污水处理厂课程设计

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1、武汉理工大学环境工程学课程设计任务书课程设计任务书学生姓名： 王 磊 专业班级： 环境科学0901 指导教师： 黄永炳 黄敏 工作单位： 武汉理工大学 题 目: 5万吨/天恩施市污水处理厂工艺设计初始条件：1进出水水质2厂区风向为东北风3处理量5万吨每天要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1完成不少于25页的报告。2查阅相关文献。3厂区绘制高程图平面图时间安排：1.讲解、布置任务，给出课程设计的具体要求，借阅资料 、绘图工具 2天 2. 水处理工艺流程的设计计算 3天 3. 图纸的绘制 2天 4. 撰写说明书 2天 5. 整理资料，答辩 1天 指导

2、教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日前言 随着社会的发展，人民生活水平的提高，生活生产中产生的污水越来越多工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺，同时循环经济，保护环境，可持续发展的理论深入人心。当前中国水污染治理已进入关键时期为了提高环境效益，水污染控制工程中的处理流程对污水的处理起着重要作用。23武汉理工大学环境工程学课程设计任务书目录1总论11.1课程设计的目的12污水处理概况32.1设计流量32.2进出水水质33污水处理工艺选择44主要构筑物设计计算64.1给水井、水泵和格栅64.1.1格栅64.1.1.1格栅概况64.1.1.2设计计算64.1.2给水井74

3、.1.3水泵74.2沉砂池74.2.1沉砂池概况74.2.2设计计算84.3曝气池94.3.1曝气池概况94.3.2曝气池设计计算104.4二次沉淀池144.4.1二沉池概况144.4.2设计计算144.5污泥浓缩池164.5.1污泥浓缩池概况164.5.2污泥浓缩池的计算164.6污泥脱水车间165污水厂总体布置185.1主要构筑物与附属设备表185.2污水处理厂平面图195.2.1基本资料195.2.2布置要求195.3污水处理厂高程图205.3.1污水处理厂高程布置规范20参考文献23致谢24武汉理工大学环境工程学课程设计任务书1总论1.1课程设计的目的主要是通过设计环节的实际训练，加深

4、学生对该课程基础知识和基本理论的理解和掌握，培养学生综合运用所学知识的能力，使之在理论分析、设计、计算、制图、运用标准和规范、查阅设计手册与资料以及计算机应用能力等方面得到初步训练，促进学生养成严谨求实的科学态度。1.2课程设计要求（1）在设计课程中，要发挥独立思考独立工作的能力； （2）本课程设计的重点训练，是污水处理主要构筑物的设计计算和总体布置。 （3）课程设计不要求对设计方案作比较，处理构筑物选型说明，按其技术特征加以说明。 （4）设计计算说明书，应内容完整（包括计算草图），简明扼要，文句通顺，字迹端正。设计图纸应按标准绘制，内容完整，主次分明。(5)主要任务：学生应在教师指导下独立完

5、成一项给定的设计任务，主要包括绘制一定数量的设计图纸，编写出符合要求的设计计算说明书。 (6)知识要求：学生在课程设计工作中，应能综合运用工程学科的基本理论、基本知识和基本技能，去分析和解决水污染控制工程实际问题；能够进行设计计算说明和绘图。 (7)能力培养要求：学生应学会依据课程设计任务，进行资料调研收集加工和整理，能够正确运用工具书；培养学生掌握水污染控制工程设计程序方法和技术规范，提高水污染控制工程设计计算图表绘制设计计算说明书编写的能力。不仅能够绘图，而且能独立进行设计计算。 (8)综合素质要求：通过课程设计，应使学生树立正确的设计思想，培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，

6、能遵守纪律，善于与他人合作和敬业精神，树立正确的工程观点生产观点经济观点和全局观点。2污水处理概况2.1设计流量该污水处理厂处理量为5万吨/天，污水流量总变化系数K取1.2，截流雨季污水经初沉可直接排入水体。所以Q设计=QMAX=50000*1.2=60000m3/d=0.6944m3/h。2.2进出水水质项目CODBODSSNH4-NTNTP进水25012015025303.0出水60202015/1.0注：单位均为mg/l3污水处理工艺选择 活性污泥法是一种利用活性污泥的降解 ，去除废水中有机污染物的方法。微生物以活性污泥的形式存在，活性污泥法因此而得名。降解过程包括凝聚、吸附、氧化、分解

7、和沉淀等作用。活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气， 经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。活性污泥法是最传统的工艺流程 ，也是污水处理领域应用最多的工艺，它已发展了众多的运行方式 ，如 ：阶段曝气法、生物吸附法、完全混合法、延时曝气法 、渐减曝气法、深水曝气法 、深井曝气法、纯氧曝气法 、高负荷活性污泥法和浅层曝气法等。每个工艺都有自己的特点，既有优势也有不足之处，总的趋势是在不断更新和完善。活性污泥法是当前应用最广泛的污水处理技术中有机物、氮和磷的同时，也通过

8、沉淀、生物吸收和之一，活性污泥系统历经不断的研究和应用，吸附等作用去除污水中的重金属。其中传统活泥工艺适用于处理净化程度和稳定程度要求较高的性污泥工艺是最早采用的活性污泥法，在去除污水废水，其处理效果较好，BOD去除率可达90%95% 。除普通活性污泥法外，还有多点进水、吸附再生、延时曝气和高负荷率活性污泥等方法。前两种方法与基本流程有所不同，废水流进曝气池的入口的数目和位置有差别。在多点进水活性污泥法中，只有一部分废水和回流污泥一起在首端入池。 其余的废水分23次在离首端有一定距离的23个入口处(入口的间距一般相等)进入曝气池。从流程上看,可以说吸附再生活性污泥法 (图2)只是多点进水过程（

9、图3）的变形,几个废水入口只用最后一个，后者即变成前者。由于是城市污水处理厂，进水水质稳定，出水水质对脱氮除磷有一定要求，所以我选择传统活性污泥法，采用推流式鼓风曝气。流程如下：进水出水二沉池曝气池初沉池沉砂池泵前中格栅剩余污泥污泥浓缩池贮泥池污泥泵图2-1 污水处理工艺流程图 4主要构筑物设计计算4.1给水井、水泵和格栅4.1.1格栅4.1.1.1格栅概况 格栅为平面型，倾斜安装的机械格栅。4.1.1.2设计计算（1）栅前水深h=1.8m，取过栅流速v=1m/s，栅条间隙宽b=0.01m,格栅倾角=70,格栅数N=2则格栅间隙数 个 取栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度B=S(n-1)+bn

10、=0.01(19-1)+0.01*19=0.37m(2)水流通过格栅的水头损失： 一般取3；取2.42，因为栅条断面为矩形锐边。（3）取栅前渠超高h1=0.3m 则栅槽总高度H=h+h1+=1.8+0.3+0.348=2.448m(4)栅槽总长度 L=L1+L2+1+0.5+H1/tan式中 L1 进水管渠道渐宽部分长度( m )； L1= (B 2 B ) / 2 tan1 ，其中B1 为进水渠的宽度，这里取0.5m；算得L1=0.330m；l2 栅槽与出水渠道渐缩长度( m )；L2 = L1 / 2；H1 栅前槽高 ( m ), H1 h + h1 2.1m；1 进水渠展开角，一般用20

11、。将各参数代入，计算得 L =2.76 m。(5)计算结果栅槽总长度2.76m 栅槽宽度0.37m(两组0.74m)栅槽总高度2.448m 水头损失0.348m4.1.2给水井设计日平均污水流量Q=50000=2083.3；K=1.2设计最大日最大时流量：Qmax=2500=0.694设停留时间为1h，则集水井水的体积:V=2500设有效水深为6m则集水井面积A=V/H=2500/5=500设计一个长宽比为3的长方形则宽为13m，长为39m.4.1.3水泵按最大流量选，最大流量为2500，选择3台水泵，每台的流量为850左右。最小流量时为1736这时开两台水泵便可。 所以，我选择4台水泵，3用

12、一备。4.2沉砂池4.2.1沉砂池概况沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。 我选用的是两组平流式沉砂池，它拥有构造简单，工作稳定，处理效果好的优点。4.2.2设计计算（1）取停留时间t=50s，最大设计流量下的流速v=0.3m/s ，则沉砂池总长L为: L=vt=0.3*50=15m(2)水流断面面积A A=Q设计/2v=60000/24/60/60/0.3/2=1.158m2 (3)取有效水深h=0.7m则池宽B=A/h=1.158/0.7=1.654m(4)取污水沉沙

13、量X=0.1L/m3,排砂时间间隔T=2d,则贮砂斗所需容积 （5）贮砂斗各部分尺寸 取贮砂斗下底宽b1=0.5m，斗高h1=0.3m,斗壁与水平面的倾角为，则上口宽b2= 则沉砂斗容积 由于0.864/2/0.139=3.12=4所以每个沉砂池设两个分格，每个分格设置两个沉砂斗。（6）池子总高 取坡度为0.02，超高h2=0.3m，则池子总高 (7)校核最小水流速 经检验，符合标准4.3曝气池4.3.1曝气池概况(1)选型传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。污水和回流污泥在曝气池的前端进入，在池内成推流形式流动至池的末端，有鼓风机通过扩散设备或机械曝气机曝气并搅拌，在曝气池内进行吸附、絮凝和有

14、机污染物的氧化分解。(2)设计参数：曝气池污泥负荷N：0.3kgBOD / (kg MLSSd)，污泥回流比R：0.3，SVI值选150g/ml，回流污泥浓度： SS=10/ SVI= 6667 mg / L。VSS / SS = 0.8，停留时间：35h，曝气池BOD去除率：83.4长宽比：58，有效水深：44.5m曝气参数：a= 0.53kgO/kg BOD， b= 0.1153kg O/kgVSSd O = aQ（S-S）+ bV X （kg / d）小气泡扩散器：Ea = 0.10，安装深度：距池底0.2m，平铺。水温：204.3.2曝气池设计计算（1）处理效率E=(120-20)/1

15、20=83.4%（2）曝气池中污泥浓度（3）曝气池容积（4）曝气池尺寸 设两组曝气池，每组容积为11262/2=5631 有效水深取5m，则每组曝气池的面积为F=5631/5=1126.2m2 取池宽12m，则池长L=F/B=1126.2/12=93.85m长宽比L/B=93.85/12=7.82,大于5，小于8，符合要求。 设每组曝气池共4廊道，每组廊道长 L1=L/4=93.85/4=23.46m 曝气池超高取 0.5m，则池总高度为5+0.5=5.5m。在曝气池面对沉砂池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接，在两侧横向配水渠道上设进水口，

16、每组曝气池共有3个进水口。在面对初沉池的一侧，在每组曝气池的一端，廊道进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。（5）停留时间实际停留时间理论停留时间（6）日耗氧量a= 0.53kgO2/kgBOD5 b= 0.1153kgO2/kgVSS.d 最大需氧量 最大需氧量与平均需氧量之比为4621.3/4091.3=1.13（7）供气量计算 采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹没水深4.0m，计算温度为30，查表得水中溶解氧饱和度 Cs(20)=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/L空气扩散器出口处的绝对压力

17、(Pb)计算得 Pb=P+9.8H 式中 ：P-大气压力 P=1.013Pa H- 空器扩散装置的安装深度 m 取4.2m代入数值 Pb=1.013+=1.425Pa 空气离开曝气池面时，氧的百分比计算 100% 式中 EA-空气扩散器的氧转移效率。对网状模型中微孔空器扩散器，取0.1。 故100%=19.31% 曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）计算 式中：Cs-在大气压力条件下氧的饱和度 mg/L )=8.87mg/L 换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量 式中 -修正系数 = (0.8 0.85) 取=0.82 -修正系数 = （0.9 0.97）取=0.95 代入数值

18、 =236.5kg/h 相应的最大时需氧量为 =267.1kg/h 曝气池平均供气量 最大时供气量 去除每kg的供气量 每立方米污水的供气量 本系统的空气总量，采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍计算，污泥回流比R为0.3，这样空气量为 总需气量：9460.0+5500=14960/h（8）空气管系统计算1)布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共2根干管，在每根干管上设5对配器竖管共10条，全曝气池共设20条配气竖管。竖管的供气量为7883.3/20=394.17m3/h曝气池平面面积为1126.2m2每个空气扩散器的服务面积按0.49m

19、3计，则需孔器扩散器的总数为1126.2/0.49=2298个，出于保险考虑，本设计采用2500个空器扩散器。每个竖管上安设的空器扩散器的数目为2500/20=125个,每个空气扩散器的配气量为7883.3/2500=3.16m3/h2)空气扩散装置安装在距曝气池底0.2m处，因此，所需压力为 P=(5-0.2+1.0)9.8=56.84KPa选择空压机:空压机供气量: 最大时:157.7+5000/24=366.03m3/min平均时:131.4+5000/24=339.7m3/min根据所需压力及空气量，决定采用LG60型空压机5台。该型空压挤风压60KPa，风量130m3/min，正常条

20、件下，3台工作，2台备用，高负荷时4台工作，1台备用。4.4二次沉淀池4.4.1二沉池概况采用的是中心进水，周边出水的辐流式二沉池。4.4.2设计计算（1）设计参数表面负荷：；沉淀时间：2.5h；贮泥时间：2h；污泥含固率：99%；比重：1015剩余污泥量a =0.6 kgVSS/kgBOD5 ， b=0.08 kgVSS/kgVSS.d 数量：4座（2）设备尺寸1）单池表面面积A A=2）池子直径DD=25.76m 取D=26m3）沉淀池的有效水深 取污水在沉淀池内的沉淀时间t为2.5 h。h2=qt=12 =2 m (1.5-3.0) 符合要求D/h2=26/2.5=10.4(6-12)

21、符合要求。4）沉淀部分有效容积5）污泥斗容积：回流污泥浓度：故4个污泥斗容积为1687.7/4=421.9可见污泥所需容积较大，无法设计污泥斗容纳污泥。所以在设计中采用机械刮吸泥机连续排泥，而不设污泥斗存泥，只按构造要求在池底设0.05坡度及一个放空时的泥斗，设泥斗高度为0.5m。6）沉淀池高度 式中 -保护高取0.3 -有效水深取2.0 -缓冲层高 ，取0.3 -沉淀池底坡落差 由0.05坡度计算为0.65 -污泥斗高度 取0.5m 代入数值H=0.3+2.0 +0.3+0.65+0.5=3.75m沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣，出水槽采用双侧集水，出水槽宽度为0.5m，水深0

22、.4m，槽内水流速度0.54m/s，堰上负荷为1.7L/(m.s) 符合要求。4.5污泥浓缩池4.5.1污泥浓缩池概况设计参数：取固体通量为，浓缩后污泥含固率4%，水力负荷为，有效深度为4m，停留时间为12h，上清液总固体的含量为10%。4.5.2污泥浓缩池的计算浓缩池尺寸：面积直径，取19m，有效深度4m工作高度取超高；缓冲层高度则总高度 容积为 质量为采用周边驱动单臂旋转式刮泥机4.6污泥脱水车间压滤机的过滤的污泥流量为1687.7设一台带式压滤机，每天工作24h，则处理量为5污水厂总体布置5.1主要构筑物与附属设备表序号名称规格数量设计参数主要设备1给水井长方形长39m宽13m1座设计流

23、量Q=1354 m3/h单泵流量Q= 850m3/h设计扬程H=11.5m选泵扬程H= 13m螺旋泵（1500mm,N60kw）4台，3用1备2格栅栅条间隙=10mm2座设计流量Q=60000m3/d机械格栅2套3平流沉砂池LBH=15m1.654m0.733m2座设计流量Q2500m3/h有效水深H1= 0.7m停留时间T= 50 S砂水分离器（0.5m）2台4曝气池LBH =23.46m48m5.5m2座鼓风机 5台(3用2备)5辐流式二沉池DH=26m3.75m2座设计流量Q= 2500m3/h表面负荷q= 1.0停留时间T= 2.5 h旋转式机械刮泥机2台撇渣斗4个6回流污泥泵房1座回

24、流污泥泵1台8混合污泥泵房1座混合污泥泵1台9浓缩池DH=16m4.1m1座固体通量：1kg/m2.h；浓缩后污泥含固率：4%；水力负荷：0.4 m3 /m2.h；有效深度：4m；停留时间：12h；上清液总固体的10%。周边驱动单臂旋转式刮泥机10浓缩污泥泵房1座浓缩污泥泵1台10脱水间LB=10m5m1座溶液浓度：0.2%。脱水后污泥含水率：80%带式压滤机1台5.2污水处理厂平面图5.2.1基本资料a. 风向：多年主导风向为北北东风； b. 气温：最冷月平均为5；最热月平均为32.5；极端气温，最高为41.9，最低为-1，最大冻土深度为0.05m； c. 水文：降水量多年平均为每年728m

25、m；蒸发量多年平均为每年1210mm； d. 地下水水位，地面下5-6m。e.污水厂选址在64-66m之间，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为0.3%-0.5%，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长280m，南北长155m。比例尺1:500。5.2.2布置要求 (1)布置应紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管(沟道)的长度，并应考虑工作人员的方便。但构筑物间应有5-10m的间距。 (2)各处理构筑物之间的连接管(沟道)应尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。 (3)在高程布置上，充分利用地形，少用水泵并力求挖填土方平衡。 (4)使需要开挖的处理构筑物避开劣质地基。 (5)考虑分期施

26、工和扩建的可能性，留有适当的扩建余地。 (6)作方案比较，以便找出较为经济合理的方案。 (7)在平面布置时，如需要可以调整各处理构筑物的个数。多个同种处理构筑物构成一组时，要配水均匀。在平面布置时，常为每组构筑物设置一配水井。 (8)处理厂中有各种管线(包括污水管、清水管、污泥管，有时还有空气管、煤气管、电缆管等)，在平面图上它们的位置要妥善安排，避免相互干扰。管线和阀门的布置还要考虑构筑物的检修，按设计意图设置必要的跨越管道。粗大沟渠和沟管等还要考虑基础和施工上的特殊要求。 (9)在适当的位置上设置污水、污泥、气体等的计量设备。在重力流沟道上可设细腰槽(巴氏槽)，在压力流管道上可设细腰管(文

27、氏管)或孔口。(10)厂内人行道的宽度为1.52.0m，车行道的路面宽度为34m，还要考虑车辆的掉头。 主要内容见附图5.3污水处理厂高程图5.3.1污水处理厂高程布置规范（1）（a) 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，处理系统能够正常运行； b) 污水尽量经一次提升就应能靠重力通过净化构筑物，而中间不应再经加压提升； c) 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计算流量； d) 污水处理后污水应能自流排入下水道或水体，包括洪水季节（一般按25年1遇防洪标准考虑）。应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托，并

28、能自流。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位作为排放水位。 e)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。 f) 高程布置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 、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。 g)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地下过深，又应避免沉砂池在在地面上架得很高，这

29、样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。（2）构筑物连接管（渠）水头损失包括沿程与局部水头损失，其计算参见给水排水设计手册。 （3）计量设施的水头损失应通过计量设施有关计算公式、图表或者设备说明书来确定。一般污水厂进、出水管上计量仪表中水头损失可按0.2m计算。 （4）污水进入格栅间水面相对原地面标高为-2.7m，二沉池出水井出水水面相对原地面标高一般为-0.30m. （5）污水泵、污泥泵应分别计算静扬程、水头损失（局部水头损失估算）和自由水头确定扬程。 （6）高程布置图横向和纵向比例一般不相等，横向比例可选1：1000左右，纵向1：500左右。 主要内容见高程图。 参考

30、文献1水质工程学，中国建筑工业出版社，2005年 2污水处理工程设计，化学工业出版社，2003年 3给水排水设计手册，中国建筑工业出版社，2004年 4污水处理厂工艺设计手册，化学工业出版社，2003年 5三废处理设计手册（废水卷），化学工业出版社6水污染控制工程，高廷耀、顾国维主编，高等教育出版社，1999年5月。7污水处理厂设计与运行，曾科、卜平秋、陆少鸣主编，化学工业出版社，2001年8月8污水处理厂工艺设计手册，高俊发、王社平主编，化学工业出版社，2003年10月9排水工程(下)，中国建筑工业出版社，1996年6月(第3、4、7、8、9章) 10活性污泥工艺简明原理及设计计算，周雹主编，中国建筑工业出版社，2005年10月11水工艺处理技术与设计，韩剑宏主编，化学工业出版社，2007年9月 致谢 课程设计是检验我们学习、实习成果自身实践能力的好机会。这次课程设计是我们环科同学的第一次，没有经验，所以大家都做得很很辛苦。 首先感谢的是黄老师对我们课程设计的指导，没有您的指点我们甚至都不知道怎么下手。 还要感谢的是一些无私帮助过我的同学，他们和我共享资料，为我解答难题，没有他们我也不能顺利完成这次课设。 最后，由于本人水平有限，出现的纰漏望老师指正！