水污染控制设计

1、设计题目：水污染控制工程设计班 级：姓 名：学 号：指导教师：目录1、任务书 12、污水处理工艺流程说明2-1 、工艺方案分析 2-2 、工艺流程 3、设计说明书 3-1 、进水管设计 3-2 、粗格栅 3-2-1 、栅条间隙数 3-2-2 、栅槽宽度 3-2-3 、过栅水头损失 33-2-4 、格栅总高度 33-2-5 、栅槽总长度 33-3 、污水提升泵房 43-4 、沉砂池 53-4-1 、沉砂池的长度 63-4-2 、过水断面的面积 63-4-3 、沉砂池宽度 63-4-4 、有效水深 63-4-5 、沉砂池所需容积 63-4-6 、每个沉砂斗所需的容积 63-4-7 、沉砂斗的各部分

2、尺寸 63-4-8 、沉砂斗的实际容积 63-4-9 、沉砂室高度 63-5 、初沉池 73-5-1 、沉淀池总面积 83-5-2 、沉淀池有效水深 83-5-3 、沉淀部分有效容积 83-5-4 、沉淀池长度 83-5-5 、沉淀池的总宽度 83-5-6 、沉淀池个数 83-5-7 、校核 83-5-8 、污泥容积 103-5-9 、污泥斗的容积 103-5-10 、梯形部分容积 103-5-11 、校核 103-5-12 、沉淀池的总高度 13-6 、曝气池 13-6-1 、曝气池进水 BOD5 浓度的确定 13-6-2 、确定曝气池对 BOD5 的去除率 13-6-3 、校核污泥负荷率

3、23-6-4 、确定混合液污泥浓度 (X) 23-6-5 、曝气池容积计算 23-6-6 、确定曝气池各部位的尺寸 23-6-7 、平均时需氧量的计算 33-6-8 、最大时需氧量 43-6-9 、去除每千克 BOD5 的需氧量 43-6-10 、最大时需氧量与平均时需氧量之比 43-6-11 、供气量的计算 43-6-12 、空气管路系统计算 53-6-13 、 空压机的选定 63-7 、二次沉淀池 63-7-1 、二次沉淀池尺寸计算 63-7-2 、校核 73-8 、消毒接触池 83-8-1 、接触池的尺 寸设计 83-8-2 、加氯间设计 83-9 、主要设备说明 93-10 、附属建筑

4、物 93-11 、平面布置 3-11-1 、总平面布置原则 3-11-2 、总平面布置结果 4、参考文献 11、任务书1、设计题目 某城市污水处理厂工艺设计2、设计资料（ 1）设计水量 150000m3/d（ 2）总变化系数 Kz=1.2（3）设计进水水质CODcr 300350 mg/L ；Norg 1020 mg/L ；BOD5 200 mg/L ；TN 3040 mg/L ；SS 200300 mg/L ；TP 3040 mg/L ；NH3-N 2030 mg/L ；pH 值 69。（4）处理要求出水水质达到城市污水处理厂污水排放标准（GB18918-2002）中的二级标准。COD 10

5、0 mg/L ；BOD5 30 mg/L ；SS 30 mg/L ；氨氮（以 N 计） 25 mg/L ；总磷（以 P 计） 3 mg/L 。（5）厂址见教材 P165 图 15-6 所示。（ 6）气象及工程地质 常年平均气温 13； 厂址周围工程地质良好，适合修建城市污水处理厂。 受纳水体：府河， 50 年一遇最高水位 598.00m 地面标高： 600.00m 污水管管底标高（进入污水处理厂时） ：596.00m3、设计内容 工艺流程选择； 构筑物工艺设计计算； 水力计算； 平面及高程布置； 附属构筑物设计。4、设计成果 设计计算说明书（ 3.0 万字）；（可参考教材 P166） 工艺设计

6、图（ 1#图 2 张，总平面布置图和高程布置图各一张） ； 采用计算机绘图，文字处理自由选择；5、设计要求 流程选择合理，设计参数选择正确； 计算说明书条理清楚，字迹工整，计算准确，并附设计计算示意图； 图纸表达准确、规范。6、设计期限3 周。7、主要参考文献 教材水污染控制工程 ； 给水排水设计手册 ； 环境工程设计手册 （水卷）； 本专业相关杂志。2、污水处理工艺流程说明2-1 、工艺方案分析：由于污水的水质较好，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去处目标是 BOD5，根据 BODCODcr1804300.420.3 可知, 污水可生物降解 , 重金属及其他难以生物降解的有毒有害污

7、染物一般不超标 , 针对以上特点， 以及出水要 求，现有城市污水处理技术的特点， 即采用传统活性污泥法工艺处理本设计采取 活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流曝气池。2-2 、工艺流程污水的处理工艺流程如下图：污水 格栅 污水泵房 出水井 计量槽 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 消毒池 出水3、设计说明书3-1 、进水管道的计算根据流量该市排水系统为合流制，污水流量总变化系数为Kz =1.2，所以设计流量为，选择管径 D=500mm，坡度 i 0.0016 。由环 境工程设计手册查得，进水管充满度 h/D=0.50，流速 v 1.062m/s。计算得设 计水深 h 0.25m 。3-2

8、 、粗格栅 粗格栅用以截留水中较大悬浮物和漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷， 用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道发梦的较大的悬浮物， 并保证后续处理设 施正常运行的装置。设计规定：（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合以下要求：1）人工清除 2540mm2）机械清除 1625mm3）最大间隙 40mm（2）在大型污水处理厂或泵站前大型格栅（每日栅渣量大于 0.2m3），应采用机械清除。（3）格栅倾角一般用 25 75，机械格栅倾角一般为 60 70。（4）过栅流速一般采用 0.61.0m/s设计计算：3-2-1、栅条间隙数设粗格栅前水深 h=1m，过栅流速 v=1m/s，栅条间隙宽度 b=

9、0.04 栅条倾角 . =60。栅条间隙数 n 为：取 49 个3-2-2、栅槽宽度设栅条宽 S=0.01m，则槽宽=2.44mhk3-2-3、过栅水头损失：423 v2sinb 2g式中： h 水流通过格栅的水头损失（ m） k系数，格栅受污堵塞后，水头损失增加倍数，一般k=3形状系数， 本设计采用迎水， 背水面均为半圆形的矩形 ， =1.67 代人算得：取水头损失为： h =0.035m.3-2-4、格栅总高度的计算 栅前超高 h2 =0.3m，格栅的总高：H=h+ h2 + h =0.6+0.3+0.035=0.935m3-2-5、栅槽总长度 L 为：L l1 0.5 H1 / tan

10、1.0 l2试中： H1栅前槽高， H1=h+ h2 =0.6+0.3=0.9ml1 进水管渠渐宽部分长度（ m）；=2.67ml 2 栅槽与出水渠道渐缩长度（ m）; l2 =l1 /2=2.67/2=1.33m1 进水渠展开角， 1 =20代入式中：L=6.02m栅槽宽度： 2.44m水头损失： 0.035m计算结果： 栅槽总长度： 6.02m 栅槽总高度： 0.935m3-3 、污水提升泵房 提升泵房以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过， 从而达到污水的净化。设计计算：设计选择 10 台水泵 （9 台使用， 1 台备用 ）， 污水提升泵房的集水池容积： （以一台水泵工

11、作 6 分钟的水量计算）设有效水深 h=4.4m。则集水池的面积：计算结果： 提升泵房集水池长： 3m 有效水深： 4.4m提升泵房集水池宽： 3m本设计取集水池面积：2S=19.0m ，选择池长为 3m，宽为 3m。3-4 、沉砂池沉砂池的作用是从污水中将比重比较大的颗粒去除， 其工作原理是以重力分 离为基础， 故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无极颗粒沉淀， 而有 机悬浮颗粒则随水流带走。设计规定：（1）城市污水厂一般应设置沉砂池，座数或分格应不少于2座（格），并按并联运行原则考虑。（2）设计流量应按分歧建设考虑：1）当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；2）当污水为用提升

12、送入时，则应按每期工作水泵的最大组 合流量计算3）合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。（3）沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为 2.65，粒径为 0.2 以上 的颗粒为主。（4）城市污水的沉砂量可按每 106m3 污水沉砂量为 30m3 计 算，期含水率为 60%，容重为 1500kg/m3。（5）贮砂斗容积应按 2 日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于 55 ，排砂管直径应不小于 0.3m（6）沉砂池的超高不宜小于 0.3m.（7）除砂一边采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和 晒砂场硬尽量靠近，以缩短排砂管的长度。说明：采用平流式沉砂池，具有结构简单，处理效果好的优点，分两

13、格设计计算：3-4-1、沉砂池的长度设水平流速 v=2.0m/s，污水在沉砂池中的停留时间 t=20s。 则沉砂池总长度：L=2*20=40m 3-4-2、过水断面的面积：取 1m23-4-3、沉砂池宽度沉砂池分两格，即 n=2，设每格宽度 c=1m 池的总宽度：b nc 2 1.0 2m3-4-4、有效水深：A 1.0h20.5m2 b 23-4-5、沉砂池所需容积设清除沉砂的时间间隔T=1d，沉砂室所需的容积：36 式中： X城市污水的沉砂量，一般采用 30m /10 污泥3-4-6、每个沉砂斗所需的容积： 设每一个分格有两个沉砂斗，则每个斗所需的容积：3-4-7、沉砂斗的各部分尺寸：设斗

14、底宽 b1=0.5m，斗壁和水平面的倾角为 60 ，斗高 h3 =0.35m， 沉砂斗的上口宽度：b22h3b1tan60 12 0.35 0.5 0.9mtan603-4-8、沉砂斗的实际容积： h 2 2 0.35 2 2V03 b12 b22 b1b20.52 0.92 0.5 0.9 0.2m333-4-9、沉砂室高度沉砂池高度采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，L 2b2 b210 2 0.9 0.24m10沉砂室高度：h3 h3 0.06l2 0.35 0.06 4 0.602m 沉砂池超高取： h1 0.3m ， 则沉砂池的总高度：H h1 h2 h3 0.3 0.5

15、0.602 1.402m 本设计取沉砂池总高度： H=1.5m。设计结果：沉砂池长度： 40m沉砂池宽度： 2m（每格宽 1m）有效水深： 0.5m3-5 、初沉池密度大于水的悬浮物在重力的作用下出现下沉， 从而实现泥水分离， 使得污 水得到净化。设计规定：（ 1） 设计流量应按分期建设考虑；（ 2） 沉淀池的个数或分格不应少于 2 个，比宜按并联系列设 计；（ 3） 池的超高至少用 0.3m；（4）一般沉淀时间不小于 1.0 小时，有效水深多采用 24m； （ 5） 沉淀池的缓冲层高度，一般用 0.30.5m;（ 6） 污泥斗斜壁于水平面的倾角，方斗不宜小于 60 ，圆斗 不宜小于 70（7

16、） 初沉池的污泥区容积， 一般按不小于 2 日的污泥量计算， 采用机械排泥时，可按 4 小时的污泥量计算。说明：平流式沉淀池有沉淀效果好； 对冲击负荷和水温变化的适应能力强； 施工简 易，造价较低的优点。本设计采用平流式沉淀池。设计计算：11平流式沉淀池3-5-1、沉淀池总面积 设表面负荷： q 2m3 / m2 h ，沉淀时间： t=3h 则沉淀池的总面积：取 1881m33-5-2、沉淀池有效水深：3-5-3、沉淀部分有效容积：取 15048m33-5-4、沉淀池长度 取水平流速 ，沉淀池的总长度：3-5-5、沉淀池的总宽度：取 17m3-5-6、沉淀池个数设每个池宽度为 b=5m 沉淀池

17、的个数：取43-5-7、校核： 长宽比：长深比：12经校核，设计符合要求进水口处设置挡流板， 距池边 0.5m，出水口也设置挡流板， 距出水口 0.3m平流式沉淀池的进水渠整流措施：出水口堰口和潜孔示意图如下：平流式沉淀池出口集水槽形式：133-5-8、污泥容积取清除 污泥的时 间间 隔为 T 2.0d 。 进入池 时的悬浮 固体浓度为ss0 280mg / L 。设沉淀池对悬浮固体的去除率为40% ，则出水中的悬浮固体浓度为：ss1 ss0 1280 1 0.4 112mg/ L取污泥含水率为 p0 96% ，则污泥容积为：每个池的污泥部分所需的容积：3-5-9、污泥斗的容积污泥斗的上口宽度

18、为 b 3m ，下口宽度 b 0.5m ，选用方斗斗壁和水平面的 倾角为 60 。则污泥斗的高度为： b b 3 0.5 h4tan60 tan60 2.165m4 2 2污泥斗上口的面积 s1 b ，下口的面积 s2 b 污泥斗的实际容积：V21h4s1s2s1s21 2.165 320.52320.527.76m3333-5-10、梯形部分容积取污泥斗上梯形的坡度 i 0.01，坡向污泥斗，梯形的高度：h4 L 0.3 b i 36 0.3 3 0.01 0.33m14梯形部分的污泥容积： L1, L2 梯形上下底边长，L1 =L+0.3+0.5=36.8mL2 =b=3mL1 L2 36

19、.8 3 3V3 1 2 h4b0.33 3 19.7m33 2 4 2 3-5-11、校核：污泥斗和梯形部分污泥容积V2 V3 7.76 19.7 27.46m3 V1 25.2m3 （符合要求 ）设缓冲层的高度 h3 0.3m 。3-5-12、沉淀池的总高度：H h1 h2 h3 h4 h4 0.3 4 0.3 2.165 0.33 7.095m 本设计取 H 7.1m计算结果：沉淀池长度： 36m沉淀池高度： 7.1m沉淀池宽度： 6m有效水深： 4m3-6 、曝气池的设计 曝气池的活性成分为活性污泥，活性污泥是细菌，真菌，原生动物和后生动 物等不同的微生物组成的。 在净化废水时， 它们

20、与废水中的有机营养物形成了极 为复杂的食物链。 活性污泥对废水中悬浮性或溶解性有机污染物 （少数无机污染 物）的净化，是由活性污泥吸附与凝聚和氧化与合成两个活性作用完成的。说明： 本设计采用平推流式曝气池， 平推流式曝气池处理效率高， 适于处理要求高 而水质稳定的废水。曝气池工作流程图如下：15设计计算：3-6-1、曝气池进水 BOD5 浓度的确定经由一级处理，对 BOD5 的去除率取 35%，则进入曝气池的 BOD5 浓度为 Sa 180 180 0.35 117mg / L ，3-6-2、确定曝气池对 BOD5 的去除率由于二级处理的出水要求 BOD5 30mg / L ，处理水中的非溶解

21、性 BOD5 的浓 度为：BOD5 7.1bXaCe 7.1 0.09 0.4 30 7.76mg / L式中： b微生物自身氧化率，一般介于 0.05-0.1 之间，这里去 0.09Xa 活性卫生我在处理水中所占的比例，取 0.4Ce 处理水中悬浮固体浓度，取 30mg/ L处理水中溶解性 BOD5的值为(出水 BOD5 30mg/ L)Se 30 7.76 22.33mg / L则二级处理对 BOD5 的去除率为117 22.33100% 80.91%1173-6-3、校核污泥负荷率拟定的 BOD污泥负荷率为 0.3kg / kgMLSS d 。但为了稳妥，需加以校核，MLVSSf 0.7

22、5取 K2 0.02; MLSS ，则：NSK2Sef0.02 22.33 0.750.80910.414kgBOD5 / kgMLSS d所以取 Ns 0.414kgBOD5 / kgMLSS d 查得污泥体积指数 SVI 120 3-6-4、确定混合液污泥浓度 (X)污泥回流率为 R 50% ,最大污泥回流比 r 1.2 。混合液污泥浓度为：R r 1061 R SVI0.5 1.2 1061 0.5 1203333mg / L163-6-5、曝气池容积计算 曝气池容积为：3-6-6、确定曝气池各部位的尺寸设 3 组曝气池，每组容积为：池深取 H 4m ，每组曝气池的面积为：池宽取 B 4

23、.5m ，宽深比B 4.5 1.125 ，介于 12 之间，符合要求。 H4 曝气池的长度：长宽比：（符合要求）。由于长度较长所以采用 4 廊道，则每个廊道长 L1=433.3/4=108.3m 3-6-7、平均时需氧量的计算平均时需氧量为：kg/d=600kg/h式中：MLVSS 0.75MLSSXv 回流污泥浓度，其值为：Xv Xf 3000 0.75 2250mg/ L17Sr 活性污泥代谢活动被降解的有机污染物的 ( BOD5 )量：SrSaSe1000a 活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率a 0.5 kgO2 / kg ，b活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率b 1.5

24、 kgO2 / kg d 3-6-8、最大时需氧量为： ，/d=655kg/h3-6-9、去除每千克 BOD5 的需氧量每日去除 BOD5 量117-30)/1000=13050kg/d去除每千克 BOD5 的需氧量：655.3O2 1.004kgO2 / kgBOD2 652.5 23-6-10、最大时需氧量与平均时需氧量之比 :3-6-11、供气量的计算采用WM 180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器服务面积0.49 m2 ，敷设于距池底 0.2m 处，淹没深度 3.8m ，计算温度定为 30。查表得 20和 30，水中饱和溶解氧值为：Cs(20) 9.17mg / L ; Cs(30)

25、 7.63mg / L空气扩散器出口处的绝对压力：Pb 1.013 105 9800H 1.013 105 9800 3.8 1.385 105 pa空气离开曝气池池面时，氧的百分比(EA 12%)18Ot 21 (1 EA)/(79 21 (1 EA) 18.96%式中： EA 空气扩散装置氧的转移效率，取曝气池混合液中平均氧饱和浓度12%Csb(30) Cs Pb/ 2.026 105 Ot /42 7.63 (1.405/ 2.026 18.96 / 42) 8.74mg/ L式中： Cs 鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度平均值，mg/L换算为在 20 度条件下，脱氧清水的冲氧RCs(20

26、)Csb(T) C 1.024T 2027.3 9.170.82 0.95 1.0 8.74 2.0 1.02430 2038.3mg / h取值 0.82, 0.95, C 2.0,1.0 .相应的最大需氧量为ROmax30.02 9.170.82 0.95 1.0 8.74 2.0 1.02430 2042.1mg/ h曝气池平均供氧量：R038.3 3Gs0 100 100 1063.9m3 /hs 0.3EA0.3 12曝气池最大时供氧量：Gsmax R0max 100 42.1 1169.4m3 /h smax 0.3EA 0.3 12去除 1kg BOD5 的供氧量O2 1063.

27、9 24/ 652.5 40.82m3空气 / kgBOD31m3 污水的供气量V空气 1063.9 24/ 7500 3.40m3空气 /m3污水3-6-12 空气管路系统计算在池中间设一根干管，两个池共两根，每根管设 5 对曝气竖管，共 10 条配气管，全池 共设 20 条配气管，每根竖管的供气量为：V1 1169.4/20=58.5m3 /h2曝气池平均面积为 S LB 27.2 4.5 122.4m22每个空气扩散器的服务面积按 0.49 m 计，则所需空气扩散器的总数为19N 122.4 / 0.49 249.8 个 取 250 个每个竖管上安装的空气扩散器的数目为 n 250/20

28、=12.5 个 取 13 个 每个空气扩散器的配气量为V 1169.4/(20 13) 4.5m3 /h 经估算得空气管路系统的总压力损失为 1.0KPa 网状膜扩散器的压力损失为 5.88KPa ，则总的压力损失为 5.88+1.0=6.88KPa3-6-13 空压机的选定 空气扩散装置安装在池底 0.2m 处，因此，鼓风机所需压力为 p pgh (4.0 0.2 1.0) 9.8 47.04KPa 空气机供气量最大时为：1169.4+1250=2149.4m 3 /h 40.3m3 /min平均时为：331063.9+1250=2313.9m 3/h 38.6m3 /min根据所需压力和空

29、气量，决定选用 LG60 型压缩机 2 台，该型号压缩机风压50KPa，风量 60m3 /min ，一台工作一台备用。计算结果：曝气池长度： 108m平均时需氧量： 600kg/h平均时供气量： 1063.9m3 /h曝气池宽度： 4.5m, 两组总宽 9.0m最大时需氧量： 655kg/h最大时供气量： 1169.4m3 / h3-7 、二次沉淀池二次沉淀池有别于其他沉淀池， 首先在作用上有其特点。 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作用， 所需要的池面积大于进行泥水分离所需要的池 面积。其次，进入而出沉淀池的活

30、性污泥混合液在性质上有其特点。 活性污泥混合 液的浓缩高( 20004000mg/L)，具有絮凝性能，属于成层沉淀。沉淀时泥水有 清晰的界面， 絮凝体结成整体共同下沉， 初期泥水界面的沉速固定不变， 仅与初 浓度 C 有关u=f(c) 。设计计算：3-7-1、尺寸计算(采用普通辐流式沉淀池) ：沉淀池表面积：取 q 1.0m3 /(m2 h) ，N=220池直径 ;有效水深 : 取污水在沉淀池内的沉淀时间t=2.5hh2 qt 1.0 2.5 2.5m4(1 R)QXX XR按 4h 计算二沉池污泥部分所需容积：4 (1 0.5) 375 3636 562.5m33636 10909式中 XR

31、 106r /SVI 106 1.2/110 10909mg / L为回流污泥浓度XR 106r /SVI 106 1.2/110 10909mg / L沉淀池底坡度落： 取 i=0.05沉淀池围边有效水深：取 缓冲层高度 h3 0.5m ，刮泥板高度 h5 0.5mH0 h2 h3 h5 2.5 0.5 0.5 3.5m校核：16h2 2.56.4, 介于 612 之间，符合要求。沉淀池总高度：取保护高度 h1 0.3m3-7-1、校核 槽内水流速度： 沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截污渣。出水采用双侧集水，取水槽宽为B=1.3m，水深 h=0.8m，m/s0.3m/s ，符合要求。

32、堰上负荷： 取 堰沿宽度为 B=0.3m213-8 、消毒接触池说明：本设计采用两组三廊道平流式消毒接触池 , 接触时间 t=30min, 液氯消毒 . 设计计算：3-8-1 、接触池的尺寸设计设计廊道式接触反应池一座，水力停留时间 t 为 30min，廊道水流速度 0.2m/s（1）接触池容积（2）接触池表面积 接触池平均水深设计为 3m，则接触池面积（3）廊道宽取4m（4）接触池宽 （采用 10 个隔板，则有 11 个廊道）B=11*2=22m（5）接触池长度3-8-2、加氯间设计：1）、加氯量：按每立方米投加 5g 计，则每天（2）、加氯设备： 选用台 REGAL-2100 型负压加氯机

33、（3用 1备），单台加 氯量为 10kg/h。设计结果 : 接触池总长度 :57m；接触池总高度为 :3m；接触池总宽度为 :22m。3-9 、主要设备说明序 号名称规格数量设计参数主要设备1格栅LBH =2.320.77 0.9461座设计流量3Qd=150000m3/d 栅条间隙 d 20.0mm 栅前水深 h 0.25m 过栅流速 v 0.7m/ sHG-1200 回旋式机械格栅 1 套 超声波水位计 2 套 螺旋压榨机（ 300） 1 台 螺纹输送机（ 300） 1 台 钢闸门（ 2.0X1.7m ） 4 扇 手动启闭机（ 5t） 4 台L B =3设计流量 Q=375 m 3/h222进水泵房4m 3 m1座单泵流量 Q= 350m 3/h3平流沉砂 池LBH= 1mm m1座设计流量3Q m3/h 水平流速 v= 0.2 m/s 有效水深 H1= . m 停留时间 T= 50 S砂水分离器（ 0.5m） 2 台4平流式初 沉池LBH= 6mm . m座设计流量 Q= m3/h 表面负荷 q=