水质工程学课程设计18万吨污水厂设计(DOC)说课讲解

1、水质工程学（H）课程设计污水厂课程设计说明书姓名:学院：班级：学号：目录中文摘要 . 3英文摘要 . 错误 !未定义书签。第一章 总论 . 41.1设计任务和内容 . 41.1.1设计题目 . 41.1.2设计要求 . 41.1.3设计内容 . 51.2基本资料 . 5第二章 污水处理工艺流程说明 . 7第三章 处理构筑物设计 . 73.1格栅间 . 73.1.1设计流量的计算 . 73.1.2格栅计算 . 73.2污水提升泵站 . 93.3沉砂池计算 . 113.4卡罗赛尔氧化沟 . 133.5二沉池的设计 . 193.6接触池设计 . 213.7污泥处理构筑物计算 . 213.7.1污泥产

2、量 . 213.7.2浓缩池计算 . 223.7.3厌氧消化池计算 . 23第四章 污水厂布置 . 254.1污水厂平面布置 . 254.1.1各处理单元构筑物的平面布置 . 254.2 水厂高程布置 . 264.2.1构筑物及构筑物间的水头损失 . 26第五章 设计体会 . 27参考文献 . 28中文摘要本设计任务是采用氧化沟法处理城市污水工艺设计。污水的主要来 源：绝大多数为居民生活污水，少量为工业废水与其他污水。进水水 质指标为：CODcr350mg/L, BOD175mg/L, SS250mgL,氨氮 15mg /L;出水水质要求达到：CODcK70mg/L, BOI5K20mg/L,

3、 SS30mg /L,氨氮w 5mg/ L。该工艺污水处理流程为：进水宀格栅及提升泵 房沉砂池氧化沟接触池及浓缩池厌氧消化池出水排放。污通过此工艺的处理,出水水质将达到设计要求。 本设计要求对主要 处理构筑物进行选型和设计计算, 绘制出污水处理厂平面布置图和高 程图。关键词：沉砂池、氧化沟、厌氧消化池AbstractThe design task is to use oxidation ditch treatment of municipal wastewater process design. The main sources of wastewater: the vast majority

4、 of residents living sewage, industrial waste water and a small amount of other sewage. Water quality indicators: CODcr 350mg / L, BOD5 175mg / L, SS 250mg / L, ammonia nitrogen 15mg / L; water quality requirements to achieve: CODcrw70mg / L, BOD5w20mg / L, SS w 30mg / L, ammonia nitrogen w 5mg / L.

5、 The process of sewage treatment process as follows: water grille and pumping station grit chamber 宀 oxidati on ditch 宀 con tact tank and concen trated tankT an aerobic tank 宀 efflue nt emissi ons. Through this process of sewage treatment, water quality will meet the design requirements. The design

6、requirements mainly deal with structures for selection and design calculations, draw out the sewage treatment plant layout plan and elevation map.keywords ：grit chamber、oxidation ditch、anaerobic tank第一章 总论1.1 设计任务和内容1.1.1 设计题目水质工程学（ II ）课程设计的题目是“ 18 万吨污水厂设计”1.1.2 设计要求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

7、工艺尺寸进行设计计算， 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。1.1.3 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、曝气池、二沉池、消毒池 ) 的工艺计 算；污水处理厂平面和高程布置。1.2 基本资料(1)污水水量与水质污水处理水量：变化系数： Kz=1.2(2)污水厂地势基本平坦，地面标高约为19.8m (采用黄海系标高)。进水管管径为1.8m，进水管管底标高为14.8m。(3)污水的主要来源：绝大多数为居民生活污水，少量为工业废水与 其他污水。(4)接纳水体： X 江(5)气象信息：该区域属亚热带湿润气候，气候温暖，雨量充沛。年均气温为17

8、.1 c,全年日照时数为1853.1小时，历年无霜期258 天。年平均风速为 1.5m/s ，全年静风约占 25%，年主导风向为主导风 为NE东北)风，出现频率为20%a风向：项目所在地全年主导风为 N-NNE-NE北-北北东-北东)风，出 现频率分别为 16.39%、12.24%、14.70%,最小频率的风向出现在 WNV西北西)，其出现频率为0.66%，全年静风出现频率为24.92%。b 风速：项目所在地年平均风速为1.5m/s 。9 月平均风速最大,为 2.0m/s ，4 月平均风速最小，为 1.26m/s 。处理水量：18万/m3 d污水水质：CODcr 350mg /L, BOD17

9、5mg/L, SS 250mg/L,氨氮 15mg/L。(6)处理要求 污水处理厂设计出水水质达到国家 污水经二级处理后应符合以下具体要求：CODc70mg/L, BOEM20m/L, SSC30m/L,氨氮w 5m/L。(7)处理工艺流程污水拟采用传统活性污泥法工艺处理, 具体流程按水质、 水量选 定。(8)气象与水文资料风向：多年主导风向为北东风； 气温：最冷月平均为-3.5 C;最热月平均为32.5 C;极端气温，最高为 41.9 C,最低为-17.6 C,最大冻土深度为0.18m;水文：降水量多年平均为每年 728mm; 蒸发量多年平均为每年 1210mm;地下水水位，地面下 5 6

10、m(9)厂区地形污水厂选址区域海拔标高在 19.75-19.85m 之间,平均地面标高3.1.2格栅计算为19.80m。平均地面坡度为0.30%。0.5%。，地势为西北高，东南低第二章污水处理工艺流程说明第三章处理构筑物设计3.1格栅间 3.1.1设计流量的计算污水厂处理水量:3180000m /d418 102.08m / s24 3600污水处理水量：变化系数：Kz=1.2，所以设计最大流量:Qmax Kd Qd 1.2 2.082.50m3/s1.格栅间隙数n孟需务131.9取132条设栅前水深h=1.26m,(适应进水管管径1.8m,通常取0.7倍管径,即1.26m)。过栅流速v=0.

11、8m/s，栅条间隙宽度b=20mm栅格倾角a =60 (取 45 -75 )设计4组格栅，则每组格栅间隙数为33条2)栅槽宽度BB=S( n-1)+b n=0.01(33-1)+0.0Z 33=0.98mS栅条宽度，采用迎水面为半圆形的矩形，取 0.01m3)进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠道宽度B1=0.85m,其渐宽部分展开角度1 20,B B0.98 0.85 门“L -0.17m2ta n 12tan204)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度,L1 0.17L20.085m2 25)过栅水头损失H14S4V220.01 3 0.72h kh k ()3 sin 3 2.42sin60

12、 0.06mb 2g0.022 9.8B -助力系数，锐变矩形取2.42k-系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3(6)栅后槽总高度H取栅前渠道超高h2 0.3m栅前槽总高度： Hi h h2 1.26 0.3 1.56m所以，提升净扬程Z=4.06+5=9.06m(7)格栅总长度L:(8)每日栅渣量WW1 -单位栅渣量，一般采用0.04-0.06，设计中取0.05 因为W0.2m3/d，所以采用机械除渣。3.2污水提升泵站1)设计说明污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，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。污水经提升后入平流沉砂池

13、，然后自流通过初沉池、曝气池、二 沉池及接触池，最后由出水管道排入河道。设计流量Qmax=7500m3/h。栅后槽总高度：Hh h, h,1.26 0.06 0.3 1.62mL L1L20.5 1.0H1 tan0.17 0.085 1.5 丄56 2.66ntan 60Qw 86400KZ 10002.50 0.05 864001.2 10009.00n3/d2)污水提升前水位-2.7m (即泵站吸水池最底水位)，提升后水位4.06m (即泵沉砂池的水面标高)。栅前槽总高度： Hi h h2 1.26 0.3 1.56m所以，提升净扬程Z=4.06+5=9.06m水泵水头损失取2m所需水泵

14、扬程H=Z+h=11.06m设计流量7500nVh3）污水泵选型采用4台500QW2600-15-160型污水潜水泵，三用一备。该泵各性能参数如下表:流量扬程转速n电动机效率重量型号Q(m3/h)H(m)(r/mi n)功率（kw）(%)（kg）500QW2600-15-16026001574516086.053214污水提升泵房计算草图2.7m3310.8m3V。3.3沉砂池计算本设计采用平流沉砂池，平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿 水平方向流动，具有构造简单、截留无机颗粒效果好的优点。1）长度：设 v=0.25m/s, t=50s,L vt 0.25 50 12.5m2）水流断面面积

15、A：A Q/v 2.50/0.25 10.00m23）池总宽度B:设计n=2格，每格宽取b=6m则B 2 6 12m4）有效水深h2:h2 A/B 10.00/120.83m （介于 0.25-1 之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d（考虑排泥的间隔天数为2天）所以沉砂斗容积:86400 QMAxtX 86400 2.5 2 30KZ1061.2 106式中：X1为城市污水沉砂量30m3/106m3Kz:污水流量总变化系数1.2（6）每格沉砂池设两个沉砂斗，则每个沉砂斗的体积10.82 22.7m3（7）沉砂斗每部分尺寸及容积:设计斗底宽ai斗高 =lm,则沉砂斗上口宽：2hsaatan

16、601.12.25tan 60Ih32V (2a62aai 2a；)(2 2.25622 2.25 1.1232 1.1 )2.91m1.1m，斗壁与水平面的倾角为60（取55-60）,沉砂斗容积:（结果V大于2.7 m3，符合要求）。8）沉砂池高度H:坡向沉砂斗长度为：L 2a 0.212.5 2 2.25 0.2L23.9m2 2沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，hb h3 0.06L210.06 3.9 1.23m9）池总高度：设超高h1 =0.3m。H h h2 h30.3 0.83 1.23 2.36m所以沉砂池水面标高h=1.23+0.83=2.06m10）

17、 验算最小流速：在最小流量时，只有一格工作（n=1,设Qmin=2.52=1.25）V1YQ(& S) cXv(1 Kd c)Qmin1.25vQminVminn1minmbh?1 6 0.830.25m/ s0.15m/ s所以符合要求。3.4卡罗赛尔氧化沟因为氧化沟工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便，可不设初沉池， 也可与二次沉淀池合建，省去污泥回流装置，目前卡罗赛尔氧化沟在 国内外得到了广泛应用。进水水质：CODcr350mg/L, BOD175mg/L, SS250mgL,氨氮 15mg / L出水水质：CODc70mg/L, B0I5K20mg/L, SS30mg/L,氨氮w 5m

18、g / L设计参数：取f MLVSS 0.7，混合液悬浮固体浓度(MLSSX=4000mg, MLSS混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS Xv 2800mg(1)去除BOD5 1.氧化沟出水溶解性BOD5的浓度SS Se 0.7 Se 1.42(1 e 0.23 5)20 0.7 20 1.42(1 e 0.23 5)20 13.58 6.42mg / LSe为出水中BOD5的浓度，mg/L2.好氧区的容积180000(0.1751 0.05 30.00642).5 6068.88kg/dV1 .5 低000。75 642)30 65024m32800(1 0.05 30)c :污泥龄，取3

19、0天So :进水BOD5的浓度，mg/LKd :自氧化系数，取0.05 d 1污泥产率系数Y取0.5kgVSS/kg去除BOD5。3.好氧区水利停留时间t1tit=65024180000=0.361d=8.66h4.日产污泥量XcXc Q S(Y)1 Kd c2）缺氧区 1需氧化的氨氮量:氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为 12.4%,则用于生物合成的总氮量12.4% XC 1000N0 Q12.4% 6068.88 10001800004.18mg / L1047.6280010000.03510690m3需氧化的氨氮=进水氨氮-出水氨氮-生物所需氮: 即：15-5-4.18=5.82mg/L2

20、脱氮所需容积假设反硝化条件时溶解氧的浓度DO=0.2mg/L,处理时温度取当地平均温度14.5度，20度时反硝化速率* 取0.07mgNO3 N / mgMVLSSgd则:rDNDN 1.09(T 20)(1 DO)0.07 1.09(14.5 20)(1 0.2)0.035mgNO3 N / mgMVLSSgd则每日所需脱氮量:SNO 5.82mg/L 180000m3/d 1047.6kg/d则反硝化所要增加的氧化沟体积为：SN3_ r DN3）总体积及停留时间氧化沟总体积V V 75714m3氧化沟设计水力停留时间 HRT二V/Q=0.42d=10.1h核算：污泥负荷QS180000 0

21、.175XvV 2.8 757144)需氧量AOR计算0.149(kgBOD5 / mgMVLSSgd)AOR=S化需氧量+硝化需氧量-反硝化脱氮产氧量碳化需氧量（去除BOD5需氧量一剩余污泥中BOD5当量）D1 Q（S0 Se）/（1 e 0.23 5） 1.42PX180000(0.仃5 0.00642)/(1 e 0.23 5) 1.42 6068.8835786.69kg/L硝化需氧量（NO3 N硝化需氧量一剩余污泥中NO3 N的氧当量）D2 4.6Q(N0 Ne) 4.6 0.124FX4.6 180000(15 5) 1000 4.6 0.124 6068.884818.31kg/

22、d反硝化脱氮产氧量D32.86NT 2.86 5.82 180000 1000 2996.14kg/d设计需氧量 AOR D1 D2 D337608.86kg / d考虑安全系数 1.4,得 AOR 1.4 37608.86 526524g/d转化为标准状态下SOR取水质修正系数a =0.85,p =0.95,压力修正系数p =0.909, 水中溶解氧饱和度：Cs（2o）9.17mg/L ，曝气池内平均溶解氧:CL 2mg/L，计算温度T=25度，则：SORVZ475714418928.5m3A VH18928.553785.7m4 10 0.25 32652.10m2AORgCs(20)(C

23、S(T)CL)1.024T 20_52652.4 9.170.85(0.95 0.909 8.38 2) 1.02425 2096343.77kg/d5）氧化沟尺寸计算1.设氧化沟4座，单座有效容积:取氧化沟有效水深H=L 5m,超高1m,则深度h=5+1=6m,中间分隔厚度为0.25m，则氧化沟面积:2.设计单沟道宽度b=10m大弯道为一半圆：共两个小弯道，每个为一半圆：A2 222 10 0.2522 322.06m2所以弯道总面积:Aw A A2974.16m23.直线段部分面积:A A AW 3785.7 974.162811.54m2ALL 4 b 4 102815470.28m取

24、71m。Q11 R Q 1 0.814184型 81000m3/d 0.9375m3/s4 0.9375V 3.14 11.09m 取 1.1m4.单沟道直线段长度L:6）进水管和出水管计算污泥回流比：R=80%进出水管流量:管道流速V取1m/s，则进出水管直径:校核进出水管流速:Q 0.9375V -A0.991m/s（合格）27）出水堰及出水竖井为了能够调节氧化沟的运行及出水， 氧化沟出水处设置出水竖井，竖井内安装电动可调节堰，初步估计H 0.67，因此按照薄壁堰来计算,3流量：Q=1.86H2取堰上水头高H=0.3m则堰:d4Q130.93753.07m1.86H21.86 0.3210

25、03.583402.95取3台考虑可调节堰的安装要求：每边留 0.3m则出水竖井长度：L 0.3 2 b 3.67m出水竖井宽度B取1.5m（考虑安装需要）则出水竖井平面尺寸为：L B 3.67 1.5 5.5m8）曝气系统的计算与设计总需氧量为：SOR=96343.77kgO/h，4个氧化沟，则单座氧化沟需要量SORSOR 96343.77SOR24085.94kg/d 1003.58kg/hn4选取电机功率160kw的HDS375C表面曝气机，单台每小时充氧能力为340kg，则每座氧化沟所需曝气机数目为：3.5二沉池的设计本设计中二沉池采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池，机械刮泥,设置4座

26、。设计草图如下:1）每座沉淀池的面积设计进水量：Q=180000Q4=7500m3 / hQnq75004 1.51250m3q 表面负何：般取1.0-1.5，本设计取1.53）沉淀部分有效水深（取水利停留时间t=2.5h ）H0 qT 1.5 2.5h3.75m4）污泥斗容积取回流比R为0.8污泥回流浓度XRX(1 0.8)0.84000mg/(1 0.8)0.839 kg / m污泥斗容积:VS2T(1 R)QXX XR2 2(1 0.8) 1875 400034154m4000 90005）二沉池高度H1VF1415412503.32m取二沉池缓冲层高度H2 0.5m超高取H3 0.3m

27、则:二沉池总高:2） 二沉池的直径39.89m取 40m100 250 40% 180000600m3/d106(100 97)H H0 H1 H2 H33.75 3.32 0.5 0.3 7.87m3.6接触池设计米用氯消毒，矩形隔板式设计流量：Q=180000 24 /3600=2.08m3/s 混合接触时间 t=0.5h,1）接触池容积V Qt 3744m3，取 4 座每座 936m3。取接触池水深h=2.0m，单格宽b=3.0m。根据最佳比例，池长L=15X 3=45m,分4格复核池容积：B=4b=12m,33V=12X 45x 2=1080m 936 m3.7污泥处理构筑物计算选用浓

28、缩厌氧消化机械脱水工艺处理3.7.1污泥产量1） 初沉池污泥量：Q100C。QQw1310 （100 p）Co 原污水中悬浮物浓度，mg/L初次沉淀池沉淀效率，% （一般取40-55%）P 污泥含水率，%,（一般取95-97%）3初沉污泥重，kg/m3 ,以1000kg/m计2）二沉池污泥量QsfXr6068.88289m3 / d0.7 30所以，总剩余污泥量W3600 289 889m /d浓度C。30kg /m3），固体通量:G=30kg /(m2gd)1）浓缩池面积，共2）直径计算4 88.910.64m 取 11m3）深度计算hi匹 5 6.25m24A24 88.9超高0.3m，缓

29、冲层高度0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i=0.05,污泥斗下底直径Di1m,上底直径D22.4m。h4(D D)i2 211 空 0.05 0.22m2 23.7.2浓缩池计算本设计中采用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，污泥泵房将污泥送至浓缩池。取进泥含水率P仁99.4% （即固体浓度C。 6kg/m3），出泥含水率P2=97.0%（即固体88圧 88.9m2230浓缩池有效水深:T浓缩时间，取15h池底坡度造成的深度:D污泥斗高度:h5 (D2 D1) tan552 22.412 2tan55 1mhih2h3h4 h56.25 0.3 0.3 0

30、.22 18.07m浓缩池深度3.7.3厌氧消化池计算该污泥为混合污泥，取含水率为97%,挥发性固体（VSS含量70%, 采用中温消化，去除VSS为50%。1）消化池有效容积取污泥龄Vc为20d则 V QVC 889 20 17780m32）池体设计采用中温两级消化圆柱体型，容积比 一级：二级=2:1，则一 级消化池用2座，每座5927 m3，二级消化池1座，容积5926 m3 直径取D=19m,集气罩直径D3 4m，高2m，池底椎体直 径D2 2m，锥角采用15下锥形高度h2D D2 tan15 鱼卫 tan15 2.14m2 2上锥形高度V4Da4h425.13m3V3 72DD3 Df)

31、22訂9219 4 42)237.19m3下盖容积DD3 D32)214 (192 19 3 32)239.23m312柱体容积D24h11924205670.57m3D D319 433 tan15tan15 2.00m3 2 2消化柱体高度设hl 20m体积验算：集气罩容积上盖容积所以消化池的有效容积V 25.13 237.19 239.23 5670.57 6172.12m3第四章 污水厂布置4.1 污水厂平面布置4.1.1 各处理单元构筑物的平面布置1）生产性构筑物生产性构筑物分为污水、 污泥处理设施， 污水处理设施包括格栅 间、污水提升泵房、沉砂池、曝气池、二沉池、消毒接触池、鼓风机

32、 房、污泥回流泵房；污泥处理设施包括浓缩池、污泥提升泵房、贮泥 池、消化池、脱 水机房。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%。各种处理设施的布置和尺寸详 见污水处理厂平面布置图。2） 辅助设施辅助设施包括生产和生活辅助设施， 生产辅助设施包括综合办公 楼、检测中心、仓库、机修间、堆泥场、配电间；生活辅助设施包括 食堂、员工宿舍、车库、门卫室。各辅助设施布置和面积详见污水处 理厂平面布置图。3） 各类管道的平面布置在各处理构筑物之间， 设有贯通连接的管渠， 还应设有能使各处 理构筑物独立运行的管道， 当一处构筑物因故停止工作时， 其后接处 理构筑物仍能够保持

33、正常运行。 2. 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。 对它们的安装既要便于施工又要便于运行维护和管理4）其他设施其他设施有道路，绿化，围墙大门等。对于道路：污水厂厂区主要车 行道宽68m次要车行道34m 一般人行道13m道路两旁应 留出绿化带及适当间距。4.2水厂高程布置污水处理工程的污水流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及标高；通过计算确定各部位的水面标高，从而使污水能够在处理构筑物之间畅 通地流动，保证污水处理工程的正常运行。污水处理工程的高程布置一般应遵循如下几条原则：1.认真计算管道沿程损失，局部损失，考虑各方面综合影响。2.考虑长期发展，水量增加预留