集水 井的进口处 以拦截污水中较大的悬浮物及杂质 以保证后续处理构 筑物或设备的正常工作 按格栅栅条间距的大小不同 格栅分为粗格 栅 中格栅和细格栅 3 类 按格栅的清渣方法 有人工格栅和机械 格栅两种 机械格栅性能特点 可实现连续清污 全过水断面清污 每 2 米一道齿耙 齿耙线速度 6 米 分钟 清污效率高 栅体过梁支撑于 混凝土基础之上 使清污机整机运行平稳 工作可靠 齿耙插入栅 条一定深度 把附着在栅条上的污物带到清污机顶部 完成翻转卸 环境工程课程设计 10 污动作 保持过水断面清洁无污物 牵引链条一般为全不锈钢材质 保证水下工作无锈蚀 免维护 2 提升泵房 功能 提高污水水位 以保证污水能流过整个污水处理流程 达到净化的目的 种类 污水泵站的主要形式有 合建式矩形泵站 合建式圆形 泵站等 本设计采用方形泵房 半地下式 设计原则 机组突出部分与墙壁的间距 以及相邻两机组突 出部分的间距 应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸 3 沉砂池 沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒 它一般设 在污水处理厂的前端 保护水泵和管道免收破损 缩小污泥处理构 筑物容积 提高污泥有机组分的含率 提高污泥作为肥料的价值 沉砂池的类型 按水流方向的不同可分为三类 曝气沉砂池 竖流 式沉砂池 平流式沉砂池 平流式沉砂池是平面为长方形的沉砂池 沉砂池的主体部分 实际是一个加宽 加深了的明渠 由入流渠 沉砂区 出流渠 沉 砂斗等部分组成 两端设有闸板以控制水流 在池底设置 1 2 个贮 砂斗 下接排砂管 设计流速为 0 15 0 3m s 停留时间应大于 30 秒 沉砂含水率为 60 容重 1 5t m3 采用机械刮砂 重力或水 力提升器排砂 平流式沉砂池是平面为长方形的沉砂池 沉砂池的 主体部分 实际是一个加宽 加深了的明渠 由入流渠 沉砂区 环境工程课程设计 11 出流渠 沉砂斗等部分组成 两端设有闸板以控制水流 在池底设 置 1 2 个贮砂斗 下接排砂管 设计流速为 0 15 0 3m s 停留时 间应大于 30 秒 沉砂含水率为 60 容重 1 5t m3 采用机械刮砂 重力或水力提升器排砂 设计参数 1 一般按去除相对密度 2 65 粒径大于 0 2mm 的 沙粒确定 2 沉砂池得座数或分格数不得少于两个 宜按并联系 列设计 污水量较小时 一备一用 较大时 同时工作 3 设计 流量的确定 一般按最大设计流量计算 4 最大设计流量时 污 水在池内的最大流速为 0 3m s 最小流速为 0 15m s 5 最大设 计流量时 污水在池内停留时间不少于 30s 一般为 30 60s 6 设计有效水深应不大于 1 2m 一般采用 0 25 1 0m 每格池宽不宜 小于 0 6m 超高不宜小于 0 3m 7 沉砂量的确定 生活污水得沉 砂量一般按每人每天 0 01 0 02L 8 池底坡度一般为 0 01 0 02 并可根据除砂设备要求 考虑池底得外形 4 初沉池 初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物 废水经初沉后 约可去 除可沉物 油脂和漂浮物的 50 BOD 的 20 按去除单位质量 BOD 或固体物计算 初沉池是经济上最为节省的净化步骤 对于生 活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理 初沉池的 主要作用如下 1 去除可沉物和漂浮物 减轻后续处理设施的负荷 2 使细小的固体絮凝成较大的颗粒 强化了固液分离效果 环境工程课程设计 12 3 对胶体物质具有一定的吸附去除作用 4 一定程度上 初沉池可起到调节池的作用 对水质起到一 定程度的均质效果 减缓水质变化对后续生化系统的冲击 5 有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池 发挥二沉池污泥的生物絮凝作用 可吸附更多的溶解性和胶体态有 机物 提高初沉池的去除效率 5 二沉池 二次沉淀池有别于其他沉淀池 在作用上有其特点 它除了进 行泥水分离外 还进行污泥浓缩 并由于水量 水质的变化 还要 暂时贮存污泥 由于二次沉淀池需要完成污泥浓缩的作用 所需要 的池面积大于只进行泥水分离所需要的池面积 6 污泥浓缩池 重力浓缩池按其运转方式分为连续式和间歇式两种 间歇式重力 浓缩池是一次进泥至所设计的容积后 则既开始静止浓缩 池数一 般需要两个以上 适用于小型污水处理厂 间歇式浓缩池一般不设 刮泥机 其池底为斗状 连续式重力浓缩池是指浓缩池进泥 污泥水的排出 浓缩污泥的 排放都是连续的或者有短时间的间隔 其一般适用于大 中型污水 处理厂 污泥在浓缩池中由上至下浓度逐渐增加 在池底由刮泥机 刮至池底中部的污泥斗中 并从此处排出池外 污泥水连续经过溢 流堰排出 第四节第四节 污水厂平面及高程布置污水厂平面及高程布置 环境工程课程设计 13 1平面布置 各处理单元构筑物的平面布置 处理构筑物是污水处理厂的主 体建筑物 在对它们进行平面布置时 应根据各构筑物的功能和水 力要求结合当地地形地质条件 确定它们在厂区内的平面布置应考 虑 1 贯通 连接各处理构筑物之间管道应直通 应避免迂回曲 折 造成管理不便 2 土方量做到基本平衡 避免劣质土壤地段 3 在各处理构筑物之间应保持一定产间距 以满足放工要求 一般间距要求 5 10m 如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行 4 各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑 在减少占地面积 辅助建筑物 污水处理厂的辅助建筑物有泵房 鼓风机房 办 公室 集中控制室 水质分析化验室 变电所 存储间 其建筑面 积按具体情况而定 辅助建筑物之间往返距离应短而方便 安全 变电所应设于耗电量大的构筑物附近 化验室应机器间和污泥干化 场 以保证良好的工作条件 化验室应与处理构筑物保持适当距离 并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处 在污水厂内主干 道应尽量成环 方便运输 主干宽 6 9m 次干道宽 3 4m 人行道 宽 1 5m 2 0m 曲率半径 9m 有 30 以上的绿化 2 管线布置 环境工程课程设计 14 1 应设超越管线 当出现故障时 可直接排入水体 2 厂区内还应有给水管 生活水管 雨水管 消化气管管线 3 高程布置 为了降低运行费用和使维护管理 污水在处理构筑物之间的流 动以按重力流考虑为宜 厂内高程布置的主要特点是先确定最大构 筑物的地面标高 然后根据水头损失 通过水力计算 递推出前后 构筑物的各项控制标高 根据氧化沟的设计水面标高 推求各污水 处理构筑物的水面标高 根据和处理构筑物结构稳定性 确定处理 构筑物的设计地面标高 污水处理厂的水流常依靠重力流动 以减少运行费用 为此 必须精确计算其水头损失 初步设计或扩初设计时 精度要求可较 低 水头损失包括 1 水流流过各处理构筑物的水头损失 包 括从进池到出池的所有水头损失在内 在作初步设计时可按表 1 估 算 环境工程课程设计 15 表 1 处理构筑物的水头水损失 构筑物名称 水头损 失 cm 构筑物名称 水头损 失 cm 格栅10 25 沉砂池10 25 生物滤池 工作高度为 2m 时 20 401 装有旋转式布水器 270 28 0 40 502 装有固定喷洒布水器 450 47 5 沉淀池 平流 竖流 辐流 50 60混合池或接触池10 30 双层沉淀池10 20污泥干化场 200 35 0 曝气池 污水潜流 入池 25 50 污水跌水入池50 150 2 水流流过连接前后两构筑物的管道 包括配水设备 的水头损失 包括沿程与局部水头损失 3 水流流过量水设备的水头损失 水力计算时 应选择一条距离最长 水头损失最大的流程进行计 算 并应适当留有余地 以使实际运行时能有一定的灵活性 环境工程课程设计 16 第二章第二章 设计计算书设计计算书 第一节第一节 格栅间和泵房格栅间和泵房 进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施 可去除大尺寸的 漂浮物或悬浮物 以保护进水泵的正常运转 并尽量去掉那些不利 于后续处理过程的杂物 拟用回转式固液分离机 回转式固液分离 机运转效果好 该设备由动力装置 机架 清洗机构及电控箱组成 动力装置采用悬挂式涡轮减速机 结构紧凑 调整维修方便 适用 于生活污水预处理 1 1 设计说明 栅条的断面主要根据过栅流速确定 过栅流速一般为 0 6 1 0m s 槽内流速 0 5m s 左右 如果流速过大 不仅过栅水头 损失增加 还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅 如果流速过小 栅槽内将发生沉淀 此外 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提供的最大过流能力的 80 以留有余地 格栅栅条间隙拟定为 20 00mm 1 2 设计流量 a 日平均流量 Qd 21000m3 d 0 24 m3 s Kz取 1 2 b 最大日流量 Qmax Kz Qd 1 2 0 24 0 29m3 s 1 3 设计参数 栅条净间隙为 b 0 02m 过栅流速 0 9m s 格栅倾角 60 环境工程课程设计 17 1 4 设计计算 1 4 1 确定栅前水深 根据最优水力断面公式计算得 2 2 1 B Q m Q B80 0 9 0 29 022 1 m B h40 0 2 1 所以栅前槽宽约 0 80m 栅前水深 h 0 40m 1 4 2 格栅计算 栅条间隙数 n 为 bhv Q n sin max 38 9 040 0 02 0 60sin29 0 条 Qmax 最大设计流量 m3 s 格栅倾角 度 h 栅前水深 m 污水的过栅流速 m s 栅槽有效宽度 B 设计采用 10 圆钢为栅条 即 S 0 01m 1 13 m 3802 0 138 01 0 1 bnnSB 通过格栅的水头损失 h2 02hKh sin 2 2 0 g h h0 计算水头损失 g 重力加速度 K 格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数 一般取 3 阻力系数 其数值与格栅栅条的断面几何形状有关 对于 圆形断面 3 4 79 1 b s 环境工程课程设计 18 076 0 60sin 81 92 9 0 02 0 01 0 79 1 3 2 3 4 2mh 所以 栅后槽总高度 H h h1 h2 0 40 0 3 0 076 0 776 m h1 栅前渠超高 一般取 0 3m 栅槽总长度 L m BB L45 0 20tan2 80 0 13 1 tan21 1 1 m L L23 0 2 1 2 0 40 0 3 0 70 m 11hhH m H LLL58 2 60tan 70 0 5 00 123 0 45 0 tan 5 00 1 1 21 L1 进水渐宽部分渠长 m L2 栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度 m B1 进水渠宽 进水渐宽部分的展开角 一般取 60 图1 中格栅计算草图 栅条工作平台 进 水 1 环境工程课程设计 19 第二节第二节 沉砂池沉砂池 采用平流式沉砂池 1 设计参数 设计流量 Q 290L s 设计流速 v 0 25m s 水力停留时间 t 50s 2 设计计算 1 沉砂池长度 L vt 0 25 50 12 5m 2 水流断面积 A Q v 0 29 0 25 1 16m2 3 池总宽度 设计 n 2 格 每格宽取 b 1 2m 0 6m 池总宽 B 2b 2 4m 4 有效水深 h2 A B 1 16 2 4 0 48m 介于 0 25 1m 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 3 1 09 2 2 12 86400201 0 1 029 0 2 86400 m K QTX V 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 0 1L m3 K 污水流量总变化系数 1 2 6 沉砂斗各部分尺寸及容积 设计斗底宽 a1 0 5m 斗壁与水平面的倾角为 60 环境工程课程设计 20 斗高 hd 0 5m 则沉砂斗上口宽 ma h a d 1 15 0 60tan 5 02 60tan 2 1 沉砂斗容积 322 2 11 2 34 0 5 025 01 121 12 6 5 0 222 6 maaaa h V d 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m aL L15 5 2 1 12 5 12 2 2 2 则沉泥区高度为 h3 hd 0 06L2 0 5 0 06 5 15 0 81m 池总高度 H 设超高 h1 0 3m H h1 h2 h3 0 3 0 48 0 81 1 59m 8 进水渐宽部分长度 设进水渠宽为 0 94m m BB L43 1 20tan 94 0 24 2 20tan 2 1 1 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 290 1 2 241 7L s 则 vmin Q平均日 A 0 2417 1 16 0 21 0 15m s 符合要求 11 草图如下 环境工程课程设计 21 出水 图4 平流式沉砂池计算草图 进水 第三节第三节 初沉池初沉池 3 1 采用中心进水辐流式沉淀池 图四 沉淀池简图 3 2 设计参数 沉淀池个数 n 2 水力表面负荷 q 2m3 m2h 出水堰负荷 1 7L s m 146 88m3 m d 沉淀时间 T 2h 污泥斗下半径 r2 1m 为挂泥板高度 取 为缓冲层高度 取5m 0 h5m 0 h 53 上半径 r1 2m 剩余污泥含水率 P1 99 2 3 2 1 设计计算 3 2 1 1 池表面积 2 432 2 360024 m o q Q A 环境工程课程设计 22 3 2 1 2 单池面积 取 220 2 m216 2 432 n A 单池 A 2 m 3 2 1 3 池直径 m98 25 14 3 5304 A4 D 单池 取 530m 3 2 1 4 沉淀部分有效水深 h2 混合液在分离区泥水分离 该区存在絮凝和沉淀两个过程 分 离区的沉淀过程会受进水的紊流影响 取mh3 2 3 2 1 5 沉淀池部分有效容积 3 2 2 2 73 4533 4 1714 3 4 mh D V 3 2 1 6 沉淀池坡底落差 取池底坡度 i 0 05 mr D ih33 0 2 2 17 05 0 2 14 3 2 1 7 沉淀池周边 有效 水深 mmhhhH0 40 45 05 03 5320 65 6 4 17 0 满足规定 H D 3 2 1 8 污泥斗容积 73m 1 tg60 12 tg rr h 0 216 污泥斗高度 3222 221 2 1 6 1 51 55m 1122 4 33 0 14 3 3 rrrr h V 池底可储存污泥的体积为 3222 11 24 2 63 166 221313 3 8 014 3 4 mrRrR h V 3 21 64 25m51 55 7 12VV 共可储存污泥体积为 3 2 1 9 沉淀池总高度 H 0 3 4 0 5 0 33 1 73 6 86m 环境工程课程设计 23 3 3 进水系统计算 3 3 1 单池设计流量 432m3 h 0 12m3 s 进水管设计流量 0 12 1 R 0 12 1 5 0 18m3 s 管径 D1 500mm s 0 92m D 40 18 2 1 1 v 3 3 2 进水竖井 进水井径采用 1m 出水口尺寸 0 5 1m2 共 6 个沿井壁均匀分布 出水口流速 15 0 10 0 60 130 0 18 0 2 smsmv 3 3 3 紊流筒计算 图六进水竖井示意图 筒中流速 s 03m 0 02 0 03 0 3 取smv 紊流筒过流面积 2 3 0 6 03 0 18 0 Q fm 进 紊流筒直径 m f D3 14 3 0 644 3 环境工程课程设计 24 3 4 出水部分设计 3 4 1 环形集水槽内流量 0 12 m3 s 集 q 3 4 2 环形集水槽设计 采用单侧集水环形集水槽计算 为安全系数采用 其中 槽宽 集 5 1 2 1 m88 0 12 0 4 19 02 9 02 4 0 4 0 k qkb 设槽中流速 v 0 5m s 设计环形槽内水深为 0 4m 集水槽总高度为 0 4 0 4 超高 0 8m 采用 90 三角堰 3 4 3 出水溢流堰的设计 采用出水三角堰 90 3 4 3 1 堰上水头 即三角口底部至上游水面的高度 H1 0 04m 3 4 3 2 每个三角堰的流量 q1 smHq 0004733 0 04 0 343 1 343 1 347 2 47 2 11 3 4 3 3 三角堰个数 个设计时取个 单 254 5 253 0004733 0 12 0 q1 1 Q n 3 4 3 4 三角堰中心距 m bD n L L20 0 254 88 0 217 14 3 254 2 1 1 第四节第四节 曝气池曝气池 1 污水处理程度的计算 原污水的 BOD 值为 200mg L 经初次沉淀池处理 按降低 25 考虑 则进 入曝气池的污水 其 Sa 200 1 25 150 则 处理水中溶解性 BOD5 值为 25 6 4 18 6mg L 去除率 876 0 150 6 18150 4 639 6 254 009 0 1 71 7 5 eaC bXBOD 环境工程课程设计 25 曝气池的运行方式 以传统活性污泥法系统为基础 又可按阶段曝气 系统运行 2 BOD 污泥负荷的确定 Ns 取值 0 3 是合适的 3 确定混合污泥浓度 x 4 确定曝气池容积 5 确定曝气池各部位尺寸 设两组曝气池 每组容积为 7983 3 2 3991 6m3 池深取 4 2m 每组曝气池面积 F 3991 6 4 2 950 4m2 池宽取 5m 池长 F B 950 4 5 190m 宽高比为 1 符合条件 设 5 廊道式曝气池 廊道长 L1 L 5m38 取超高 0 5m 则池总高为 0 5 4 2 4 7m 6 采用鼓风曝气系统 平均时需氧量的计算 a 0 5 b 0 15 O2 6286 8kg h 最大需氧量计算 K 1 4 LmgLmg SVIR rR X 3300 333 120 10 5 01 2 15 0 1 10 66 3 3 7983 m XN QS V s a vr VXbQSaO 2 hkgdkg O 26224 1 7604 1000 2500 948715 0 1000 25150 39 1 626135 0 max 2 30 0 29 0 876 0 75 0 6 18 0185 2 fSK N e s 环境工程课程设计 26 每日去除 BOD5 值 去除每 kgBOD5 值 最大时需氧量与平均时需氧量之比 7 供气量的计算 采用网状膜型中微孔空气扩散器 敷设于距池底 0 2m 处 淹没水 深 4 0m 计算温度定为 30 查除录 1 得水中溶解氧饱和度 空气扩散器出口处的绝对压力 Pb 按式 4 79 计算 即 代入值得 Pa 1 405 105pa 空气离开曝气池面时 氧的百分比 按式 4 80 计算 EA 取 12 代入求得 Ot 18 43 曝气池混合液中平均氧饱和度按下列式计算 代入值求得 换算为 20 条件下 脱氧清水的充氧量 按下式计算 dkgBODr 2 6586 1000 25150 6 52689 kdBODkgOO 9545 0 2 6586 8 6286 22 2 1 262 8 316 2 max 2 O O 7 63mg LC 17 9 s 30 20 LmgCs Pa 108 910013 1 35 HP b 100 1 2179 1 21 A A t E E O 4210026 2 5 6 t sTsb OP CC Lmg Csb 54 8 42 43 18 10026 2 10405 1 63 7 5 5 30 20 20 0 024 1 T Tsb s CC RC R 环境工程课程设计 27 取值 a 0 82 c 2 0 1 0 代入各值9 0 曝气池平均时供气量 m3 h 曝气池最大时供气量 去除每 kgBOD5 的供气量 11291 4 6586 2 24 41 1 空气 kgBOD 每 m3 污水的供气量 11291 4 52689 6 24 5 14 空气 m3污水 本系统总空气用量 8 0 5 52689 6 24 8782m3 h 总需气量 13652 8 8782 22434 8m3 h hkg R 49 406 024 1 0 254 8 0 19 082 0 17 9 262 2030 0 hkg R 5 491 024 1 0 254 8 0 19 082 0 17 9 8 316 2030 max 0 4 11291100 3 0 0 A s E R G hmGs 8 13652 3 max 环境工程课程设计 28 第五节第五节 二沉池二沉池 该沉淀池采用中心进水 周边出水的幅流式沉淀池 采用刮泥机 1 设计参数 设计进水量 Q 21000 m3 d 每组 表面负荷 qb范围为 1 0 1 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 5 2 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 m2584 5 1 875 b q Q A 环境工程课程设计 29 2 沉淀池直径 mm A D1628 14 3 58444 有效水深为 h qbT 1 5 2 5 3 75m 4m 介于 6 12 47 7 75 3 28 1 h D 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 3 944 210004600 4600 24 21000 5 01 22 1 2 m XX QXRT V r w w 则污泥区高度为 m A V h w 62 1 584 944 2 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 3 75 1 62 0 4 0 3 6 1m 设池底度为 i 0 05 则池底坡度降为 mi db h53 0 05 0 2 223 2 5 则池中心总深度为 H h h5 6 1 0 53 6 63m 5 校核堰负荷 径深比 75 6 15 4 28 31 hh D 环境工程课程设计 30 77 5 4 062 175 3 28 321 hhh D 堰负荷 9 2 78 2 3239 2314 3 21000 msLmsLmdm D Q 以上各项均符合要求 6 辐流式二沉池计算草图如下 进水 图6 辐流式沉淀池 出水 排泥 第六节第六节 接触消毒法接触消毒法 1 城市污水经过一级或二级处理 包活性污泥法和膜法 后 水 质改善 细菌含量也大幅度减少 但其绝对值仍很可观 并有存在 病源菌的可能 因此 污水排入水体前应进行消毒 消毒剂的选择 见下页表 环境工程课程设计 31 经过以上的比较 并根据现在污水处理厂现在常用的消毒方法 决定使用液氯毒 采用隔板式接触反应池 1 设计参数 设计流量 Q 21000m3 d 240L s 设一座 消 毒 剂优 点缺 点适 用 条 件 液 氯 效果可靠 投配简单 投量准确 价格便宜 氯化形成的余氯及某 些含氯化合物低浓度 时对水生物有毒害 当污水含工业污水比 例大时 氯化可能生 成致癌化合物 适用于 中规模的污 水处理厂 漂 白 粉 投加设备简单 价格 便宜 同液氯缺点外 沿尚 有投量不准确 溶解 调制不便 劳动强度 大 适用于出水水质较好 排入水体卫生条件要 求高的污水处理厂 臭 氧 消毒效率高 并能有 效地降解污水中残留 的有机物 色 味 等 污水中 PH 温度 对消毒效果影响小 不产生难处理的或生 物积累性残余物 投资大成本高 设备 管理复杂 适用于出水水质较好 排入水体卫生条件要 求高的污水处理厂 次 氯 酸 钠 用海水或一定浓度的 盐水 由处理厂就地 自制电解产生 消毒 需要特制氯片及专用 的消毒器 消毒水量 小 适用于医院 生物制 品所等小型污水处理 站 环境工程课程设计 32 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 5m 2 设计计算 1 接触池容积 V Q T 240 10 330 60 432m3 表面积m2 216 2 432 h V A 隔板数采用 2 个 则廊道总宽为 B 2 1 3 5 10 5m 取 11m 接触池长度 L 取 21mm B A L 6 20 5 10 216 长宽比0 6 5 3 21 b L 实际消毒池容积为 V BLh 11 21 2 462m3 池深取 2 0 3 2 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 4 21000 10 3 84kg d 3 5kg 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 5 2 5kg h 配置注水泵 两台 一用一备 要求注水量 Q 1 3m3 h 扬程不小于 10mH2O 3 混合装置 环境工程课程设计 33 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 kW QTG N26 0 1053 5006024 01006 1 1053 2 24 2 2 0 实际选用 JWH 310 1 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 通过以上多个设备的处理 污水中的污染物质都得到了有效的 去除 例如 初沉池可以去除 45 左右的 SS 二沉池则完全可以去 除剩余的 SS 从而在整个系统中 SS 得到了去除净化 BOD COD 则主 要在曝气池中被去除 氨氮在三段生物脱氮装置中去除 故经过以 上层层处理 加上最后一步的混凝过滤消毒处理使水质得到了改变 达到了一级 A 的排放标准 第七节第七节 污泥的处理污泥的处理 在污水处理过程中 分离和产生出大量的污泥 其中含有大量的有毒有害物质有机物 易分解 对环境有潜在的污染能力 同时污泥含水率高 体积庞大 处理和运送很困难 因此污泥必须经过及时处理与处置 以便达到污泥减量 稳定 无害化及综合利用 1 回流污泥泵 回流回流污泥污泥泵设计选型泵设计选型 1 选泵 选择芬兰沙林 SS 型低扬程污泥回流泵 型号 SS038 功率 2 8kW 转速 730r min 二用一备 2 占地面积 10m 8m 环境工程课程设计 34 3 二沉池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流泵房 其他污泥由刮泥 板刮入污泥井中 再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中 2 剩余污泥泵 1 设计说明 剩余污泥泵房主要用于提高二沉池内的剩余污泥至贮泥池脱水 设计扬程 即为剩余污泥集泥池与贮泥池的液位差及污泥管道内水损 2 选泵 选择芬兰沙林 SS 型低扬程污泥回流泵 选用型号为 SS0210 功率 2 0kW 转速 570r min 一用一备 3 二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地 下管道自流入集泥井 剩余污泥泵 地下式 将其提升至污泥浓缩 池中 处理厂设一座剩余污泥泵房 两座二沉池共用 污水处理系 统每日排出污泥干重为 8667kg d 即为按含水率为 99 计的污泥流量 Qw 8667m3 d 0 99 357 5m3 d 14 9m3 h 剩余污泥泵房占地面积 L B 4m 3m 集泥井占地面积 mm H3 00 3 2 1 3 浓缩池 1 设计参数 a 连续流重力浓缩池可采用沉淀池形式 一般为竖流式或辐流式 b 浓缩停留时间一般采用 10 18h 进行核算 不宜过长 防止污 泥艳阳腐化 剩余活性污泥含水率一般为 99 2 99 6 c 污泥固体负荷采用 30 60kg m2d 浓缩后污泥含水率可达 97 左 右 环境工程课程设计 35 d 浓缩池的有效水深一般采用 4m 不小于 3m e 浓缩池的上清夜应重新回流到初沉池前进行处理 f 池子直径与有效水深之比不大于 3 池子直径不宜大于 8m 一 般为 4 7m g 浮渣挡板高出水面 0 1 0 15m 淹没深度为 0 3 0 4 h 浓缩后污泥含水率按 97 i 浓缩前污泥含水率为 99 2 2 浓缩池的尺寸设计 采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池 用带栅条的刮泥机 刮泥 采用静压排泥 剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池 污泥浓缩池图 图 7 1 污泥浓缩池剖面图 环境工程课程设计 36 图 7 2 污泥浓缩池平面图 4 污泥消化 通常指废水处理中所产生污泥的厌氧生物处理 即污泥中的有机 物在无氧条件下 被细菌降解为以甲烷为主的污泥气和稳定的污泥 称消化污泥 但也有采用需氧生物处理以降解和稳定污泥中的有 机物的 称需氧消化 常用于处理剩余活性污泥 曝气时间随温度 而异 20 C 时约需 10 天 10 C 时约需 15 天 需氧消化的余泥 不易浓缩 在隔绝氧气的情况下 污泥中的有机物先是被腐生细菌 代谢 转化为有机酸 然后厌氧的甲烷细菌降解有机酸为甲烷和二 氧化碳 过程进展的快慢决定于这两类细菌的协调情况 甲烷细菌 的生长条件极为严格 腐生细菌产生的有机酸必须及时降解 如有 积累 一旦 pH 值低于 6 5 左右 甲烷细菌的生长即受限制 平衡破 坏 消化时间大大延长 环境工程课程设计 37 正规的消化池大多采用圆柱形密闭池 锥底 拱顶 少数也有采 用多边形的池子 圆形消化池直径一般在 6 35 米 直墙高度约为 直径之半 池顶可为固定盖或浮盖 池身大多用钢筋混凝土结构 小 型池也可用钢结构 浮盖一般为钢制 可随池内液位高低而升降 以 免池内空间出现真空 见彩图 5 污泥脱水机房 污泥脱水设备有板框压滤脱水机 带式压滤脱水机和离心脱水机 本设计采用带式压滤脱水机 带式压滤机的基本原理是通过设置一 系列压辊及滚筒 将上下层滤带张紧 滤带间的污泥不断受挤压剪 切后 加速泥水的分离 污泥脱水机房一般包括脱水间 泥库 配 电控制室等几个功能区 脱水间的布置主要取决于污泥脱水设备的 选择 脱水设备需根据污水处理工艺的要求 污泥脱水性质和当地 的经济 技术条件进行选择 由于脱水后污泥的出路和运输易受条 件限制 造成不能及时外运 因此考虑在污水处理厂内设暂时存放 场所 通常靠着脱水间设泥库 泥库一般有两种形式 一种是就地 堆放泥饼 再用装载车装到污泥运输车上 另一种是设污泥料仓 环境工程课程设计 38 泥饼输送至料仓 再由料仓自动卸料至污泥运输车上 污泥脱水是 污水处理厂污泥处理减量化的重要环节 以便于污泥外运和最终处 置 1 设计参数 进泥含水率 99 5 设计出泥含水率 75 2 设计计算 脱水机房每天处理剩余污泥量为 3 14 10 4 m3 s 选用两台脱水机 一用一 备 设备型号为 DYQ 型带式压榨过滤机 具体型号参数见下表 表 1 4 脱水机房脱水机参数 滤网电动机 型号有效宽 mm 速度 m min 型号功率 kw 控制器型 号 最大冲 洗耗水 m d 冲洗水压 MPa 5000 4 5 JJTY21 4 1 1 LP90 2 1 5 4 0 4 气动部 分流量 m h 处理能力 kg h m2 泥饼含 水率 外型尺寸 L B H mm 重量 kg 生产厂家 DYQ 500A 0 5 10 2 0 865 75 3000 1250 165 0 3000唐山清源环保机械 3 脱水机房尺寸计算 脱水机房包括脱水机组 高分子絮凝剂投加泵等 脱水机房尺寸为 15 8m 6 贮泥池 1 设计参数 贮泥池储存脱水机房的岀泥 设计 1 座圆形贮泥池 污泥停留时间为 T 2h 污泥由此输送至外场 按远期设计 2 设计计算结果 1 贮泥池容积 V 25 52m 取 30m 2 贮泥池尺寸计算 池深取 h1 3 5m 设计超高 h 0 3m 环境工程课程设计 39 则贮泥池直径 D 4 37m 取 5m 校核贮泥池有效容积 V 39 25m 池高 H 3 9m 7 污泥外运 污泥输送系统由接料仓 螺旋进料机 插板阀 污泥泵 管道组 成 整个系统液压部分采用泵 阀 螺旋进料机与料仓之间用插板 阀连接 便于检修 推送机采用 S 摆管的设计 含水 85 左右的泥 饼由卡车卸入料仓 经螺旋进料机喂入液压推送机 推送机将污泥 由管道输送 整个过程无异味 做到不污染环境的同时可实现长距 离 大扬程输送 管道可根据建筑结构灵活设置 输送量精确 配 备通讯接口实现远程控制 还可选用皮带 斗提等传统输送方式 第八节第八节 高程计算高程计算 一 水头损失计算 计算厂区内污水在处理流程中的水头损失 选最长的流程计算 结果见下页表 环境工程课程设计 40 污水厂水头损失计算表 名 称 设 计 流 量 L s 管 径 mm I V m s 管 长 m IL m g v 2 2 m h m 出厂管 243 056001 480 35951 4061 000 0061 412 接触池 0 3 出水控 制井 0 2 出水控 制井至 二沉池 243 054003 080 521000 3086 180 0850 393 二沉池 0 5 二沉池 至流量 计井 243 054003 080 83100 0313 840 130 161 流量计 井 0 2 三段法 脱氮室 0 4 三段法 脱氮室 至推流 曝气