10环境工程毕业设计说明书

1、环境工程专业本科生毕业设计（论文）第一章 概述1.1 设计任务与内容1.1.1 设计简介 本设计为环境工程专业本科毕业设计， 是大学四年教学计划规定的最后一个实践 性环节，本设计题目为： 西安市第四污水处理厂设计。 设计任务是在指导教师的 指导下，根据西安市城市总体规划和所给的资料在规定的时间内进行城市污水处 理厂的设计。1.1.2设计任务与内容1.1.2.1污水处理程度计算 根据原始资料与城市规划情况， 并考虑环境效益与社会效益， 合理的选择污水处 理厂的厂址。 然后根据水体要求的处理水质以及当地的具体条件、 气候与地形条 件等来计算污水处理程度与确定污水处理工艺流程。1.1.2.2污水处理

2、构筑物计算 确定污水处理工艺流程后选择适宜的各处理单体构筑物的类型。 对所有单体处理 构筑物进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸及所需的材料、规 格等。1.1.2.3污泥处理构筑物计算根据原始资料、 当地具体情况以及污水性质与成分， 选择合适的污泥处理工艺流 程，进行各单体处理构筑物的设计计算。1.1.2.4 污水回用工程设计计算 根据污水处理厂出水水质和城市回用水水质标准， 确定污水回用工程处理工艺流 程，进行设计计算。1.1.2.5平面布置及高程计算 对污水、污泥及中水处理流程要作出较准确的平面布置， 进行水力计算与高程计 算。对需要绘制工艺施工图的构筑物还要进行详细的施工图所

3、必需的设计计算， 包括各部位构件的形式、构成与具体尺寸等。1.1.2.6 污水泵站工艺计算对污水处理工程的污水泵站进行工艺设计， 确定水泵的类型扬程和流量， 计算水 泵管道系统和集水井容积，进行泵站的平面尺寸计算和附属构筑物计算。环境工程专业本科生毕业设计（论文）11.1.2.7 进行运行成本分析根据运行管理费用的规定计算单位污水处理的运行成本1.2 设计依据及原始资料1.2.1设计依据本设计依据环境工程专业毕业设计任务书， 给水排水工程快速设计手册 及中 国市政工程西南设计研究院主编 .给水排水设计手册 ，污水处理新工艺与设计 计算实例，给水排水工程专业毕业设计指南等进行设计。1.2.2设计

4、原始资料1.2.2.1排水体制 排水体制采用完全分流制1.2.2.2污水量1. 城市设计人口 25 万 人，居住建筑米平均日，其中包括工业企业 mg/LCOD = 480 mg/LSS= 230 mg/LTN =45 mg/L NH3-N= 27 mg/L TP= 3.9 mg/LPH = 7 82. 城市生活污水水质：COD = 405 mg/L NH3-N= 29 mg/L TN = 42 mg/LTP = 3.2 mg/L3. 混合污水：（ 1）重金属及有毒物质：微量，对生化处理无不良影响；（ 2）大肠杆菌数：超标；（3）冬季污水平均温度15C，夏季污水平均温度25C。 32环境工程专业

5、本科生毕业设计（论文）1.2.2.4出水水质污水处理厂出水水质参考城镇污水处理厂污染物排放标准（ GB18918-2002）中的一级 A 标准，并尽量争取提高出水水质，因此确定本污水厂出水水质控制 为：CODCrC 60mg/L SS 20mg/LBOD5 20mg/LTN = 20 mg/LNH3- N=8mg/LTP 1mg/L城市污水经处理后，就近排入水体 霸河，其出水也可作为杂用回用水。 1.2.2.5气象资料1、气温：年平均19C，冬季平均气温8 C,夏季平均气温298C,最高385C, 最低-4.9C。2、风向风速：桂林属中亚热带湿润季风气候，全年风向以偏北风为主，平均风 速为 2

6、.22.7m/s。3、 降水量：年平均降雨量1900mm,全年雨量集中在4、5、6、7月，占全年总 降雨的 40。4、全年无霜期309天。漓江多年平均流量为132.6m3/s 122.6水体、水文地质资料l、水体资料污水厂二级处理出水排入漓江，漓江河底标高158.2m,漓江多年平均流量为132. 6m3/s，平均水深2.5 m。1.2.2.7工程地质资料1、 地基承载力特征值130 KPa,设计地震烈度7度。2、土层构成：以红壤为主。1.2.2.8污水处理厂地形图（见附图），污水处理厂厂区地坪设计标高为168.5m。1.2.2.9污水处理厂进水干管数据管 mm充满度1.2.2.10编制概算资料

7、，并进行经济分析和工程效益分析。1.3设计水量计算1.3.1平均污水量Qp的计算3环境工程专业本科生毕业设计（论文）1.3.1.1生活污水量Qp1的计算Qp1=q N式中：q每人每日平均污水量定额L/（人.d）,该市位于陕西，由给水排水工程快速设 计手册（2排水工程）第六页表2-4查知，桂林属于第一分区，居住建筑由原始资料可知 Qp3=10000 m3/d 1.3.1.4平均污水量Qp的计算Qp= Qp1+ Qp2+ Qp3=40800+12240+28000=49000 m3/d1.3.2设计最大日污水量 Qmr的计算Qmr=K 日 Qp=1.2 49000 m3/d=58800m3/d1.

8、3.3设计最大时污水量 Qmax的计算Qmax= KZ Qp=1.4 49000 m3/d=68600m3/d 1.3.4设计水量汇总各设计水量汇总入表1中。表1.各设计水量汇总环境工程专业本科生毕业设计（论文）1.4设计水质1.4.1进水的水质计算141.1混合污水中SS浓度的计算qCs=式中：qs每人每日排放的污水量，qs=120L/ （人.d）as每人每日排放的 SS的量，由给水排水设计手册（第五册）第246页查知，as =35-50g/（人.d）, 取 as =40g/ （人.d）（1）生活污水中SS浓度的计算Cs 仁 1000 451201000asqs mg/L=375 mg/L（

9、2）工业污水中SS浓度的计算由设计原始资料得知Cs2=230mg/L（3） 混合污水中SS浓度计算SS=（ Qp1 Qp2） Cs1 Qp3 Cs2Qp =345.41mg/L =（ 30000 9000）375 10000 230490001.4.1.2混合污水中的BOD5浓度的计算Cs=式中：qs每人每日排放的污水量，qs=120L/ （人.d）as每人每日排放的 SS的量，由给水排水设计手册（第五册）第246页查知，as =20-35g/（人.d）, 取 as =30g/ （人.d）（1）生活污水中BOD5浓度的计算1000asqs5环境工程专业本科生毕业设计（论文）Cs 仁1000 3

10、0120mg/L=250mg/L(2) 工业污水中BOD5浓度的计算由设计原始资料得知Cs2=225mg/L(3) 混合污水中BOD5浓度计算BOD5=(Qp1 Qp2) Cs1 Qp3 Cs2Qp =244.90mg/L (39000)250 10000 22549000141.3混合污水中的COD浓度的计算(1) 生活污水中COD浓度COD=480mg/L(2) 工业污水的COD浓度COD=405mg/L(3) 混合污水中COD浓度COD=39000 48010000 40549000mg/L=464.69mg/L1.4.1.4混合污水中的TN浓度的计算(1) 生活污水中TN浓度TN=45

11、mg/L(2) 工业污水的TN浓度TN=42mg/L(3) 混合污水中COD浓度TN=39000 4510000 4249000mg/L=44.39mg/L1.4.1.5混合污水中的NH3-N浓度的计算(1) 生活污水中NH3-N浓度NH3-N=27mg/L(2) 工业污水的NH3-N浓度NH3-N=29mg/L(3) 混合污水中NH3-N浓度COD=39000 2710000 2949000mg/L=27.41mg/L6环境工程专业本科生毕业设计(论文)1.4.1.6混合污水中的TP浓度的计算(1) 生活污水中TP浓度TP=3.9mg/L(2) 工业污水的TP浓度NH3-N=3.2mg/L(

12、3) 混合污水中 TP 浓度 TP=39000 3.9 10000 3.249000mg/L=3.76mg/L1.4.1.7混合污水其它水质指标(1) 重金属及有毒物质：微量，对生化处理无不良影响；(2) 大肠杆菌数：超标(3) 冬季污水平均温度18C，夏季污水平均温度为 28T .141.8出水水质设计（1）城市污水经处理后，70%就近排入水体一漓江。污水处理厂出水水质参考城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级B标准，并尽 量争取提高出水水质，因此确定本污水厂出水水质控制为：CODCM60mg/L ,SS 0.02m3/d，宜采用机械清渣 W1 2.45m/d3格栅

13、每日栅渣量 W(10) 中格栅及格栅除污机选型中格栅选用链条式回转式格栅，它由驱动机构、主传动链轮轴、从动链轮轴、牵 引链、齿耙、过力矩保护装置和机架等组成。驱动机构布置在栅体上部的左侧或 右侧，通过安全保护装置将扭矩传给主传动链轮轴，主传动链轮轴两侧主动链轮使两条环形链条作回转运动，在环形链条上均布68块齿耙，齿耙间距与格栅栅距配合并插入栅片间隙一定深度， 运行时齿耙栅片上的污物随齿耙上行，当齿 耙转到格栅体顶部牵引链条换向时齿耙也随之翻转，格栅截留的栅渣脱落到工作平台上端的卸料处，由卸料装置将污物卸至输送机或集污容器中。格栅除污机选用GH-1000链条回转式多耙格栅除污机，其规格及性能如下

14、表3:表4 GH-1000链条回转式多耙格栅除污机的规格和性能参数19环境工程专业本科生毕业设计(论文)3.2.3.2细格栅的计算(1) 格栅间隙数1n 2 Qmaxb h vsina式中各项字母代表的意义同前，取细格栅栅前水深为 h 1m,格栅栅条间隙b=10mm，过栅流速v 0.9m/s,格栅安装倾角a=60设置两台机械格栅，则每 台格栅间隙数为：1n 2 Qmaxb h vsinal 2 0.794 sin6042 0.0110.9(2) 栅槽宽度B S(n-1)bn式中：B栅槽宽度，m；栅条宽度，取S=0.01m；栅条间隙，取b=0.01m； Sbn栅条间隙数，n=42个；B S(n-

15、1)bn (42 1)0.01 42 0.8m =0.01(3) 进水渠道渐部分长度11 B B12ta na1式中：l1 进水渠道渐宽部分长度，m ；B1进水渠道宽度，取 B仁0.6m；a1渐宽部分展开角度，取a1 20；11 B B12ta na1 0.80 0.62 tan200.28m(4) 出水渠道渐窄部分长度1220环境工程专业本科生毕业设计(论文)1212 1112 0.28 0.14m(5) 过栅水头损失 通过格栅的水头损失h1可以按下式计算：h1 k h0h0式中：h1 设计水头损失，mh0计算水头损失，mgv22g si na 重力加速度，m/s2系数，格栅受污堵塞时水头损

16、失增大倍数，一般采用3 k阻力系数，其值与栅条锻炼形状有关设格栅断面形状为锐边矩形()3 2.42 (b2s40.010.014)3 2.422h0 vg sina 2.42 0.92 9.8 si n600.087mhl k h0 3 0.087 0.26m(6) 栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2 0.3m,栅前水深h 1m,则H h hl h2 10.26 0.31.56m,取 1.6m(7) 栅前槽高度H1H1 h h2 10.31.3m(8) 栅槽总长度LL 11 12 0.5 1.0 H1ta n600.28 0.14 0.5 1.0 1.3ta n602.67m21环境工程专业本科

17、生毕业设计(论文)(9) 每日产生的栅渣量W式中：W每日栅渣量，m3/d33W1 单位体积污水栅渣量，m/(10污水)，细格栅间隙为10mm，取8640 0Qmax W1Kz 1000W=0.1m3/(103 污水)Kz生活污水总变化系数，Kz=1.4W 86400 0.794 0.11.4 10003 4.90m/d3 W 4.90m/d 0.02m3/d，宜采用机械清渣 W2 2.05m/d3每台格栅每日栅渣量 W(10) 细格栅及格栅除污机的选择选用两台XWB- m -0.8-1.5背耙式格栅除污机，其性能如下表 4所示：表5 XWB- m -0.8-1.5背耙式格栅除污机3.3沉砂池3

18、.3.1沉砂池的作用及类型污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道， 降低活性污泥活性，而且会板积在反 应池底部减小反应池有效容积，甚至在脱水时扎破率带损坏脱水设备。沉砂池的 设置目的就是去除污水中泥砂、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续 处理的构筑物的正常运行。常用的沉砂池的形式主要有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流式沉砂池。平22环境工程专业本科生毕业设计（论文）流式沉砂池是早期污水处理系统常用的一种形式，它具有截留无机颗粒效果较 好、构造简单等有点，但也存在流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量较高、排 砂常需要洗砂处理等缺点。 旋流式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、 加 速砂粒的沉

19、淀并使有机物随流水带走的沉砂装置。 曝气沉砂池在池的一侧通入空 气，使污水沿池旋转前进， 从而产生与主流垂直的横向恒速环流； 曝气沉砂池还 具有以下特点，通过调节曝气量， 可以控制污水的旋流速度， 使除砂效率较稳定， 受流量的影响较小；沉砂中含有有机物量低于 5%；由于池中舍友曝气设备，它 还具有预报器、 脱臭、除泡作用以及加速污水中油类和浮渣的分离等作用， 这些 特点对后续的沉淀池、 曝气池、污泥消化池的正成运行以及对沉砂的最终处置提 供了有利的条件。本设计中选用曝气沉砂池，其截面图如图 9 示。图 9 曝气沉砂池示意图1空气干管 2支管 3扩散设备 4 头部支座 曝气沉砂池与细格栅合建，为

20、地上式矩形钢筋硂机构，设为两格池子 3.3.2曝气沉砂池的设计参数（ 1）旋流速度应保持 0.250.3m/s;（ 2）水平流速为 0.060.12m/s；（ 3）最大流量时停留时间为 13min；（4）有效水深为23m,宽深比一般采用12;（ 5）长宽比可达 5，当池长比池宽大得多时，应考虑设计横向挡板；23环境工程专业本科生毕业设计（论文）（6）每立方米污水的曝气量为 0.10.2m3空气，或35 m3/ （ m2-h）;（7） 空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.60.9m，送气管应设置调节气量 的阀门；（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板；（9）池子的

21、进口和出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一 致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板；（10）池内应考虑设消泡装置。333曝气沉砂池的设计计算333.1池体的计算（1）池子总有效容积VV Qmaxt 60式中：Qmax污水厂最大设计流量，Qmax=0.794m3/st=2min t最大设计流量时的流行时间，取V Qmatx 60 0.794 2 60 95.28m3（2）水流断面的面积AA式中：QmaxQmvIax 污水厂最大设计流量， Qmax=0.794m3/sv1 最大设计流量时的水平流速，取 0.1 m/sA 0.7940.1m2 7.94m2,取 8m（3）池总

22、宽度BB式中：h2设计有效水深，取h2 2m Ah224环境工程专业本科生毕业设计（论文）B Ah2 82m 4m（4）每格池子的单宽bb式中：n设计单格池子数，设两格池子 n=2b Bn 42m 2mBn（5）校核宽深比（6）池体长LL（7）校核长宽比Lb 11.912 5.96VA 95.288m 11.91mbh2 22 1 宽深比在 12 之间，符合要求,符合要求333.2曝气系统设计计算运用鼓风曝气系统，鼓风设备采用穿孔管曝气，穿孔曝气管设置在集砂槽一侧，距池底0.8,距池壁0.5m,则穿孔管的淹没深度为 H h2 0.8 2 0.8 1.2m。（1）最大时所需空气量qmaxqmax

23、 dQmax 3600式中：d每立方米污水所需空气量，0.10.2m3空气/ m3污水，取0.2m3空气/ m3污 水qmax dQmax 3600 0.2 0.794 3600m3/h=571.68 m3 / h（2）平均时所需空气量qq dQ 3600 0.2 0.567 3600m3 408.24m/h325环境工程专业本科生毕业设计（论文）（3）鼓风机的风压计算p H hd hf式中：p鼓风机出口风压，kPa；扩散设备的淹没深度，换算成压力单位 kPa，1mH20压力相当于9.8kPa,； HH 1.2 9.8kPa 11.76kPahdhf扩散设备的风压损失，kPa,与充氧形式有关，

24、一般取35kPa,取4kPa；输气管道的总风压损失，kPa,包括沿程风压损失和局部风压损失，可 以通过计算确定，设管路压力损失为 5.5kPa（管路计算略）。p H hd hf 11.76 4 5.5kPa 21.26kPa（4）鼓风机的选择由给水排水设计手册（第二版）第11册P470查知，选择RD 100型 号罗茨鼓风机两台，其性能如下表 6所示：表6罗茨鼓风机的性能333.3沉砂室的计算(1) 沉砂部分所需容积V式中：XQmaxXT 86400Kz106 城市污水沉砂量，m3/106m3,可按照106m3污水沉砂1530m3计算，取3X 30mT/106m3污水一清除沉砂的间隔时间，d,取

25、T 2dKz生活污水总变化系数，Kz=1.326环境工程专业本科生毕业设计(论文)V QmaxXT 86400Kz 106 0.794 30 2 864001.4 106 2.94m 3V0 式中:(2) 每个污泥斗的容积V0每格沉砂斗容积；n沉砂斗个数，本设计中设每格池子有两个沉砂斗，则n 2 ；V0(3) 沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a仁0.6,斗壁与水平面的倾角为60 ，斗高h3 =1.1m，则沉砂斗伤口宽度为：a沉砂斗容积为：V0 h36(2a 2aa1 2a221VnVn 2.944 1.47m32h3ta n60 a1 21.1ta n600.61.87m ) 1.11.83m236(

26、2 1.872 21.87 0.6 2 0.6)(1.58m3)(8) 沉砂室的高度采用L 2a2i 0.06 ，坡向砂斗， 4.131212 21.872h3 h3 i121.1 0.06 4.13 1.35(9) 池总高度H h1 h2 h3式中：h1沉砂池超高，m，设h1=0.3m27环境工程专业本科生毕业设计(论文)H hl h2 h3 0.3 21.35 3.53m（10）验证最小流速Vmi n式中：Qmin 最小流量，m3/s, Qmin 0.61m3/s, h2b 最小流量时沉砂池的水流断面面积（m2） n1最小流量时工作的沉砂池数目，最小流量时，一格工作n1=1Vmin Qmi

27、nn1QmaxKz 1 2.4 2.55 0.612 2 0.153m/s 0.15m/s（ 11）砂 33Qminn1水分离器的选择选用螺旋式砂水分离器两台，一备一用，螺旋式砂水分离器由砂斗、溢流堰、出 水管、无轴螺旋带既起驱动装置等组成。3.3.3.4曝气沉砂池进出水设计的计算（1）曝气沉砂池进水设计曝气沉砂池进水采用配水槽，来水由提升泵房和细格栅后水渠直接进入沉砂池配 水槽，配水槽尺寸为：B L H 5.09 0.5 2。为避免异重流的影响，污水经 潜孔进入沉砂池，过水流速不宜过大，流速控制在v 0.20.4m/s，本设计取v 0.4m/s。单格池子配水孔面积为：F Qmaxnv 0.7

28、942 0.4 0.99m 2设计孔口尺寸为1.25mX1.25m,则孔口实际流速为：v QmaxnA 0.79421.252m/s 0.51m/s查给水排水设计手册（第二版）第一册P678,可得水流经过孔口的局部水头 损失为1.06,则水头损失为：28环境工程专业本科生毕业设计（论文）h v22g 1.06 0.3922 9.8 0.0082m（2）曝气沉砂池出水设计出水采用矩形薄壁跌水堰，假设堰为无侧收缩堰，堰宽同沉砂池每格池子的宽度, 即b 2.55m，则通过堰流量为：3qv mb2gH2式中：qv堰流量，qv Qmax2 0.7942m/s 0.397m/s 33m流量系数，通常采用0

29、.45;b堰宽，m, b 2.55m；H溢流堰上水深，m；通过计算得出 H 0.16m，设跌水高度为 0.1m，则沉砂池出水的水头损失为0.16+0.1=0.26m(3) 撇油管及放空管在曝气沉砂池会有少量浮油产生，出水段设置管径为DN200的撇油管，人工撇出浮油，池外设置油水分离槽井。为防止发生意外，以便于排水检修，在每格沉砂池末端设置管径DN300的放空管。3.4氧化沟3.4.1工艺设计参数(1 )进 水水质 BOD5 =244.9 mg/L， TN =44.39 mg/L ，设VSS=200mg/L,碱度=250mg/L,最高水温 28C(2) 出水水质 BOD5 =20 mg/L， N

30、H+4=8mg/L，NO3-=12mg/L, TSS=20mg/L(3) 池内混合液污泥浓度(MLSS) X 为 30004000mg/L,取 X 4000mg/L; MLVSS/MLSS=0.7,溶解氧浓度 C=2.0mg/L(4) 污泥负荷 7.2):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：1.082. 设计计算(1) 碱度平衡计算：1) 设计的出水 BOD5为20 mg/L，2) 采用污泥龄20d，则日产泥量为：Xvss Q(So-Se)(0.5 3) 20000( 224.9 10899.6kg/d1

31、Kd (10.05 20)Y设其中有12.4%为氮，近似等于TKN中用于合成部分为：0.124 899.6=108 kg/d即：TKN 中有 108 100010000 5.4mg/L 用于合成。需用于氧化的 NH3-N =44.39-5.4-2=29 mg/L需用于还原的NO3-N =29-10=19 mg/L3）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L,剩余碱度=250-7.1 29+3.0 X9+0.1 224.9=123.6 mg/L31环境工程专业本科生毕业设计（论文）计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH 7.2 mg/L(2) 硝化区

32、容积计算：硝化速率为0.098 T 15N0.05T 1.158 N 10O2K O 2 O20.47e0.098 1515=0.204 d-1故泥龄：tw110.2042 1020.05 151.15821.3 2n4.9d采用安全系数为2.5,故设计污泥龄为：2.5 4.9=12.5d为20d，则硝化速率为：n质利用率：250mg/n 0.47e原假定污泥龄单位基u1200.05d-1 a0.05 0.050.60.167kgBOD5/kgMLVSS.d所需的MLVSS总量=MLVSS= MLSS=0.753600=2700 mg/L硝化容积：Vn269342700(244.9 20) 00000.167 1000 1000 9975.624 1226934kgm3水力停留时间：tn(3) 反硝化区容积：9975.620000h12C时，反硝