環(huán)境工程cass課程設計

1、水污染控制工程課程設計目 錄第一章 總論2第一節(jié) 設計任務和內容2第二節(jié) 基本資料2第二章 污水處理工藝流程說明3第二節(jié) 工藝確定3第三章 處理構筑物設計4第一節(jié) 格柵間和泵房4第二節(jié) 沉砂池6第三節(jié) 初沉池8第四節(jié)cass池10第六節(jié) 加氯間21第七節(jié) 污泥濃縮池21第八節(jié) 污泥脫水間22第四章 污水廠總體布置23第一節(jié) 主要構（建）筑物與附屬建筑物23第二節(jié) 污水廠平面布置23第三節(jié) 污水廠高程布置23第五章 總結及參考文獻23第一節(jié) 設計總結23第二節(jié) 參考文獻24第一章 總論第一節(jié) 設計任務和內容 一、水處理工程的課程設計的目的與要求  1. 依據(jù)課程設計任務書所提出的資料和

2、要求，學生親自動手設計一個污水處理廠，主要包括完成設計計算書和設計說明書的編寫以及污水處理廠的平面、高程布置圖、以鞏固和深化水處理工程所學的理論知識，實現(xiàn)由理論與實踐結合到技術技能提高的目的；  2. 熟悉國家建設工程的基本設計程序以及與我專業(yè)相關的步驟的主要內容和要求；基本設計程序包括：可行性研究（立項）-初步設計-技術設計-施工設計-施工-竣工驗收（有時視工程規(guī)模和技術復雜程度將初步設計和技術設計合并為擴大初步設計）。  3. 學習給水排水工程設計手冊和相關設計規(guī)范等工具書的應用；  4. 提高對工程設計重要性的認識，克服輕視工程設計的傾向。  1）

3、基礎理論研究中的許多創(chuàng)新課題是由應用的需要提出來的，而創(chuàng)新的價值也往往在應用中才能體現(xiàn)出來，在理論研究-應用研究-實際應用這一過程中工程設計扮演著一個很重要的角色，也就是說在科研成果轉化為生產力的過程中，一般是離不開工程設計的；  2）一個工程類理論研究的試驗裝置的設計質量直接影響理論研究工作的開展；  3）工程設計能力是工科大學畢業(yè)生綜合素質能力的體現(xiàn)，在用人單位對應聘者工程設計能力的要求是較高。二 、 課程設計的內容和深度 污水處理課程設計的目的在于加深理解所學專業(yè)知識，培養(yǎng)運用所學專業(yè)知識的能力，在設計、計算、繪圖方面得到鍛煉。 針對一座二級處理的城市污水處理廠，要求

4、對主要污水處理構筑物的工藝尺寸進行設計計算，確定活水廠的平面布置和高程布置。最后完成設計計算說明書和設計圖。設計深度一般為初步設計的深度。第二節(jié) 基本資料 1.水量為 10000 m3/d；生活污水和工業(yè)污水混合后的水質預計為： bod5 = 200 mg/l，ss = 220 mg/l，cod = 400 mg/l，nh4-n 40 mg/l，tp= 8 mg/l。 2.要求達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（gb18918-2002）中的一級a標準。即cod<50mg/l，bod5<10 mg/l，ss<10 mg/l，nh4-n <5 mg/l，tp<0.5m

5、g/l。第二章 污水處理工藝流程說明 第一節(jié) 工藝比選cass工藝與傳統(tǒng)活性污泥法的相比，具有以下優(yōu)點：1、建設費用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設備，建設費用可節(jié)省20%30%。工藝流程簡單，污水廠主要構筑物為集水池、沉砂池、cass曝氣池、污泥池，布局緊湊，占地面積可減少35%；2、運轉費用省。由于曝氣是周期性的，池內溶解氧的濃度也是變化的，沉淀階段和排水階段溶解氧降低，重新開始曝氣時，氧濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能效果顯著，運轉費用可節(jié)省10%25%；3、有機物去除率高。出水水質好，不僅能有效去除污水中有機碳源污染物，而且具有良好的脫氮除磷功能；4、管理簡單，運行可靠，不易發(fā)

6、生污泥膨脹。污水處理廠設備種類和數(shù)量較少，控制系統(tǒng)簡單，運行安全可靠；污泥產量低，性質穩(wěn)定。第二節(jié) 工藝確定 根據(jù)基本資料，選定污水處理工藝流程如下：流程說明： 處理水主要分三部分：一、物理處理部分：進水經(jīng)格柵后，大部分懸浮物被阻截，之后進沉砂池，水質水量得到調節(jié)，大部分污泥下沉。再進初次沉淀池，調節(jié)水質水量。二、生化處理部分：污水由泵抽入cass池，進入生化處理階段，經(jīng)cass池進水、曝氣、沉淀、出水四階段后水質幾近可達到要求。加藥后外排。三、污泥處理部分，從沉淀池和cass池出來的污泥進污泥濃縮池，上清液直接外排。含泥量多的由污泥泵抽入脫水機房，由袋式壓濾機壓濾成泥餅外運。第三章 處理構筑

7、物設計 設計流量：a.日平均流量qd=10000m3/d416.7m3/h=0.116m3/s=116l/s kz取1.2b. 最大日流量qmax=kz·qd=1.2×416.7m3/h=500m3/h=0.14m3/s第一節(jié) 格柵間和泵房（1）確定柵前水深根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得： 所以柵前槽寬約0.66m。柵前水深h=0.3m（2）格柵計算1、柵條間隙數(shù)（n）為 =式中： qmax最大設計流量，m3/s； 格柵傾角，度（°），取60°；h柵前水深，m； 污水的過柵流速，m/s，取0.8m/s；b格柵條間隙，m，取0.025m。2、柵槽有效寬度（）設

8、計采用ø10圓鋼為柵條，即s=0.01m。=0.725(m)3、 進入渠道漸寬部分的長度 若進水渠道b=，漸寬部分展開角 4、柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 5、 通過格柵的水頭損失 設柵條斷面為銳邊矩形斷面，則, 6、柵后槽總高度 取柵前渠道超高 柵前槽高 7、柵槽總長度式中：l1進水渠長，m； l2柵槽與出水渠連接處漸窄部分長度，m；b1進水渠寬，； 1進水漸寬部分的展開角，一般取20°。圖一 格柵簡圖 8、柵渣量計算 對于柵條間距b=25mm的中格柵， 對于城市污水，每單位體積污水攔截污物為 w1=0.07m3/103m3，每日柵渣量為 攔截污物量大于0.2m3/

9、d，宜采用機械清渣。第二節(jié) 沉砂池采用平流式沉砂池1. 設計參數(shù)最大設計流量：qmax=0.14m/s；最小設計流量：qmin=0.10m/s（設計1組，分為2格）設計流速：v=0.2m/s水力停留時間：t=50s2. 設計計算1、沉砂池長度：l=vt=0.2×50=10m2、水流斷面積：a=qmax/v=0.14/0.2=0.7（m2) 3、池總寬度：設計n=2格，每格寬取b=1.0m，池總寬b=2b=2.0m4、有效水深：h2=a/b=0.7/2.0=0.35m （介于0.251m之間）5、貯泥區(qū)所需容積：設計t=2d，即考慮排泥間隔天數(shù)為2天，則沉砂斗容積其中 x：城市污水沉砂

10、量30m3/106m3，kz：污水流量總變化系數(shù)1.26、每個沉砂斗容積v0 每格沉砂池設兩個沉砂斗，兩格共有四個沉砂斗 7、沉砂斗各部分尺寸及容積：設計斗底寬a1=0.5m，斗壁與水平面的傾角為55°，斗高h3=0.5m，則沉砂斗上口寬：沉砂斗容積： （略大于0.15m3，符合要求）8、沉砂池高度：采用重力排砂，設計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度為 （0.2為兩沉砂斗之間隔壁厚） 則沉泥區(qū)高度為h3=h3+0.06l2 =0.3+0.06×3.98=0.54m 池總高度h ：設超高h1=0.3m，h=h1+h2+h3=0.3+0.35+0.54=1.19m9、進水漸寬

11、部分長度:10、出水漸窄部分長度: l3=l1=1.10m11、校核最小流量時的流速：最小流量即平均日流量 符合要求 式中：qmin-最小流量，m/s； n1-最小流量時工作的沉砂池數(shù)目，個； wmin-最小流量時沉砂池中的水流斷面面積，m2。12、計算草圖如下：第三節(jié) 初沉池采用平流式沉淀池1、 池子總面積 式中：qmax-最大設計流量，m3/s；q-表面負荷，m3/(m2.h),取2.0m3/(m2.h)；2、沉淀部分有效水深式中：t為沉淀時間，h，取t=1.5h。3、 沉淀部分有效容積4、 池長式中： v為最大設計流量時的水平流速，mm/s，取v=2.6mm/s；5、 池子總寬度6、 池

12、子個數(shù) b為每個池子分格寬度，取b=3m（個）7、校核長寬比 長寬比在35之間，符合要求。8、污泥部分所需容積 設t=2d 污泥量為 ，污泥含水率，則 每格池污泥所需容積9、污泥斗容積10、池子總高度 設緩沖層高h3=0.3m ，超高h1=0.3h=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.3+2.16=5.76m圖 平流式初沉池第四節(jié)cass池1、基本設計參數(shù) 考慮格柵和沉砂池可去除部分有機物及ss，取cod,bod5,nh3-n,tp去除率為20%，ss去除率為35%。此時進水水質：cod=400mg/l×（1-20%）=320mg/l bod5=200mg/l×（1-2

13、0%）=160mg/lnh3-n=40mg/l×（1-20%）=32mg/ltp=8mg/l×（1-20%）=6.4mg/lss=220mg/l×（1-35%）=176mg/l處理規(guī)模：q=10000m3/d,總變化系數(shù)1.2混合液懸浮固體濃度（mlss）：nw=3200mg/l反應池有效水深h一般取3-5m,本水廠設計選用4.0m排水比：= =0.42、bod-污泥負荷（或稱bod-ss負荷率）（ns） ns-bod-污泥負荷（或稱bod-ss負荷率）,kgbod5/(kgmlss·d)； k2-有機基質降解速率常數(shù)，l/(mg·d),生活污

14、水k2取值范圍為0.0168-0.0281，本水廠取值0.0250；-有機基質降解率，%； se-為污水總殘存的有機質濃度，mg/l。 f-混合液中揮發(fā)性懸浮固體與總懸浮固體濃度的比值，一般在生活污水中，f值為0.7-0.8,本水廠設計選用0.75。代入數(shù)值，得之后把本數(shù)值代入得=0.2 kgbod5/(kgmlss·d)3、曝氣時間ta 式中 ta曝氣時間，h s0進水平均bod5，/l m排水比 1/m = 1/2.5 nw混合液懸浮固體濃度（mlss）：x3200mg/l4、沉淀時間ts 活性污泥界面的沉降速度與mlss濃度、水溫的關系，可以用下式進行計算。vmax = 7.4

15、×104×t×xo -1.7 (mlss3000) vmax = 4.6×104×xo-1.26(mlss3000)式中 vmax活性污泥界面的初始沉降速度。 t水溫， x0沉降開始時mlss的濃度，x0nw=3200mg/l，則vmax = 4.6×104×3200-1.26=1.76m/s 沉淀時間ts用下式計算 式中 ts沉淀時間，h h反應池內水深，m 安全高度，取1.2m5、排水時間td及閑置時間tf 根據(jù)城市污水處理廠運行經(jīng)驗，本水廠設置排水時間td取為0.6h,閑置時間取為0.2h。 運行周期t=ta+ts+t

16、d+tf=4.8h 每日運行周期數(shù)（個）6、cass池容積 vcass池容積采用容積負荷計算法確定，并用排水體積進行復核。a、采用容積負荷法計算：式中： q城市污水設計水量，m3/d ；q=10000m3/d； nw混合液mlss污泥濃度（kg/m3），本設計取3.2 kg/m3； nsbod5污泥負荷(kg bod5/kg mlss·d)，本設計取0.2kgbod5/kgmlss·d； sa進水bod5濃度（kg/ l），本設計sa =160mg/l； se出水bod5濃度（kg/ l），本設計se =10mg/l； f混合液中揮發(fā)性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值，本

17、設計取0.75；則：本水廠設計cass池四座，每座容積b、排水體積法進行復核 單池容積為 反應池總容積 式中 vi單池容積，m3 n周期數(shù)； m排水比 1/m = 1/2.5 n池數(shù)； q平均日流量，m3/d 由于排水體積法計算所得單池容積大于容積負荷法計算所得，因此單池容積應按最大容積值計，否則將不滿足水量運行要求，則單池容積vi=1250m3，反應池總容積v=5000m3。7、cass池的容積負荷 cass池工藝是連續(xù)進水，間斷排水，池內有效容積由變動容積（v1）和固定容積組成，變動容積是指池內設計最高水位至潷水器最低水位之間高度（h1）決定的容積，固定容積由兩部分組成，一是活性污泥最高泥

18、面至池底之間高度（h3）決定的容積（v3），另一部分是撇水水位和泥面之間的容積，它是防止撇水時污泥流失的最小安全距離（h2）決定的容積（v2）。cass池總有效容積v（m3）： vn1×（v1v2v3）a、池內設計最高水位至潷水機排放最低水位之間的高度，h1（m）； 式中： n一日內循環(huán)周期數(shù)，n=5； h池內最高液位h（m）,本設計h=4.0m。則 b、潷水結束時泥面高度，h3（m）已知撇水水位和泥面之間的安全距離，h2=1.2m；h3=h-(hl+h2)=4-1.6-1.2=1.2mc、svi污泥體積指數(shù),(ml/g) 代入數(shù)值，則 此數(shù)值反映出活性污泥的凝聚、沉降性能良好。8、

19、cass池外形尺寸a、 式中： b池寬，m，b:h=12，取b=8m，8/4=2，滿足要求； ， 取l=39m.l/b=47/8=4.9, l:b=46,滿足要求。b、cass池總高，h0（m） 取池體超高0.5m，則h0=h0.54.5mc、微生物選擇區(qū)l1，（m） cass池中間設1道隔墻，將池體分隔成微生物選擇區(qū)（預反應區(qū)）和主反應區(qū)兩部分?？窟M水端為生物選擇區(qū)，其容積為cass池總容積的10%左右，另一部分為主反應區(qū)。選擇器的類別不同，對選擇器的容積要求也不同。l110l=10%39=3.9（m） cass工藝原理圖9、連通孔口尺寸 隔墻底部設連通孔，連通兩區(qū)水流，因單格寬8m，根據(jù)設

20、計規(guī)范要求，此時連通孔的數(shù)量取為3。a、連通孔面積a1 a1按下式進行計算： 式中： u孔口流速，取u=70m/h 將各數(shù)值代入，計算得：b、孔口尺寸設計 孔口沿墻均布，孔口寬度取0.7m，孔高為0.84/0.8=1.05m。為：0.7m×1.05m10、復核出水溶解性bod5處理水中非溶解性bod5的值：bod5=7.1bxace ce處理水中懸浮固體濃度，10mg/l。 xa活性微生物在處理水中的所占比例，取0.4。 b微生物自身氧化速率 普通負荷：0.4 高負荷：0.8 延時曝氣系統(tǒng)：0.1 本設計取0.4 bod5=7.10.075×0.4×10=2.13

21、mg/l 故水中溶解性bod5要求小于102.13=7.87 mg/l而該設計出水溶解性bod5： = 設計結果滿足設計要求。11、計算剩余污泥量 理論分析，知溫度較低時，產生生物污泥量較多。本設計最冷時是冬季平均最冷溫度是0.2。0.2時活性污泥自身氧化系數(shù)：kd（0.2）=kd（20）=0.06×1.04（0.220）=0.028 剩余生物污泥量： 式中： 系統(tǒng)每天排出的剩余污泥量，/d； y污泥產率系數(shù)，一般為 0.40.8取0.5。 剩余非生物污泥量： =10000×（1-0.7×0.75）× =788.5kg/d 公式中，fb進水vss中可生化

22、部分比例，取fb=0.7； c0設計進水ss，m3/d； ce設計出水ss，m3/d； 剩余污泥總量：x=xv+xs=596.55+788.5=1385kg/d 剩余污泥濃度nr：剩余污泥含水率按99.3%計算，濕污泥量為12、復核污泥齡=式中： 污泥齡 y污泥產率系數(shù)，一般為 0.40.8取0.5 kd衰減系數(shù)，一般為0.040.075 取0.07 代入數(shù)值，= = =33d硝化所需最小污泥齡：=（1/×1.103（15-t）×fs 式中 硝化所需最小污泥齡d-1； 硝化細菌的增長速率d-1：t=0.2攝氏度時，取為0.35； fs安全系數(shù)：為保證出水氨氮小與5mg/l

23、取2.33.0；取2.3； t污水溫度：取冬季最不利溫度0.2攝氏度。=（1/×1.103（15-t）×fs=(1/0.35)×1.103（15-0.2）×2.3 =28d 經(jīng)校核，污泥齡滿足硝化要求。13、需氧量 設計需氧量包括氧化有機物需氧量，污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量及出水帶走的氧量。設計需氧量考慮最不利情況，按夏季時高水溫計算設計需氧量。a、氧化有機物需氧量，污泥自身需氧量o1以每去除1bod需要0.48oa的經(jīng)驗法計算。 = 2960(o2/d) 式中 oa 需氧量，o2/d； 活性污泥微生物每代謝1bod需氧量，一般生活污水取為0.420

24、.53，本設計取0.48； 1活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，一般生活污水取為0.110.188，本設計取0.12。b、氨氮硝化需氧量ob按下式計算； =4.57×10000×（32-5）×10-3-0.12× =1035(o2/d) 式中 4.57氨氮的氧當量系數(shù)； nk進水總凱氏氮濃度，g/l；nke出水總凱氏氮濃度，g/l； 系統(tǒng)每天排出的剩余污泥量，/d；總需氧量 /d=166.5/h 14、標準需氧量 標準需氧量計算公式：sor=csb（t）=cs（t）（+）ot=式中 sor水溫20，氣壓1.103×105pa時，轉移到曝氣池混合

25、液的總氧量，/h； aor在實際條件下，轉移到曝氣池混合液的總氧量，/h；cs（20）20時氧在清水中飽和溶解度，取ca（20）=9.17mg/l； 雜質影響修正系數(shù)，取值范圍=0.780.99，本例選用=0.90；含鹽量修正系數(shù)，本例取=0.95； 氣壓修正系數(shù)； pa所在地區(qū)大氣壓力，pa； t設計污水溫度，本設計考慮最不利水溫，夏季t=27.3； csb（t）設計水溫條件下曝氣池內平均溶解氧飽和度mg/l； cs（t）設計水溫條件下氧在清水中飽和溶解度，水溫27.3時，cs（27.3）=8.02；pb空氣擴散裝置處的絕對壓力，pa，pb =p+9.8×103h；p大氣壓力，p=

26、1.013×105； h 空氣擴散裝置淹沒深度，取微孔曝氣裝置安裝在距池底0.5m處，淹沒深度3.5m； ot氣泡離開水面時，氧的百分比，%； ea空氣擴散裝置氧轉移效率，本設計選用水下射流式擴散裝置，氧轉移效率ea按26%計算； c曝氣池內平均溶解氧濃度，取c=2mg/l。工程所在地海拔高度110m，大氣壓力p為0.99×105pa,壓力修正系數(shù)：=0.90pb=p+9.8×103h =1.013×105+9.8×103×3.5=1.356×105（pa）ot=×100%=16.4%csb（27.3）=cs（27

27、.3）（+）=8.02×（）=8.40mg/l 標準需氧量sor： sor= = =316.3/h 空氣擴散裝置的供氣量，可通過下式確定： g=4055m3/h15、空氣管系統(tǒng)設計 曝氣系統(tǒng)管道布置方式為，相鄰的兩個廊道的隔墻上設兩根干管，共四根干管，在每根干管上設5條配氣豎管，全曝氣池共設4×5=20條配氣豎管。每根豎管的配氣量為： m3/h 曝氣池平面面積為：每個空氣擴散器的服務面積按1.0 m3計，則所需空氣擴散器的總數(shù)為：個為安全計，本設計采用1200個空氣擴散器，每個豎管上安設的空氣擴散器的數(shù)目為：每個空氣擴散器的配氣量為 m3/h曝氣系統(tǒng)管道布置圖 第五節(jié) 接觸

28、消毒池 1. 設計參數(shù) 設計流量q=0.1157m3/s 接觸時間t=30 min 水深 h=2 m 隔板間隙 2.85 mm 池底坡度 2%-3% 排泥管 dn=200 mm 2. 容積v=qt=0.11573060=208.3 m3 3. 速度 4. 表面積 5. 廊道總寬：采用4個隔板，則廊道總寬為：b=2.855=14.25m ，b取14.5m 6. 接觸池長度 7. 接觸池高度 設接觸池高出水面安全高度為第六節(jié) 加氯間1. 加氯量 按每立方米投加5g計， 則2. 加氯設備選用1臺regal-2100型負壓加氯機，單臺加氯量為10kg/h。3. 加藥間建在接觸池之上，采用管道混合器混合

29、加藥。第七節(jié) 污泥濃縮池 設計計算： 濃縮后污泥濃度c2=30gl，含水率p2=97%總污泥量由cass產生剩余量為1385kg/dc1=(100-p)×10（kg/m3）濃縮池單池面積a（m2）式中： q-污泥量（m3/d） c-污泥固體濃度（g/l） m-濃縮池污泥固體通量kg/(m2.d)，因此時污泥為剩余污泥，則取50。分兩座池子，則濃縮池直徑濃縮池工作部分高度，污泥濃縮時間t=13h,則濃縮池工作部分高度.設池超高0.3。緩沖層高0.3m濃縮池總高：h=h1+h2+h3=3.87+0.3+0.3=4.47m。濃縮后污泥總體積：第八節(jié) 污泥脫水間1.參數(shù)選取壓濾時間取t =

30、4 h ；設計污泥量q0 =323 m3/d ；濃縮后污泥含水率為97% ；壓濾后污泥含水率為75% 。5. 污泥體積 式中 q脫水后污泥量 m3/d q0脫水前污泥量 m3/d p1脫水前含水率（%） p2脫水后含水率（%） m脫水后干污泥重量 （kg/d）脫水后污泥由螺旋輸送機送入小車運走，分離液返回cass池再次進行處理。第四章 污水廠總體布置 第一節(jié) 主要構（建）筑物與附屬建筑物見附圖 平面布置圖。第二節(jié) 污水廠平面布置見附圖。第三節(jié) 污水廠高程布置見附圖。第五章 總結及參考文獻第一節(jié) 設計總結在本次設計中，通過在圖書館及網(wǎng)上大量的資料搜集尋找，以及和老師、同學間的及時有效的交流，不僅主要構筑物，還有附屬構筑物以及設備選型等都進行