1、水污染控制工程課程設計設計題目：某城市日處理16萬m3污水處理廠工藝設計系 別：環境工程與化學系專 業：環境監測與治理目錄第一章 總論11.1設計題目11.2設計要求11.3設計資料1第二章 污水處理工藝流程說明12.1工藝方案分析12.2工藝流程1第三章 設計說明書23.1進水管道的計算23.2 粗格柵23.3 污水提升泵房43.4 細格柵53.5沉砂池63.6初沉池73.7曝氣池103.8二沉池133.9 污泥泵房143.10消毒池143.11污泥濃縮脫水機房153.12主要設備說明15第四章 污水廠總體布置174.1污水處理廠平面布置174.2污水處理廠處理工藝高程布置17參考文獻17小

2、結18第一章 總論1.1設計題目某城市日處理16萬m3污水處理廠工藝設計1.2設計要求污水經二級處理后應符合下列要求：CODCrmg/L, BOD5 20mg/L，SS 30mg/L, 氨氮 5mg/L。1.3設計資料(1)污水水質水量污水處理水量：16萬m3/d；污水流量總變化系數取1.2污水水質：CODCr=450mg/L, BOD5 =200mg/L，SS =250mg/L, 氨氮=15mg/L。(2) 氣象及水文資料風向：全年主導風向為北北東風。氣溫：最冷月平均-3.5最熱月平均32.5最大凍土深度0.18m水文：降水量年平均728mm；蒸發量年平均1210mm；地下水位，地面下5-6

3、m。(3) 廠區地形廠區海拔標高65，污水進入格柵間水面相對原地面標高為-2.70，二沉池出水井水面相對原地面標高為-0.30。第二章 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0.3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，現有城市污水處理技術的特點，即采用傳統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：污水格柵污水泵房沉砂池初沉池曝氣池二沉池消毒池出水第三章 設計說明書3

4、.1 進水管道的計算根據流量Q=160000m3/d=6666.7 m3/h=1.852 m3/s污水流量總變化系數取1.2,則最大設計流量Qmax=192000 m3/d =8000 m3/h =2.222 m3/s，選擇管徑D=500mm，坡度i=0.0016。由環境工程設計手冊查得，進水管充滿度h/D=0.75，最小設計流速為0.81。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夢的較大的懸浮物，并保證后續處理設施正常運行的裝置。設計規定：(1) 水泵處理系統前格柵柵條間隙，應符合以下要求：人工清除2540mm機械清

5、除1625mm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：格柵的設計計算主要包括格柵形式選擇、尺寸計算、水力計算、柵渣量計算等，都可通過簡圖3-1進行格柵計算。圖3-1 格柵水力計算簡圖柵條間隙數:本設計選4臺粗格柵，根據最優水利斷面公式知，每臺過柵流量為 m/s。設過柵流速v=0.9m/s，柵條間隙寬度b=0.025 m，柵條傾角.，則柵前水深m柵條間隙數n為：取42個柵槽寬度設柵條寬S=0.01m，則槽寬 m 過柵水頭損失： 式中：h2水

6、流通過格柵的水頭損失（m）k系數，格柵受污堵塞后，水頭損失增加倍數，一般k=3 形狀系數，本設計采用迎水為半圓形的矩形 ，=1.83帶入計算得：h2=3×1.83×(0.01/0.025)4/3×(0.92/19.6)sin60°=0.058 m格柵總高度的計算設柵前超高h1=0.3m，格柵的總高：H=h+ h1+h2=0.56+0.3+0.058=0.918 m柵槽總長度L為： 試中：柵前槽高，H 1=h+ h1=0.86mL1進水管渠漸寬部分長度（m）；其中B1為進水渠道寬度B1=1.5h=1.5×0.56=0.84 m L1=(1.46-

7、0.84)/2×tg20°=0.852mL2柵槽與出水渠道漸縮長度（m）;一般 L2=0.5 L1=0.5×0.852=0.426m進水渠展開角，=代入式中：L=0.852+0.426+0.5+1.0+0.86/1.732=3.27m 每日柵渣量W式中：W1單位體積污水柵渣量，m3/(103 m3污水)一般取0.1-0.01，細格柵取大值，粗格柵取小值；Kz污水流量總變化系數。代入式中：W=2.222×0.02×86400/(1.2×1000)=3.2 m3/d > 0.2 m3/d宜采用機械清渣。柵寬=0.556/(0.56&

8、#215;0.9)=1.103m選用4臺GH-1300弧形格柵除污機，主要技術參數見表3-1。表3-1 GH-1300弧形格柵除污機主要技術參數有效柵寬/mm設備寬度/mm耙齒間隙/mm適用槽寬/mm安裝角度/(°)耙行速度/(m/min)11401300251400752.143.3 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：經泵提升后的水面高度=二沉池出水井水面相對原地面標高+二沉池水損+曝氣池水損+初沉池水損+沉砂池水損+細格柵水損+管道水頭損失+富余水頭=-0.3+0.6+0.4+0.6+0.25+0.2+0.

9、95+0.5=3.2m設集水池有效水深=2.00m，過格柵水頭損失=0.06m，進水管的管底標高=-2.7m則集水井最低水位=-2.7+0.5×0.75-2.0-0.06=-4.765m取泵站內水頭損失=0.30m，富余水頭=1.00m則水泵揚程=提升后的水面高度-集水井最低水位+泵站內水頭損失+富余水頭=3.2-(-4.765)+0.30+1.00=9.265m根據Qmax=192000 m3/d =8000 m3/h，選用4用1備450QW2200-10-110型潛水排污泵，采用自動耦合式安裝形式，主要性能參數見表3-2。表3-2 450QW2200-10-110型潛水排污泵主要

10、性能參數流量/( m3/h)揚程/m排出口口徑/mm功率/kw轉速/(r/min)泵重/kg22001045011099023003.4 細格柵柵條間隙數:選用4臺細格柵，每個旋流沉砂池各對應1臺細格柵。每臺過柵流量為 m/s, 設柵前水深h=0.8m,過柵流速v=0.9m/s,柵條間隙寬度b=0.01 m，柵條傾角. ，則柵條間隙數，取72個柵槽寬度設柵條寬S=0.01m，則槽寬m過柵水頭損失： 式中：h2水流通過格柵的水頭損失（m）k系數，格柵受污堵塞后，水頭損失增加倍數，一般k=3 形狀系數，本設計采用迎水為半圓形的矩形 ，=1.83帶入計算得：h2=3×1.83×(

11、0.01/0.01)4/3×(0.92/19.6)sin60°=0.196 m格柵總高度的計算設柵前超高h1=0.3m，格柵的總高：H=h+ h1+h2=0.8+0.3+0.196=1.3 m柵槽總長度L為： 試中：柵前槽高，H 1=h+ h1=1.1mL1進水管渠漸寬部分長度（m）；其中B1為進水渠道寬度B1=1.5h=1.5×0.8=1.2m L1=(1.43-1.2)/2×tg20°=0.315mL2柵槽與出水渠道漸縮長度（m）;一般 L2=0.5 L1=0.5×0.315=0.158m進水渠展開角，=代入式中：L=0.315+

12、0.158+0.5+1.0+1.1/1.732=2.61m 每日柵渣量W式中：W1單位體積污水柵渣量，m3/(103 m3污水)一般取0.1-0.01，細格柵取大值，粗格柵取小值；Kz污水流量總變化系數。代入式中：W=2.222×0.09×86400/(1.2×1000)=14.4 m3/d > 0.2 m3/d宜采用機械清渣。柵寬=0.556×1000/(0.8×0.9)=772.2選用4臺GH-1300弧形格柵除污機，主要技術參數見表3-3。表3-3 GH-1300弧形格柵除污機主要技術參數有效柵寬/mm設備寬度/mm耙齒間隙/mm適

13、用槽寬/mm安裝角度/(°)耙行速度/(m/min)11401300101400752.143.5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。設計規定： 城市污水廠一般應設置沉砂池，座數或分格應不少于2座（格），并按并聯實行原則考慮。 設計流量應按分歧建設考慮：當污水自流進入時，應按每期的最大設計流量計算；當污水為用提升送入時，則應按每期工作水泵的最大組合流量計算合流制處理系統中，應按降雨時的設計流量計算。 沉砂池去除的砂粒雜質是以比重為2.65，粒徑為0.2以上

14、的顆粒為主。 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。 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。 沉砂池的超高不宜小于0.3m. 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。常用的沉砂池形式有平流式、曝氣、旋流沉砂池等。平流式沉砂池是常用的一種形式，具有結構簡單，處理效果好的優點，但流速不易控制，排砂常需要洗砂處理等；曝氣沉砂池通過調節曝氣量可控制流速，沉砂效率穩定但耗能高；旋流式沉砂池可利用機械力控制水流流態與流速，沉砂效果好且占地面積小

15、。說明：通過比較，本設計采用旋流式沉砂池。設計計算：設計4個2組合建旋流式沉砂池，則每個設計流量=8000/4=2000 m3/h=48000 m3/d根據給水排水設計手冊第5冊，選用旋流式沉砂池-12，沉砂池直徑為D=3.66m，水深h=0.94m,池高H=3.55 m。下面校核表面負荷和停留時間。表面負荷 m3/(·h),符合150-200 m3/(·h)的要求；沉砂池總容積V=AH=1/4×3.14×3.66×3.55=37.3 m3,t=V/Q=37.3/0.556=67s滿足停留時間不小于30s。污水的沉砂量，可按0.03L/ m3計

16、算則排砂量=0.03×192000×0.001=5.76 m3/d每個旋流式沉砂池各選用一臺南京藍深環境工程設備生產的XLCS-1800A旋流式沉砂池除砂器，流量1800，中心氣提方式吸砂。每組選一臺與其配套使用的LSSF型螺旋式砂水分離器。3.6初沉池密度大于水的懸浮物在重力的作用下出現下沉，從而實現泥水分離，使得污水得到凈化。設計規定： 設計流量應按分期建設考慮； 沉淀池的個數或分格不應少于2個，比宜按并聯系列設計； 池的超高至少用0.3m； 一般沉淀時間不小于1.0小時，有效水深多采用24m； 沉淀池的緩沖層高度，一般用0.30.5m; 污泥斗斜壁于水平面的傾角，方斗

17、不宜小于，圓斗不宜小于 初沉池的污泥區容積，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。沉淀池按池內水流方向不同分為平流式、豎流式及輻流式三種。三種沉淀池的優缺點及適用條件見表3-4表3-4三種沉淀池的優缺點及適用條件池型優點缺點適用條件平流式對沖擊負荷和溫度變化適應能力較強施工簡單，造價低 池子配水不均勻 采用多斗排泥時，每個泥斗需要單獨設排泥管各自操作；采用機械排泥時設備易腐蝕適用地下水位較高及地質較差的地區適用大、中、小型污水處理廠豎流式排泥方便，管理簡單占地面積小 池子深度大，施工困難 對沖擊負荷及溫度變化適應能力差且造價高 池徑不宜太大適用于處理水量不太大的

18、小型污水處理廠輻流式采用機械排泥，運行較好排泥設備有定型產品 水流速度不穩定； 易于出現異重流現象； 機械排泥設備復雜，對池體施工質量要求高適用地下水位較高的地區適用大、中型污水處理廠說明：通過比較，本設計采用中間進水周邊出水輻流式沉淀池。設計計算：每個沉淀池表面積A：取表面水力負荷q=3.0 m3/(·h),池個數n=4池直徑：m,取 D=30m;有效水深h2:取污水在沉淀池內的沉淀時間 t=1.0hh2=qt=3.0×1.0=3.0 m 沉淀部分有效容積V: m3設SS去除率為E=60，污泥含水率為P=96，排泥時間T=4則污泥部分所需容積： m3污泥斗容積：設污泥斗上

19、部半徑r1=2m，污泥斗下部半徑r2=1m，,則污泥斗高度m污泥斗容積V1: m3圓錐體部分高度：設沉淀池底坡度落： 取i=0.05，則圓錐體部分高度 m m3污泥總容積 m3 池子總高度H:取池子超高 m ，采用機械排泥，緩沖層高度， 則 m 沉淀池池邊高度: m排泥機械：根據池徑和池邊高度，選擇南京藍深環境工程設備公司生產的ZBGN-30型橋式周邊傳動刮泥機。主要技術參數見表3-5表3-5 ZBGN-30型橋式周邊傳動刮泥機的主要技術參數池徑/m池邊高度/m周邊速度/(m/mim)驅動功率/kw303.831.53.7曝氣池曝氣池的活性成分為活性污泥，活性污泥是細菌，真菌，原生動物和后生動

20、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：本設計采用推流式曝氣池，推流式曝氣池處理效率高，適于處理要求高而水質穩定的廢水。曝氣池工作流程圖如下：設計計算：設4座曝氣池則每座曝氣池的日平均流量Q=160000/4=40000 m3/d以下計算都是單個曝氣池的有關數據曝氣池進水濃度BOD5的確定經由一級處理，對BOD5的去除率取35%，則進入曝氣池的BOD5濃度為mg/L確定曝氣池對BOD5的去除率由于二級處理的出水要求BOD5

21、=20mg/L， 則二級處理對BOD5的去除率為 曝氣池的尺寸確定：設混合液懸浮(MLSS)濃度mg/L，則混合液揮發性懸浮(MLVSS)濃度 mg/L，取污泥負荷0.4kgBOD5/(kgMLVSS·d)則容積負荷kgBOD/(·d)則 每座曝氣池的容積 池深取，每座曝氣池的面積為：池寬取B=6m，寬深比，介于12之間，符合要求。曝氣池的長度：因為曝氣池的長度過長，故采用5廊道式。長寬比：,介于510之間，符合要求。故單個曝氣池的平面尺寸為49m×30m。水力停留時間設污泥回流率為,則回流污泥濃度為污泥產量：設Y=0.6 ，則系統每日排出的剩余污泥量為去除每千克

22、BOD5產泥量為kg/kg BOD5泥齡由二沉池底流排剩余污泥，則排泥量為/d曝氣池需氧量：設氧化每kg BOD5需氧kg數() a=0.5， 污泥自身氧化需氧率kg/(kgMLVSS·d)b=0.16則系統中混合液每日需氧量去除每千克BOD5需氧量為供氣量的計算：采用180型網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0.3m處，淹沒深度H=3.7m，計算溫度定為25。查表得20和25，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，氧的百分比為 =21×(1-0.18)/79+21×(1-0.18)=17.9 式

23、中：空氣擴散裝置氧的轉移效率，取18%曝氣池混合液中平均氧飽和濃度換算為在20度條件下，轉移到一定體積脫氧清水中的總氧量為 式中： 取，帶入計算得：每個曝氣池平均供氣量： 每個曝氣池平均面積為每個空氣擴散器的服務面積按0.49計，則每個曝氣池所需空氣擴散器數為 個 取2994個則四個曝氣池共需空氣擴散器N=4×2994=11976個每個空氣擴散器的配氣量為風壓：P = 曝氣設備掩埋水深+曝氣頭損失+管路損失+富余壓力 =3.7+0.4+0.15+0.25=4.5m(44kPa)根據所需壓力和空氣量，決定選用4用2備GM20L型單級高速離心鼓風機。GM型單級高速離心鼓風機采用三元半開式

24、混流行葉輪，比普通離心葉輪外徑小3040，一般鼠籠式電動機即可滿足要求。3.8二沉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，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。說明：本設計采用周邊進水周邊出水的輻流式沉淀池，流量按最大設計流量8000 m3/h計算。每個沉淀池表面積A：取表面水力負荷q=0.8 m3/(·h),池個數n=8池直徑:m,取 D=40m;實際池表面積實際表面負荷 m3/(·h)校核堰口負荷：單池設計流量m3/h，則L/(m

25、83;s)<1.7 L/(m·s)校核固體負荷：kg/(·d)<150 kg/(·d)故堰口負荷和固體負荷都符合要求。澄清區高度：設t=4h,則澄清區高度污泥區高度：設污泥在二沉池中的濃縮時間，則污泥區高度為池邊深度，取4.5 m二沉池高度：設池邊坡度為0.05，污泥斗直徑d=2m，則池中心與池邊落差超高,污泥斗高度,則二沉池高度=7m排泥機械：根據池徑和池邊高度，選擇南京藍深環境工程設備公司生產的ZBGN-40型橋式周邊傳動刮泥機。主要技術參數見表3-5表3-6 ZBGN-40型橋式周邊傳動刮泥機的主要技術參數池徑/m池邊高度/m周邊速度/(m/mi

26、m)驅動功率/kw404.51.80.753.9 污泥泵房設污泥回流率為，則回流到每座曝氣池的回流量=RQ=0.5×40000/24=833.33 m3/h，由二沉池底流排剩余污泥，則排泥量為/d=15.5/h排泥總量為15.5×8=124/h。回流泵選用4用2備300QW900-8-37型潛水排污泵。采用自動耦合式安裝形式，流量Q=900/h,揚程H=8 m,排出口口徑300，功率37KW,轉速980r/min.污泥泵選用1用1備150QW140-7-5.5型潛水排污泵。采用自動耦合式安裝形式，流量Q=140/h,揚程H=7m排出口口徑 150，功率5.5KW,轉速144

27、0r/min.3.10消毒池設消毒池1座，處理能力按計算。說明：本設計采用廊道式推流反應池,設接觸時間t=30min,液氯消毒。設計計算：接觸池的尺寸設計接觸池的容積為:設有效水深，則接觸池的表面積為: 設接觸池每廊道寬B=4.0m,則廊道總長為:設計采用8個廊道，則每個廊道長為:故單廊道平面尺寸為31.25m×4.0m加氯間設計：（1）、加氯量：按每立方米投加0.01kg計，則加氯量為：=80 kg/h（2）、加氯設備：選用5臺REGAL-2100型負壓加氯機（4用1備），單臺加氯量為20kg/h。3.11污泥濃縮脫水機房剩余污泥通過污泥泵房送至該車間進行濃縮脫水處理，使其形成泥餅

28、由螺旋輸送機送出外運。由二沉池底流排剩余污泥，則排泥量為/d=15.5/h排泥總量為15.5×8=124/h,則污泥濃縮脫水機房內設3用2備污泥濃縮脫水設備，1套投藥系統。3.12主要設備說明：序號名稱規格數量設計參數主要設備1粗格柵L×B×H=3.27m×1.46m×0.918m4座柵前水深h=0.56m過柵流速V=0.9m/s柵條間隙b=254臺GH-1300弧形格柵除污機2細格柵L×B×H=2.61m×1.43m×1.3m4座柵前水深h=0.8m過柵流速V=0.9m/s柵條間隙b=104臺GH-13

29、00弧形格柵除污機3旋流式沉砂池D×H=3.66m×3.55m4座表面負荷停留時間t=67sXLCS-1800A旋流式沉砂池除砂器4臺LSSF型螺旋式砂水分離器 2臺4輻流式初沉池D×H=30m×6.18m4座表面負荷沉淀時間t=1hZBGN-30型橋式周邊傳動刮泥機 4臺5推流式曝氣池L×B×H =49m×30m×4m4座污泥負荷停留時間t=3.6hMLVSS:泥齡4用2備GM20L型單級高速離心鼓風機6輻流式二沉池D×H=40m×7m8座,表面負荷沉淀時間t=4hZBGN-40型橋式周邊傳動刮泥機 8臺第四章 污水廠總體布置4.1污水處理廠平面布置該污水處理廠平面設計的任務是對各單元處理構筑物及輔助設施等的相對位置進行平面布置，包括處理構筑物及輔助建筑物，各種管線、管道及渠道，以及道路，綠化等。平面布置結果：污水由東南邊排水總干管截流