水污染课程设计~~~~版本

1、课程设计设计课题镇污 水处理工艺设计系部班级环境工程 1202所属专业环境工程设 计 者李云天学号2012011359指导教师设计时间第1页共42页前言中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000 亿立方米，占全球水资源的 6，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有 2200 立方米，仅为世界平均水平的 1 4、美国的 15，在世界上名列 121 位，是全球 13 个人均水资源最贫乏的国家之一。 扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后， 中国现实可利用的淡水资源量则更少， 仅为 11000 亿立方米左右，人均可利用水资源量约为 900 立方米，并且其分布极

2、不均衡。到 20 世纪末，全国 600 多座城市中， 已有 400 多个城市存在供水不足问题， 其中比较严重的缺水城市达 110 个，全国城市缺水总量为 60 亿立方米。据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。 日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能， 进一步加剧了水资源短缺的矛盾， 对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响， 而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。针对我国水资源使用现状， 现代城市急需要建立一套完整的收集和处理工程设施来收集各种污水并及时的将之输送至适当地点、 然后进行妥善处理后再排放或再利用。以达到是保护环境免受污

3、染， 以促进工农业生产的发展和保障人民的健康与正常生活的目的。水污染控制技术在我国社会主义现代化建设中有着十分重要的作用。从环境保护方面讲， 水污染控制技术有保护和改善环境、 消除污水危害的作用， 是保障人民健康和造福子孙后代的大事； 从卫生上讲，水污染控制技术的兴起对保障人民健康具有深远的意义； 对预防和控制各种疾病、 癌症或是 “公害病 ”有着重要的作用；从经济上讲，城市污水资源化，可重复利用于城市或工业，这是节约用水和解决淡水资源短缺的重要途径，它将产生巨大的经济效益。在本次课程设计中，专门针对城市污水处理而设计，实现污水处理后的水质达到基本的国家二级排放标准，同时也是实现水资源利用最大

4、化的一项重要措施。2第2页共42页目录第一章设 计 说 明 书.6第一节设计概况 .61.1 规划时间61.2 污水处理厂及污水管网工程规模61.3 厂区地形61.4 建设规模及内容61.5 水文条件6第二节设计原则7第三节污水处理工艺流程说明.73.1工艺方案分析.73.2工艺流程 .8第四节平面布置94.1平面布置原则.94.2平面布置结果.9第五节高程布置105.1高程布置原则.105.2高程布置注意事项.105.3 高程计算115.4高程布置结果.19第六节主要设备及建筑物.196.1主要设备类表.196.2建筑物类表 .21第二章设 计 计 算 书22第一节进水管设计 .22第二节粗

5、格栅计算222.1栅条间隙数 .222.2栅槽宽度 .232.3过栅水头损失.233第3页共42页2.4格栅总高度 . .242.5栅槽总长度 . .24第三节 污水提升泵房计算 . .24第四节 沉砂池计算 .254.1沉砂池的长度 . .264.2过水断面的面积 . .264.3沉砂池宽度 . .264.4有效水深 . .264.5沉砂池所需容积 . .264.6每个沉砂斗所需的容积 . .274.7沉砂斗的各部分尺寸 . .274.8沉砂斗的实际容积 . .274.9沉砂室高度. .27第五节 初沉池计算 .285.1沉淀池总面积 . .295.2沉淀池有效水深 . .295.3沉淀部分

6、有效容积 . .295.4沉淀池总长度 . .295.5沉淀池总宽度 . .295.6沉淀池个数 . .295.7核算 . .295.8污泥容积 . .315.9污泥斗的容积 . .315.10梯形部分容积 . .315.11 核算 .325.12沉淀池总高度 . .32第六节 曝气池计算 . .336.1曝气池进水 BOD5浓度的确定 .336.2确定曝气池对 BOD的去除率 .3356.3校核污泥负荷率 . .33第4页共424页6.4确定混合液污泥浓度 (X) . .336.5曝气池容积计算 . .346.6确定曝气池各部位的尺寸 . .346.7平均时需氧量的计算 . .346.8最大

7、时需氧量 . .356.9去除每千克 BOD的需氧量 .3556.10 最大时需氧量与平均时需氧量之比.356.11供气量的计算 . .356.12 空气管路系统计算 .376.13空压机的选定 .37第七节 二次沉淀池计算 .387.1尺寸计算 . .397.2校核 .39第八节 消毒接触池计算 .398.1接触池的尺寸设计 .398.2加氯间设计 .40结束语 .40参考文献 .41附图一 总平面布置图附图二 高程布置图5第5页共42页第一章 设计说明书第一节设计概况1.1.规划时间：设计近期 2011 年，远期 2030 年。1.2 污水处理厂及污水管网工程规模：污水处理厂规模：近期（2

8、011 年）处理规模26300m3/d。远期（ 2030 年）52600m3/d1.3 厂区地形 ：城市概况 江南某城镇位于长江冲击平原，占地约25.2 km2，呈椭圆形状，最宽处为 4.8 km ，最长处为 5.8 km 。 自然特征 该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为 0.5 ，地面平整， 海拔高度为黄海绝对标高 3.9 5 .0 m，地坪平均绝对标高为 4.80 m。 属长江冲击粉质砂土区， 承载强度 7 11 t/m2，地震裂度 6 度，处于地震波及区。1.4.建设规模及内容：项目的建设规模为 52600m3/d 的污水处理厂。项目占地面积为 70000m2 ，构筑物及建筑物占地面积

9、为 62885m2，绿地占地面积为 7115m2 错误！未找到引用源。（ 1）进水水质COD400 mgL ； BOD 5 200 mgL ；SS 250mg L； NH 3-N 30mg；TP4mg L；（ 2）出水水质污水排放执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中二级标准，即：COD 120mg/L ，BOD5 30mg/L，SS 30mg/L。1.5 水文条件：全年最高气温 40 ，最低 -10 ;夏季主导风向为东南风 ;极限冻土深度为17cm;全年降雨量为 1000 mm，当地暴雨公式为i = (5.432+4.383*lgP) / (t+2.583)6第6页共

10、42页0.622，采用的设计暴雨重现期 P = 1 年，降雨历时 t = t1 + m t2, 其中地面集水时间 t1 为 10 min，延缓系数 m = 2。污水处理厂出水排入距厂 150 m 的某河中，某河的最高水位约为 4.60 m，最低水位约为 1.80 m，常年平均水位约为 3.00 m。第二节设计原则1. 处理程度：城市污水经处理后应达到污水综合排放标准 （ GB8978-1996）二级标准，即： COD 120mg/L ，BOD5 30mg/L， SS 30mg/L。2. 水工程规划问题中，应从全局出发，合理布局，使其成为整个城市有机的组成部分。3. 符合环境保护要求，综合考虑，

11、尽可能减少污染，有利于回收利用。4. 处理好近期的关系，做好远期的规划。5. 要考虑现状，充分发挥原有排水设施的作用 ,对原有设施进行分析，改造，利用。6. 排水工程的规划与设计处理好污染源治理与集中处理的关系， 二者相互结合，以集中处理为主的原则。7. 注意工程建设中经济方面的要求，合理布置，节省投资。8. 在规划与设计排水工程时，必须认真贯彻和执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准，规范或规定。第三节污水处理工艺流程说明3.1 工艺方案分析：工艺方案选择的原则污水处理工艺流程选择是根据原水水质、出水水质要求， 污水处理厂规模、污泥处置方法及当地的温度、工程地质、征地费用、电价等实际条件和

12、要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在确定处理工艺的过程中应遵循以下原则：(1) 采用的工艺运行可靠、技术成熟、处理效果良好，能保证出水水质达到排放7第7页共42页标准，从而减少污水对城市水环境的影响。(2) 采用的工艺投资省、污水处理厂占地面积小，能耗少，运行费用低。(3) 安全稳妥的处理处置污泥，既节省投资，又避免而次污染。(4) 所采用的工艺应运转灵活，能适应一定的水质、水量的变化。(5) 操作管理简便有效，便于实现处理过程的自动控制，降低劳动强度和人工费用，提高管理水平。(6) 污水处理工艺的确定应与污泥处理和处置工艺的方式结合起

13、来考虑， 以保证污水处理厂排出的污泥应易于处理和处置。(7) 所选工艺应最大程度地减少对周围环境的不良影响， 如气味、噪声、气雾等，同时也要避免对周围环境产生不安全因素。(8) 一般来说 , 大型城市污水处理厂 （处理能力为 10万 20 万m3/d）的优选工艺是传统活性污泥法及其改进型 A/O 和A/A/O 法，与SBR工艺相比最大的优势就是能耗低、运营费用较低，污水厂规模越大，这种优势越明显。中小型污水厂 (处理能力小于 10 万m3/d) 的优选工艺是氧化沟法和 SBR法，这些工艺去除有机物的效率较高，有的兼有除磷脱氮的功能，基建费用明显低于传统活性污泥法，且整个处理单元的占地面积只有传

14、统活性污泥法的 50%，由于中小型污水厂的水质水量变化比较剧烈， 因此更适合选用抗冲击负荷能力强的氧化沟法和 SBR法。3.2 工艺流程由于污水的水质较好， 污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去处目标是 BOD5，根据 BOD52000.500.3 可知 ,污水可生物降解 , 重金属及其CODcr400他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标 , 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点， 即采用传统活性污泥法工艺处理， 本设计采取活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流式曝气池。污水的处理工艺流程如下图：污水 格栅 污水泵房 配水井 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池消

15、毒池出水8第8页共42页第四节平面布置4.1 平面布置原则该污水处理厂为新建工程， 总平面布置包括： 污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置， 各种管线、管道及渠道的平面布置， 各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则：（1）、处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。（2）、工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等） 。（3）、构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。（4）、管道（线）与

16、渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求， 尽量避免多次提升和迂回曲折， 便于节能降耗和运行维护。（5）、协调好辅建筑物道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。4.2 平面布置结果污水由北边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管和泵站排入河流。污水处理厂呈长方形，东西长 280 米，南北长 250 米。污水处理厂所处区域常年风向为东南风， 因此生活办公区位于上风向。 综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东部， 占地较大的水处理构筑物在厂区东部， 沿流程自北向南排开，污泥处理系统在厂区的东南部。总平面布置参见附图

17、1（平面布置图）。9第9页共42页第五节高程布置5.1 高程布置原则高程布置的内容主要包括各处理构（建）筑物的标高（如池顶、池低、水面等）、处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，从而使污水能够沿流程在处理构筑物之间通畅地流动， 保证污水处理厂的正常运行。 在布置高程时应按照以下原则进行：(1) 污水厂高程布置时，所依据的主要技术参数是构筑物高度和水头损失。在处理流程中相邻构筑物的相对高差取决于两个构筑物之间的水面高差， 各个水面高差的数值就是流程中的水头损失；它主要由三部分组成，既构筑物本身的、连接管（渠）的及计量设备的水头损失等。因此进行高程布置时，应首先计算这些水头损失，而且计算所得的数值

18、应考虑一些安全因素，以便留有余地。(2) 考虑远期发展，水量增加的预留水头。(3) 避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象， 充分利用地形高差， 实现自流。(4) 在计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降低运行费用。(5) 需要排放的处理水，常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位一定不选取每年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水为作为排放水位。(6) 应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶脱，并能自流。(7) 构筑物连接管（渠）的水头损失，包括沿程和局部水头损失。在确定连接管（渠）时，可考虑留有水量发展的余地。(8

19、) 计量设施的水头损失。5.2.高程布置注意事项：(1) 选择一条距离最长、 水头损失最大的流程进行水力计算， 并应适当留有余地，以保证在任何情况下处理系统能够正常进行。(2) 水尽量经一次提升就应能靠重力通过处理构筑物，而中间不应再经加压提升。10第10页共42页(3) 计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管（渠）的设计流量。(4) 污水处理后应能自流排入下水道或者水体，包括洪水季节（一般按 25年1遇防洪标准考虑）。(5) 高程的布置既要考虑某些处理构筑物（如沉淀池、调节池、沉砂池等）的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过大， 以免土建投资过大和增加施工的困难。(6) 高程布置

20、时应注意污水流程和污泥流程的结合，尽量减少需提升的污泥量。污泥浓缩池、消化池等构筑物高程的确定，应注意它们的污泥能排入污水井或者其他构筑物的可能性。进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，既要避免二沉池埋入底下过深，又应避免沉砂池在地面上架得很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件差、地下水位较高时。5.3.高程计算通过高程计算确定构筑物的水面高程，结合地平面高程确定相应构筑物的埋深。此外，通过高程计算，同时确定提升泵房水泵的扬程。提升泵房后的构筑物高程计算方法为沿受纳水体逆推计算；提升泵房前的构筑物高程计算顺推。两者的差

21、值加上泵房集水池最高水位与最低水位的差值即为提升泵的扬程。表中的水力损失 =构筑物的损失 +沿程损失 +局部损失（ 1）提升泵房的扬程污水厂地表水位为3m，污水处理厂厂区最高水位4.6m，高出地面 1.6m；最低水位 1.8m，低于地面 1.2m。提升泵房最高水位与最低水位差为3m，则提升泵房扬程为H 1.6 1.8 3 6.4m（ 2）各处理构筑物的高程确定设计地面标高为0m（并作为相对标高± 0.00m），其他标高均以此为基准。设计进水管处的水面标高为-3.00m，依次推算其他构筑物的水面标高，具体标高见表 5-3 及表 5-4。11第11页共42页5-1 处理构筑物的水头损失构

22、筑物名称格 栅沉砂池平流式沉淀曝气池二沉池消毒池池水头损失（ cm）10 2510 2520 40254050601030水段各管段及构筑物水头损失计算：（ 1） 进水管口 粗格栅水量52600 m3 dm3/sQ0.60924 3600 s d取 D 1000 mm4Q40.6090.776m / s则 v23.14 12D设管长 l35m ，且管子为铸铁管；则摩擦损失hf0.0132v2l0.01320.776235mil4(1.0/ 4)4 /30.0226(D)34入口损失 hv20.025510.7762me0.025510.0136出口损失 hv20.051022mo0.05102

23、0.7760.0307闸门损失 hg1.5 v 21.50.77620.0460m2g29.81总损失hh fhehohg0.02260.01360.03070.04600.1129m（ 2） 粗格栅间水头损失取 h 0.200m（ 3） 污水提升泵房水头损失取 h 0.200m（ 4） 污水提升泵房 沉砂池12第12页共42页水量52600 m3 d3sQm/243 6 0s0d0.609设水平流速 v0.9m / s则管径4Q40.609m ，取D 900mmDv3.140.90.928则 v4Q40.6090.958m / sD 23.140.92设管长 l35m ，且管子为铸铁管；则摩

24、擦损失hfil0.0132 v2l0.0132 0.9582m4(0.90/ 4)4/335 0.0397(D)34入口损失 hv20.025512me0.025510.9580.0234出口损失 hv20.051022mo0.051020.9580.0468闸门损失 hg1.5 v21.50.95820.0702m2g29.81总损失：hh fhehohg0.03970.02340.04680.07020.1801m（ 5） 沉砂池水头损失取 h 0.200m（ 6） 沉砂池 初沉池水量52600 m3 d3sQm/243 6 0s0d0.609设水平流速 v0.8m / s则管径4Q40.

25、609m ，取Dv3.14 0.80.985D 1000mm则 v4Q40.6090.776m /sD23.141.02设管长 l35m，且管子为铸铁管；则摩擦损失h f0.0132v 2l0.01320.776235mil4(1.0/ 4) 4/ 30.0226(D)3413第13页共42页入口损失 hv20.025512me0.025510.7760.0136出口损失 ho0.05102v20.051020.77620.0307m闸门损失 hg1.5 v 21.50.77620.0460m2g29.81h h fheho hg总损失：0.02260.01360.03070.04600.11

26、29m(7) 初沉池水头损失取 h 0.300m(8) 初沉池 配水井水量Q52600 m3dm3/s243 6 0s0d0.609设水平流速 v0.8m / s则管径D4Q40.609m ，取 D1000mmv3.140.80.985则 v4Q40.6090.776m / sD23.141.02设管长 l25m ，且管子为铸铁管；则摩擦损失h f0.0132 v2l0.01320.7762mil( D4(1.0/ 4)4/3250.0162) 34入口损失 hv20.025512me0.025510.7760.0136出口损失 hv 20.051022mo0.051020.7760.0307

27、闸门损失 hg1.5 v 21.50.77620.0460m2g29.81总损失：hh fhehohg0.01620.01360.03070.04600.1065m(9) 配水井的水头损失取 h=0.400m(10) 配水井 曝气池水量52600 m3dm3/sQ3 6 0s0d0.6092414第14页共42页设水平流速 v0.7m / s则管径4Q40.609m，取D1000mmDv3.140.71.053则 v4Q40.6090.776m / sD23.141.002设管长 l45m ，且管子为铸铁管；则摩擦损失hf0.0132 v2l0.01320.7762mil4(1.0/ 4)4/

28、3450.0291(D)34入口损失hv22m0.025510.776e0.025510.0136出口损失hv22m0.051020.776o0.051020.0307闸门损失 hg1.5 v 21.50.77620.0460m2g29.81总损失：hh fhehohg0.02910.01360.03070.04600.1194m(11) 曝气池水头损失取 h 0.4m(12) 曝气池 二沉池352600 md水量Q0.6 0 m93 / s设水平流速 v 0.7m / s则管径4Q40.609m，取Dv3.14 0.71.053D 1000mm则 v4Q40.6090.776m / sD23

29、.14 1.02设管长 l45m ，且管子为铸铁管；则摩擦损失hf0.0132v2l0.01320.7762mil4(1.0/ 4)4 /3450.0291(D)34入口损失 hv20.025512me0.025510.7760.0136出口损失 ho0.05102v 20.051020.77620.0307m15第15页共42页计量仪表损失 h0.200m闸门损失 hg 1.5v 20.77622g1.50.0460m29.81hhfhe hoh hg(13) 总损失：0.01360.03070.2000.04600.3194m0.0291(14) 二沉池的水头损失 h 0.600m(15)

30、 二沉池 接触池水量Q52600 m3 dm3/s243 6 0s0d0.609设水平流速 v0.7m / s则管径 D4Q40.6091.053m，取 D 1000mmv3.14 0.7则 v4Q40.6090.776m / sD23.141.02设管长 l40m，且管子为铸铁管；则摩擦损失h fil0.0132 v2l0.01320.776240m4(1.0/ 4)4/30.0258(D)34入口损失 hv20.025512me0.025510.7760.0136出口损失 ho0.05102v 20.05102 0.77620.0307m计量仪表损失 h0.200m闸门损失 hg1.5 v

31、 21.50.77620.0460m2g29.81hh fhehohhg总损失0.01360.03070.2000.04600.3161m0.0258(16) 接触池的水头损失 h 0.200m(17) 接触池 出水管口水量52600 m3dm3/sQ3 6 0s0d0.6092416第16页共42页设水平流速 v0.7m / s则管径4Q40.609m，取D 1000mmDv3.14 0.71.053则 v4Q40.6090.776m / sD23.141.02设管长 l50m，且管子为铸铁管；则摩擦损失hfil0.0132 v2l0.0132 0.776250m4(1.0/ 4)4/30.0323(D)34入口损失hv22m0.025510.776e0.025510.0136出口损失 ho0.05102v 20.05102 0.77620.0307m计量仪表损失 h0.200m闸门损失 hg1.5 v 21.50.77620.0460m2g29.