水污染控制课程设计

1、水污染控制工程课程设计 李帅目录第一章 总论(一) 设计任务和内容(二) 基本资料第二章 处理构筑物设计(一) 格栅间(二) 提升泵房(三) 沉砂池(四) 配水井(五) A/A/O工艺(六) 二沉池(七) 接触消毒池(八) 污泥处置第三章 主要设备说明第四章 污水厂总体布置(一) 主要构（建）筑物与附属建筑物(二) 污水厂平面布置(三) 污水厂高程布置第五章 概预算(一) 构（建）筑物(二) 设备(三) 水处理成本第一章 总论(一) 设计任务和内容1、设计题目 某市3万t/d污水处理厂工艺设计2、设计任务（1）对工艺构筑物的选型进行论述；（2）主要处理构筑物的工艺计算；（3）污水处理厂平面布置

2、与高程控制。3、总体要求（1）设计过程中，发挥独立思考解决问题的能力，坚决杜绝设计雷同现象；（2）课程设计不进行方案比选，只对处理构筑物选型进行说明；（3）设计计算说明书应该内容完整，简明扼要，格式统一；设计图纸应按照规范要求进行绘制，内容完整，表达清楚，主次分明。(二) 基本资料1、水量水质资料污水总量为3万t/d,污水流量总变化系数取1.2；污水水质：CODCr300mg/L，BOD5150mg/L，SS200mg/L，TN35mg/L，NH3-N30mg/L，TP3.1mg/L；碱度150mg/L。2、排放要求污水经过二级处理后要求达到以下标准：CODCr60mg/L，BOD520mg/

3、L，SS20mg/L，TN10mg/L，NH3-N5mg/L，NO3-N3 mg/L；TP0.5mg/L。3、处理工艺流程污水格栅间提升泵房沉砂池流量计出水消毒池栅渣打包机厌氧池缺氧池好氧池混合液内回流剩余污泥二沉池回流污泥砂泵砂水分离器砂外运集泥池浓缩池贮泥池污泥脱水机污泥外运A/A/O法污水处理及污泥处置工艺流程图水路污泥及砂路 配水井渣包外运由于有脱氮除磷控制要求，选用A/A/O工艺进行处理，具体流程如下：4、气象、水文资料风向：多年主导风向为东北风；气温：最冷月平均气温为-5； 最冷月平均气温为35；极端气温：最高为42，最低为-12，最大冻土深度为-0.25m。水文：多年平均降雨量为

4、850mm/a；多年平均蒸发量为990mm/a；地下水平均埋深为-7.0-8.1m（以地面标高计）。5、厂区地形污水厂选址区域平均海拔为150-152m之间，平均地面标高为151.5m。地面平均坡度为0.10.2，地势走向为西北高东南低。厂区建设面积足够。第二章 处理构筑物设计流量确定：Q=30000m3/d=1250m3/h=0.35m3/sQmax=0.35*1.2=0.42 m3/s(一) 格栅间1、设计说明：城市排水系统为暗管系统，且有中途泵站，仅在泵前格栅间设计中格栅；进厂管道管底标高为-4.0m（相对污水处理厂平整后地面标高）。选用平面型，倾斜安装机械格栅。同时栅前水深应与市政管网

5、接入污水处理厂管道规格（DN1500mm）相适应。格栅前后均设计闸门，以便于检修；格栅与皮带传送机连锁，便于控制；2、设计计算 建两座中格栅，考虑同时使用进行设计。(1)、相关设计参数：最大设计流量： Qmax、=Qmax2=0.42/2=0.21m3/s栅前水深取市政管网接入污水处理厂管道规格直径的0.7倍故栅前水深： h=1m 过栅流速： v=0.7m/s 格栅间隙： b=20mm=0.02m 安装倾角： =70(2)、间隙数n按照公式： 式中：Qmax、设计最大流量，m3/s a安装倾角 b格栅间隙 h栅前水深 v过栅流速 所以可以得出：=0.21*0.970.02*1*0.7=14.5

6、，取15(3)、格栅宽度B 按照公式 式中：S栅条宽度，一般取0.01mn栅条间隙数； 所以B=0.01*（15-1）+0.02*15=0.44，取B=500mm(4)、过栅的水头损失计算按照公式 式中：h1过栅水头损失；mk格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3；h0计算水头损失；m阻力系数，值与栅条断面形状有关 取栅条为锐变矩形。=2.42 ，所以 =Se43=2.42*0.010.0243=0.96 说以水头损失 h0 =0.96*0.722*9.8 sin70=0.02256m h1 =3*0.023=0.068m(5)、进水渠渐宽部分长度 设计渠道倍流速为v、=0.6m/s（0.

7、6-0.9m/s），渐宽部分展开角1=20。所以进水渠宽B1=Qmax、hv、=0.211*0.6=0.35m 所以l1=B-B12tan20=0.8-0.350.73=0.62m(6)、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 l2=l1/2=0.31m(7)、栅后槽总高度： 取栅前渠道超高 h2 =0.5m则有栅前槽高 H1 =1+0.5=1.5m 则栅后槽高度H=H1+h1=1.5+0.062=1.562m，取1.6m(8)、栅槽总长 L=l1+l2+0.5+1.0+H1tan70=2.97m，取3m(9)、每日栅渣量 按照公式 式中：W1栅渣量（m3/103m3污水），格栅间隙为16-25m

8、m时为0.10.05，格栅间隙为30-50mm时为0.030.01；K2污水流量总变化系数。 取W1=0.1，每日两座格栅的栅渣量为： W=0.42*0.1*864001.2*1000=3 m3/d 采用机械排渣(10)、主要设备 根据根据给排水工程快速设计手册（第4册专用机械P429）选型，选用GH型链条回转式多耙平面格栅除污机GH800，2台，规格如下表表1 GH型链条回转式多耙平面格栅除污机参数表型号设备宽安装角度栅条间距电动机功率过栅流速GH-800800mm7020mm0.75KW1m/s选用一台LS100无轴螺旋式输送机2台，一用一备，规格如下表表2 LS200无轴螺旋式输送机参数

9、表型号叶片直径输送量螺距转速功率LS1001000.5100 mm71 r/min1.11.5 Kw(二) 提升泵房1、设计说明 污水经过一次提升进入沉砂池，然后通过自流进入后续水处理构筑物。2、设计计算(1)、提升泵流量 Qmax=30000*1.2=36000 m3/d=1500 m3/h选用三台泵，两用一备，则单台泵的流量为Q=750 m3/h(2)、扬程的确定扬程为静扬程与提升泵吸、压水管路水头损失和各构筑物连接管路水头损失之和。提升的静扬程H0提升后最高水位泵站吸水池最低水位根据后面的设计计算，提升后最高水位为3.2 m，泵吸水池取最低水位为：4mH03.2+4=7m，取水头损失为5

10、m，所以扬程为12.2m。（3）、提升泵房的主体尺寸泵房在采用半地下式，在考虑配电间、维修间与操作间的大小的础上，确定其尺寸为LBH=15m10m5m.（4）、相关设备选型结合给水排水工程快速设计手册第4册 选用三台12MN-19A型污水泵，二用一备，性能如下表所示 表3.3 12MN-19A污水泵性能表型号流量扬程轴功率转速配用功率12MN-19A790 m3/h13.2m33.81kw735r/min45kw(三) 沉砂池1、设计说明 型式：平流式，设置两个，每个分2格，按照并联运行设计。 最大流速为0.30m/s，最小流速为0.15m/s。水力停留时间选50秒。有效水深不大于1.2m，一

11、般采用0.251m；每格宽度不小于0.6m。沉砂量可取1530m3/106m3，含水率为60%，容重为1500kg/m3；砂斗贮砂时间为2天，宜重力排砂；斗壁与水平面的夹角不应小于55；排砂管直径不应小于200mm；贮砂斗不宜太深，应与排砂方法要求、总体高程布置相适应。池底坡度一般为0.010.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。沉砂池的超高不应小于0.3m。2、设计计算(1)池长计算 按照公式L=vt式中：v设计最大流速（m/s）；t设计水力停留时间（s）。取最大流速为0.21m/s，停留时间为50S，带入得：池长L=0.21*50=2(2)、水流断面积 按照公式：A= Qm

12、ax、v式中：Qmax、最大设计流量（m3/s） 按照之前的计算Qmax、=0.21m3/s 带入得A=0.21/0.21=2m2(3)、池宽度 按照公式：B=Ah2 式中：h2有效水深，m 取有效水深为1m。 带入得B=1m，由于设置的两格，则每格宽度为0.5m。(4)、沉沙室所需容积 按照公式V=Qmax、XT86400Kz*106 式中：X污水沉砂量（m3）；T贮砂时间（d） 取沉沙量为20 m3/106m3，贮砂时间为2d。 带入得V=0.21*20*2*864001.2*106=0.6m3 (5)、每个沉砂斗的容积 设每一分格有两格沉砂斗，则每格沉砂斗容积为 V0=0.62*2=0.

13、15m3(6)、沉砂斗的各部分尺寸 设斗底宽为a1=0.5m，斗壁与水平面的夹角为55；斗高h3、=0.35m 则沉砂斗上口宽：a=2h3、tg55+a1=2*0.35/tan55+0.5=1m 沉砂斗容积：V0=h3、6（2a2+2a1+2a12） =0.356（2*12+2*1*0.5+2*0.52）=0.2m30.15m3(7)、沉砂室高度 采用重力排沙，设池底坡度为0.02，坡向坡斗 h3=h3、+0.02*l2式中：l2沉砂池向沉砂斗过渡部分长度l2=L-2a2=10.5-2*1-0.22=4.15m所以h3=0.35+0.02*4.25=0.433m(8)、沉砂室总高度 按照公式：

14、H=h1+h2+h3 式中：h1沉砂池超高 h2有效水深 h3沉砂室高度 取超高h1=0.3m，则 沉砂室总高度H=0.3+1+0.433=1.733m(9)、验算最小流速 按照公式：vmin=Qminn1min 式中：Qmin最小流量（m3/s）；n1最小流量时工作沉砂池数量；min最小流量时沉砂池中的水流断面面积（m2）。取最小流量为最大流量的一半，最小流量时工作沉砂池数量为1所以得vmin=0.21/21*0.5*1=0.21，满足最小流速要求(10)、砂泵与沙水分离器选型 沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器。根据之前的计算，沉砂室

15、每天的总沉砂量约为1.2m3，含水率为60%，容重为1500kg/m3，根据环保设备选用手册-水处理设备（P450）选用CP型沉水泵，具体型号如下表：表4 CP型沉水泵的型号及相关参数型号口径功率极数扬程流量CP（T）-5050mm0.75kW411.5m6m3/h根据实际情况选用两台泵，一用一备。 同时还需要砂水分离器进一步分离出砂和水，所以据环保设备选用手册-水处理设备（P30）选用LSSF-260型。具体型号如下：表5 LSSF-260型砂水分离器相关参数型号分离效率处理流量驱动速度LSSF26096%-98%512(L/s)0.37 kw根据实际情况，选用两台LSSF-260型砂水分离

16、器，一用一备。(11)、计量设备的选型选用KKF82E经济型电磁流量计，公称通径：DN6DN2800，准确度等级：0.5级、0.2级(四) 配水井 1、设计说明考虑到进水的COD和SS均不算太高，故不考虑设置初沉池，但仍需要设计配水井来分配由沉砂池进入二级生物处理的污水，污水进入配水井向活性污泥反应池配水，同时回流污泥液经配水井向厌氧区分配。2、设计计算（1）设计流量 污泥回流比为1.5，所以，设计流量为 Q=0.42*1.5=0.63m3/s（2）进水管直径D1，m 取进水流速为1m/s，所以进水管径为： D1=4Qv=4*0.633.14*1=0.90m，取1m。 所以实际进水流速为v1=

17、4QD2=0.8m/s取配水井的直径D=2D1 所以在配水井内的流速为v=0.2m/s（3）、配水井高度设配水井内水力停留时间为10S，则h1=0.2*10=2m 设超高为0.3m，则配水井高度为H=2+0.3=2.3m（4）、出水管直径 污水和回流污泥液经配水井向两个AAO池分配，配水井内分设分水钢闸门，取出水流速1.0m/s,则出口径： D2=4Qv=4*0.3153.14*1=0.63m，取0.7m。则出水流速为：v2=4*0.315D2=0.82m/s(五) A/A/O工艺 表6 A20工艺脱氮除磷的相关设计参数项目数值BOD5负荷【kgBOD5/（kgMLSSd）】0.13-0.2T

18、N负荷【kgTN/（kgMLSSd）】0.05(好氧段)TP负荷【kgTP/（kgMLSSd）】0.06（厌氧段）污泥浓度MLSS 【mg/L】3000-4000污泥龄d15-20水力停留时间t（h）8-11各段停留时间比A:A:O1:1：（3-4）污泥回流比R50-100混合液回流比100-300溶解氧浓度DO（mg/L）厌氧池0.2,缺氧池8TP:BOD58；TP/BOD5=3.1/150=0.020.06。所以可使用A2O工艺2、相关设计设计参数 (1)、最大设计水量：Q=36000m3/d（考虑变化系数） (2)、进出水水质CODBOD5TN氨氮TP碱度进水300 mg/L150 mg

19、/L35 mg/L30 mg/L3.1 mg/L150 mg/L出水60 mg/L20 mg/L10 mg/L5 mg/L0.5 mg/L(3)、回流污泥浓度为Xr=10000mg/L；SVI=120。(4)、污泥负荷：0.15kgBOD5/（kgMLSSd）(5)、污泥回流比：R=0.5(6)、混合液悬浮固体浓度： X=R1+RXr=0.51+0.5*10000=3333mg/L(7)、混合液回流比：R内 TN去除率：TN=35-1035*100%=71.4% 所以得混合液回流比：R内=TN1-TN=250%3、好氧池有效容积（1）、只考虑有机物计算： 曝气区廊道有效水深宽深比为1：1，长宽

20、比为3：1。修正系数计算：= 1LB*LH-1=0.125；则r=R+=0.625好氧区起端水中有机物浓度为：S0=(S0+rSe)/(1+r)；S0初沉池进入好氧区有机物浓度（BOD5）；Se好氧区出水有机物浓度。带入数据得S0=100mg/L好氧区内BOD5对数平均浓度：S=（S0-Se）/ln（S0Se)=49.71 mg动力学负荷的计算：；k最大反应速率常数，一般情况下，取值范围为26kgBOD5/(kgMLVSSd)，此处可取2；K半饱和常数，多数情况下为100200mg/L之间，此处可取200。所以Ud=0.398故曝气池有效容积：=4342m3 污泥龄：=6.3d此处a取0.6k

21、g/kg，b取0.08d-1。（2）、考虑硝化反应计算计算硝化菌的增长速率 T水温，取水温极值为5；N出水中氨氮浓度；DO溶解氧浓度，取2.0；pH出水按照7.2计算。带入数据得N=0.18*0.99585*0.61=0.11最小污泥龄=9.1 d设计污泥龄：=1.7*1.2*9.1=18.56 d好氧区有效容积为：；Y可取0.60mgVSS/mgBOD5；Kd可取0.08d-1；Xa混合液活性污泥浓度。带入数据可得：V=7745m3所以好氧池的体积为7745m3，泥龄为18.56d4、厌氧池和缺氧池有效容积 由于厌氧池和缺氧池有效容积相等，所以只计算缺氧池的有效容积。计算缺氧池内有效体积，可

22、按照氨氮的降解量来计算。可按照以下公式： Q20=0.3FM+0.029 QT=Q20*（T-20） VD=N*1000Q20*Xa*f 式中：Q2020时反硝化速度，mgNO3-N/（MLVSSd） QT最不利温度时最不利温度为5反硝化速度，mgNO3- N/（MLVSSd） FM有机负荷， N需要去除的氮量计算得FM=QS0maxV,VXaf=0.28，计算20时反硝化速度 带入数据计算得Q20=0.3*0.28+0.029=0.113mgNO3-N/ （MLVSSd）需要去除的氮的量可以按照以下公式计算 N=TN-N-N-NH4-N N=QN1000 式中：N氧化的氨氮的量 N随剩余污泥

23、排放去除的氮量，占总氮的10% N不可生物降解有机氮和随VSS排出的量，取为2mg/L NH4-N出水中的氨氮量 N需要去除的氨氮总量带入数据得：N=35-3.5-2-5=24.5mg/L N=36000*24.5/1000=882kg/d所以可以得出缺氧池体积为： VD=N*1000Q5*Xa*f =882*10000.113*3330*0.75=3122m3反应池总体积：7745+3122*2=13989m35、反应池的总水力停留时间 t= V/Q=（7745+3122*2）/36000=0.39d=9.4h6、各段水力停留时间和容积 厌氧池的水力停留时间：t1=3122/36000=2.

24、1h 厌氧池的容积：V1=3122m3缺氧池的水力停留时间：t2=3122/36000=2.1h 缺氧池的容积: V2=3122m3好氧池的水力停留时间：t3=7745/36000=5.2h 好氧池的容积：V3=7745m3 7、校核氮磷负荷好氧段的TN负荷为：Q*TN0V3*X=36000*357745*3333=0.048 kgTN/（kgMLSSd）满足0.05的设计要求。厌氧段的TP负荷为：Q*TP0V1*X=：36000*3.13122*3333=0.011 kgTP/（kgMLSSd）满足312.5m3 加氯量计算（两座）每日投氯量：W=Q* Cmax=30000*5*10-3=1

25、50kg/d=6.25kg/h 加氯间氯库储存量按20天计算，共需容量为 20150=3000kg,需容量为300kg的氯瓶10个加氯间设计尺寸LBH=1000050003000mm3、相关设备选型 加氯机 根据环保设备选用手册水处理设备（P425），选用ZJ-2型加氯机三台。其主要规格参数如下：表13 ZJ-2型加氯机性能参数型号加氯量适用水压力外形尺寸（长*宽*高）/mm质量/kgZJ-22-10kg/h进水压力大于0.25Mpa，加氯点小于0.1Mpa550*310*77030 搅拌机 ；式中：QT混合池容，m3；为10*2.5*3=75 m3水力粘度，20时=1.0610-4kg.s/

26、m2；G搅拌速度梯度，对于机械混合G=500S-1。 所以 N0 =1.06*10-4*75*500210219.875kW根据环保设备选用手册水处理设备（P260）选用HL-DW110型搅拌机每格2台，两组接触池共选20台。技术参数如下：表14 HL-DW110型搅拌机性能参数型号叶轮直径/mm转速/功率/kWHL-DW110185295011 计量仪器为了提高污水处理厂的工作效率和运转管理水平，积累技术资料，应准确掌握污水量的变化情况。测量污水流量的设备和装置要求是水头损失小、精度高、操作简便且不易沉淀杂物。本设计中在提升泵房后采用了巴氏计量槽，前后渠道宽1.5m，喉宽0.5m，设计过水量

27、为30000m3/d。在下游装设超声波计量计。(八) 污泥处置一、剩余污泥泵房1、设计说明二沉池产生剩余活性污泥及其他处理构筑物排除污泥由地下管道自流入集流井，剩余污泥泵(采用地下式)将其提升至污泥处理系统。2、设计计算（1）剩余污泥流量W 式中： 产率系数，可取0.6；平均流量；b活性污泥微生物自身氧化率，可取0.1；V生化反应区有效容积；f可取0.75；Xa好氧区混合液污泥浓度；进水悬浮物浓度出水悬浮物浓度。 =0.6*30000（0.2-0.02）-0.1*13989*0.75*3.333+(0.2-0.02)*30000*0.5=3240-3496.9+2700=2443.1kg/d（

28、2）污泥流量Qs Qs=WfXr=2443.10.75*10=325.75m3/d=13.58m3/h（3）剩余污泥泵扬程 设污泥浓缩池埋深4.5m,最高泥位（相对标高）为1.895m,集泥池最低泥位3.5m,则污泥泵扬程根据环保设备选用手册水处理设备（P443）选用GNF50单螺杆浓浆泵4台（3用1备），其性能参数如下.表15 GNF50单螺杆浓浆泵性能参数型号压力流量功率转速GNF500.6MPa6m3/h3Kw960r/min剩余污泥泵房占地面积为8m*6m*5m二、污泥浓度池1、设计说明剩余污泥泵房将污泥送至重力浓缩池，浓缩池采用竖流式；中心进水，周边出水，底部排泥；形式见下图：污泥含

29、水率P1=99.6%；设计浓缩后含水率P2=97%。浓缩池沉淀部分上升流速v一般不大于0.1mm/s，可取0.1mm/s；浓缩时间T取为1016h,取10h。 设2个污泥浓缩池，固体负荷q=6090kgss/(m2.d)，取q=75kgss/(m2.d)。2、污泥浓缩池设计计算 浓缩池所需表面面积A，m2 (两座) A=QXrq=325.75*1075=43.44m2 直径D，m（单座） D=4A2=4*43.442*3.14=5.3m，取为6m 有效水深h2，m h2=0.1*10-3*10*3600=3.6m 中心进水管管径d，m（单座）中心进水管上升流速取0.1m/sd=4QsV=4*1

30、3.583.14*0.1*3600*2=0.024,取300mm则喇叭口直径d1=1.35d=405mm取整为400mm喇叭口高度h=1.35d1=540mm 泥斗斗高h3，m 浓缩池底部设置污泥斗，上直径取D/4，下直径取D/6污泥斗夹角设置为50则斗高为h3=tan50*（D/4-D/6）/2=tan50*（6/4-6/6）/2=0.3m 浓缩后污水总流量：q=QsP1-P2100-P1=325.7599.6-97100-99.6=2117.375m3/d 浓缩后污泥总流量:Q=Qs100-P1100-P2=325.75100-99.6100-97=43.44m3/d 浓缩池总深度 H，m 式中：h1超高，取0.3m h2有效水深 h3中心管与反射板之间距离，取0.5m h4缓冲层高度，取0.3m h5泥斗高度则：H=0.3+3.6+0.5+0.3+0.3=5m3、出水堰计算 出水堰采用锯齿形，堰口出流负荷不宜大于1.7L/（ms）；出水堰前设置浮渣挡板和刮渣板。采用90三角堰。堰上水头H1=0.03m 每个三角堰的流量 三角堰的个数 n=qq1=2117.3752*24*3600*2.1