水污染控制工程課程設計[1]

1、 水污染控制工程課程設計 設計題目1：某市衛(wèi)星城（A區(qū)）污水處理廠設計 目 錄第一章 總論第一節(jié) 設計任務和內(nèi)容第二節(jié) 基本資料第二章 污水處理工藝流程說明第三章 處理構(gòu)筑物設計第一節(jié) 設計流量的確定 第二節(jié) 格柵設計計算第三節(jié) 沉砂池設計計算第四節(jié) 輻流式初沉池設計計算第五節(jié) 傳統(tǒng)活性污泥法鼓風曝氣池設計計算第六節(jié) 向心輻流式二沉池設計計算第四章 污泥量計算第五章 污水處理廠的平面布置第六章 污水廠的高程布置第一章 總論根據(jù)城市總體規(guī)劃，計劃將該衛(wèi)星城將在近期內(nèi)建成以輕工、科研和文教事業(yè)為主的小城鎮(zhèn)，其中：工業(yè)以五個工廠為主體，人口為22萬人。結(jié)合當?shù)氐臍庀筚Y料、污水排水接納河流資料、工程地

2、質(zhì)資料和城市的污水水量、水質(zhì)，設置一個合適的污水處理廠處理污水。第一節(jié) 、設計任務和內(nèi)容：根據(jù)規(guī)劃和所給的其它原始資料，設計污水處理廠，具體內(nèi)容包括： 1選擇污水廠的廠址； 2確定污水處理廠的工藝流程，選擇處理構(gòu)筑物并通過計算確定其尺寸（附必要的草圖）； 3污水廠的工藝平面布置圖，內(nèi)容包括：標出水廠的范圍、全部處理構(gòu)筑物及輔助建筑物、主要管線的布置、主干道及處理構(gòu)筑物發(fā)展的可能性（1圖）； 4污水廠工藝流程高程布置，表示原水、各處理構(gòu)筑物的高程關系、水位高度以及污水廠排放口的標高（1圖）； 5按施工圖標準畫出曝氣池的平面、立面和剖面圖（1圖）； 6按擴大初步設計的要求，畫出二沉池的工藝設計圖，

3、包括平面圖、縱剖面及橫剖面圖（1圖）；7編寫設計說明書、計算書。第二節(jié)、 基本資料： 1 氣象資料風向全年主導風向為北風，夏季主導風向為南風年平均風速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日為暴雨集中期溫度年平均11oC，極端溫度：最高37.3oC，最低 -20oC土壤冰凍深度0.70.83m地基承載力各層均在120Kpa以上地下水位地面下2.0m2 污水排水接納河流資料： 據(jù)19601998年連續(xù)觀測，河道的最高洪水位標高為214.00m，常水位標為211.00m，枯水位標高為209.00m。 經(jīng)當?shù)丨h(huán)保部門商定：城市二級污水處理廠排水（BOD

4、530mg/l，SS30mg/l）滿足河水水質(zhì)要求。3 工程地質(zhì)資料：地質(zhì)鉆探結(jié)果表明，沿河地質(zhì)結(jié)構(gòu)（由上而下）由表土層、亞粘土層、細砂中砂層、卵石層以及基巖層構(gòu)成。其中表土層2m以下，亞粘土層3.56.5m?；鶐r層最淺7m以下，最深12m以下，地基計算強度建議采用2.1kg/cm2，地下水質(zhì)對各類水泥均無侵蝕作用，地震基本烈度為7度。4 污水水量、水質(zhì)根據(jù)城市總體規(guī)劃，該衛(wèi)星城將在近期內(nèi)建成以輕工、科研和文教事業(yè)為主的小城鎮(zhèn)，其中：工業(yè)以五個工廠為主體，人口（A）為22萬人。環(huán)保規(guī)劃及水量、水質(zhì)如下：1) 排水系統(tǒng)：雨水與污水采用分流制，生活污水與工業(yè)廢水為合流制，污水處理廠只考慮處理生活污

5、水與工業(yè)廢水，輸入污水廠的污水干管直徑為900mm，管底埋深為地面以下5.3m，充滿度為0.5；類別流量(m3/d)COD(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)pH生活污水2700040030020067工業(yè)廢水甲廠480060035040067乙廠130010005007006.87.5丙廠1200496185中性丁廠3700657281131中性戊廠500047819199中性注：（1）表中數(shù)值為日平均值；（2）工業(yè)廢水的時變化系數(shù)為1.3，生活污水總變化系數(shù)為1.4；（3）污水平均水溫為25oC（夏季）和15oC左右（冬季）；（4）工業(yè)廢水的水質(zhì)不影響生物處理。2) A區(qū)地面由

6、北向南坡度為1%，污水處理廠擬用場地選在A區(qū)南段，此處由西北向東南方向的坡度為0.5%，進入污水廠的A區(qū)排水管端點的地面標高為220.00m第二章 污水處理工藝流程說明 格柵格柵第二章 處理構(gòu)筑物設計第一節(jié) 設計流量的確定1. 平均日流量平均日流量為2. 最大日流量污水日變化系數(shù)取 ，而 ，則有： 最大日流量 3. 最大日最大時流量（設計最大流量） 時變化系數(shù)取 ，而，則有：最大日最大時流量第二節(jié) 格柵設計計算中格柵用以截留水中的較大懸浮物或漂浮物，以減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負荷，用來去除那些可能堵塞水泵機組駐管道閥門的較粗大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設施能正常運行的裝置。1.格柵的設計要求（1）水

7、泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合下列要求：1) 人工清除 2540mm2) 機械清除 1625mm3) 最大間隙 40mm（2）過柵流速一般采用0.61.0m/s.（3）格柵傾角一般用450750。機械格柵傾角一般為600700.（4）格柵前渠道內(nèi)的水流速度一般采用0.40.9m/s.（5）柵渣量與地區(qū)的特點、格柵間隙的大小、污水量以及下水道系統(tǒng)的類型等因素有關。在無當?shù)剡\行資料時，可采用： 1）格柵間隙1625mm適用于0.100.05m3 柵渣/103m3污水；2）格柵間隙3050mm適用于0.030.01m3 柵渣/103m3污水.（6）通過格柵的水頭損失一般采用0.080.15m。2.

8、 格柵尺寸計算設計參數(shù)確定：設計流量Q1=0.70m3/s（設計2組格柵），以最高日最高時流量計算；柵前流速：v1=0.7m/s， 過柵流速：v2=0.9m/s；渣條寬度：s=0.01m， 格柵間隙：b=0.02m；柵前部分長度：0.5m， 格柵傾角：=60；單位柵渣量：w1=0.05m3柵渣/103m3污水。設計中的各參數(shù)均按照規(guī)范規(guī)定的數(shù)值來取的。（1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得:柵前槽寬= =1.41m，則柵前水深（2）柵條間隙數(shù)： (取n=48)（3）柵槽有效寬度：B0=s（n-1）+bn=0.01（48-1）+0.0248=1.43m 考慮0.4m隔墻：B=2B0+0

9、.4=3026m（4）進水渠道漸寬部分長度：（其中1為進水渠展開角，取1=）（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（6）過柵水頭損失（h1）設柵條斷面為銳邊矩形截面，取k=3，則通過格柵的水頭損失： 其中： h0：水頭損失； k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3； ：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時=2.42。（7）柵后槽總高度（H）本設計取柵前渠道超高h2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.71+0.3=1.01mH=h+h1+h2=0.71+0.103+0.3=1.11m（8）柵槽總長度 L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tan=2.54+1

10、.27+0.5+1.0+1.01/tan60=7.06m（9）每日柵渣量在格柵間隙在20mm的情況下，每日柵渣量為： 所以宜采用機械清渣。第三節(jié) 沉砂池設計計算1. 沉砂池的選型：沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞。沉砂池有平流式、豎流式、曝氣式和旋流式四種形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建費用低的優(yōu)點；豎流式沉砂池污水由中心管進入池后自下而上流動，無機物顆粒借重力沉于池底，處理效果一般較差；區(qū)旗沉砂池則是在池的一側(cè)通入空氣，使污水沿池旋轉(zhuǎn)前進，從而產(chǎn)生與主流方向垂直的橫向恒速環(huán)流。砂粒之間產(chǎn)生摩擦作用，可使沙

11、粒上懸浮性有機物得以有效分離，且不使細小懸浮物沉淀，便于沉砂和有機物的分別處理和處置。平流式沉砂池具有構(gòu)造簡單、處理效果好的優(yōu)點。本設計采用平流式沉砂池。2 設計資料1）沉砂池表面負荷200m3/(m2h),水力停留時間40s；2）進水渠道直段長度為渠道寬度的7倍，并不小于4.5 米，以創(chuàng)造平穩(wěn)的進水條件；3）進水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情況下為0.6-0.9m/s，在最小流量時大于0.15m/s；但最大流量時不大于1.2m/s；4）出水渠道與進水渠道的夾角大于270 度，以最大限度的延長水流在沉砂池中的停留時間，達到有效除砂的目的。兩種渠道均設在沉砂池的上部以防止擾動砂子。5）

12、出水渠道寬度為進水渠道的兩倍。出水渠道的直線段要相當于出水渠道的寬度。6）沉砂池前應設格柵。沉砂池下游設堰板，以便保持沉砂池內(nèi)需要的水位。計算草圖如下圖所示：2.1 設計參數(shù)確定設計流量：=700L/s（設計2組池子，每組Q=450L/s=0.45m3/s） 設計流速：v=0.25m/s 水力停留時間：t=40s2.2 池體設計計算（1）沉砂池長度：L=vt=0.2540=10m（2）水流斷面面積：（3）沉砂池總寬度：每組寬取B=2m0.6m（4）有效水深：h2=A/B=1.8/2=0.9m （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，則每個沉砂斗容積

13、（每組沉砂池設兩個沉砂斗，兩組共有4個沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=30m3/105m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容積： 設計斗底寬a1=0.50m，斗壁與水平面的傾角為60，斗高hd=1.0m，則沉砂斗上口寬：沉砂斗容積： = 1.27m3 （7）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： 則沉泥區(qū)高度為h3=hd+0.06L2 =1.0+0.063.35=1.20m 池總高度H ：設超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.6+1.20=2.1m（8）進水漸寬部分長度:（9）出水漸窄部分長度:L3=L1=1.0m（10）校核最小流量時的流速：最小流量一

14、般采用即為0.5Qmax，則，符合要求.(11) 進水渠道格柵的出水通過DN1200mm的管道送入沉砂池的進水渠道，然后向兩側(cè)配水進入進水渠道,污水在渠道內(nèi)的流速為: 式中： B1進水渠道寬度（m），本設計取1.5m； H1進水渠道水深（m），本設計取0.5m。(12) 出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保證沉砂池內(nèi)水位標高恒定，堰上水頭為：式中： m流量系數(shù)，一般采用0.4-0.5；本設計取0.4；（13） 排砂管道本設計采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管徑DN=200mm。第四節(jié) 輻流式初沉池設計計算輻流式初沉池擬采用中心進水，沿中心管四周花墻出水，污水由池中心向池四周輻射流動，

15、流速由大變小，水中懸浮物流動中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥機將污泥推至污泥斗排走，澄清水從池周溢流入出水渠。輻流沉淀池由進水裝置、中心管、穿孔花墻、沉淀區(qū)、出水裝置、污泥斗及排泥裝置組成。本設計選擇兩組輻流式沉淀池，每組設計流量為0.3m3/s，從沉砂池流出來的污水進入集配水井，經(jīng)過集配水井分配流量后流入輻流沉淀池。計算草圖下圖：1. 沉淀部分水面面積 表面負荷一般采用1.5-3.0，本設計取=2.0，沉淀池座數(shù)n=2。2. 池子直徑 D = = （D取29m）3. 沉淀部分有效水深 設沉淀時間t = 2h ,有效水深： h2 =qt =22=4m4. 沉淀部分有效容積 Q = t

16、 =5. 污泥部分所需的容積 進水懸浮物濃度C0為0.474kg/m3，出水懸浮物濃度C1以進水的50%計，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取貯泥時間T=4h，污泥部分所需的容積： V= =則每個沉淀池污泥所需的容積為39.7m3 6. 污泥斗容積 設污泥斗上部半徑r12m，污泥斗下部半徑r2=1m，傾角取=60，則 污泥斗高度： h5 = （r2- r1）tg=（2-1）tg60=1.73m 污泥斗容積： V1 = （r12+r2r1+r22）= （22+21 +12）=12.68m3 7. 污泥斗以上圓錐體部分污泥容積 池底坡度采用0.05-0.10，本設計

17、徑向坡度i=0.05，則圓錐體的高度為：h4 = （R- r1）i=（13-2）0.05 = 0.55m 圓錐體部分污泥容積：V2 = （R2+Rr1+r12）=污泥總體積：V= V1+ V2 =12.68+114.56 =127.24 m316.2m3 ，滿足要求。8. 沉淀池總高度 設沉淀池超高h1=0.3m，緩沖層高h3 =0.5m，沉淀池總高度： H = h1+h2 +h3+h4 +h50.3+4+0.5+0.55+1.737.08 m 9. 沉淀池池邊高度 H= h1+h2 + h3 = 0.3+4+0.5 = 4.8 m10. 徑深比 D/ h2 = 29/4 = 7.2 (符合要

18、求)11. 進水集配水井 輻流沉淀池分為二組，在沉淀池進水端設集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流進每組沉淀池。 配水井中心管徑： 式中： v2 配水井內(nèi)中心管上升流速（m/s），一般采用v20.6m/s；取0.7m/s配水井直徑： 式中：v3 配水井內(nèi)污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s.12. 進水管及配水花墻沉淀池分為四組，每組沉淀池采用池中心進水，通過配水花墻和穩(wěn)流罩向池四周流動。進水管道采用鋼管，管徑DN=600mm，進水管道頂部設穿孔花墻處的管徑為800mm。沉淀池中心管配水采用穿孔花墻配水，穿孔花墻位于沉淀池中心管上部，布置6個穿

19、孔花墻，過孔流速： 式中： 孔洞的寬度（m）； 孔洞的高度（m）； 孔洞個數(shù)(個)。v4 穿孔花墻過孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s；13. 集水槽堰負荷校核設集水槽雙面出水，則集水槽出水堰的堰負荷為：q0 = = m3/(ms) = 1.9L/(mS)10 （符合設計要求）本設計設五廊道式曝氣池，廊道長度為： L1 = L/5=108/5 = 21.6m本設計取超高為0.5 m，則曝氣池總高為： H = 4.20.5 = 4.7m 第六節(jié) 向心輻流式二沉池設計計算為了使沉淀池內(nèi)水流更穩(wěn)、進出水配水更均勻、存排泥更方便，常采用圓形輻流式二沉池。該沉淀池采用周邊進水，中心出水的幅流式沉淀池，采用吸泥機排泥。計算草圖如下圖1.設計參數(shù)的選取 表面負荷：qb范圍為1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h，出水堰負荷設計規(guī)范規(guī)定取值范圍為1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)；沉淀池個數(shù)n=4；沉淀時間T=2h2.沉淀池尺寸設計（1）每組池子表面積為： （2）池子直徑 （取20 m）（3） 池