1、科 技 学 院课程设计报告( 2009 - 2010 年度第 1 学期)名 称： 水污染控制工程课程设计 题 目：某城市污水处理厂工艺设计院 系： 科技学院，动力系 班 级： 环工 07K1 学 号： 1 学生姓名： 藏斌 指导教师： 苏金坡 设计周数： 1 成 绩： 日期： 2010 年 7 月 8 日目录一、课程设计(综合实验)的目的与要求-1二、设计（实验）正文-11.总论-11-1.设计题目11-2.设计要求11-3.设计资料12.污水处理工艺流程说明-12-1.工艺方案分析12-2.工艺流程13.设计说明-13-1.进水管道的计算13-2.粗格栅-13-3.污水提升泵房-33-4.沉
2、砂池-33-5.初沉池-63-6.曝气池的设计-93-7.二次沉淀池-133-8.消毒接触池-15三、课程设计（综合实验）总结或结论-161.主要设备说明-162.附属建筑-17四、参考文献-17水污染控制工程课程设计 环工 07k1 藏斌1一、课程设计(综合实验)的目的与要求水污染控制工程课程设计是环境工程专业本科生的专业必修课，通过水污染控制工程的理论及工程学方法，学习污水处理厂工艺设计的一般步骤和方法，学会使用设计工具书和参考资料，培养学生分析、解决实际工程问题的能力；独立进行设计计算，绘制工艺流程图的技能，初步树立正确的设计思想，并通过设计进一步系统地掌握课程内容。二、设计（实验）正文
3、1.总论1-1.设计题目：某城市污水处理厂工艺设计1-2.设计要求：要求出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）中的一级标准的 B 标准,即：COD 60 mg/L,BOD5 20 mg/L,SS 20 mg/L1-3.设计资料：某城市污水流量 18400m3/d, 主要污染物为COD=199mg/L,BOD5=75mg/L,SS=227mg/L。2.污水处理工艺流程说明2-1.工艺方案分析：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，主要的去除目标是BOD5， 根据 可知，污水可生物降解，针对这一特点，一级出水要求，5=75199=0.3770.3现在城
4、市污水处理技术的特点，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曝气池。2-2.工艺流程污水的处理工艺流程如下图：污水格栅污水泵房出水井计量槽沉砂池初沉池曝气池二沉池消毒池出水3.设计说明3-1.进水管道的计算根据流量 Q=18400m3/d=767m3/h=0.2131m3/s，选择管径 D=500mm，坡度 i=0.0016。(由环境工程设计手册查得)设，进水管充满度 h/D=0.50。设计水深 h=D 0.50=0.5 0.50=0.25m 流速 v= m/s/2=28= 0.21313.1405058 =2.1723-2.粗格栅粗格栅用以截留水中
5、较大的悬浮物和漂浮物，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主管道的较大的悬浮物，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，应符合一下要求：1） 人工清除 2540mm2） 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 ） ，应采用机0.23械清除。（3） 格栅倾角一般用 ，机械格栅倾角一般为 。2575 6070（4） 过栅流速一般采用 0.61.0m/s设计计算3-2-1.栅条间隙数设粗格栅前水深 h=0.25m，过栅流速 v=0.8m/s，栅条间隙宽度 b=0.02 栅条倾角。=
6、60栅条间隙数 n 为：=49.6 取 50 个=sin60=0.2131sin600.020.250.83-2-2.栅槽宽度设栅条宽 S=0.01m，则槽宽水污染控制工程课程设计 环工 07k1 藏斌3=(1)+=0.01（ 501） +0.0250=1.493-2-3.过栅水头损失： 2=()4322sin式中： 水流通过格栅的水头损失（m）k系数，格栅受污阻塞后，水头损失增加倍数，一般 k=3形状系数，本设计采用锐边矩形 =2.42代入算得： 2=32.42(0.010.02)430.8229.8sin60=0.081取水头损失为： 介于 0.080.15m（符合要求）2=0.0813-
7、2-4.格栅总高度的计算栅前超高 =0.3m，1格栅的总高度： 0.25+0.3+0.081=0.631m=+1+2=3-2-5.栅槽总长度 L 为：=1+0.5+1tan+1.0+2式中： 栅前槽高，1 1=+1=0.25+0.3=0.55进水管渠肩宽部分长度（m） ；11=（ ）2tan1=1.490.52tan20=1.36 1进水渠展开角， 1=20栅槽与出水渠道渐缩长度（m） ；22=12=1.362=0.68代入式中：L=1.36+0.5+0.55/ +1.0+0.68=3.86mtan60计算结果：栅槽总长度：3.86m 栅槽宽度：1.49m 栅槽总高度：0.631m 水头损失：
8、0.081m3-3.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 4 台水泵（3 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）=660=0.21316603=25.63设有效水深 h=1.4m。则集水池的面积：S=V/h=25.6/1.4=18.32本设计取集水池面积： ，选择池长为 5m，宽为 4m=202计算结果：提升泵房集水池长：5m 提升泵房集水池宽：4m 有效水深：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。3-
9、4.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机颗粒沉淀，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） 设计流量应按分期建设考虑：1）当污水自留进入时，应按每期的最大设计流量计算；2）当污水为用提升送入时，则应按每期工作是泵的最大组合流量计算：3）合流制系统中，应按降雨时的设计流量计算。（3） 沉砂池去除的沙粒杂质是以比重为 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月 污水沉砂量为 30
10、 计算，其含水率为1063 360%，容重为 1500kg/ 。3（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。55（6） 沉砂池的超高不宜小于 0.3m。（7） 除砂一边采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂场应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。说明：采用平流式沉砂池，具有结构简单，处理效果好的优点，分两格。水污染控制工程课程设计 环工 07k1 藏斌5设计计算3-4-1.沉砂池的长度设水平流速 v=0.25m/s，污水在沉砂池中的停留时间 t=50s。则沉砂池总长度：L=vt=0.2550=12.5m3-4-2.过水断面的面积：
11、取 1=0.21310.25=0.85242 23-4-3.沉砂池宽度沉砂池分两格，即 n=2，取每格宽度 c=1m。池的总宽度：b=nc=21.0=2m3-4-4.有效水深：2=12=0.53-4-5.沉砂池所需容积设清楚沉砂的时间间隔 T=2d，沉砂室所需的容积：=86400106 =864000.21313021.2106 =0.923式中：X城市污水的沉砂量，一般采用 30 （污水）3/106污泥流量总变化系数，取 1.23-4-6.每个沉砂斗所需的容积：设每一个分割有两个沉砂斗，则每个斗所需的容积：0=2=0.9222=0.2333-4-7.沉砂斗的各个部分尺寸：设斗底宽 ，斗壁和水
12、平面的倾角为 ，斗高 ，1=0.5 60 3=0.35沉砂斗的上口宽度：2=23tan60+1=20.35tan60+0.5=0.93-4-8.沉砂斗的实际容积：0=33(21+22+12)=0.353（ 0.52+0.92+0.50.9） =0.23-4-9.沉砂池高度沉砂室高度采用重力排砂，设池底坡度为 0.06，坡向砂斗， =0.2=5.25m2=22-2 =12.520.90.22沉砂室高度：3=3+0.062=0.35+0.065.25=0.665沉砂池超高取： 1=0.3则沉砂池的总高度：=1+2+3=0.3+0.5+0.665=1.465本设计取沉砂池总高度：H=1.5m。设计结
13、果：沉砂池长度：12.5m 沉砂池宽度：2m（每格宽 1m） 有效水深：0.5m3-5.初沉池密度大于水的悬浮物在重力的作用下出现下沉，从而实现泥水分离，使得污水得到净化。设计规定：（1） 设计流量应按分期建设考虑；（2） 沉淀池的个数或分格不应少于 2 个，并按并联系列设计；（3） 池的超高至少 0.3m（4） 一般沉淀时间不小于 1.0 小时，有效水深多采用 24m；（5） 沉淀池的缓冲层高度，一般用 0.30.5m；（6） 污泥斗壁与水平面的倾角，方斗不宜小于 ，圆斗不宜小于60 70（7） 初沉池的污泥区容积，一般按不小于 2 日的污泥量计算，采用机械排泥水污染控制工程课程设计 环工
14、07k1 藏斌7时，可按 4 消失的污泥量计算。说明：平流式沉淀池有沉淀效果好，对冲击负荷和水温变化的适应能力强；施工简易，造价较低的优点。本设计采用平流式沉淀池。平流式沉淀池3-5-1.沉淀池总面积设表面负荷： ，沉淀时间：t=2.5h 则沉淀池的总面积：=23/(2 )取 384=3600 =36000.21312 =383.53 33-5-2.沉淀池有效水深：2=22.5=53-5-3.沉淀部分有效容积：取 19180=3600 =36000.21312.5=1917.93 33-5-4.沉淀池长度取水平流速 v=5mm/s，沉淀池的总长度：L=3.6vt=3.6 52.5=453-5-
15、5.沉淀池的总宽度：取 9m=38445=8.63-5-6.沉淀是个数设每个池宽度为 b=3m 沉淀池的个数：=93=33-5-7.校核：长宽比：；=459=54长深比：2=455=98经校核，设计符合要求。进水口处置挡流板，距池边 0.5m，出水口也设置挡流板，距出水口 0.3m。平流式沉淀池的进水渠整流措施：3-5-8.污泥容积取清除污泥的时间间隔为 T=2d。进入池时的悬浮固体浓度为 。设沉淀0=227/池对悬浮固体的去除率为 =40%。水污染控制工程课程设计 环工 07k1 藏斌9则出水中的悬浮固体浓度为：1=0(1)=227(10.4)=136.2/ 取污泥含水率为 ，则污泥容积为：
16、0=96%=(0-1)(1000) =184002(227-136.2)1000(10096) =83.63每个池的污泥部分所需的容积：1=83.63=27.933-5-9.污泥斗的容积污泥斗的上口宽度为 b=3m，下口宽度 =0.5m，选用方斗斗壁和水平面的倾角为 。 60则污泥斗的高度为：4=2tan60=30.52tan60=2.165污泥斗上口的面积 ，下口的面积1=2 2=2污泥斗的实际容积：2=134(1+2+12)=132.165(32+0.52+320.52)=7.7633-5-10.梯形部分容积取污泥斗上梯形的坡度 i=0.01，坡向污泥斗，梯形的高度：“4=(+0.3)=(
17、45+0.33)0.01=0.423梯形部分的污泥容积： 梯形上下底边长，m1,21=+0.3+0.5=45.82=33=1+22 “4=45.8+32 0.4233=30.9733-5-11.校核：污泥斗和梯形部分污泥容积2+3=7.76+30.97=38.7331=27.93（符合要求）设缓冲层的高度 3=0.3。=1+2+3+4+”4=0.3+5+0.3+2.165+0.423=8.188本设计取 H=8.2m计算结果：沉淀池长度：45m 沉淀池宽度：9m 沉淀池高度：8.2m 有效水深：5m3-6.曝气池的设计曝气池的活性成分为活性污泥，活性污泥是细菌，真菌，原生动物和后生动物等不同的
18、微生物的组成的。在净化废水时，他们与废水中的有机营养物形成了极为复杂的食物链。活性污泥对废水中的悬浮性或溶解性的有机污染物（少数无机污染物）的净化，是由活性污泥吸附与凝聚和氧化与合成两个活性作用完成的。说明：本设计采用平推流式曝气池，平推流式曝气池处理效率高，适于处理要求高而水质稳定的废水。曝气池工作流程如下图：设计计算：3-6-1.曝气池进水 浓度的确定5经由一级处理，对 的去除率取 35%，则进入曝气池的 浓度为5 50=75750.35=48.75/3-6-2.确定曝气池对 的去除率5由于一级标准的 B 标准要去出水 ，处理水中的非溶解性 的浓度5=20/ 5为：5=7.1=7.10.0
19、90.430=7.76/式中：b微生物自身氧化率，一般介于 1=0.05-0.1 之间，这里取 0.09活性组分在处理水中所占的比例，取 0.4处理水中悬浮固体浓度，取 30mg/L处理水中溶解性 的值为（出水 ）5 5=20/=207.76=12.33/则二级处理对 的去除率为5=48.7512.3348.75100%=74.71%3-6-3.校核污泥负荷率拟定的 BOD污泥负荷率为 0.3kg/（kgMLSS ） 。但为了稳妥，需加以校核， 取 =0.02; =0.75,则：2 =水污染控制工程课程设计 环工 07k1 藏斌11=2 =0.0212.330.750.7471=0.2485/
20、()3-6-4.确定混合液污泥浓度（X）污泥回流率为 R=50%，最大污泥回流比 r=1，污泥体积指数 SVI=150。混合液污泥浓度为：2222mg/L=106(1+)=0.51106(1+0.5)150=3-6-5.曝气池容积计算曝气池容积为：=0=1840048.750.2482222=1627.833-6-6.确定曝气池各部位的尺寸设 2 组曝气池，每组容积为：取 8150=2=1627.82 813.93 3池深取 H=5m，每组曝气池的面积为：=0=8155=1632池宽取 B=5.5m，宽深比,介于 12 之间，符合要求。=5.55=1.1曝气池的长度：取 30m=1635.5=
21、29.64长宽比：，介于 510 之间，符合要求。=305.5=5.45由于池比较短，所以不设过多廊道，即但廊道。3-6-7.平均时需氧量的计算平均时需氧量为：2=+=0.5(.7512.)+0.15162822220.=742.02kg/d=30.92kg/h式中： =0.75回流污泥浓度，其值为： =22220.75=1666.5/，活性污泥代谢活动被讲解的有机污染物的 (5)量： =0-1000活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率 =0.52/()活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率。 =1.52/()3-6-8.最大需氧量为：2=+=0.51.218400(48.7512.
22、)+0.1516281666.51000=809.04kg/d=33.71kg/h式中：K容器变化系数 K=1.23-6-9.去除每千克 的需氧量5每日去除 量55=18400（ 48.7512.33）1000 =670.13/去除每千克 5的需氧量：2=742.02670.13=1.1072/3-6-10.最大时需氧量与平均时需氧量之比22=33.7130.92=1.093-6-11.供气量的计算采用 180 型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器服务面积 0.49 ，敷设于 2距池底 0.2m 处。淹没深度 3.8m。计算温度定为 20查表得 20 和 30 ，水中的饱和溶解氧值为： 63mg
23、/L（ 20） =9.17/， （ 30） =7.：空气扩散器出口处的绝对压力=1.013105+9800=1.013105+98003.8=1.385105空气离开曝气池池面时，氧的百分比 (=12%)=21(1)/(79+21(1)=18.96%曝气池混合液中平均氧饱和浓度20=/(2.026105)+/42=9.17(1.3851052.026105+18.9642)=10.41/式中： 鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度平均值，mg/L换算为在 20 条件下，脱氧清水的充氧量= (20)()-1.0242020= 30.929.170.820.951.010.412.01.02420200
24、.8=54.78/ 取值 =0.82 ， =0.95 ， =2.0 ， =1.0相应的最大充氧量为水污染控制工程课程设计 环工 07k1 藏斌13=33.719.170.820.951.010.412.01.02420200.8=59.73/曝气池的平均供氧量：2=00.3100=54.780.312100=1521.73/曝气池最大时供氧量：2=00.3100=59.730.312100=1659.23/去除 1kg 的供氧量52=1521.724670.13=54.503空气 /1 污水的供气量3空气 =1521.72418400=1.983空气 /3污水3-6-12 空气管路系统计算在池
25、中间设一根干管，两个池共两根，每根管设 5 对曝气竖管，共 10 条配气管，全池共设 20 条配气管，每根竖管的供气量为：1=220=1659.220=82.963/曝气池平均面积为 S=LB=305.5=1652每个空气扩散器的服务面积按 0.49 计，则所需空气扩散器的总数为2N=1650.49=336.7 个 取 337 个每个竖管上安装的空气扩散器的数目为N=33720=16.85 个 取 17 个每个空气扩散器的配气量为=1659.2(2017)=4.883/3-6-13.选定空压机的参数计算选择两台空压机一用一备。空气扩散装置安装在池底 0.2m 处，因此，鼓风机所需压力为P=gh
26、=（5.0-0.2+1）9.8=56.84Kpa空气机供气量最大时为：1659.2+1250=2909.2 /h=48.49 /min3 3空气机供气量平均时为：1521.7+1250=2771.7 /h=46.20 /min3 3计算结果：曝气池长度：30m 曝气池宽度 5.5m，两组总宽度 11m 平均时需氧量：30.92kg/h最大时需氧量：33.71kg/h 平均时供气量：1521.7 最大时供气量：3/1659.23/3-7.二次沉淀池二次沉淀池有别于其他沉淀池，首先在作用上有其特点。它除了进行泥水分离外，还进行污泥浓缩；并由于水量，水质的变化，还要暂时贮存污泥。由于二次沉淀池需要完
27、成污泥浓缩作用，所需要池面积大于进行泥水分离所需的池面积。其次，进入二次沉淀池的活性污泥混合液在性质上有其特点。活性污泥混合液的浓缩高（20004000mg/L） ，具有絮凝性质，属于成层沉淀。沉淀是泥水有清晰的界面，絮凝体结成整体共同下沉，初期泥水界面的沉速固定不变，仅与初浓度 C 有关。=()设计计算：3-7-1.尺寸计算（采用普通辐射流沉淀池）：沉淀池表面积：取 ，N=2=1.03/(2 )=124=383.42：池直径，取 D=23m=4= 4383.43.14=22.1有效水深：去 污 水在沉淀池内的沉淀 时间 =2.52=1.02.5=2.5按 2h 计算二沉池污泥部分所需容积：=
28、0.5766.72=766.73 式中 R最大污泥回流比Q污水设计流量， 3/污泥在二沉池中的浓缩时间，h：取 i=0.05沉淀池底坡落差m4=(22)=0.05(2322)=0.475沉淀池 围边 有效水深：取 缓冲层高度 ，刮泥板高度3=0.5 5=0.50=2+3+5=2.5+.0.5+0.5=3.5校核： ，介于 612 之间，符合要求。2=232.5=9.2沉淀池总高度：取保护高度 1=0.3水污染控制工程课程设计 环工 07k1 藏斌15=1+4+0=0.3+0.475+3.5=4.33-7-2.校核沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截污渣。出水采用双侧集水，取水槽宽为 B=0
29、.3m，水深 h=0.2m，符合要求。=2= 0.21300.30.222=0.888/0.3/堰上 负 荷：取 堰沿 宽 度 为 =0.3(-2)+(-22)= 0.2130100023.14(23-20.3)+(23-20.32)=0.77/()5设保护高度 ，则接触池总高度为：1=0.5H=1+2=0.5+1.5=23-8-2.加氯间设计：（1） 加氯量：按每 m投加 5g 计，则 =51840010-3=92/（2） 加氯设备：选用 5 台 REGAL-2100 型负压加氯机（4 用 1 备） ，单台加氯量为 25kg/d。设计结果：廊道总长度：36.5m 廊道宽度 3.5m 接触池总
30、高度：2m 序号名称 规格 数量设计参数 主要设备1 格栅 LBH=541.41座设计流量Q=18400 /d3栅条间隙 d=20mm栅前水深 h=0.25m过栅流速 v=0.8m/sHG-1200 回旋式机械格栅1 套超音波水位计 2 套螺旋压榨机 1 台螺纹输送机 1 台钢闸门（2.01.7m）4扇手动启闭机（5t）4 台2 进水泵房 LBH=541.41座设计流量Q=18400 /d3提升水泵 4 台3 平流沉砂池 LBH=12.521.51座设计流量Q=18400 /d3水平流速 v=0.25m/s有效水深 h=0.5m停留时间 t=50s砂水分离器 2 台4 平流式初沉池LBH=45
31、98.22座设计流量Q=18400 /d3表面负荷 =23/(2 )停留时间 T=2d5 曝气池 LBH=4598.21座BOD 为 75，经初沉池处理，降低 35%OG(F)D48.5/60 型压缩机2 台，该型号压缩机风压60Kpa，风量 48.5 /min36 普通辐流式二沉池DH=234.32座设计流量Q=18400 /d3表面负荷 =1.03/(2 )停留时间 T=2.5h池边水深 h=3.5m7 接触消毒池 LBH=36.53.522座设计流量Q=18400 /d3停了时间 T=0.5h有效水深 h=1.5m8 加氯间 1座投氯量 425kg/d氯库贮氯按 15d 计选用 5 台
32、REGAL-2100 型负压加氯机（4 用 1 备） ，单台加氯量为 25kg/d。水污染控制工程课程设计 环工 07k1 藏斌17三、课程设计（综合实验）总结1.主要设备说明2.附属建筑各附属建筑物的尺寸见表：序号 名称 尺寸规格（mm）1 综合办公楼 17102 维修间 1053 仓库 964 食堂 19185 车库 966 传达室 947 加氯间 548 鼓风机房 549 回流污泥泵房 53四、参考文献1 高廷耀，顾国维.水污染控制工程M.北京：高等教育出版社，2007年2室外排水设计规范M.北京： 中国建筑工业出版社3 张志刚.给水排水工程专业课程设计M. 北京：化学工业出版社，200
33、4 年4 尹士君.水处理构筑物设计与计算M.北京：化学工业出版社，2004年5 孙力平.污水处理新工艺与设计计算实例M.北京：科学出版社，2001年6 刘红.水处理工程设计M.北京：中国环境科学出版社，2003 年7 曾科.污水处理厂设计与运行M.北京：化学工业出版社，20018 崔玉川，杨重豪.城市污水回用深度处理设施设计计算M.北京：化学工业出版社，20039 崔玉川，马志毅.废水处理工艺设计计算M.北京：水力电力出版社，199010污水综合排放标准 （GB8978-1996）11 崔玉川，刘振江，张绍怡.城市污水厂处理设施设计计算M.北京：化学工业出版社,2004.12 彭党聪. 水污染控制工程实践教程M. 北京：化学工业出版社，2004.13中国水网；14万方数据库等。
