水污染控制工程课程设计(共16页)

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1、水污染控制工程课程设计 设计题目1：某市卫星城（A区）污水处理厂设计 目 录第一章 总论第一节 设计任务和内容第二节 基本资料第二章 污水处理工艺流程说明第三章 处理构筑物设计第一节 设计流量的确定 第二节 格栅设计计算第三节 沉砂池设计计算第四节 辐流式初沉池设计计算第五节 传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算第六节 向心辐流式二沉池设计计算第四章 污泥量计算第五章 污水处理厂的平面布置第六章 污水厂的高程布置第一章 总论根据城市总体规划，计划将该卫星城将在近期内建成以轻工、科研和文教事业为主的小城镇，其中：工业以五个工厂为主体，人口为22万人。结合当地的气象资料、污水排水接纳河流资料、工程地质

2、资料和城市的污水水量、水质，设置一个合适的污水处理厂处理污水。第一节 、设计任务和内容：根据规划和所给的其它原始资料，设计污水处理厂，具体内容包括： 1选择污水厂的厂址； 2确定污水处理厂的工艺流程，选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸（附必要的草图）； 3污水厂的工艺平面布置图，内容包括：标出水厂的范围、全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性（1图）； 4污水厂工艺流程高程布置，表示原水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及污水厂排放口的标高（1图）； 5按施工图标准画出曝气池的平面、立面和剖面图（1图）； 6按扩大初步设计的要求，画出二沉池的工艺设计图，包

3、括平面图、纵剖面及横剖面图（1图）；7编写设计说明书、计算书。第二节、 基本资料： 1 气象资料风向全年主导风向为北风，夏季主导风向为南风年平均风速3.3m/s降雨量年平均9001200mm，其中2/3集中在夏季，7月15日至8月10日为暴雨集中期温度年平均11oC，极端温度：最高37.3oC，最低 -20oC土壤冰冻深度0.70.83m地基承载力各层均在120Kpa以上地下水位地面下2.0m2 污水排水接纳河流资料： 据19601998年连续观测，河道的最高洪水位标高为214.00m，常水位标为211.00m，枯水位标高为209.00m。 经当地环保部门商定：城市二级污水处理厂排水（BOD5

4、30mg/l，SS30mg/l）满足河水水质要求。3 工程地质资料：地质钻探结果表明，沿河地质结构（由上而下）由表土层、亚粘土层、细砂中砂层、卵石层以及基岩层构成。其中表土层2m以下，亚粘土层3.56.5m。基岩层最浅7m以下，最深12m以下，地基计算强度建议采用2.1kg/cm2，地下水质对各类水泥均无侵蚀作用，地震基本烈度为7度。4 污水水量、水质根据城市总体规划，该卫星城将在近期内建成以轻工、科研和文教事业为主的小城镇，其中：工业以五个工厂为主体，人口（A）为22万人。环保规划及水量、水质如下：1) 排水系统：雨水与污水采用分流制，生活污水与工业废水为合流制，污水处理厂只考虑处理生活污水

5、与工业废水，输入污水厂的污水干管直径为900mm，管底埋深为地面以下5.3m，充满度为0.5；类别流量(m3/d)COD(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)pH生活污水2700040030020067工业废水甲厂480060035040067乙厂130010005007006.87.5丙厂1200496185中性丁厂3700657281131中性戊厂500047819199中性注：（1）表中数值为日平均值；（2）工业废水的时变化系数为1.3，生活污水总变化系数为1.4；（3）污水平均水温为25oC（夏季）和15oC左右（冬季）；（4）工业废水的水质不影响生物处理。2) A区地面由北

6、向南坡度为1%，污水处理厂拟用场地选在A区南段，此处由西北向东南方向的坡度为0.5%，进入污水厂的A区排水管端点的地面标高为220.00m第二章 污水处理工艺流程说明 格栅格栅第二章 处理构筑物设计第一节 设计流量的确定1. 平均日流量平均日流量为2. 最大日流量污水日变化系数取 ，而 ，则有： 最大日流量 3. 最大日最大时流量（设计最大流量） 时变化系数取 ，而，则有：最大日最大时流量第二节 格栅设计计算中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。1.格栅的设计要求（1）水泵

7、处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：1) 人工清除 2540mm2) 机械清除 1625mm3) 最大间隙 40mm（2）过栅流速一般采用0.61.0m/s.（3）格栅倾角一般用450750。机械格栅倾角一般为600700.（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s.（5）栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用： 1）格栅间隙1625mm适用于0.100.05m3 栅渣/103m3污水；2）格栅间隙3050mm适用于0.030.01m3 栅渣/103m3污水.（6）通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m。2.

8、格栅尺寸计算设计参数确定：设计流量Q1=0.70m3/s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前流速：v1=0.7m/s， 过栅流速：v2=0.9m/s；渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：b=0.02m；栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：=60；单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/103m3污水。设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽= =1.41m，则栅前水深（2）栅条间隙数： (取n=48)（3）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+bn=0.01（48-1）+0.0248=1.43m 考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.

9、4=3026m（4）进水渠道渐宽部分长度：（其中1为进水渠展开角，取1=）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失： 其中： h0：水头损失； k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3； ：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42。（7）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.71+0.3=1.01mH=h+h1+h2=0.71+0.103+0.3=1.11m（8）栅槽总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan=2.54+1.

10、27+0.5+1.0+1.01/tan60=7.06m（9）每日栅渣量在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为： 所以宜采用机械清渣。第三节 沉砂池设计计算1. 沉砂池的选型：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒

11、上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。2 设计资料1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间40s；2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5 米，以创造平稳的进水条件；3）进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270 度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。5）出

12、水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。计算草图如下图所示：2.1 设计参数确定设计流量：=700L/s（设计2组池子，每组Q=450L/s=0.45m3/s） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=40s2.2 池体设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2540=10m（2）水流断面面积：（3）沉砂池总宽度：每组宽取B=2m0.6m（4）有效水深：h2=A/B=1.8/2=0.9m （介于0.251m之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积（

13、每组沉砂池设两个沉砂斗，两组共有4个沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=30m3/105m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=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：沉砂斗容积： = 1.27m3 （7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度： 则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =1.0+0.063.35=1.20m 池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.6+1.20=2.1m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=1.0m（10）校核最小流量时的流速：最小流量一般

14、采用即为0.5Qmax，则，符合要求.(11) 进水渠道格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为: 式中： B1进水渠道宽度（m），本设计取1.5m； H1进水渠道水深（m），本设计取0.5m。(12) 出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：式中： m流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4；（13） 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 辐流式初沉池设计计算辐流式初沉池拟采用中心进水，沿中心管四周花墙出水，污水由池中心向池四周辐射流动，流

15、速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水从池周溢流入出水渠。辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成。本设计选择两组辐流式沉淀池，每组设计流量为0.3m3/s，从沉砂池流出来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。计算草图下图：1. 沉淀部分水面面积 表面负荷一般采用1.5-3.0，本设计取=2.0，沉淀池座数n=2。2. 池子直径 D = = （D取29m）3. 沉淀部分有效水深 设沉淀时间t = 2h ,有效水深： h2 =qt =22=4m4. 沉淀部分有效容积 Q = t

16、=5. 污泥部分所需的容积 进水悬浮物浓度C0为0.474kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率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： V= =则每个沉淀池污泥所需的容积为39.7m3 6. 污泥斗容积 设污泥斗上部半径r12m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取=60，则 污泥斗高度： h5 = （r2- r1）tg=（2-1）tg60=1.73m 污泥斗容积： V1 = （r12+r2r1+r22）= （22+21 +12）=12.68m3 7. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 池底坡度采用0.05-0.10，本设计径

17、向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为：h4 = （R- r1）i=（13-2）0.05 = 0.55m 圆锥体部分污泥容积：V2 = （R2+Rr1+r12）=污泥总体积：V= V1+ V2 =12.68+114.56 =127.24 m316.2m3 ，满足要求。8. 沉淀池总高度 设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3 =0.5m，沉淀池总高度： H = h1+h2 +h3+h4 +h50.3+4+0.5+0.55+1.737.08 m 9. 沉淀池池边高度 H= h1+h2 + h3 = 0.3+4+0.5 = 4.8 m10. 径深比 D/ h2 = 29/4 = 7.2 (符合要求

18、)11. 进水集配水井 辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。 配水井中心管径： 式中： v2 配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v20.6m/s；取0.7m/s配水井直径： 式中：v3 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s.12. 进水管及配水花墙沉淀池分为四组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔

19、花墙，过孔流速： 式中： 孔洞的宽度（m）； 孔洞的高度（m）； 孔洞个数(个)。v4 穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s；13. 集水槽堰负荷校核设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：q0 = = m3/(ms) = 1.9L/(mS)10 （符合设计要求）本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为： L1 = L/5=108/5 = 21.6m本设计取超高为0.5 m，则曝气池总高为： H = 4.20.5 = 4.7m 第六节 向心辐流式二沉池设计计算为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该沉淀池采用周边进水，中心出水的幅流式

20、沉淀池，采用吸泥机排泥。计算草图如下图1.设计参数的选取 表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h，出水堰负荷设计规范规定取值范围为1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)；沉淀池个数n=4；沉淀时间T=2h2.沉淀池尺寸设计（1）每组池子表面积为： （2）池子直径 （取20 m）（3） 池子实际表面积 第四章 污泥量计算1.曝气池内每日增加的活性污泥量：kg/d2.曝气池每日排出的剩余污泥量为第五章 污水处理厂的平面布置总平面布置原则该污水处理厂为某市卫星城污水处理厂新建工程，主要处理构筑物有：格栅、污水提升泵房、平流沉砂池、辐流初次沉淀池

21、、鼓风曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、消化池等及若干辅助建筑物。总图平面布置时应遵从以下几条原则。 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。 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）。 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。 管道（线）与渠道的平面布置，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。 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。具体布置见附图1第六章 污水厂的高程布置污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按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。具体布置见附图2附图1污泥排出污泥处理区职工宿 舍绿化区办公区格栅沉砂池曝气池格栅消毒池二沉池二沉池储泥池储泥池初沉池初沉池一级消化池堆泥房二级消化池