城市污水处理后用于锅炉用水设计说明书

1、城市污水处理后用于锅炉用水设计指导书一、设计目的：通过该设计，学生能够综合运用课堂上学过的相关专业知识，巩固和深化课程内容，熟悉使用规范、设计手册和查阅参考资料。培养学生们分析问题、解决问题和独立思考的能力，并进一步提高学生的计算、绘图和编写说明书的基本技能。二、设计内容：该设计基本按初步设计要求，根据所提供城市污水参数，确定工艺流程，对各处理构筑物进行较详细的工艺计算，使用CAD绘制必要的图纸。三、设计成果1、设计说明书：（1）整理后的说明应编有章节目录，要有摘要和前言。（2）处理构筑物的设计与计算应按流程的先后次序分章编写。（3）对所采用的设计数据（反映了设计者的设计思想及设计原则）应作必

2、要的说明。2、图纸要求：（1）工艺的总工艺流程图，并附有图例、建筑物名称及必要的说明。（2）主要构筑物主视图即剖面图，图内应注明。四、参考资料1、水处理构筑物设计与计算2、锅炉水处理实用手册3、锅炉水处理初步设计内容摘要水是不但是人类生活中必不可缺的资源，也是人类可持续发展赖以生存的基础，而水污染又使得很多水资源无法利用，再加上水资源管理不善，全球水资源危机日益加重。因此对污水的处理回用显得尤为重要。污水处理达到锅炉用水标准主要分为两部分，第一部分为初步处理，即一般的城市生活污水处理流程；第二部分为进一步深度处理，达到锅炉用水标准。本设计主要针对第二部分进行工艺流程设计以及构筑物计算。此次设计

3、针对水中残余的BOD5采用高负荷生物滤池进行进一步的生化处理，针对锅炉对用水水质的离子浓度的要求，采用强酸阳离子交换器降低水中的离子含量，以达到水质要求。目 录设计指导书内容摘要第一章 设计目的1第二章 工艺流程2第三章 设计计算33. 高负荷生物滤池33.1.1 滤池面积33.1.2 校核容积负荷与表面水力负荷33.1.3 滤池尺寸计算43. 澄清池43.2.1 第二絮凝室43.2.2 导流室53.2.3 分离室63.2.4 池深及容积63.2.5 配水三角槽73.2.6 第一絮凝室83.2.7 容积计算83.2.8 容积校核93.2.9 进水系统93.2.10 集水系统103.2.11 排

4、泥及排水计算113. 快滤池113.3.1 滤池面积及尺寸123.3.2 滤池高度133.3.3 每个滤池的配水系统133.3.4 洗砂排水槽143.3.5 滤池的各种管渠计算153.3.6 反冲洗高位水箱163. 离子交换柱16参考资料：19第一章 设计目的将城市生活污水经过处理后回用于锅炉用水。根据已知参数设计相应的工艺流程以及计算构筑物的设计参数。已知参数：污水水量3000吨/小时，COD含量250400mg/L，BOD5含量180250mg/L，总氮含量2040mg/L，总磷含量1mg/L，固体悬浮物200mg/L，油脂20mg/L，微量重金属。此次设计分为两部分，一部分为初步处理，即

5、一般的城市生活污水处理流程；第二部分为进一步深度处理，达到锅炉用水标准。本设计主要针对第二部分进行工艺流程设计以及构筑物计算。主要是去除水中的有机物以及钙镁离子，降低水硬度以达到锅炉用水的水质要求。23第二章 工艺流程考虑经过第一部分处理后，污水中仍然残余部分有机物，所以考虑进行进一步的生化处理以降低水中的有机物含量，由于此时水中的有机物含量并不是很高，并且对处理后出水水质有较高要求，因此采用高负荷生物虑池进行进一步的生化处理。经过进一步生化处理后，要考虑去除水中的悬浮物，因此接下来采用机械搅拌式澄清池以及快滤池，进行絮凝、沉淀、过滤以去除水中的悬浮物，同时对水中的离子也有一定的去除作用。最后

6、则是进行离子交换处理，彻底的降低水的硬度，达到锅炉水的水质要求。所以，总体的工艺流程图如下所示：第三章 设计计算进水水质：BOD5：36-50mg/L COD：70-150mg/L；出水水质：BOD5：20mg/L以下3. 高负荷生物滤池高负荷生物滤池的用途是对污水进行进一步的生化处理，用以降低水中的有机物浓度。普通生物滤池的BOD去除率较高，但是有机负荷比较小，滤池的有效高度受到限制，因此滤池的容积很大，占地面积达，在夏季容易滋生滤池蝇，卫生条件差，因为采用高负荷生物滤池。高负荷生物滤池被看作是生物滤池的第二代工艺，它是在解决和改善普通生物滤池在净化功能和运行中存在的实际弊端的基础上开发出来

7、的。本次设计采用高负荷生物滤池考虑到进水已经经过一次生化处理，因此水中有机物浓度并不是很高，因此采用高负荷生物滤池。3.1.1 滤池面积 进水BOD5为150mg/L不需进行稀释，滤池面积负荷选取为2000gBOD5/(m2d)，则滤料层高h2=4m,则滤料总体积为3.1.2 校核容积负荷与表面水力负荷 滤池容积负荷NV为表面水力负荷Nq为计算值在推荐范围内3.1.3 滤池尺寸计算 设计6座圆形滤池并联运行，则每池面积 单池直径设滤池超高h1=0.8m,底部构造层高h3=1.5m，则滤池总高3. 澄清池机械搅拌澄清池是利用转动的叶轮使泥渣在池内循环流动，完成接触絮凝和澄清的过程。该型澄清池由第

8、一絮凝室、第二絮凝室和分离室组成。在第一和第二絮凝室内，原水中胶体和回流泥渣进行接触絮凝，结成大的絮体后，在分离室中分离。清水向上集水槽排出。下沉的泥渣一部分进入泥渣浓缩室经排泥管排除，另一部分沿回流缝在进入第一絮凝室进行絮凝。机械搅拌澄清池对原水的浊度、温度和处理水量的变化适应性较强，处理效率高，运行较稳定。但需要有一套机械搅拌设备，日常维修量大，维修技术要求较高。机械搅拌澄清池的单位面积产水量较大，出水浊度一般不大于10NTU。因此本次设计采用机械搅拌澄清池。考虑进水量，建造四个澄清池回流量与设计净水量之比采用5:1单池流量3.2.1 第二絮凝室第二絮凝室流量：设第二絮凝室内导流板截面积A

9、=0.035m2，u1=0.04m/s。则第二絮凝室截面积为：第二絮凝室内径为： 絮凝室壁厚1=0.25m。第二絮凝室外径为：t1取60s。第二絮凝室高度为：3.2.2 导流室导流室中导流板截面积为：A2=A1=0.035m2导流室面积为：2=1=26.04m2导流室内径为：取8.5m导流室壁厚为2=0.1m。导流室外径为：第二絮凝室出水窗高度为：导流室出口流速u6=0.05m/s。出口面积为：出口截面宽为：出口垂直高度为：3.2.3 分离室取u2=0.001m/s。分离室面积为：池子总面积为：池子的直径为：半径为R=9.19m3.2.4 池深及容积如图1所示。图1 池深计算图取水停留时间为1

10、.5h。池子的有效容积为：考虑增加4%的结构容积，则池子的计算总容积为：池子的超高取H0=0.3m。池子的直壁高设为H4=1.8m池子直壁部分容积为：取池圆台高度H5=3.8m，池子圆台斜边倾角为45。则底部直径为：本池池底采用球壳式结构，取球冠高H6=1.1m。圆台容积为：球冠半径为：球冠体积为：池子的实际有效容积为：实际总停留时间为：池子总高度为：3.2.5 配水三角槽进水流量增加10%的排泥水量，槽内流速u3取0.5m/s。三角槽直角边长为：三角槽采用孔口出流，孔口流速同u3。出水孔总面积为：孔径为0.1m，每孔面积为0.007854m2，出水孔数为58.26个，3.2.6 第一絮凝室第

11、二絮凝室底板厚度3=0.15m。第一絮凝室上端直径为：第一絮凝室高为：伞形板延长线交点处直径为： 泥渣回流量为,取u4=0.15m/s。回流缝宽度为： 取0.14m设裙板厚4=0.06m。伞形板下端圆柱直径为：按等腰三角形计算，伞形板下端圆柱体高度为：伞形板离池底高度为：伞形板锥部高度为：3.2.7 容积计算第一絮凝室容积为：第二絮凝室加导流室容积为：分离室容积为：3.2.8 容积校核实际各室容积比为：第二絮凝室：第一絮凝室：分离室=115.46:318.62:697.42=1:2.76:6.04池内各室停留时间：第二絮凝室为 115.4660/750=9.24min第一絮凝室为 9.242.

12、76=25.50min分离室为 9.246.04=55.8min3.2.9 进水系统进水管管径为600mm，v6=0.74m/s。出水管管径为600mm。3.2.10 集水系统集水槽采用辐射式集水槽和环行集水槽，设计时辐射槽、环行槽、总出水槽之间按水面连接考虑。（1） 辐射式集水槽全池共设12根辐射式集水槽，每根集水槽流量为：设辐射槽宽b1=0.25m,槽内水流速为u51=0.4m/s，槽底坡降为槽内终点水深为：槽临界水深为：槽起点水深为：设计槽内起点水深为0.10m，槽内终点水深为0.20m，出流孔口前水位为0.05m，孔口出流跌落0.07m，槽超高0.2m槽起点断面高为：0.10+0.07

13、+0.05+0.20=0.42m槽终点断面高为：0.20+0.07+0.05+0.20=0.52m（2） 环行集水槽取，考虑施工方便槽底为平底，即槽内终点水深为：槽内起点水深为：设计环行槽内水深为0.4m。环行槽超高为0.3m。环行槽断面高为：0.4+0.07+0.05+0.30=0.82m3.2.11 排泥及排水计算污泥浓缩室体积为：分设三斗，每斗的容积为：污泥斗上底面积为：污泥斗下底面积为：污泥斗容积为：三个泥斗容积为：排泥斗总容积为池容积的12.24/1131.5=1.08%3. 快滤池普通快滤池又称四阀滤池，是应用历史最久和应用最广泛的一种滤池。其构造主要包括池体，滤料层，承托层，配水

14、系统，反冲洗排水系统，每格滤池的进水、出水、反冲洗水和排水管上设置阀门用以控制过滤和反冲洗交错进行。普通快滤池的工作过程包括过滤和冲洗两部分。过滤时，开启进水支管与清水支管的阀门，关闭冲洗支管阀门与排水阀，原水经进水总管、支管进入浑水渠后流入滤池，经过滤料层、承托层后，由配水系统的配水支管汇集起来，再流经配水系统干管渠、清水支渠、清水总管进入清水池。随着过滤时间的增长，滤料层中的杂质数量不断增加，滤料间的孔隙不断减小，水流阻力不断增大。当水头损失增加到一定值时，滤池的虑速降低较多，或者虑后水的水质较差不合格时，滤池进行反冲洗。反冲洗时，关闭进水支管和清水支管的阀门，开启排水阀与冲洗支管阀门，冲

15、洗水在压力作用下由冲洗水总管、支管，经配水系统的干管、支管及支管上的许多孔眼流出，由下而上穿过承托层及滤料层，均匀的分布于整个滤池平面上，滤料层在由下而上均匀分布的水流中处于悬浮状态，滤料得到清洗。冲洗废水流入冲洗排水槽，再经浑水渠、排水管、废水渠排掉。反冲洗一直进行到滤料基本洗净为止。反冲洗结束后，过滤重新开始。根据单池面积的大小，普通快滤池可以采用大阻力、中阻力和小阻力配水系统。本设计采用大阻力配水系统。双层滤料。3.3.1 滤池面积及尺寸滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h。滤池实际工作时间为：T=24-0.124/12=23.8h虑速v1=10m/h。滤池面积为：每组滤池单格数N=1

16、0，布置成对称双行排列。每个滤池面积为：采用滤池长宽比为2，滤池设计尺寸为4m8m，实际滤速为9.45m/h。校核强制滤速v2为：3.3.2 滤池高度承托层高：450mm。滤料层厚：采用双层滤料，厚h=800mm，其中无烟煤厚400mm，石英砂厚450mm。滤层上最大水深1800mm。超高300mm。滤池高H为（如图2所示）图2 滤池高度示意图3.3.3 每个滤池的配水系统（1） 大阻力配水系统的干管水冲强度q=13/(m2s),冲洗时间为6min。干管流量为：干管的起端流速为1.47m/s，采用管径为600mm。（2） 支管支管的中心距离采用aj=0.2m。每池的支管数为：每根支管的进口流量

17、为：支管的起端流速为2.65m/s，支管直径为100mm。（3） 孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25%。孔眼总面积为：采用孔眼直径为10mm，每个孔眼面积为78.5mm2。孔眼总数为：每根支管孔眼数为：每根支管孔眼布置成两排，与垂线成45夹角向下交错排列。每根支管长度为：每排孔眼中心距为：（4） 配水系统校核支管长度与直径之比为:干管横截面积与支管总横截面积之比为：（5） 孔眼水头损失支管壁厚采用5mm，孔眼直径与壁厚之比为2，流量系数=0.65。孔眼水头损失为：3.3.4 洗砂排水槽洗砂排水槽中心距采用a=8/5=1.6m，排水槽设5根，排水槽总长l0=2m。每槽排水量为：采

18、用三角形标准断面，槽中流速采用0.6m/s。排水槽断面尺寸为：排水槽底厚度采用=0.05m，砂层最大膨胀率e=50%。洗砂排水槽顶距砂面高度He为：洗砂排水槽总面积为：3.3.5 滤池的各种管渠计算（1） 进水支管进水管的流量为0.84m3/s，渠中流速为1.16m/s采用进水渠宽800mm，水深900mm；各个滤池进水管流量为0.084m3/s，管中流速为0.87m/s。则各进水支管的管径为：（2） 反冲洗水管流量为，管中流速为2.62m/s。则管径为：反冲洗水进水渠宽为700mm，水深为300mm，渠内水流速度为2m/s。（3） 清水管清水总渠流量为0.84m3/s，渠中流速为1.16m/s，采用渠宽800mm，水深900mm；渠内水为压力流。各个滤池清水管流量为0.084m3/s，管中流速为0.87m/s。则各清水支管的管径为：（4） 反冲洗排水排水流量为0.416m3/s，管中流速为1.47m/s。反冲洗排水管直径为反冲洗排水渠宽600mm，高700mm。3.3.6 反冲洗高位水箱反冲洗高位水箱的容积为：水深为2m，直径为11.96m，超高0.3m。水箱底至滤池配水管之间的沿程及局部损失之和为1.0m。配水系统水头损