水污染控制工程课程设计---某城市污水处理厂设计.doc

水污染控制工程课程设计报告水污染控制工程课程设计报告姓 名 学 号 班 级 组 号 第3组 2012年3月目录第一部分：设计任务及设计资料11.1设计任务与内容11.2基本资料11.2.1污水水质水量11.2.2处理要求11.2.3处理工艺11.2.4气象水文资料.31.2.5厂区地形.3第二部分：设计说明书32.1去除率的计算32.1.1溶解性BOD5的去除率32.1.2 CODcr的去除率42.1.3 SS的去除率42.1.4氨氮的去除率42.2污水处理构筑物的设计.42.2.1粗格栅42.2.2进水泵房52.2.3细格栅52.2.4沉砂池62.2.5初沉池62.2.6厌氧池72.2.7缺氧池72.2.8曝气池72.2.9二沉池82.3污水厂平面及高程布置.82.3.1平面布置82.3.2管线布置92.3.3高程布置9第三部分：污水厂设计计算书.103.1污水处理构筑物设计计算.103.1.1粗格栅103.1.2进水泵房113.1.3细格栅153.1.4沉砂池173.1.5初沉池193.1.6厌氧池203.1.7缺氧池203.1.8曝气池213.1.9二沉池263.2高程计算.28 第四部分：结论.30第五部分：附图.31 第一部分：设计任务及设计资料1.1设计任务与内容某城市污水处理厂设计，针对某座二级处理的城市污水处理厂，要求进行：工艺流程的选择、处理构筑物及其主要设备的选择、对主要污水处理构筑物的工艺设计计算、确定污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（污水处理厂平面布置图和污水处理厂高程图）。设计深度一般为符合初步设计的深度。设计题目为：中原某城市日处理水量6万吨污水处理厂工艺设计。1.2基本资料1.2.1污水水质水量污水处理水量： 6万m3/d；污水水质：CODcr 300mg/L，BOD5 150 mg/L，SS 200 mg/L，氨氮40mg/L。1.2.2处理要求污水经二级生物处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标(GB18918-2002)中的二级标准，以下具体要求： CODcr100mg /L，BOD530 mg/L，SS 30mg/L，氨氮0.2/d所以宜采用机械格栅清渣。3.1.2进水泵房本设计采用干式矩形半地下式合建式泵房，它具有布置紧凑、占地面积小、结构较省的特点。集水池和机器间由隔水墙分开，只有吸水管和叶轮浸没在水中，机器间经常保持干燥，以利于对泵房的检修和保养，也可以避免对轴承、管件、仪表的腐蚀。在自动化程度较高的泵站，较重要地区的雨水泵站、开启频繁的污水泵站中，应尽量采用自灌式泵房。自灌式泵房的优点是启动及时可靠，不需引水的辅助设备，操作简便；缺点是泵房较深，增加工程造价。采用自灌式泵房时水泵叶轮（或泵轴）低于集水池的最低水位，在高、中、低三种情况下都能直接启动。3.1.2.1设计概述选择水池与机器间合建式的方形泵站，泵房工程结构按照远期流量设计。采用工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后流过细格栅，流入平流式沉砂池，然后自流通过厌氧池、缺氧池、曝气池、二沉淀及计量堰，最后有出水管道排入收纳水体。各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。3.1.2.2集水间计算 选择水池与机器间合建式的方形泵站，用3台泵（1台备用），每台泵流量为：集水间容积相当于1台泵5分钟的容量：有效水深采用h=2m，则集水池面积3.1.2.3泵的选择（1）选择进水管及出水管直径 根据设计规范规定：吸水管设计流速为1.0-1.2m/s 出水管设计流速为1.5-2.0m/s由于 进水管半径： 当u=1.0m/s时，；当u=1.2m/s时，；当u=1.1m/s时，取R=0.350m核算：，满足1.0-1.2m/s的要求，因此取R=0.350m。出水管半径： 当u=1.5m/s时，；当u=2.0m/s时，；当u=1.8m/s时，取R=0.30m核算：，满足1.5-2.0m/s的要求，因此取R=0.30m。（2）确定泵的扬程及流量泵的扬程:高度差+ 总阻力损失+自由水头总阻力损失=L沿程损失+L局部损失 沿程阻力损失L沿程损失=L进水管+L出水管= 假设处理废水的物理性质与20的水相近，则：本设计选择进出水管的材料为新的无缝钢管，则取进水管2300为紊流紊流还需判别阻力区域，则：752239故流动处于紊流过渡区。用公式得 假设进水管长为2.0m ，则L进水管=出水管2300为紊流紊流还需判别阻力区域，则：895522故流动处于紊流过渡区。用公式得 假设出水管长为20m ，则：L出水管=L沿程损失=L进水管+L出水管=0.0023+0.0524=0.0547m 局部阻力损失进水管一个90双缝焊接弯头，=0.65，阻力损失=一个渐扩管=0.504阻力损失=L进水管=0.039+0.068=0.107m出水管两个90双缝焊接弯头，=1.01，阻力损失=一个渐缩管=0.613阻力损失=L进水管=0.232+0.198=0.43mL局部损失=L进水管+L出水管=0.107+0.43=0.537m因此 总阻力损失=L沿程损失+L局部损失=0.0547 +0.537=0.592m根据扬程H = 泵房水位与细格栅栅前水位高程差 + 泵房最大水位变化值 + 总阻力损失 + 自由水头 得H= 68.91-59.63 + 2.0+0.592 + 1.00 = 12.872m，取12.9m。流量Q=416.7=1500（3）泵的选型根据以上数据选择型号为350LW1500-15-90的立式排污泵3台，2用1备。该泵单台提升流量为1500时，扬程15m12.9m，满足要求，转速980r/min，功率为90kw，效率为82.5%。污水泵房设计占地面积100（10x10）高12m，地下埋深8m。3.1.3细格栅3.1.1.1设计参数设计流量：Q=72000/d栅前流速： 过栅流速：栅条宽度： 格栅间隙：栅前部分长度： 格栅倾角：单位栅渣量=0.02栅渣/污水3.1.1.2设计计算（1）设过栅流速=1.0m/s，格栅安装倾角为60，则：栅前槽宽栅前水深h=0.645m（2）栅条间隙数n=(取n=65)（3）栅槽有效宽度B=s(n-1)+en=0.008(651) 0.0265=1.812m（4）进水渠道渐宽部分长度=(其中为进水渠展开角)（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度=/2=0.359m（6）过栅水头损失（）因栅条边为矩形截面，取k=3,则=k=其中：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42，=计算水头损失k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数取k=3（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高=0.3m，则栅前槽总高度=h=0.6450.3=0.945m栅后槽总高度H= h=0.6450.110.3=1.055m（8）格栅总长度 L=0.51.0=0.7170.3590.51.0=3.16m（9）每日栅渣量=600000.02/1000=1.2/d0.2/d所以宜采用机械格栅清渣。3.1.4沉砂池本设计采用平流式沉砂池3.1.4.1 设计参数设计流量：设计流速：水力停留时间：3.1.4.2 设计计算（1）沉砂部分的长度L:（2）水流断面面积A：（3）池总宽度b:设计n=4格，b=4B,沉砂池有效水深介于0.25到1m,取0.75m,池总宽度大于0.6m。（4）贮砂斗所需容积V：其中设计T：排泥间隔天数，取2天；X：城市污水沉砂量，取； ：污水流量总变化系数，取1.35 （5）贮砂斗各部分尺寸计算： 设贮砂斗底宽=0.6m，斗壁与水平面的倾角为60度，斗高=1.0m,则贮砂斗的上口宽为：在实际操作中取为1.9m。贮砂斗的容积V1： 贮砂斗的上口宽为1.9m且上下面积取为正方形。由于V1=1.7m36.45m3,所以贮砂斗要设4个，则总体积4V1=6.81m3。可以满足要求。（6）贮砂室的高度： 假设采用重力排砂，池底设6%坡度坡向砂斗，则：（7）池总高度H：,取2.2m。 其中为超高，取0.3m。 （8）进水渐宽部分长度： （9）出水渐窄部分长度： （10）校核最小流量时的流速：最小流量即平均日流量：则，符合要求。3.1.5初沉池3.1.5.1设计参数本设计中采用中央进水幅流式沉淀池两座。则每座设计进水量：Q=36000m3/d采用周边传动刮泥机。表面负荷：qb范围为1.5-3.0m3/ m2h ，取q=2m3/m2h水力停留时间（沉淀时间）：T=2h3.1.5.2设计计算（1） 每座初沉池的表面积A和直径D： 按表面负荷计算： （2） 初沉池有效水深h2： （3） 沉淀区有效容积V：（4） 污泥量W（污泥区的容积）： SS的去除率范围50%60%，取=50%，又C0=200mg/l，可得出C1=0.5C0=100mg/l， 取污泥容重r=1000kg/m3，污泥含水率P0=95%，则污泥量为 （5） 污泥斗容积（锥体部分容积）V1： 设池边坡度为0.05，椎体底部圆的半径r=1m，则污泥斗高度h5： 锥体部分容积V1： （6） 初沉池总高度H： 设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，污泥池底坡落差h4=0.3m，则初沉池总高度 取H=6m 池周边水深（7） 径深比校核： 介于612，符合情况。（8） 堰负荷：要设双边进水的集水槽。3.1.6厌氧池3.1.6.1设计参数设计流量：最大日平均时流量Q=833.3L/s水力停留时间：T=1h3.1.6.2设计计算 （1）厌氧池容积： （2）厌氧池尺寸：水深h取为5m则厌氧池面积: 池长取40m，则池宽考虑0.5m的超高，故池总高度为H=h+0.5=5+0.5=5.5设双廊道式厌氧池。3.1.7缺氧池3.1.7.1设计参数设计流量：最大日平均时流量Q=833.3L/s水力停留时间：T=1h3.1.7.2设计计算 （1）缺氧池容积： （2）缺氧池尺寸：水深h取为5m则缺氧池面积: 池长取40m，则池宽考虑0.5m的超高，故池总高度为H=h+0.5=5+0.5=5.5m设双廊道式缺氧池。3.1.8曝气池本设计采用传统推流式曝气池。3.1.8.1 曝气池的计算与各部位尺寸的确定 （1）曝气池按BOD污泥负荷率确定 拟定采用的BOD-污泥负荷率为0.3。但为稳妥，需加以校核，校核公式： 值取0.0200， 代入各值： 计算结果确证，取0.3是适宜的。 （2）确定混合液污泥浓度（X） SVI值取120，根据式 式中，X-曝气池混合液污泥浓度； R-污泥回流比。 取r1.2，R50，代入得： （3）确定曝气池容积，由 我国现行的室外排水设计规范（GB 50014-2006）中，其公式为： ，代入各值得： 根据以上计算，取曝气池容积 （4）确定曝气池各部位尺寸 名义水力停留时间 实际水力停留时间 污泥龄 式中，a-污泥增殖系数，一般为0.5-0.7，取0.6； b-污泥自身氧化率，一般为0.04-0.1，取0.09。 代入各值，得： 设两组曝气池，每组容积为6000/2=3000 池深H=5m，则每组面积F=3000/5=600 池宽取B=10m，则B/H=10/5=2，介于1-2之间，符合规定。 池长L=F/B=600/10=60m 设三廊道式曝气池，则每廊道长： 取超高0.5m，则池总高为 H=5+0.5=5.5m 尺寸计算结果： 曝气池总长：60m（每个廊道长20m） 宽：10m 高：5.5m3.1.8.2 曝气系统的计算与设计 本设计采用鼓风曝气系统1需氧量计算（1）日平均需氧量O2O2aQLr + bVX式中 a微生物氧化分解有机物过程中的需氧率；b污泥自身氧化需氧率。取a= 0.5 b= 0.15O2 = 0.560000（0.15-0.03）+ 0.156000（3.3330.7） =5699.79 kgO2/d =237.5kg/h（2）去除每公斤BOD5需氧量O2（3）最大需氧量O2maxO2maxaQLrK + bVX考虑BOD5负荷变化，最大需氧量变化系数K=1.4O2max = 0.560000（0.15-0.03）1.4+0.156000（3.3330.7）=7139.8 kgO2/d =297.5 kg/h3.1.8.3 供气量的计算本设计采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.3米处，淹没水深4.7米，计算温度定为30摄氏度。选用Wm-180型网状膜空气扩散装置。其特点不易堵塞，布气均匀，构造简单，便于维护和管理，氧的利用率较高。每扩散器服务面积0.5，动力效率2.7-3.7kg/KWh，氧利用率12%-15%。查表得20和30，水中饱和溶解氧值为：9.17mg/L ； =7.63mg/L（1）空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）：其中，P-大气压力； H-空气扩散装置的安装深度，m。（2）空气离开曝气池池面时，氧的百分比为： 其中，-空气扩散装置氧的转移效率，一般为6%-12。对于网状膜中微孔空气扩散器，取12%，代入得：（3）曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利温度条件30摄氏度考虑）即：式中，-大气压力下，氧的饱和度，mg/L。代入各值，得：（4）换算为在20摄氏度的条件下，脱氧清水的充氧量，即： 取值；代入各值，得：相应的最大时需氧量为：（5）曝气池的平均时供氧量： （6）曝气池最大时供氧量： （7）去除每公斤BOD5的供气量（8）每污水供气量： 3.1.8.4 空气管系统计算选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路，在空气流量变化处设设计节点，统一编号列表计算。按曝气池平面图铺设空气管。空气管计算见图5.在相邻的两廊道的隔墙上设一根干管，共6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60根曝气竖管，每根竖管供气量为：曝气池总平面面积为每个空气扩散装置的服务面积按0.5计，则所需空气扩散装置的总数为：则每个竖管上的空气扩散装置数目为：每个空气扩散装置的配气量为： 总压力损失包括空气管道系统的总压力损失和网状膜空气扩散器的压力损失两部分，网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa，空气管道系统的总压力损失不超过2kPa，则总压力损失不超过5.88+2=7.88Pa。为安全计，设计取值9.8kPa。空气扩散装置安装在距曝气池底0.3米处，因此，鼓风机所需压力为： 鼓风机供气量：最大时供气量：；平均时供气量：根据所需压力和供气量，决定采用DRG-450型鼓风机6台，4用2备，该型号参数为升压：9.8-88.2kPa；流量：133-459 ；传动方式：直连；功率：45-630kW。3.1.9二沉池3.1.9.1设计概述本设计中采用中央进水幅流式沉淀池2座。则每座设计进水量：Q=36000m3/d采用周边传动刮泥机。表面负荷：qb范围为0.71.0 m3/(m2h) ，取q=1.0 m3/(m2h)水力停留时间（沉淀时间）：T=4.0h3.1.9.2设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷计算：（2）沉淀池直径：（1） 沉淀区有效容积V：（2） 污泥量W（贮泥所需容积）： 取SVI=100，r=1.2，R=80% （5）污泥斗容积（锥体部分容积）V1： 设池边坡度为0.05，椎体底部的圆的半径r=1m，则污泥斗高度h5： 锥体部分容积V1： （6）二沉池总高度H： 设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，污泥池底坡落差h4=0.3m，则二沉池总高度 取H=6m池周边水深（7）径深比校核： 介于612，符合情况。（8）堰负荷： ,要设双边进水的集水槽。中心进水管管径D1： 中心进水管水流速度范围0.20.5m/s，取v1=0.3m/s，则中心进水管管径 ，取D1=560mm配水管管径D2： Q=7.2104m3/d=0.8333m3/s 配水窗水流流速范围0.50.8m/s，取v2=0.6m/s,则配水管管径 ，取D2=760mm进水系统：需处理的废水首先经过中心进水管，再流入进水竖井中进入二沉池中。出水系统：采用两个环形集水槽，池周边一个，池中央一个。池周边采用单侧集水槽，池中央采用双侧集水槽，最后经过出水堰、出水管流出。3.2高程计算污水处理