水污染课程设计~~~版本.docx

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1、 课程设计设计课题 镇污 水处理工艺设计 系部班级 环境工程1202 所属专业 环境工程 设 计 者 李云天 学 号 2012011359 指导教师 设计时间 前 言中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的14、美国的15，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。 扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后，中国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。到20世纪末

2、，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。 据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。 针对我国水资源使用现状，现代城市急需要建立一套完整的收集和处理工程设施来收集各种污水并及时的将之输送至适当地点、然后进行妥善处理后再排放或再利用。以达到是保护环境免受污染，以促进工农业生产的发展和保障人民的健康与正常生活

3、的目的。水污染控制技术在我国社会主义现代化建设中有着十分重要的作用。从环境保护方面讲，水污染控制技术有保护和改善环境、消除污水危害的作用，是保障人民健康和造福子孙后代的大事；从卫生上讲，水污染控制技术的兴起对保障人民健康具有深远的意义；对预防和控制各种疾病、癌症或是“公害病”有着重要的作用；从经济上讲，城市污水资源化，可重复利用于城市或工业，这是节约用水和解决淡水资源短缺的重要途径，它将产生巨大的经济效益。 在本次课程设计中，专门针对城市污水处理而设计，实现污水处理后的水质达到基本的国家二级排放标准，同时也是实现水资源利用最大化的一项重要措施。目 录第一章设 计 说 明 书6第一节 设计概况6

4、1.1规划时间61.2污水处理厂及污水管网工程规模61.3厂区地形61.4建设规模及内容61.5水文条件6第二节 设计原则7第三节 污水处理工艺流程说明73.1 工艺方案分析73.2 工艺流程8第四节 平面布置94.1 平面布置原则94.2 平面布置结果9第五节 高程布置105.1 高程布置原则105.2 高程布置注意事项10 5.3高程计算115.4 高程布置结果19第六节 主要设备及建筑物19 6.1 主要设备类表19 6.2 建筑物类表21 第二章 设 计 计 算 书22第一节 进水管设计22第二节 粗格栅计算222.1 栅条间隙数222.2 栅槽宽度232.3 过栅水头损失232.4

5、格栅总高度242.5 栅槽总长度24第三节 污水提升泵房计算24第四节 沉砂池计算254.1 沉砂池的长度264.2过水断面的面积264.3 沉砂池宽度264.4 有效水深264.5 沉砂池所需容积264.6 每个沉砂斗所需的容积274.7 沉砂斗的各部分尺寸274.8 沉砂斗的实际容积274.9 沉砂室高度 27第五节 初沉池计算285.1 沉淀池总面积295.2 沉淀池有效水深295.3 沉淀部分有效容积295.4 沉淀池总长度295.5 沉淀池总宽度295.6 沉淀池个数295.7 核算295.8 污泥容积315.9 污泥斗的容积31 5.10 梯形部分容积31 5.11核算325.12

6、 沉淀池总高度32第六节 曝气池计算33 6.1 曝气池进水BOD5浓度的确定33 6.2 确定曝气池对BOD5的去除率336.3 校核污泥负荷率33 6.4 确定混合液污泥浓度(X)33 6.5 曝气池容积计算346.6 确定曝气池各部位的尺寸34 6.7 平均时需氧量的计算34 6.8 最大时需氧量356.9 去除每千克BOD5的需氧量35 6.10最大时需氧量与平均时需氧量之比356.11 供气量的计算35 6.12空气管路系统计算376.13 空压机的选定37 第七节 二次沉淀池计算387.1 尺寸计算39 7.2 校核39第八节 消毒接触池计算39 8.1 接触池的尺寸设计398.2

7、加氯间设计40 结束语40 参考文献41附图一总平面布置图附图二 高程布置图 第一章 设计说明书第一节 设计概况1.1.规划时间：设计近期2011年，远期2030年。1.2污水处理厂及污水管网工程规模：污水处理厂规模：近期（2011年）处理规模26300m3/d。远期（2030年） 52600m3/d1.3厂区地形： 城市概况江南某城镇位于长江冲击平原，占地约 25.2 km2，呈椭圆形状，最宽处为 4.8 km ，最长处为 5.8 km 。 自然特征该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为 0.5 ，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高3.95 .0 m，地坪平均绝对标高为4.80 m。 属长江冲击

8、粉质砂土区，承载强度711 t/m2，地震裂度6 度，处于地震波及区。1.4.建设规模及内容：项目的建设规模为52600m3/d的污水处理厂。项目占地面积为70000m2 ，构筑物及建筑物占地面积为62885m2，绿地占地面积为7115m2。（1）进水水质COD400 mgL； BOD5200 mgL；SS250mgL；NH3-N30mg；TP4mgL； （2）出水水质污水排放执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中二级标准，即：COD 120mg/L，BOD5 30mg/L，SS 30mg/L。 1.5水文条件：全年最高气温40 ，最低-10 ;夏季主导风向为东南风;极

9、限冻土深度为17 cm;全年降雨量为1000 mm，当地暴雨公式为i = (5.432+4.383*lgP) / (t+2.583) 0.622，采用的设计暴雨重现期P = 1 年，降雨历时t = t1 + m t2, 其中地面集水时间t1为10 min，延缓系数m = 2。污水处理厂出水排入距厂150 m的某河中，某河的最高水位约为4.60 m，最低水位约为1.80 m，常年平均水位约为3.00 m。 第二节 设计原则1. 处理程度：城市污水经处理后应达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级标准，即：COD 120mg/L，BOD5 30mg/L，SS 30mg/L。2. 水工程规

10、划问题中，应从全局出发，合理布局，使其成为整个城市有机的组成部分。3. 符合环境保护要求，综合考虑，尽可能减少污染，有利于回收利用。4. 处理好近期的关系，做好远期的规划。5. 要考虑现状，充分发挥原有排水设施的作用,对原有设施进行分析，改造，利用。6. 排水工程的规划与设计处理好污染源治理与集中处理的关系，二者相互结合，以集中处理为主的原则。7. 注意工程建设中经济方面的要求，合理布置，节省投资。8. 在规划与设计排水工程时，必须认真贯彻和执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准，规范或规定。第三节 污水处理工艺流程说明3.1 工艺方案分析：工艺方案选择的原则污水处理工艺流程选择是根据原水水

11、质、出水水质要求，污水处理厂规模、污泥处置方法及当地的温度、工程地质、征地费用、电价等实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在确定处理工艺的过程中应遵循以下原则：(1) 采用的工艺运行可靠、技术成熟、处理效果良好，能保证出水水质达到排放标准，从而减少污水对城市水环境的影响。(2) 采用的工艺投资省、污水处理厂占地面积小，能耗少，运行费用低。(3) 安全稳妥的处理处置污泥，既节省投资，又避免而次污染。(4) 所采用的工艺应运转灵活，能适应一定的水质、水量的变化。(5) 操作管理简便有效，便于实现处理过程的自动控制，降低劳动强度和人工

12、费用，提高管理水平。(6) 污水处理工艺的确定应与污泥处理和处置工艺的方式结合起来考虑，以保证污水处理厂排出的污泥应易于处理和处置。(7) 所选工艺应最大程度地减少对周围环境的不良影响，如气味、噪声、气雾等，同时也要避免对周围环境产生不安全因素。(8) 一般来说, 大型城市污水处理厂（处理能力为10万20 万m3/d）的优选工艺是传统活性污泥法及其改进型A/O 和A/A/O 法，与SBR工艺相比最大的优势就是能耗低、运营费用较低，污水厂规模越大，这种优势越明显。中小型污水厂(处理能力小于10 万m3/d) 的优选工艺是氧化沟法和SBR法，这些工艺去除有机物的效率较高，有的兼有除磷脱氮的功能，基

13、建费用明显低于传统活性污泥法，且整个处理单元的占地面积只有传统活性污泥法的50%，由于中小型污水厂的水质水量变化比较剧烈，因此更适合选用抗冲击负荷能力强的氧化沟法和SBR法。3.2 工艺流程由于污水的水质较好，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去处目标是BOD5，根据可知,污水可生物降解, 重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标, 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，即采用传统活性污泥法工艺处理，本设计采取活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流式曝气池。污水的处理工艺流程如下图：污水 格栅 污水泵房 配水井 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 消毒池

14、出水第四节 平面布置4.1平面布置原则 该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则：（1）、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。（2）、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）。（3）、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。（4）、管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布

15、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。（5）、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。4.2 平面布置结果污水由北边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管和泵站排入河流。污水处理厂呈长方形，东西长280米，南北长250米。污水处理厂所处区域常年风向为东南风，因此生活办公区位于上风向。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东部，占地较大的水处理构筑物在厂区东部，沿流程自北向南排开，污泥处理系统在厂区的东南部。总平面布置参见附图1（平面布置图）。第五节 高程布置5.1高程布置

16、原则高程布置的内容主要包括各处理构（建）筑物的标高（如池顶、池低、水面等）、处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，从而使污水能够沿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。在布置高程时应按照以下原则进行：(1) 污水厂高程布置时，所依据的主要技术参数是构筑物高度和水头损失。在处理流程中相邻构筑物的相对高差取决于两个构筑物之间的水面高差，各个水面高差的数值就是流程中的水头损失；它主要由三部分组成，既构筑物本身的、连接管（渠）的及计量设备的水头损失等。因此进行高程布置时，应首先计算这些水头损失，而且计算所得的数值应考虑一些安全因素，以便留有余地。(2) 考虑远期发展，水量增加的预留

17、水头。(3) 避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。(4) 在计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降低运行费用。(5) 需要排放的处理水，常年大多数时间里能够自流排放水体。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为作为排放水位。(6) 应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶脱，并能自流。(7) 构筑物连接管（渠）的水头损失，包括沿程和局部水头损失。在确定连接管（渠）时，可考虑留有水量发展的余地。(8) 计量设施的水头损失。5.2.高程布置注意事项：(1) 选择一条距离最长

18、、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进行。(2) 水尽量经一次提升就应能靠重力通过处理构筑物，而中间不应再经加压提升。(3) 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）的设计流量。(4) 污水处理后应能自流排入下水道或者水体，包括洪水季节（一般按25年1遇防洪标准考虑）。(5) 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。(6) 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。污泥浓缩池、消化池等构筑物高程的确定，应注意

19、它们的污泥能排入污水井或者其他构筑物的可能性。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底下过深，又应避免沉砂池在地面上架得很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件差、地下水位较高时。5.3.高程计算通过高程计算确定构筑物的水面高程，结合地平面高程确定相应构筑物的埋深。此外，通过高程计算，同时确定提升泵房水泵的扬程。提升泵房后的构筑物高程计算方法为沿受纳水体逆推计算；提升泵房前的构筑物高程计算顺推。两者的差值加上泵房集水池最高水位与最低水位的差值即为提升泵的扬程。表中的水力损失=构筑物的损失+沿程损失+局部

20、损失（1）提升泵房的扬程污水厂地表水位为3m，污水处理厂厂区最高水位4.6m，高出地面1.6m；最低水位1.8m，低于地面1.2m。提升泵房最高水位与最低水位差为3m，则提升泵房扬程为 （2）各处理构筑物的高程确定设计地面标高为0m（并作为相对标高0.00m），其他标高均以此为基准。设计进水管处的水面标高为-3.00m，依次推算其他构筑物的水面标高，具体标高见表5-3及表5-4。5-1处理构筑物的水头损失构筑物名称格 栅沉砂池平流式沉淀池曝气池二沉池消毒池水头损失（cm）102510252040254050601030 水段各管段及构筑物水头损失计算：（1） 进水管口粗格栅水量 取则设管长，且

21、管子为铸铁管；则摩擦损失入口损失出口损失闸门损失总损失（2） 粗格栅间水头损失取（3） 污水提升泵房水头损失取（4） 污水提升泵房沉砂池水量 设水平流速则管径，取则设管长，且管子为铸铁管；则摩擦损失入口损失出口损失闸门损失总损失：（5） 沉砂池水头损失取（6） 沉砂池初沉池水量 设水平流速则管径，取则设管长，且管子为铸铁管；则摩擦损失入口损失出口损失闸门损失总损失： (7) 初沉池水头损失取(8) 初沉池配水井水量 设水平流速则管径，取则设管长，且管子为铸铁管；则摩擦损失入口损失出口损失闸门损失总损失：(9) 配水井的水头损失取h=0.400m(10) 配水井曝气池水量 设水平流速则管径，取则

22、设管长，且管子为铸铁管；则摩擦损失入口损失出口损失闸门损失总损失：(11) 曝气池水头损失取(12) 曝气池二沉池水量 设水平流速则管径，取则设管长，且管子为铸铁管；则摩擦损失入口损失出口损失计量仪表损失闸门损失(13) 总损失：(14) 二沉池的水头损失(15) 二沉池接触池水量 设水平流速则管径，取则设管长，且管子为铸铁管；则摩擦损失入口损失出口损失计量仪表损失闸门损失总损失(16) 接触池的水头损失(17) 接触池出水管口水量 设水平流速则管径，取则设管长，且管子为铸铁管；则摩擦损失入口损失出口损失计量仪表损失闸门损失总损失计算得到厂区内污水在处理流程中的水头损失，选最长的流程计算结果见

23、表5-2。表5-2 流程中水头损失名称管径D（mm）流速V(m/s)管长L(m)摩擦损失(m)局部损失（m）总损失(m)进水管口粗格栅10000.776350.02260.09030.1129粗格栅间0.2污水提升泵房0.2污水提升泵房沉砂池9000.958350.03970.14040.1801沉砂池0.2沉砂池初沉池10000.776350.02260.09030.1129初沉池0.3初沉池配水井10000.776250.01620.09030.1065配水井0.4配水井曝气池10000.776450.02910.09030.1194曝气池0.4曝气池二沉池10000.776450.029

24、10.29030.3194二沉池0.6二沉池接触池10000.776400.02580.29030.3161接触池0.2接触池出水管口10000.776500.03230.29030.32264.0899各处理构筑物的高程确定：设计地面标高为0m（并作为相对标高0.00m），其他标高均以此为基准。设计进水管处的水面标高为-3.00m，依次推算其他构筑物的水面标高，具体标高见表5-3及表5-4。表5-3 污水处理构筑物的水面标高、池顶标高及池底标高构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)池顶标高(m)进水井-3.00-3.800.15粗格栅-3.20-3.550.30泵房集水池-3.60-5.00

25、0.30沉砂池3.502.503.80初沉池3.00-1.003.30配水井2.50-1.503.00曝气池1.90-2.102.30二沉池0.90-3.401.20接触消毒池-0.30-1.800.20出水计量槽-0.20表5-4 污泥处理构筑物的水面标高、池顶标高及池底标高构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)池顶标高(m)污泥泵房-0.60-3.100.90浓缩池1.75-4.512.05污泥井-0.30-2.801.20储泥池3.00-0.503.50脱水机房0.004.005.4高程布置结果：高程布置参见附图2（高程布置图）第六节 主要设备及附属建筑物6.1主要设备列表：序号名称规格

26、数量设计参数主要设备1格栅LBH =3.30m1.58m1.02m1座设计流量Qd = 52600m3/d栅条间隙栅前水深h = 0.6m过栅流速HG-1200回旋式机械格栅1套超声波水位计2套螺旋压榨机（300）1台螺纹输送机（300）1台钢闸门（2.0X1.7m）4扇手动启闭机（5t）4台2进水泵房LBH=7.55m6.54m1.4m1座设计流量Q=2192m3/h单泵流量Q= 548m3/h3平流沉砂池LBH=1m3mm1座设计流量Q2192 m3/h水平流速v= 0.2 m/s有效水深H1= 1 m停留时间T= 50 S砂水分离器（0.5m）2台4平流式初沉池LBH=6.9m5.90m

27、9.7m4座设计流量Q= 2192m3/h表面负荷q= 2.0m3/(m2h)停留时间T= 2.0 h5曝气池LBH =0.6m22.6m4.7m2座BOD为200，经初沉池处理，降低5%LG60型压缩机5台，该型号压缩机风压50KPa，风量606普通辐流式二沉池DH=24m.3m4座设计流量Q= 2192m3/h表面负荷q= 1.m3/(m2h)停留时间T= 2.5 h，池边水深Ho=. m7接触消毒池LBH=32.m9m2m座设计流量Q=2042h停留时间T= .5 h有效水深H1=. m加氯间及氯库LB=12m9m1座投氯量 190/d氯库贮氯量按15d计选用2台REGAL-2100型负

28、压加氯机（1用1备），单台加氯量为10kg/h。9鼓风机房LB=9m6m1座10回流及剩余污泥泵房LB=9m6m1座11回流及剩余污泥泵房控制室LB=9m6m1座12回流水泵房LB=9m6m1座13泥场6.2 建筑物列表：各附属构筑物的尺寸见表：序号名称尺寸规格（mm） 1综合办公楼1710 2传达室54 3变配电室96 4机电修理间及工作棚105 5车库、仓库129 6食堂1918 7浴室及锅炉房108 第二章 设计计算书第一节 进水管道的计算 根据流量52600m3/d该市排水系统为合流制，工业污水流量变化系数为=1.3，所以设计流量为52600m3/d，选择管径D=1000mm，坡度。由

29、环境工程设计手册查得，进水管充满度h/D=0.65，流速v=0.776m/s。计算得设计水深h=0.67m。第二节 粗格栅粗格栅用以截留水中较大悬浮物和漂浮物，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发梦的较大的悬浮物，并保证后续处理设施正常运行的装置。设计规定：（1） 水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合以下要求：1） 人工清除2540mm 2） 机械清除1625mm3） 最大间隙40mm（2） 在大型污水处理厂或泵站前大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3），应采用机械清除。（3） 格栅倾角一般用，机械格栅倾角一般为。（4） 过栅流速一般采用0.61.0m/s设计计算：2.

30、1、栅条间隙数：设粗格栅前水深h=0.67m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙宽度b=0.02m栅条倾角 =60。栅条间隙数n为：取47个。2.2、栅槽宽度：设栅条宽S=0.01m，则槽宽： 2.3、过栅水头损失：式中：水流通过格栅的水头损失（m）k系数，格栅受污堵塞后，水头损失增加倍数，一般k=3 形状系数，本设计采用迎水，背水面均为半圆形的矩形 ，=1.67代入算得：取水头损失为：=0.071m.2.4、格栅总高度的计算：栅前超高=0.3m，格栅的总高：H=h+=0.6+0.3+0.071=1.02m2.5、栅槽总长度L为：试中：栅前槽高，=h+=0.6+0.3=0.9m 进水管渠渐宽部

31、分长度（m）； 栅槽与出水渠道渐缩长度（m）; =/2=0.301/2=0.1505m进水渠展开角，=代入式中：计算结果： 栅槽总长度：2.47m栅槽宽度：1.4m栅槽总高度：1.02m水头损失：0.071m第三节 污水提升泵房提升泵房以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。设计计算：设计选择5台水泵(4台使用，1台备用)，污水提升泵房的集水池容积：（以一台水泵工作6分钟的水量计算）设有效水深h=1.4m。则集水池的面积：本设计取集水池面积：S=49，选择池长为7.5m，宽为6.5m。计算结果：提升泵房集水池长：7.5m 提升泵房集水池宽：6.5m有效水深

32、：1.4m说明：因为前面粗格栅的栅条间隙宽度为0.02m小于0.025m，所以提升泵房后不设细格栅。第四节 沉砂池沉砂池的作用是从污水中将比重比较大的颗粒去除，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极颗粒沉淀，而有机悬浮颗粒则随水流带走。设计规定：（1） 城市污水厂一般应设置沉砂池，座数或分格应不少于2座（格），并按并联运行原则考虑。（2） 设计流量应按分歧建设考虑：1） 当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；2） 当污水为用提升送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算3） 合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。（3） 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。（4） 城市污水的沉砂量可按每109m3污水沉砂量为30000m3计算，期含水率为60%，容重为1500kg/m3。（5） 贮砂斗容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于，排砂管直径应不小于0.3m。（6） 沉砂池的超高不宜小于0.3m.（7） 除砂一边采用机械方法。当