水污染控制工程课程设计

1、第一章设计说明书1.设计题目某城市日处理量7万m3污水处理工程设计2.设计任务1、确定污水处理厂的工艺流程，对处理构筑物选型做说明；2、对主要处理设施（格栅、沉砂池、曝气池、沉淀池、污泥浓缩池）进行工艺计算（附必要的计算草图）；3、按初步设计标准，画出污水处理厂平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道；4、按初步设计标准，画出污水处理厂工艺流程高程布置图，表示出原污水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式；5、编写设计计算说明书。3 .设计内容1 .设计规模：设计日平均污水流量Q=70000n/d2 .进水水质：CO限=250

2、mg/L,BOI5）=150mg/L,SS=200mg/L,NH-N=25mg/L,pH=7.08.53 .污水处理要求：污水经二级处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002一级B标准出水：COD1000总变化系数KZ2.32.01.81.71.61.51.41.3计算Kz=T1T5Qd0.6m每组池总宽B=2b=4.0m(4)有效水深：h2=A/B=2.56/4=0.64m(小于1.2m)城市污水沉砂(5)贮泥区所需容积：设计T=2d,即考虑排泥间隔天数为2天,量X3m3/105m3则每个沉砂斗容积86400QmaxTX864001.0450.031032Kz1031

3、.294.2m3(6)1.0m322(每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗)沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a=0.50m,斗壁与水平面的倾角为60,斗高hd=1.0m,则沉砂斗上口宽：2hdatan60沉砂斗容积：21.0a10.501.65mtan60V组(a232、aa1a1)1.022(1.651.650.500.50)1333.27m0.6m符合要求(7)沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.02,坡向沉砂斗。沉砂室由沉砂斗与沉砂室坡向陈啥都的过渡部分两部分组成，沉砂池的长度为L2(12a)0.20.2为两个沉砂斗之间的隔壁厚。L2为沉砂室的长度，贝U,L2a0.212

4、.521.650.2L24.522则沉泥区高度为h3hd0.02L210.024.51.09m池总高度H:设超高h1=0.3m,H=h+h+h3=0.3+0.64+1.09=2.03m(10)校核最小流量时的流速：Qminminn1AminQminvmin-n1Amin最小流量一般采用即为0.75Qa,则0.751.0450.28m/s0.15m/s,符合要求.20.5(0.641.09)(11)排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm第四节初沉池设计计算本次设计中采用平流式沉淀池。原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮物质逐步形成粗大的絮凝体，通过沉淀池分离可以完成澄清

5、过程。(1)池子总面积A按AQ计算qQ取最大设计流量，即Q=70000m3/d=1.045m3/s；取q2.0m3/(m2h)1.0453600221881m(2)有效水深h2,取t1.5h则h2qt21.53m(3)沉淀部分有效容积V/V/Qt36001.0451.536005643m3(4)池长L,最大设计流量时水平流速取v4.5mm/s5mm/s。则L4.51031.5360024.3m(5)池子总宽度BB公L(6)每个池子宽度则n色188124.3b取5m,77.4m池子个数n。(7)(8)5校核长宽比L24.3B5校核长深比10个4.864(符合要求)L24.38.18h23(符合要

6、求)(9)污泥部分所需容积V由任务书知进水悬浮物浓度G为0.120kg/m3,出水悬7?物浓度G以进水的50%+,初沉池7泥含水率p0=97%污泥容重取r=1000kg/m3,取贮泥时间T=4h,污泥部分所需的容积:Q(CoCi)T1.0453600(0.120.06)43(1匕)1000(197%)(10)(11)V-30.10m每个池子所需容积V/V30K3.00m3n10污泥斗容积：污泥斗底采用500mme300mm上口采用4000m由3000mm污泥斗斜壁与水平面的夹角为604.03.012.0m2f20.50.30.15m2.12015h4上一35tan602.67m2污泥斗容积11

7、V1-h4(f1f2.f#2)2.67(120.15120.15)12m333(12)污泥斗以上梯形部分污泥容积设池底坡度为0.01.,一一一一一一一.,一一一一一、一一，一，l1100.50.310.8m；l20.3m；h4(100.30.3)0.010.1m10.80.30.142.2m3(13)污泥斗和梯形部分污泥容积33V1V2122.214.2m1.85m(14)池子总高H,缓冲层高度h30.50mh40.12.672.77m则H0.33.00.52.776.57m(15)沉淀池总长LL100.50.310.8m第五节曝气池池设计计算1 .设计参数(1)设计最大流量Qmax70000

8、1.391000m3/h(2)进水水质CODcr=250mg/L,BOD5=150mg/L,SS=200mg/L,NH3-N=25mg/L出水水质CODCr60mg/L,BOD5磴0mg/L,SS20mg/L,NH3-N10,符合设计要求。8本设计设五廊道式曝气池，廊道程度为：L181.5516.31m54.20.54.7m本设计超高为0.5m,则曝气池总高度为：H6）确定曝气池构造形式本设计设四组五廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向排水渠道，在两池中间设配水渠道与横向渠道相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池，曝气池平面图4.5所示7）需氧量的计算本设计采用鼓风A.平均需要量计

9、算OzaQSrbVXva-每代谢IkgBOM需氧量（kg）,本设计取0.5;b-1kg活性污泥（MLVSS每天自身氧化所需氧量（kg）,本设计取0.15.所以OzaQSrbVXv0.570000(0.1130.02)0.15109693.38684.7kg/d361.9kg/hB.最大时需氧量OzaQSrbVXv0.591000(0.1130.02)0.15109693.39661.2kg/d402.5kg/h最大时需要量与平均需氧量的比值为:Omax402.51.112Oz361.9C.每日去除的BOD5值BOD570000(112.520)10006475kg/d269.8kg/hD.去除

10、1kgBOD5需氧量OzBOD58684.764751.34kgOz/kgBODs1）供氧量计算本设计采用采用YHW-K微孔曝气器，氧转移效率（E）WEI20%敷设在距池底0.20m处，淹没水深为4m计算温度定位30摄氏度相关设计参数的选用如下：温度为200C时，0.82,0.95,1.0,CL2.0mg/L,CS(80)9.17mg/L温宿为30OC时，CS(80)7.63mg/LA.空气扩散器出口处绝对压力：_53Pb1.013109.810H5351.013109.81041.04510(Pa)B.空气离开曝气池水面时氧的百分比:Ql21(1E)100%7921(1E)21(10.20)

11、100%17.54%7921(10.20)C.气池混合液平均氧饱和度:_5_P-PbQl、7M/1.0451017.54CSbCS(5)7.63(5)2.02610422.02610428.48mg/L换算成200C条件下脱氧清水的充氧量:RCs（80）RCsbC1.024T20（R为平均时需要量）D.相应的最大时需氧量4539.170.82(0.958.482)1.02410660(kg/h)Rmax1.10660726kg/hE.曝气池平均时供氧量：-R6603GS10010011000m/h0.3E0.320F.曝气池最大时供氧量SmaxOmax10072610012100m3/h0.3

12、E0.320G.去除1kgBOD5的供氧量:bod51100024680038.82(m3空气/kgBODs)H.1m3污水的供氧量1100024800003.3(m3空气/m3污水)第六节二沉池二次沉淀池的作用是泥水分离，使生物处理构筑物出水澄清。一般平流式,辐流式，竖流式沉淀池等都可以作为二次沉淀池使用。此次设计采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池作为二次沉淀池，其特点为沉淀池个数较少，比较经济,便于管理，机械排泥已定型，排泥较方便，适用于地下水位较高的地区和大中型污水处理厂。1 .设计参数设计进水量：Q=70000吊d表面负荷：qb范围为1.01.5m3/m2.h,取q=1.0m3/m2

13、.h固体负荷：qs=140kg/m2.d水力停留时间(沉淀时间)：T=2.5h堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m,取2.0L/(s.m)2 .设计计算(1)沉淀池面积：按表面负荷算：A700002917m2qb124(2)沉淀池直径：DA32：1761M,取30m有效水深为h=qbT=1.02.5=2.5m4m-6112(介于612)h12.5(3)贮泥斗容积：为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h,二沉池污泥区所需存泥容积：Vw2Tw(1R)QXXr750022(10.6)937524968m3937510000h2VwA则污泥区高度为9683m312.5(4)二沉池总

14、高度:取二沉池缓冲层高度h3=0.4m,超高为h4=0.3m则池边总高度为h=hi+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为i=0.05,则池底坡度降为一bd.232,h5i0.050.53m22则池中心总深度为H=h+h=4.9+0.53=5.43mhi保护高度（nj）h2有效水深（nj）h3缓冲层图（nj）h4污泥斗高度（mh5沉淀池堤坡落差）（项（5）校核堰负荷:径深比Dhih3612.921hiDh2h3614.613.3堰负荷Q_D750037423104m3/(d.m)1.2L/(s.m)2L/(s.m)以上各项均符合要求（6）辐流式二沉池计算草图如下:

15、图5辐流式沉淀池计算草图图6辐流式沉淀池第七节平流式接触消毒池与加氯间采用隔板式接触反应池1 .设计参数设计流量：Q=70000m3/d=810.19L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min设计投氯量为：p=4.0mg/L平均水深：h=2.0m隔板间隔：b=3.5m2 .设计计算(1)接触池容积：V=QT=81010-33060=1458m表面积A-侬729mh2隔板数采用2个，则廊道总宽为B=(2+1)3.5=10.5m取11mA729接触池长度L=l-69.4m取70mB10.5长宽比L丑2010，符合要求。b3.5实际消毒池容积为V=BLh=11702=1540m池深取2+

16、0.3=2.3m(0.3m为超高)经校核均满足有效停留时间的要求(2)加氯量计算：设计最大加氯量为pma=4.0mg/L,每日投氯量为3 =PmaQ=47000010-3=1600kg/d=6.67kg/h选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为6/8瓶，共贮用24瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为1.52.5kg/h。配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=13n3/h,扬程不小于10mHO(3)混合装置：在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台(立式)，混合搅拌机功率N)NgQTG21.061040.0868605002220.25kW3510235102实际选用JW+3101

17、机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m,功率4.0Kw解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设(4)接触消毒池计算草图如下：ooco图8接触消毒池工艺计算图3污泥处理构筑物设计1 .污泥量的计算(1)曝气池内每日增加的活性污泥量XY(SoSe)QK,1492.5kg/d(2)回流污泥浓度Xr(3)每日排出的剩余污泥量Qw2 .污泥回流泵房设计二次沉淀池的活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回污泥泵房。1.污泥泵的扬程和流量设曝气池水面高度为

18、52.98m,回流污泥泵房泥面标高为49.60m,则污泥回流泵所需提升高度为52.9849.603.38m,取4m,0.6(0.120.02)400000.0555003.3106rSVI1061.2120310kg/mfXr1492.50.75103199m/d设污泥回流比为50%则回流7?泥量为QrRQ50%0,5L/s0.25L/S。此次设计两组曝气池设两台污泥回流泵。2.泵的选型根据污泥量和提升高度选取LXB-700螺旋泵两台，一用一备3污泥重力浓缩池设计重力浓缩主要是利用污泥的自然沉降分离，不需要外加能量，是一种节能的浓缩方法。此次设计采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用

19、带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。1 .相关计算参数二次沉淀池排放的剩余污泥量Qw199m3/d8.29m3/h初始含水率P=99.5%浓缩后Po=97.5%剩余污泥浓度C=10kg/m,固体通量G=1.252.5kg/(m2h),取2kg/(m2h)浓缩池浓缩时间T=1016h2 .设计计算(1)浓缩池面积QwCG8.29.八1041.5m2采用两个污泥浓缩池，一用一备。(2)浓缩池的直径D4J441.57.3m,取7.5m(3)浓缩池的容积VQwT19916132.7m324(4)浓缩池有效水深V132.7h23.2mF41.5(5)浓缩后剩余污泥量八，-100P10099.533QwQ

20、w()199(一)39.8m3/d1.66m3/h100P010097.5按4h贮泥量计算3V41.666.64m(6)污泥斗容积设污泥斗上部分半径r11.5m,下部分半径r20.5m,倾角60,则污泥斗高度为h5(r1r2)tantan601.73m污泥斗容积V11h5(r12r1r2r22)11.73(1.521.50.50.52)335.89m34.污泥斗以上圆锥体部分污泥容积池底坡度不宜小于0.05,按0.08算，则圆锥体的高度为h4(Rr1)0.08(3.51.5)0.080.16m圆锥体部分污泥容积122122V2h4(RRr1r1)0.16(3.53.51.51.5)3333.3

21、m5.污泥总容积V1V25.893.309.19m36.64m36 .沉淀池总高度沉淀池超高h1=0.3m,缓冲层高度h3=0.3m,则Hh1h2h3h4h50.33.20.30.161.735.69m7 .浓缩池排水量QwQw8.291.666.63m3/h8 .计算草图如下图4.1浓缩池计算草图4.污泥池设计浓缩后的剩余污泥和初次沉淀池污泥一起进入污泥池，然后进入污泥脱水车问。此次设计采用一座污泥池，具构造按竖流式沉淀池计算。1相关计算参数污泥池的贮泥时间t=12h污泥池超高h10.3m,污泥池有效水深h23.0m污泥池个数n=12设计计算(1)每日产生的污泥量初次沉淀池的污泥量Q118.

22、5m3/d,浓缩后的二次沉淀池的污泥量Q239.8m3/d则每日的污泥量为3QQ1Q218.539.858.3m/d(2)污泥池容积按12h的贮泥量计算V(3)污泥斗容积Qt24n58.312329.15m24160,污泥斗设污泥池上底边长a=5.0m,下底边长b=1.0m,污泥斗倾角高度为h3,则h3污泥斗容积为abtan25.01.02tan603.46m122122Vi-h3(aabb)-3.46(5.05.01.01.0)33_335.75m（4）污泥斗以上部分容积V2a2h25.023.075m3(5)污泥池容积._,_3V1V235.7575110.75m(6)污泥池总高度Hh1h

23、2h30.33.03.466.76m污泥池设DN=200mm）吸泥管一根，共设两根进泥管，一根接初次沉淀池,另一根接污泥重力浓缩池，两根管径均为DN=200mm5.污泥脱水机房设计污水处理厂污泥经浓缩后含水率为97.5%,体积大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%-80%从而大大缩小污泥的体积。此次设计采用污泥的机械脱水。5.1 设计说明：1 .污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。2 .污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98%。3 .经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。4 .机械脱水间的布置，应

24、按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道5 .脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。6 .污泥机械脱水问应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。7 .2脱水机选择本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水，脱水设备选用我国研制的DY-3000型带式压滤机，其主要技术指标为：干污泥产量600kg/L,泥饼含水率可以达到75%-78%单台过滤机的产率为24.629.4kg/（吊h）,选用3台，2用1备。工作周期定为12小时。机械脱水间平面尺寸设计为LXB=40mx12m。第三章污水处理厂总体布置该污水处理厂处于城郊，位于一条大河北岸河堤内

25、一块长方形地带，西北坡向东南。污水厂总进水管接城市中心区排水渠末端，由西北方引入进厂内，提升泵房位于厂区内。主要构筑物有：格栅、平流沉砂池、平流式初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池、消毒池等，在曝气池前有计量槽，为分析曝气处理的运行情况创造了条件。处理后的水通过出水管由东南方排入河流。该厂设置了污泥处理系统，二次沉淀池出来的污泥经污泥回流泵房一部分回流到曝气池，剩余污泥进入污泥浓缩池浓缩，浓缩后与初次沉淀池的污泥一起进入污泥池，再经污泥脱水车间制成泥饼运送出厂。该厂平面布置的特点是：布置整齐、紧凑。各构筑物之间距离恰当，办公室等建筑物均位于常年主风向的上风向，且与处理构筑物有一定距离，卫生条件较好

26、。利用地势各构筑物之间的连接管渠均采用重力自流，节省了能耗。污水处理厂平面布置图见附图1。1 .污水处理厂高程布置1.1 各处理构筑物及连接管渠的水头损失污水处理厂为降低运行费用和便于维护管理，水流常依靠重力在各构筑物连接管渠中流动，因此需计算其水头损失。水头损失包括：污水流经各构筑物的水头损失、污水流经连接前后两构筑物管渠的水头损失(沿程和局部损失)、污水流经量水设备的水头损失。1.水流经各构筑物的水头损失查水污染控制工程下册表得沉砂池0.25计量槽0.35二沉池0.6初沉池0.4曝气池10.51消毒池0.32.42.连接各构筑物管渠的水头损失进行相关水力计算得到各管渠的水头损失如下表所示表

27、1-1管渠名称设计流量(L/s)管径(mmi管长(mhf30%hfE出水管至消毒池50010000.0014000.400.120.52消毒池至二沉池2506000.00151000.150.050.20二沉池至曝气池2506000.002410010.240.07r0.31曝气池至计量槽2506000.0018500.090.030.12计量槽至初沉池2506000.0015500.080.020.10初沉池至沉砂池2506000.0016100；0.160.05r0.211.461.2污水系统高程计算该厂处理后的水根据重力自排入大河之中，考虑0.8m的出水管跌水，出水管下端水位设为52.80m。由此逆推各构筑物水面标高，各构筑物和连接管渠内的水面标高如下表。表1