水污染控制設計

1、 設計題目：水污染控制工程設計 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 目 錄1、任務書 1 2、污水處理工藝流程說明2-1、工藝方案分析 2-2、工藝流程 3、設計說明書 3-1、進水管設計 3-2、粗格柵 3-2-1、柵條間隙數(shù) 3-2-2、柵槽寬度 3-2-3、過柵水頭損失 3 3-2-4、格柵總高度 33-2-5、柵槽總長度 33-3、污水提升泵房 43-4、沉砂池 53-4-1、沉砂池的長度 63-4-2、過水斷面的面積 63-4-3、沉砂池寬度 63-4-4、有效水深 63-4-5、沉砂池所需容積 63-4-6、每個沉砂斗所需的容積 63-4-7、沉砂斗的各部分尺寸 63-4-8

2、、沉砂斗的實際容積 63-4-9、沉砂室高度 63-5、初沉池 73-5-1、沉淀池總面積 83-5-2、沉淀池有效水深 83-5-3、沉淀部分有效容積 83-5-4、沉淀池長度 83-5-5、沉淀池的總寬度 83-5-6、沉淀池個數(shù) 83-5-7、校核 83-5-8、污泥容積 103-5-9、污泥斗的容積 103-5-10、梯形部分容積 103-5-11、校核 103-5-12、沉淀池的總高度 13-6、曝氣池 13-6-1、曝氣池進水BOD5濃度的確定 13-6-2、確定曝氣池對BOD5的去除率 13-6-3、校核污泥負荷率 23-6-4、確定混合液污泥濃度(X) 23-6-5、曝氣池容積

3、計算 23-6-6、確定曝氣池各部位的尺寸 23-6-7、平均時需氧量的計算 3 3-6-8、最大時需氧量 43-6-9、去除每千克BOD5的需氧量 43-6-10、最大時需氧量與平均時需氧量之比 43-6-11、供氣量的計算 43-6-12、空氣管路系統(tǒng)計算 53-6-13、空壓機的選定 63-7、二次沉淀池 63-7-1、二次沉淀池尺寸計算 63-7-2、校核 73-8、消毒接觸池 83-8-1、接觸池的尺 寸設計 83-8-2、加氯間設計 83-9、主要設備說明 93-10、附屬建筑物 93-11、平面布置 3-11-1、總平面布置原則3-11-2、總平面布置結果 4、參考文獻 11、任

4、務書1、設計題目某城市污水處理廠工藝設計2、設計資料（1）設計水量150000m3/d（2）總變化系數(shù)Kz=1.2（3）設計進水水質CODcr 300350 mg/L；Norg 1020 mg/L；BOD5 200 mg/L；TN 3040 mg/L；SS 200300 mg/L；TP 3040 mg/L；NH3-N 2030 mg/L；pH值 69。（4）處理要求 出水水質達到城市污水處理廠污水排放標準（GB18918-2002）中的二級標準。COD 100 mg/L；BOD5 30 mg/L；SS 30 mg/L；氨氮（以N計） 25 mg/L；總磷（以P計） 3 mg/L。（5）廠址見教

5、材P165圖15-6所示。（6）氣象及工程地質 常年平均氣溫 13；廠址周圍工程地質良好，適合修建城市污水處理廠。受納水體：府河，50年一遇最高水位598.00m地面標高：600.00m污水管管底標高（進入污水處理廠時）：596.00m3、設計內(nèi)容 工藝流程選擇； 構筑物工藝設計計算； 水力計算； 平面及高程布置； 附屬構筑物設計。4、設計成果 設計計算說明書（3.0萬字）；（可參考教材P166） 工藝設計圖（1#圖2張，總平面布置圖和高程布置圖各一張）； 采用計算機繪圖，文字處理自由選擇；5、設計要求 流程選擇合理，設計參數(shù)選擇正確； 計算說明書條理清楚，字跡工整，計算準確，并附設計計算示意

6、圖； 圖紙表達準確、規(guī)范。6、設計期限3周。7、主要參考文獻 教材水污染控制工程； 給水排水設計手冊； 環(huán)境工程設計手冊（水卷）； 本專業(yè)相關雜志。2、污水處理工藝流程說明2-1、工藝方案分析：由于污水的水質較好，污水處理工程沒有脫氮除磷的特殊要求，主要的去處目標是BOD5，根據(jù)可知,污水可生物降解, 重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標, 針對以上特點，以及出水要求，現(xiàn)有城市污水處理技術的特點，即采用傳統(tǒng)活性污泥法工藝處理本設計采取活性污泥法二級生物處理，曝氣池采用傳統(tǒng)的推流曝氣池。2-2、工藝流程污水的處理工藝流程如下圖：污水 格柵 污水泵房 出水井 計量槽 沉砂池 初沉池

7、曝氣池 二沉池 消毒池 出水3、設計說明書3-1、進水管道的計算 根據(jù)流量Q=150000m3d=1.736m3s該市排水系統(tǒng)為合流制，污水流量總變化系數(shù)為=1.2，所以設計流量為Qmax=180000m3d=2.09m3s，選擇管徑D=500mm，坡度。由環(huán)境工程設計手冊查得，進水管充滿度h/D=0.50，流速。計算得設計水深。3-2、粗格柵粗格柵用以截留水中較大懸浮物和漂浮物，以減輕后續(xù)處理構筑物的負荷，用來去除那些可能堵塞水泵機組駐管道發(fā)夢的較大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設施正常運行的裝置。設計規(guī)定：（1） 水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合以下要求：1） 人工清除2540mm2） 機械清

8、除1625mm3） 最大間隙40mm（2） 在大型污水處理廠或泵站前大型格柵（每日柵渣量大于0.2m3），應采用機械清除。（3） 格柵傾角一般用，機械格柵傾角一般為。（4） 過柵流速一般采用0.61.0m/s設計計算：3-2-1、柵條間隙數(shù)設粗格柵前水深h=1m，過柵流速v=1m/s，柵條間隙寬度b=0.04柵條傾角. =60°。柵條間隙數(shù)n為： n=Qmaxsinbhv=2.09×sin600.04×1×1=48.6 取49個3-2-2、柵槽寬度設柵條寬S=0.01m，則槽寬 B=Sn-1+bn=0.01×49-1+0.04×49=

9、2.44m3-2-3、過柵水頭損失：式中：水流通過格柵的水頭損失（m）k系數(shù)，格柵受污堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，一般k=3 形狀系數(shù)，本設計采用迎水，背水面均為半圓形的矩形 ，=1.67代人算得：h=3×1.67×(0.010.04)43×122×9.8×sin60=0.035m取水頭損失為：=0.035m.3-2-4、格柵總高度的計算柵前超高=0.3m，格柵的總高：H=h+=0.6+0.3+0.035=0.935m3-2-5、柵槽總長度L為：試中：柵前槽高，=h+=0.6+0.3=0.9m 進水管渠漸寬部分長度（m）；l1=B-D2tan1=

10、2.44-0.52×tan20=2.67m 柵槽與出水渠道漸縮長度（m）; =/2=2.67/2=1.33m進水渠展開角，=代入式中：L=6.02m計算結果：柵槽總長度：6.02m柵槽寬度：2.44m柵槽總高度：0.935m水頭損失：0.035m3-3、污水提升泵房提升泵房以提高污水的水位，保證污水能在整個污水處理流程過程中流過，從而達到污水的凈化。設計計算：設計選擇10臺水泵(9臺使用，1臺備用)，污水提升泵房的集水池容積：（以一臺水泵工作6分鐘的水量計算）V=Qmax×6×60n=2.09×6×609=83.6m3設有效水深h=4.4m。則

11、集水池的面積：S=Vh=83.64.4=19.0m3本設計取集水池面積：S=19.0，選擇池長為3m，寬為3m。計算結果：提升泵房集水池長：3m 提升泵房集水池寬：3m有效水深：4.4m3-4、沉砂池沉砂池的作用是從污水中將比重比較大的顆粒去除，其工作原理是以重力分離為基礎，故應將沉砂池的進水流速控制在只能使比重大的無極顆粒沉淀，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走。設計規(guī)定：（1） 城市污水廠一般應設置沉砂池，座數(shù)或分格應不少于2座（格），并按并聯(lián)運行原則考慮。（2） 設計流量應按分歧建設考慮：1） 當污水自流進入時，應按每期的最大設計流量計算；2） 當污水為用提升送入時，則應按每期工作水泵的最大組合

12、流量計算3） 合流制處理系統(tǒng)中，應按降雨時的設計流量計算。（3） 沉砂池去除的砂粒雜質是以比重為2.65，粒徑為0.2以上的顆粒為主。（4） 城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量為30m3計算，期含水率為60%，容重為1500kg/m3。（5） 貯砂斗容積應按2日沉砂量計算，貯砂斗池壁與水平面的傾角不應小于，排砂管直徑應不小于0.3m。（6） 沉砂池的超高不宜小于0.3m.（7） 除砂一邊采用機械方法。當采用重力排砂時，沉砂池和曬砂場硬盡量靠近，以縮短排砂管的長度。說明：采用平流式沉砂池，具有結構簡單，處理效果好的優(yōu)點，分兩格。設計計算：3-4-1、沉砂池的長度設水平流速v=2.0m/s

13、，污水在沉砂池中的停留時間t=20s。則沉砂池總長度：L=2*20=40m3-4-2、過水斷面的面積：A=Qmaxv=2.092.0=1.045m2 取13-4-3、沉砂池寬度沉砂池分兩格，即n=2，設每格寬度c=1m。池的總寬度：3-4-4、有效水深：3-4-5、沉砂池所需容積設清除沉砂的時間間隔T=1d，沉砂室所需的容積：V=86400QmaxXTKZ×106=86400×2.09×30×11.2×106=4.5m3式中：X城市污水的沉砂量，一般采用污泥3-4-6、每個沉砂斗所需的容積：設每一個分格有兩個沉砂斗，則每個斗所需的容積：V0=V

14、n×2=1.125m33-4-7、沉砂斗的各部分尺寸：設斗底寬b1=0.5m，斗壁和水平面的傾角為，斗高=0.35m，沉砂斗的上口寬度： 3-4-8、沉砂斗的實際容積：3-4-9、沉砂室高度沉砂池高度采用重力排砂，設池底坡度為0.06，坡向砂斗，沉砂室高度：沉砂池超高?。?，則沉砂池的總高度：本設計取沉砂池總高度：H=1.5m。設計結果： 沉砂池長度：40m 沉砂池寬度：2m（每格寬1m）有效水深：0.5m3-5、初沉池密度大于水的懸浮物在重力的作用下出現(xiàn)下沉，從而實現(xiàn)泥水分離，使得污水得到凈化。設計規(guī)定：（1） 設計流量應按分期建設考慮；（2） 沉淀池的個數(shù)或分格不應少于2個，比宜按

15、并聯(lián)系列設計；（3） 池的超高至少用0.3m；（4） 一般沉淀時間不小于1.0小時，有效水深多采用24m；（5） 沉淀池的緩沖層高度，一般用0.30.5m;（6） 污泥斗斜壁于水平面的傾角，方斗不宜小于，圓斗不宜小于（7） 初沉池的污泥區(qū)容積，一般按不小于2日的污泥量計算，采用機械排泥時，可按4小時的污泥量計算。說明：平流式沉淀池有沉淀效果好；對沖擊負荷和水溫變化的適應能力強；施工簡易，造價較低的優(yōu)點。本設計采用平流式沉淀池。設計計算：進水出水出水出水排泥平流式沉淀池3-5-1、沉淀池總面積設表面負荷：，沉淀時間：t=3h則沉淀池的總面積： A=3600Qmax2×q=3600

16、15;2.092×2=1881m2 取18813-5-2、沉淀池有效水深：h2=qt=2×3=6m3-5-3、沉淀部分有效容積： V0=3600Qmaxt=3600×2.09×2m3=15048m3 取150483-5-4、沉淀池長度取水平流速v=10m/s，沉淀池的總長度：L=3.6vt=3.6×10×3m=108m3-5-5、沉淀池的總寬度： B=AL=188172108=17m 取17m3-5-6、沉淀池個數(shù)設每個池寬度為b=5m沉淀池的個數(shù)：n=175=3.4取43-5-7、校核：長寬比：LB=10817=6.3>4長深

17、比：Lh2=1085=21>8經(jīng)校核，設計符合要求。進水口處設置擋流板，距池邊0.5m，出水口也設置擋流板，距出水口0.3m。平流式沉淀池的進水渠整流措施：出水口堰口和潛孔示意圖如下：平流式沉淀池出口集水槽形式：3-5-8、污泥容積取清除污泥的時間間隔為。進入池時的懸浮固體濃度為。設沉淀池對懸浮固體的去除率為，則出水中的懸浮固體濃度為：取污泥含水率為，則污泥容積為：V=QmaxT(ss0-ss1)1001000(100-p0)=180000×2×（280-112）×1001000×1000×（100-96）=1512m3每個池的污泥部分所

18、需的容積：V1=Vn=15124=378m33-5-9、污泥斗的容積污泥斗的上口寬度為，下口寬度，選用方斗斗壁和水平面的傾角為。則污泥斗的高度為：污泥斗上口的面積，下口的面積污泥斗的實際容積：3-5-10、梯形部分容積取污泥斗上梯形的坡度，坡向污泥斗，梯形的高度：梯形部分的污泥容積：,梯形上下底邊長， =L+0.3+0.5=36.8m =b=3m3-5-11、校核：污泥斗和梯形部分污泥容積 (符合要求)設緩沖層的高度。3-5-12、沉淀池的總高度：本設計取計算結果：沉淀池長度：36m 沉淀池寬度：6m沉淀池高度：7.1m有效水深：4m3-6、曝氣池的設計曝氣池的活性成分為活性污泥，活性污泥是細

19、菌，真菌，原生動物和后生動物等不同的微生物組成的。在凈化廢水時，它們與廢水中的有機營養(yǎng)物形成了極為復雜的食物鏈。活性污泥對廢水中懸浮性或溶解性有機污染物（少數(shù)無機污染物）的凈化，是由活性污泥吸附與凝聚和氧化與合成兩個活性作用完成的。說明：本設計采用平推流式曝氣池，平推流式曝氣池處理效率高，適于處理要求高而水質穩(wěn)定的廢水。曝氣池工作流程圖如下：設計計算：3-6-1、曝氣池進水濃度的確定經(jīng)由一級處理，對的去除率取35%，則進入曝氣池的濃度為，3-6-2、確定曝氣池對的去除率由于二級處理的出水要求，處理水中的非溶解性的濃度為：式中： b微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之間，這里去0.09活

20、性衛(wèi)生我在處理水中所占的比例，取0.4處理水中懸浮固體濃度，取處理水中溶解性的值為(出水)則二級處理對的去除率為 3-6-3、校核污泥負荷率擬定的BOD污泥負荷率為。但為了穩(wěn)妥，需加以校核，取; ，則：所以取 查得污泥體積指數(shù)3-6-4、確定混合液污泥濃度(X)污泥回流率為,最大污泥回流比?；旌弦何勰酀舛葹椋?-6-5、曝氣池容積計算曝氣池容積為：B=QSaNsX=180000×1170.3×3000=23400m33-6-6、確定曝氣池各部位的尺寸設3組曝氣池，每組容積為：V0=V3=234003=7800m3 池深取，每組曝氣池的面積為：F=V0H=78004=1950

21、m3池寬取，寬深比，介于12之間，符合要求。曝氣池的長度：L=FB=19504.5=433.3m長寬比：LB=433.34.5=96.3>10（符合要求）。由于長度較長所以采用4廊道，則每個廊道長L1=433.3/4=108.3m3-6-7、平均時需氧量的計算平均時需氧量為：Q2=a，QSr+b，VXv=0.5×150000117-301000+0.15×23400×22501000=14422.5kg/d=600kg/h式中： 回流污泥濃度，其值為：活性污泥代謝活動被降解的有機污染物的()量：，活性污泥微生物氧化分解有機物過程的需氧率，活性污泥微生物內(nèi)源代

22、謝的自身氧化過程的需氧率。3-6-8、最大時需氧量為：，Q2max=15727.5kg/d=655kg/h3-6-9、去除每千克的需氧量每日去除量BOD5=150000(117-30)/1000=13050kg/d去除每千克的需氧量：3-6-10、最大時需氧量與平均時需氧量之比:Q2maxO2=655600=1.093-6-11、供氣量的計算采用180型網(wǎng)狀膜微孔空氣擴散器，每個擴散器服務面積0.49，敷設于距池底0.2m處，淹沒深度3.8m，計算溫度定為30。查表得20和30，水中飽和溶解氧值為： ; 空氣擴散器出口處的絕對壓力： 空氣離開曝氣池池面時，氧的百分比 式中：空氣擴散裝置氧的轉移

23、效率，取12%曝氣池混合液中平均氧飽和濃度 式中：鼓風曝氣池內(nèi)混合液溶解氧飽和度平均值，mg/L換算為在20度條件下，脫氧清水的沖氧 取值.相應的最大需氧量為曝氣池平均供氧量： 曝氣池最大時供氧量： 去除1kg的供氧量 1污水的供氣量 3-6-12 空氣管路系統(tǒng)計算 在池中間設一根干管，兩個池共兩根，每根管設5對曝氣豎管，共10條配氣管，全池共設20條配氣管，每根豎管的供氣量為： 曝氣池平均面積為 每個空氣擴散器的服務面積按0.49計，則所需空氣擴散器的總數(shù)為 個 取250個每個豎管上安裝的空氣擴散器的數(shù)目為250/20=12.5個 取13個每個空氣擴散器的配氣量為 經(jīng)估算得空氣管路系統(tǒng)的總壓

24、力損失為1.0KPa網(wǎng)狀膜擴散器的壓力損失為5.88KPa，則總的壓力損失為 5.88+1.0=6.88KPa3-6-13 空壓機的選定空氣擴散裝置安裝在池底0.2m處，因此，鼓風機所需壓力為空氣機供氣量最大時為： 平均時為： 根據(jù)所需壓力和空氣量，決定選用LG60型壓縮機2臺，該型號壓縮機風壓50KPa，風量60，一臺工作一臺備用。計算結果：曝氣池長度： 108m曝氣池寬度：,兩組總寬平均時需氧量：600kg/h 最大時需氧量：655kg/h 平均時供氣量： 最大時供氣量： 3-7、二次沉淀池二次沉淀池有別于其他沉淀池，首先在作用上有其特點。它除了進行泥水分離外，還進行污泥濃縮；并由于水量，

25、水質的變化，還要暫時貯存污泥。由于二次沉淀池需要完成污泥濃縮作用，所需要的池面積大于進行泥水分離所需要的池面積。其次，進入而出沉淀池的活性污泥混合液在性質上有其特點?；钚晕勰嗷旌弦旱臐饪s高（20004000mg/L），具有絮凝性能，屬于成層沉淀。沉淀時泥水有清晰的界面，絮凝體結成整體共同下沉，初期泥水界面的沉速固定不變，僅與初濃度C有關u=f(c)。設計計算：3-7-1、尺寸計算（采用普通輻流式沉淀池）：沉淀池表面積：取，N=2A=Q設計Nq=1800002×1×24=3750m2池直徑;D=4A=4×37503.14=69m有效水深:取污水在沉淀池內(nèi)的沉淀時間

26、t=2.5h按4h計算二沉池污泥部分所需容積： 式中為回流污泥濃度 沉淀池底坡度落： 取i=0.05 h4=iD2-2=1.625m沉淀池圍邊有效水深： 取 緩沖層高度，刮泥板高度 校核： ,介于612之間，符合要求。沉淀池總高度： 取保護高度H=h1+h4+H0=0.3+1.625+3.5=5.425m3-7-1、校核槽內(nèi)水流速度：沉淀池的出水采用鋸齒堰，堰前設擋板，攔截污渣。出水采用雙側集水，取水槽寬為B=1.3m，水深h=0.8m，v=Q設計BhN×2=2.091.3×0.8×2×2=0.502m/s>0.3m/s，符合要求。堰上負荷： 取

27、堰沿寬度為B=0.3m 3-8、消毒接觸池說明：本設計采用兩組三廊道平流式消毒接觸池,接觸時間t=30min,液氯消毒.設計計算： 3-8-1、接觸池的尺寸設計設計廊道式接觸反應池一座，水力停留時間t為30min，廊道水流速度0.2m/s。（1） 接觸池容積V=Qt=2.09×30×60=3762m3（2） 接觸池表面積 接觸池平均水深設計為3m，則接觸池面積F=Vh=37623=1254m2（3） 廊道寬 b=Qhv=2.093×0.2=3.48m 取4m（4） 接觸池寬(采用10個隔板，則有11個廊道)B=11*2=22m（5） 接觸池長度L=FB=12542

28、2=57m3-8-2、加氯間設計：（1）、加氯量：按每立方米投加5g計，則每天W=5×150000×10-3=750kg（2）、加氯設備：選用臺REGAL-2100型負壓加氯機（3用1備），單臺加氯量為10kg/h。設計結果: 接觸池總長度:57m； 接觸池總高度為:3m；接觸池總寬度為:22m。3-9、主要設備說明序號名稱規(guī)格數(shù)量設計參數(shù)主要設備1格柵水頭損失：0.043mL×B×H =2.32×0.77×0.9461座設計流量Qd=150000m3/d柵條間隙柵前水深過柵流速HG-1200回旋式機械格柵1套超聲波水位計2套螺旋壓榨

29、機（300）1臺螺紋輸送機（300）1臺鋼閘門（2.0X1.7m）4扇手動啟閉機（5t）4臺2進水泵房L × B =4m×3m1座設計流量Q=375 m3/h單泵流量Q= 350m3/h3平流沉砂池L×B×H=1m×m×m1座設計流量Q m3/h水平流速v= 0.2 m/s有效水深H1= . m停留時間T= 50 S砂水分離器（0.5m）2臺4平流式初沉池L×B×H=6m×m×.m座設計流量Q= m3/h表面負荷q= 2.0m3/(m2·h)停留時間T= 2.0 d5曝氣池L×B×H =m×.5m×4.5m1座BOD為10，經(jīng)初沉池處理，降低5%LG60型壓縮機2臺，該型號壓縮機風壓50KPa，風量606普通輻流式二沉池D×H=m×.m2座設計流量Q= m3/h表面負荷q= 1.m3/