水污染课程设计教材

洛阳理工学院《水污染控制工程Ⅱ》课程设计⑤沉淀池高度设池边坡度为0.05，污泥斗直径d=1m，则池中心与池边落差超高，则计算结果：沉淀池的高度为5.9m沉淀池的直径为17m有效水深为2.908m超高为0.5m污泥的表面水力负荷为0.8m³/（㎡h）水力停留时间为4h3.接触消毒池3.1消毒接触池的尺寸设计设计流量采用泵的最大组合流量设消毒池一座，处理能力按330设计，消毒池采用廊道推流式。设消毒池的停留时间为30min，故所需的消毒时间为330，平面尺寸12m×5m，有效水深为3m，超高为0.3m有效容积为180m³实际消毒接触时间t=180×60/330=32.73min,符合要求加氯间按每立方米投加5g计，则每小时加氯量为W=533010-3kg/h=1.65kg/h加氯设备可选用2台负压加氯机（一用一备），单台加氯量为10kg/h。设计结果：接触池总长度：12m接触池总深度：3.3m接触池总宽度：5m4.污泥处理污泥处理是污水处理的重要组成部分，它的主要目的是减少污泥量并使其稳定，便于污泥的运输和最终处置。污泥处理工艺主要由污泥的性质以及污泥最终处置的要求所决定。图为以活性污泥法为主的城镇污水二级处理厂污泥处理典型流程。来自于一级处理的初沉污泥和二级处理的剩余污泥分别进入储泥池，以调节污水处理系污泥的产生量和污泥处理系统处理能力之间的平衡；随后进行污泥浓缩，浓缩的目的是为大幅度地削减污泥体积，减小后续处理的水量负荷和污泥调理时的药剂投量；污泥稳定则是减少污泥中的有机物含量和致病微生物的数量，降低污泥利用的风险，稳定的方法有厌氧消化、好氧消化和化学稳定；调理则是提高污泥的脱水性能（减小污泥的比阻）；脱水的目的是进一步降低污泥的含水量，经脱水后的污泥可直接进行最终处置，也可经干化后在进行最终处置。污泥量的确定和计算污泥总量为沉砂池的污泥量和初沉池污泥量加上二沉池剩余污泥量污泥量的计算，可依据有关的手册或实际经验得到，下图是计算城市污水厂的污泥量时常采用的经验数据城市污水厂的污泥量污泥来源污泥量/含水率密度/沉砂池的沉砂初沉池生物膜法活性污泥法0.0314-257-1910-216095-97.596-9899.2-99.61.51.015-1.021.021.005-1.008由上表可知：沉砂池的污泥量：0.03×330/1000=0.0099m³/h，污泥的含水率取60%密度为取1.5，污泥的重量=14.85kg/h初沉池的污泥量：20×330/1000=6.6m³/h，污泥的含水率取96%密度取1.015，污泥的重量=6699kg/h二沉池的污泥量：20×330/1000=6.6m³/h污泥的汗水率取99.6%密度取1.005，污泥的重量=6633kg/h污泥浓缩的操作方式有间歇式和连续式两种，通常间歇式主要用于污泥量较小的场合，而连续式则用于污泥量较大的场合，浓缩方法有重力浓缩，气浮浓缩和重力浓缩，其中重力浓缩的应用最广。污泥流量Q=13.2099m³/h重力池浓缩面积A:由于污泥为混合污泥，污泥负荷取150kg（㎡）查表所得，污泥密度1000kg/m³，三座池子混合后的污泥的含水率为97.8%浓缩池的直径取污泥浓缩的时间T=8h，则浓缩池工作部分的高度浓缩池的总高度设浓缩池超高=0.3m，缓冲层高度=0.3m，浓缩池总高度H=1.7+0.3+0.3=2.3m浓缩后污泥体积由于污泥混合后浓度为22000g/m³，则可近似认为污泥浓缩池进泥的含水率p=97.8%,浓缩后的污泥含水率为95%，则：设计结果：重力浓缩池的直径7.7m重力浓缩的高度2.3m污泥浓缩后的体积139.5m³5.污水厂的高程布置5.1污水厂高程的布置方法污水处理厂高程设计的任务是对各单元处理构筑物与辅助设施等相对高程作竖向布置；通过计算确定各单元处理构筑物和泵站的高程，各单元处理构筑物之间连接管渠的高程和各部位的水面高程，使污水能够沿处理流程在构筑物之间通畅地流动。高程布置的合理性也直接影响污水处理厂的工程造价、运行费用、维护管理和运行操作等。高程设计时，应综合考虑自然条件，工艺流程和平面布置等。必要时，在工艺流程不变的前提下，可根据具体情况对工艺设计作适当调整。1、高程布置原则（1）、尽量采用重力流，减少提升，以降低电耗，方便运行。（2）、应选择距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应留有余地，以免因水头不够而发生涌水，影响构筑物的正常运行。（3）、水力计算时，一般以近期流量（水泵最大流量）作为设计流量；涉及远期流量的管渠和设施，应按远期设计流量进行计算，并适当预留贮备水头。（4）、注意污水流程与污泥流程间的配合，尽量减少污泥处理流程的提升，污泥处理设施排出的废水应能自流入集水井或调节池。（5）、污水处理厂出水管渠高程，应使最后一个处理构筑物的出水能自流排出，不受水体顶托。（6）、设置调节池的污水处理厂，调节池宜采用半地下式或地下式，以实现一次提升的目的。污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理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。为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：(1)污水流经各处理构筑物的水头损失。在作初步设计时可按下表所列数据估算。但应当认识到，污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口和出口和需要的跌水(多在出口处)，而流经构筑物本身的水头损失则很小。(2)污水流经连接前后两处构筑物管渠(包括配水设备)的水头损失。包括沿程与局部水头损失。(3)污水流经量水设备的水头损失。在对污水处理污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：(1)选择一条距离最长，水头损失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，处理系统都能够运行正常。(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量(或泵的最大出水量)作为构物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少抽升的污泥量，在决定污泥干化场、污泥浓缩池，消化池等构筑物高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能下图为污水构筑物的水头损失构筑物名称水头损失(cm)构筑物名称水头损失(cm)格栅10～25接触池10～30沉砂池10～25曝气池污水潜流入池25～50沉淀池：平流20～40污水跌水入池50～150竖流40～50辐流50～60连接管线名称水头损失（m）连接管线名称水头损失（m）混合槽至沉淀池0.3沉淀池至接触池0.3沉砂池至初沉池0.2初沉池至曝气池0.2格栅至沉砂池0.2处理后的污水消毒后由明渠流入镇东的河流，镇东的河流年平均水位为836.00m，明渠应选在距离平均水位0.5m处明渠采用混凝土砌成，设计流速为2m/s，粗糙系数为0.014明渠的沿程阻力损失为：明渠的底部距离平均水面的高度为0.5m设原地标高为0.00m表5.构筑物标高构筑物总高(m)池顶标高（m）水面标高(m)池底标高（m）消毒池3.30-0.622—0.922-3.922二沉池5.90.478—0.022—5.422曝气池5.51.5781.078—3.922初沉池6.02.3282.028-3.672旋流沉砂池2.83.6283.0280.828细格栅前1.44.3284.1283.528泵前0-0.5粗格栅前-4.86-9.06故泵需要将污水提升的高度为9.06+4.128=13.188m6.污水厂平面布置6.1平面布置污水处理厂平面设计的任务是对各单元处理构筑物与辅助设施等的相对位置进行平面布置，包括处理构筑物与辅助构筑物（泵站，配水井等），各种管线，辅助建筑物（如鼓风机房、办公楼、变电站），以及道路，绿化等。污水处理厂平面布置的合理与否直接影响用地的面积，日常的运行管理与维修条件，以及周围地区的环境卫生等，进行平面布置时，应综合考虑工艺流程与高程布置中的相关问题，在处理工艺流程不变的前提下，可根据具体情况做适当调整，如修正单元处理构筑物的数目或池型。污水处理厂的平面布置应遵循如下基本原则：处理构筑物与生活、管理设施宜分别集中布置，其位置与朝向力求合理，生活、管理设施与处理构筑物保持一定距离。功能分区明确，配置得当，一般可按照厂前区，污水处理区和污泥处理区布置。处理构筑物宜按流程顺序布置，还充分利用原有地形，尽量做到土方最平衡。构筑物之间管线应短捷，避免迂回曲折，做到水流通畅。处理构筑物之间距离应满足管线（闸阀）敷设施工的要求，并应使操作运行和检修方便。对于特殊构筑物（如消化池，贮气罐）与其他构筑物（建筑物）之间的距离，应符合国家《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）及地方现行防火规范的规定。处理厂（站）内的雨水管道，污水管道，积水管道电气埋管等管线应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时可考虑设置管廊。考虑到处理厂发生事故与检修的需要，应设置超越全部处理构筑物的超越管，单元处理构筑物之间的超越管和单元构筑物之间的放空管道。并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间应设置可切换的连通管渠。产生臭气和噪声的构筑物（如集水井，污泥池）和辅助建筑物（如鼓风机房）的布置，应注意其对周围环境的影响。设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道，满足物品运输，日常造作管理和检修的需要。处理厂（站）内的绿化面积一般不小于全厂总面积的30%。对于分期建设的项目，应考虑近期与远期的合理布置，以利于分期建设。厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向，进水方向、排水方向，工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理，管理方便，经济实用，还要考虑建筑造型，厂区绿化及与周围环境相协调等因素。6.2管、渠的平面布置厂区主要管道有污水管道、污泥管道、超越管道、雨水管道、厂区给水管、厂区污水管及电缆管线等，设计如下：(1)污水管道污水管道为各污水处理构筑物连接管线及厂区污水管道，管道的布置原则是线路短，埋深合理。厂区污水管道主要是排除厂区生活污水、生产污水、清洗污水、构筑物数量大，厂区污水经污水管收集后接入厂区进水泵房，与进厂污水一并处理。(2)污泥管道污泥管道主要为沉砂池、初沉池、二沉池出泥管，污泥泵房出泥管以及脱水机房污泥管。管道设计时考虑污泥含水率相对较低的特点，选择适当的管径及设计坡度以免淤积。(3)事故排放管在泵房格栅前调置事故排放管，一旦格栅或水泵发生故障以及需检修时，关闭格栅前后闸门，进厂污水可通过事故排放管溢流临时排出。(4)超越管主要在进水泵房溢流井设事故超越管（直接排放），以便在进水泵房发生事故时污水能全部构筑物(5)雨水管道为避免产生积水，影响生产，在厂区设雨水排放管，厂区雨水直接排出。(6)厂区给水管厂内给水由城市给水管直接接入，给水管道的布置主要考虑各处生活饮用和消防用水。污水厂的理构筑物的冲洗，辅助建筑物的用水绿化等用深度处理出水。(7)电缆管线厂内电缆管线主要采用电缆沟形式敷设，局部辅以穿管埋地方式敷设。3.厂区道路，围墙设计为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为8米和6米，次要道路为3～4米，道路转弯半径一般均在6米以上。道路布置成网格状的交通网络。每个建、构筑物周边均设有道路。路面采用混凝土结构。污水处理厂围墙：采用花池围墙，以增加美观，围墙高2.1m。4、辅助建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、办公室、综合楼、水质分析化验室、变电所、维修间、仓库、食堂等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。其建筑面积大小应按具体情况与条件而定。有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理技术。辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。7.技术经济分析技术经济分析是通过对项目多个方案的投入费用和产出效益进行计算，对拟建项目的经济可行性，和合理性记性论证分析，进行全面的技术经济评价，经比较后的确定推荐方案，为项目的决策提供依据。技术经济分析的主要内容处理工艺技术水平比较：包括处理工艺路线与主要处理单元的技术先进性和可靠性、运行的稳定性与操作管理的复杂程度，各级处理的效果和总的处理效果，出水水质，污泥的处理与处置，工程占地面积，施工难移程度，劳动定员等。处理工程的经济比较：包括工程总投资，经营管理费用（处理成本，折旧与大修费，管理费用）和制水成本（水处理及相应的污泥处理过程所发生的各项费用）2.建设投资与经营管理费用（1）基本建设投资：基本建设投资（又称工程投资）指项目从筹建，设计，施工，试运行到正式运行所需的全部资金，分为工程投资估算，工程建设设计概算和施工图预算三种。第一部分费用（工程建设费用）由建筑工程费用，设备购置费用，安装工程费用，工器具及生产用具购置费组成。第二部分费用（其他建设费用）指根据规定应列入投资的费用，包括土地、青苗等补偿和安置费、建设单位管理费、实验研究费、培训费、试运转费、勘查设计费等。单位：万元名称尺寸（m）数量（座）设备采购费用土建费用人工费用其他消毒池12*5*3.3110.015.05.0二沉池17*5.9240.0210.010.0曝气池35.47*6*5.5145.090.06.0初沉池35*7*6230.0225.08.0沉砂池2.13*2.5115.02.02.0污泥池7.7*2.8180.010.03.022055234共计806经营管理费用：经营管理费用项目包括能源消耗费（动力费）、药剂费、工资福利费、检修维护费、其他费用动力费E（单位：元/d）式中：P—处理系统内的水泵、鼓风机和其他机电设备的功率总和（不包括备用设备），KWd—电费电价，元/（KWh）；K—水量变化系数故：工资福利费E（单位：元/a）式中：A—职工每人每年平均工资及福利费，元/（a人）M—职工定员，人因为本项目自动化程度高，故所需人员较少，两名工作人员即可满足要求，每人每年3.5万元，故：③折旧提存费（单位：元/a)式中：S—固定资产总值，元/a，S=工程总投资×固定资产投资形成率，固定资产投资形成率一般取90%-95%；K—综合折旧提存率，一般取4.5%-7.0%④检修维护费E(单