水污染控制工程课程设计

水污染控制工程课程设计.一、课程设计背景与目标随着工业化和城市化进程的加速，水污染问题日益严重。水污染不仅威胁着生态环境，还对人类健康和社会经济发展造成了负面影响。水污染控制工程课程设计旨在培养学生综合运用所学的水污染控制工程知识，解决实际水污染问题的能力。通过课程设计，学生应能够掌握水污染控制工程的基本原理、工艺流程、设计方法和运行管理要点，提高工程设计和实践能力，为今后从事相关领域的工作打下坚实的基础。二、设计题目某城市污水处理厂的设计三、设计资料1.设计规模：该城市污水处理厂的设计规模为日处理污水量10万立方米。2.进水水质：进水水质指标如下：化学需氧量（COD）：400mg/L生化需氧量（BOD₅）：200mg/L悬浮物（SS）：250mg/L氨氮（NH₃N）：30mg/L总磷（TP）：4mg/L3.出水水质：出水水质应达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB189182002）一级A标准，具体指标如下：化学需氧量（COD）：50mg/L生化需氧量（BOD₅）：10mg/L悬浮物（SS）：10mg/L氨氮（NH₃N）：5mg/L总磷（TP）：0.5mg/L4.厂址条件：厂址位于城市东南部，地势平坦，地下水位较高，厂区周边有城市污水排放管网，便于污水的收集和输送。5.气象条件：该地区属于温带季风气候，年平均气温12℃，年平均降水量600mm，主导风向为西北风。四、设计内容与步骤1.污水处理工艺选择根据进水水质和出水水质要求，结合当地的自然条件和经济状况，选择合适的污水处理工艺。经过分析比较，本设计采用"预处理+生物处理+深度处理"的组合工艺，具体如下：预处理：采用粗细格栅和沉砂池，去除污水中的粗大悬浮物和砂粒，以保护后续处理设备。生物处理：采用改良型A²/O工艺，该工艺具有良好的脱氮除磷效果，能够有效去除污水中的有机物、氨氮和总磷。深度处理：采用混凝沉淀+过滤+消毒工艺，进一步去除污水中的悬浮物、有机物和病原体，使出水水质达到一级A标准。2.各处理单元设计计算格栅设计格栅类型：选用机械格栅，栅条间隙为10mm。格栅数量：根据设计流量和格栅的过流能力，计算得出需要设置2台格栅，一用一备。格栅水头损失：通过计算，格栅水头损失为0.05m。沉砂池设计沉砂池类型：采用平流式沉砂池。沉砂池尺寸：根据设计流量和沉砂池的水力停留时间，计算得出沉砂池的长度为30m，宽度为6m，有效水深为2m。沉砂量计算：根据进水悬浮物浓度和沉砂池的沉砂效率，计算得出每日沉砂量为15m³。改良型A²/O工艺设计厌氧池设计水力停留时间：根据进水水质和工艺要求，厌氧池的水力停留时间为4h。池体尺寸：计算得出厌氧池的有效容积为16667m³，池体尺寸为长×宽×高=50m×30m×5m。污泥回流比：厌氧池的污泥回流比为200%。缺氧池设计水力停留时间：缺氧池的水力停留时间为3h。池体尺寸：计算得出缺氧池的有效容积为12500m³，池体尺寸为长×宽×高=40m×30m×5m。内回流比：缺氧池的内回流比为400%。好氧池设计水力停留时间：好氧池的水力停留时间为8h。池体尺寸：计算得出好氧池的有效容积为33333m³，池体尺寸为长×宽×高=100m×30m×5m。曝气系统设计：采用微孔曝气器，曝气强度为5m³/(m²·h)，计算得出需要安装曝气器3000个。二沉池设计二沉池类型：采用周进周出辐流式二沉池。池体尺寸：根据设计流量和二沉池的表面负荷，计算得出二沉池的直径为50m，有效水深为4m。污泥回流系统设计：采用污泥回流泵，将二沉池底部的污泥回流至厌氧池前端，污泥回流比为50%。深度处理设计混凝沉淀设计混凝剂选择：选用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂。反应池设计：采用机械搅拌反应池，反应时间为15min，池体尺寸为长×宽×高=10m×5m×5m。沉淀池设计：采用平流式沉淀池，水力停留时间为1.5h，池体尺寸为长×宽×高=30m×10m×4m。过滤设计滤池类型：选用V型滤池。滤池尺寸：根据设计流量和滤池的过滤速度，计算得出滤池的面积为100m²，滤池尺寸为长×宽=10m×10m。滤料选择：采用石英砂作为滤料，滤料粒径为0.91.2mm。消毒设计消毒方式：采用紫外线消毒。消毒设备选型：根据设计流量和消毒要求，选用紫外线消毒器，消毒剂量为20mJ/cm²。3.污水处理厂平面布置根据各处理单元的尺寸和工艺流程，进行污水处理厂的平面布置。在平面布置中，应考虑各处理单元之间的连接顺畅、运行管理方便、占地面积小等因素。具体平面布置如下：污水处理厂的大门位于厂区南侧，与城市道路相连，便于污水的进厂和污泥的出厂。格栅和沉砂池位于厂区大门附近，按照工艺流程依次排列。改良型A²/O工艺的厌氧池、缺氧池和好氧池位于厂区中部，二沉池位于好氧池的北侧。深度处理的混凝沉淀和过滤单元位于厂区西侧，消毒单元位于过滤单元的北侧。污泥处理单元位于厂区东北侧，包括污泥浓缩池、污泥脱水机房和污泥堆放场。厂区内设置道路和绿化，以满足运行管理和环境保护的要求。4.污水处理厂高程布置根据各处理单元的水头损失和地形条件，进行污水处理厂的高程布置。在高程布置中，应保证污水能够自流通过各处理单元，减少提升设备的能耗。具体高程布置如下：进水管道的高程应根据城市污水排放管网的高程确定，保证污水能够顺利进入污水处理厂。格栅和沉砂池的高程应略高于进水管道，以保证污水能够自流通过。改良型A²/O工艺的厌氧池、缺氧池和好氧池的高程应依次降低，以保证污水能够自流通过。二沉池的高程应高于好氧池，以保证污泥能够自流回流至厌氧池前端。深度处理的混凝沉淀和过滤单元的高程应略高于二沉池，以保证污水能够自流通过。消毒单元的高程应略高于过滤单元，以保证消毒后的污水能够自流排放。污泥处理单元的高程应根据污泥的流向和处理工艺确定，保证污泥能够顺利处理。5.污泥处理与处置污水处理过程中产生的污泥主要来自于格栅、沉砂池、二沉池和污泥处理单元。污泥处理的目的是减少污泥体积，降低污泥含水率，使其达到无害化和稳定化的要求。本设计采用污泥浓缩+污泥脱水+污泥填埋的处理工艺，具体如下：污泥浓缩：采用重力浓缩池，将二沉池排出的污泥进行浓缩，使污泥含水率从99%降低至96%。污泥脱水：采用带式压滤机，将浓缩后的污泥进行脱水，使污泥含水率降低至80%以下。污泥填埋：将脱水后的污泥运至城市垃圾填埋场进行填埋处理。6.电气与自控设计电气设计根据污水处理厂各处理单元的设备功率和运行要求，进行电气负荷计算。选用合适的变压器和高低压开关柜，设计变配电系统。设计污水处理厂的照明系统、防雷接地系统和电缆敷设。自控设计采用可编程逻辑控制器（PLC）作为污水处理厂的自控核心，实现对各处理单元设备的远程监控和自动化控制。设计污水处理厂的自动化仪表系统，包括流量仪表、水位仪表、水质仪表等，实时监测污水处理厂的运行参数。设计污水处理厂的自动化控制系统，包括进水控制、处理单元控制、污泥处理控制、消毒控制等，实现污水处理厂的自动化运行。五、设计成果1.污水处理工艺流程图绘制污水处理厂的工艺流程图，包括各处理单元的设备和管道连接，标注出各处理单元的名称、尺寸和主要运行参数。2.污水处理厂平面布置图绘制污水处理厂的平面布置图，包括各处理单元的位置、尺寸和相互连接关系，标注出厂区道路、绿化和建筑物的位置。3.污水处理厂高程布置图绘制污水处理厂的高程布置图，包括各处理单元的高程、水头损失和管道连接，标注出各处理单元的进水口、出水口和水位标高。4.各处理单元设计计算书编写各处理单元的设计计算书，包括格栅、沉砂池、改良型A²/O工艺、深度处理、污泥处理等单元的设计依据、计算过程和结果。5.污水处理厂电气与自控设计说明书编写污水处理厂的电气与自控设计说明书，包括电气负荷计算、变配电系统设计、照明系统设计、防雷接地系统设计、自动化仪表系统设计和自动化控制系统设计等内容。六、课程设计总结通过本次水污染控制工程课程设计，我对污水处理工艺有了更深入的了解和掌握。在设计过程中，我综合运用了所学的水污染控制工程知识，结合设计资料，进行了污水处理厂的工艺选择、各处理单元的设计计算、平面布置和高程布置等工作。通过本次课程设计，我不仅提高了自己的工程设计能力和实践能力，还培养了自己的团队协作精神和创新思维能力。同时，我也认识到了水污染控制工程的重要性和紧迫性，在今后的学习和工作中，我将继续努力，为保护水资源和改善水环境贡献自己的力量。在课程设计过程中，我也遇到了一些问题和困难。例如，在污水处理工艺选择和各处理单元设计计算时，需要考虑的因素较多，计算过程较为复杂，容易出现错误。通过查阅资料、请教老师和同学，我逐渐掌握了设计方法和技巧，解决了这些问题。此外，在平面布置和高程布置时，需要考虑地形、地质、气象等因素，合理规划各处理单元的位置和高程，以保证污水处理厂的正常运行和经济效益。通过本次课程设计，我也认识到了自己存在的不足之处。例如，在设计过程