1、- 1 -水污染控制工程课程设计PC城市污水厂设计说明书目录- 2 -中英文摘要第一章 原始资料分析第二章 方案选择1、工艺的确定2、设计污水量第三章 附属构筑物的设计与计算1、泵前中格栅2、提升泵房3、细格栅4、沉砂池5、初沉池6、曝气池7、二沉池8、接触消毒池与加氯间第四章 污泥处理构筑物的设计与计算1、浓缩池2、贮泥池3、厌氧消化池第五章 污水高程计算1.污水处理高程计算表2.污泥处理高程计算表第六章、设计体会参考文献摘要：本次设计采用分流制排水体制，并经优化比较，选择 ASP传- 3 -统活性污泥法工艺作为污水处理厂的处理工艺，对 PC城市生活污水、工业废水等进行处理。设计过程中对厂内
2、各污水处理构筑物及污泥构筑物进行设计计算，并画出该污水处理厂的平面图，及构筑物的高程图。Abstract：In this design, the distributed flow system is adopted and the traditional active sludge process technology is selected out as process for the domestic sewage and industrial wastewater after comprehensive analysis and comparison. The design proces
3、s including the design and calculations for sewage treatment structures and sludge structures and drawing the floor plan of the sewage treatment plant and the elevation map of structures.第一章 原始资料分析- 4 -1、 城市概况PC城市被一条自北向南的河流分为两个区，即 I区和 II区。I 区人口密度是 600人/公顷，II 区是 540人/公顷。该城市居住房中的卫生设备情况：区有完善的给水排水设施。II
4、区室内有给水排水卫生设备，并有沐浴和集中热水供应。2、 自然条件(1) 地形：该市地形坡度相对不高，地面高度沿着东西两个方向向中间的河岸不断降低。(2) 工程地质：该市城市土壤种类为亚粘土，电力供应正常，有两个电源可供连接；城市附近没有污水灌溉农田的习惯，也没有污水农田灌溉系统。(3) 气象资料：该市一年最高气温为 39，最低温度为 3.2，年平均气温为 16.5。年平均降雨量 1720mm。常年主导风向为西南风。(4)水文资料：该市内河流最高洪水位 79米，最低水位 69米，常水位 75米，地下水位为离地面-5.5 米，厂区内设计地面标高为 80米。3、工程设计规模（1）污水总量本次设计以
5、II区污水厂为设计内容。II 区的市政公共设施及未预见污水量 2.0796万 ，总污水量为生活污水量、工业污水量及市政公共设施与未3/md预见水量的总和。（2） 污水水质进水水质：生活污水 BOD5为 212.9mg/L；SS 为 298.1mg/L；工业废水 BOD5为 260mg/L ；SS 为 300mg/L. 两者加权平均后得到污水的进水水质：BOD 5为 228.61mg/L；SS 为 298.74mg/L出水水质：按照国家一级 B标准，BOD 520mg/L，SS20mg/L。混合污水温度：夏季 28，冬季 10，平均温度为 20。（3） 工程设计规模- 5 -污水处理厂的设计规模
6、主要按当前需要考虑，以满足城市日常污水排放需求。 第二章 方案选择1、 工艺的确定由于该污水处理只需去除 BOD5与 SS，不考虑脱氮与除磷方面，采用传统活性污泥法，其流程为：污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池消毒池处理水排放工艺流程方案的比较和选择1传统活性污泥法 氧化沟优点： 1.有机物经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程，活性污泥也历了一个从池道端的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期2.在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低3.效果好，BOD 除率达 90%以上缺点： 1.曝气池首端有机污染物负荷高，耗氧速度也高2.曝气池溶积大，基建费用高。3.
7、供氧与需氧不平衡4.对进水水质，水量变化的适应性较低，动行效果易受水质，水量变化的影响优点： 1.可考虑不设初沉池，有机性悬浮物在氧化化沟内能太到好氧稳定的程度2.可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟和二沉池合建，可少去污泥回流装置。3.BOD负荷低缺点： 1.占地面积较大两个方案都能达到处理水质的要求，BOD 5，SS 去除都能达到出水水质，工艺都是比较简单的，在技术上都是可行的。考虑到厌氧池+氧化沟处理工艺占地较大，投资较多，而且氧化沟属于新型工艺，出于技术成熟的考虑，最终采用传统活定污泥法。二沉池的比较和选择2类型 优点 缺点 适用条件平流式处理水量可大可少，有效沉淀区大，沉淀效果好，对水量
8、水质变化适应性强，占地面积大，排泥因难(人工排泥)，工作繁杂，机械刮地下水位高，施工困难地区，适用流动性差比重大的污泥，不- 6 -造价低，平面布置紧凑 泥易锈，配水不均 能用静水压力排泥，污水量不限辐流式处理水量较为经济，排泥设备己定型系列化，运行稳定，管理方便结构受力条件好排泥设备复杂，需具有较高的运行管理水平，施工严格适用处理水量大，地下水位较高的地区及工程地质条件差的地区经上面的图表，可以看出，平流式与辐流式沉淀池都是可选的。平流式沉淀池对水质冲击变化效果好，但在占地面积大，排泥困难，要人工排泥，所以不是太好。虽然辐流式沉淀池排泥设备复杂，需具有较高的运行管理水平，施工严格，但是这些问
9、题对于这个发展型的城市来说，这点问题并不是太大，管理方面可以请高技术人才。并且看到了它的优点处理水量较为经济，排泥设备己定型系列化，运行稳定，管理方便结构受力条件好。所以选择辐流式沉淀池作为二沉池是好的选择。2、设计污水量最大日最大时流量 Q=240.7 L/S，生活污水平均流量 109.68 L/S，工业废水集中流量 54.77 L/S。II 区总人口约 8.0714万人。则平均日平均时流量 Q=164.45 L/S14208 m/S接入管的选取：管径 D=800mm h/D=0.56 i=0.1% v=0.8 m/s 第三章 附属构筑物的设计与计算一、泵前中格栅泵前中格栅用以截留水中的较大
10、悬浮物或漂浮物，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阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。设 2座格栅,n=21、设计参数设计流量 Q=0.2407m/s 栅前流速 v1=0.8m/s，过栅流速 v2=0.9m/s取栅条宽度 s=0.01m，格栅间隙 e=20mm栅前部分长度 0.5m，格栅倾角 =60单位栅渣量 1=0.05m3栅渣/ 污水310m2、设计计算- 7 -（1）栅前水深: 根据最优水力断面公式 计算得:栅前槽宽211vBQ，则栅前水深mvQB5.08.12321 mh75.0.（2）栅条间隙数 n 条149.082.2/6sin47
11、/si2max ehv（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（14-1）+0.0214=0.41m（4）进水渠道渐宽部分长度 1LmBL07.2tan5.-60t211 其中 1为进水渠展开角为 ,进水渠宽 B10.55m（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 2LmL035.27.12(6) 过栅水头损失（h 1）因栅条边为矩形截面，取 k=3，则 mgvk 08.6sin81.920).(42.3sin23401 其中: =（ s/e） 4/3 .h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取 k=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时 =2.4
12、2(7) 栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高 h 2=0.3m栅前槽总高度: =0.275+0.3=0.575m1hH栅后槽总高度: =0.275+0.08+0.3=0.655m2- 8 -(8) 格栅总长度 LL=L1+L2+0.5+1.0+H1/tan=0.07+0.035+0.5+1.0+0.575/tan60=1.94mA. 每日栅渣量 W dmKwQ /2.0/3.106.8452310864 3max 总( =1.61)总宜采用机械清渣.B. 计算草图如下： 1进水 工 作 平 台栅 条 二、污水提升泵房提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污
13、水的净化。1、设计参数设计流量：Q=240.7L/s，按近期流量设计2、泵房设计计算- 9 -该污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，污水处理系统简单，所以污水只需一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过初沉池、曝气池、二沉池及接触池，最后由出水管道排入河道。污水提升前水位 76.77m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位 82.66m（即细格栅前水面标高） 。所以，提升净扬程 Z=82.66-76.77=5.89m水泵水头损失取 2m从而需水泵扬程 H=Z+h=7.89m采用上海市博禹有限公司生产的型号为 200WQ500-10-30的潜水排污泵，设置三台，两备一用。该泵提升流量 1
14、38.9L/S，扬程 10m，转速 980r/min，功率 30Kw。占地面积为 5 278.54m 2，即为圆形泵房 D10m,高 12m,泵房为半地下式，地下埋深 7m，水泵为自灌式。泵房草图 进 水 总 管 中 格 栅 吸 水 池 最底 水 位 0. 污 水 提 升 泵 房 计 算 草 图三、泵后细格栅1.设计参数建 2座细格栅，每座的设计流量 Q=0.12m/s栅前流速 v1=0.9m/s；过栅流速 v2=1.0m/s；- 10 -格栅间隙 e=10mm；栅前部分长度 0.5m；格栅倾角 =60；单位栅渣量 1=0.10m3栅渣/10 3m3污水；2.设计计算（1）确定格栅前水深，根据
15、最优水力断面公式 计算得栅前槽宽21vBQ，则栅前水深mvQB52.09.121 mh6.05.1（2）栅条间隙数 （取 43）9.426.0sin1sin2ehv（3）栅槽有效宽度 B=s（n-1）+en=0.01（43-1）+0.0143=0.85m（取 1m）（4）进水渠道渐宽部分长度 mBL6.02tan5.1t21 （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L3.12（6）过栅水头损失（h 1） ，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数一般取 k=3， y阻力系数与栅条断面形状有关， ，因栅条边为矩形截3/4es面， ， , 42.3/401则 mgvkh 32.06sin81.92).
16、(2.sin34201 （7）栅后槽总高度（H）栅后槽总高度 H1=h+h1+h2=0.26+0.32+0.3=0.88m（8）格栅总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tan=0.66+0.33+0.5+1.0+0.88/tan60=3m- 11 -（9）每日栅渣量 0.2 dmKQW/64.016.80210843总dm/3所以宜采用机械格栅清渣计算草图见附图 3 1进水 工 作 平 台栅 条 格 栅 计 算 草 图四、沉砂池本设计采用钟式沉沙池，设 2座，则每座流量 Q=0.12035m/s=120.35L/s,根据流量选择型号为 200的钟式沉沙池，各部分尺寸为：A=2.43
17、B=1.0 C=0.450 D=0.900 E=0.30 F=1.35 G=0.4 H=0.3 J=0.40 K=0.80 L=1.15设计草图见附图 4- 12 -五、初沉池本设计选用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用机械刮泥。1、设计参数 设计流量 Q=0.2407m/s=866.52m3/h 设 2座。2、设计计算A池子总表面积：污水表面负荷 q=1.5m3/（m 2h） n=2 座284.5.186nqQ1.9.*4DB有效水深：取水力停留时间 t=1.5hh2=qt=1.51.5=2.25mC沉淀池总高度:取 S=0.5L/(p.d) 机械刮泥 T=4h每池每天污泥量 31 6.
18、2410875.wmnSNT污泥斗容积32221251 7.1)(3.)(3rrhVmtgt7.160()215 坡底落差 坡度 i=0.05 H4=(R-r1)i=(9.6-2)0.05=0.38m因此,池底可储存污泥的体积 32221242 8.45)6.9.(380)(3 mrRhV ，符合要求。321 5.1m.5.467. 沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.25+0.3+0.38+1.73=4.96m- 13 -D沉淀池周边的高度h1+h2+h3=0.3+2.25+0.3=2.85mE长宽比的校核：D/ h 2=19.18/2.25=8.52 (介于 612
19、之间) 合格F计算草图：六、曝气池采用传统曝气法, 曝气池为廊道式1、设计参数 按平均流量来考虑，Q=109.68+54.77=164.45L/S=14208m/d ，设 2座。2、曝气池各部分尺寸的计算原污水的 BOD值为 228.61mg/L,经初次沉淀池处理 BOD5按降低 25%考虑，则进入曝气池的污水，其 BOD5值为：S a228.61（125）171.46 mg/LA.按 BOD污泥负荷率计算曝气池容积V= ,则每座曝气池的容积为320.4061728mXNQSsaV0=2030/2=1015m3B.曝气池各部分尺寸的确定近期设 2座曝气池 取池高 4m每组面积： 2075.34
20、1mHVF廊道宽度 B取 5米，B/H=5/4=1.25 (介于 12 之间) 符合规定池长：L=F/B=253.75/5=50.75m出出- 14 -L/B=50.75/5=10.1510 符合规定设五廊道式曝气池，廊道长： mL15.07.51取超高为 0.5米，则池总高度为：4+0.5=4.5mC.曝气时间(t m)符合要求hQV43.2140832t D.计算草图如下:4、曝气系统的计算与设计采用鼓风曝气A平均需氧量的计算 hkgdVXbQSaOvr /83/47.1980/3215.0)146.7(2085. 查表得 =0.5, =0.15；X V=f*X=0.75*4000=300
21、0mg/L；经初次沉淀池ab处理 BOD5按降低 25%考虑。B最大需氧量的计算：- 15 -最大设计流量 Qmax=0.2407m/s=20796m/d,则hkgdQ/104/38.24 32015.)07.628(795(max) C最大时需氧量与平均时需氧量之比： 25.832(max)OD每天去除的 BOD5的值:BODr=14208(0.228610.75-0.02)=2152kg/dE.去除每 kgBOD的需氧量O 2= /kgBOD2156.38.4kgO5.需氧量和充氧量的设计计算采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设与距池底 0.2m处，淹没水深 3.8m,计算水温 20，夏季水
22、温 28，查表知 Cs（20） =9.17mg/L，C s（28） =7.92mg/L，A. 空气扩散器出口处的绝对压力 Pb值：Pb=P+9.8*103H=1.01*105+9.8*103*3.8= Pa510824.B. 氧的转移效率 EA取 10%，则空气离开曝气池时氧的百分比为Ot= = =19.3%10)(2791%)1.0(279C. 曝气池混合液中平均饱和度，按高温来考虑， LmgOtPbCssb/4.5)106.()8(5D.换算为在 20条件下，脱氧清水的充氧量，即20)()204.TTSoR修正系数，取 0.82 修正系数，取 0.95C混合液溶解氧浓度，取 2.0mg/L
23、 压力修正系数，取 1.0hkgRo /1.2504.124.5019.82786)8(- 16 -相应的最大需氧量： hkgRo /89.31024.14.5019.8279(max) )8(F.曝气池平均时供气量hmEGAos /3.871.03.0G.曝气池最大时供气量hRAos /4631.039.0(max)(ax) H.去除每 kgBOD5的供气量kgBOD/92143.873空 气I.每 m3污水的供气量污 水空 气 33/.408. m6.鼓风机房的设计鼓风机房用于给曝气池供氧，曝气池平均需氧量 139.5m/min，选用罗茨鼓风机系列。本次设计选用 GRB-250鼓风机三台，
24、两台工作，一台备用。设备参数：流量：73 m/min升压：80kpa功率：60kW转速：1450 r/min设计鼓风机房占地面积：L B=15 10=150七、二沉池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用机械刮泥。1、设计参数设计进水量：Q=14208m 3/d =592m/h- 17 -表面负荷：q b范围为 1.01.5 m3/ m2.h ，取 q=1.2 m3/ m2.h；水力停留时间：T=2.5h设 2座 2、设计计算A每座沉淀池面积:按表面负荷算： 25.46.129mqQAbB沉淀池直径： 取 18mD734有效水深为 h1=qoT=1.2 2.5=3m34.5(符合要
25、求)三、厌氧消化池两相消化中，第一相消化池容积用投配率 100，第二相消化池用投配率用 1517，在此采用 16。1、第一相消化池（设 2座）A.有效容积进入总污泥量： dmQ/4.13有效容积：V= =41.4/16%=258.75m3/dP则每座容积 V0V/2=129.375m 3/d,取 130m3。B.消化池各部分尺寸的确定:消化池直径取 8m集气罩直径 d1取 2m池底下锥底直径 d2取 2m集气罩高度 h1取 2m上锥体高度 h2取 2m消化池柱体高度 h3应大于 D/24m,取 4m小锥体高度 h4取 1m则消化池总高度为Hh 1+h2+h3+h4=2+2+4+1=9mC. 消
26、化池各部分容积的计算集气罩容积为V1 3218.64md弓形部分容积为V2= 3222 4.5)()3( mhD圆柱部分容积为V3= 32396.0484m下锥体部分容积为：- 23 -32222249.1 )(8)(13)()(mdDhV 则消化池的有效容积为3430 1095.2.16.20m2.第二相消化池用两级消化，容积比一级：二级=2:1，则二级消化池容积为 130m，采用 1座二级消化池与一级消化池串联，尺寸同一级一样即可。第五章 污水高程计算一、污水处理高程计算计算厂区内污水在处理流程中的水头损失以及各构筑物的水面标高及底部高程，沿程损失选最长的流程计算，结果见下表：本次设计污水
27、厂厂区地面标高为 80m，出水口以淹没于常水位下为准，常水位为 75m，与地面标高相差太多。因此在计算高程时考虑土方平衡，以曝气- 24 -池水面标高为基准，往两边推算各构筑物高程，使污水在各构筑物中依靠重力流动。2.污泥处理构筑物高程计算污泥处理构筑物高程计算包括浓缩池、厌氧消化池、贮泥池、脱水车间。脱水车间处理完的剩余污泥采用车辆外运的方式。高程计算以浓缩池水面标高为基准，推算到脱水车间的污泥标高。由于二沉池的水面标高太低，故二沉池排出的污泥必须先经过污泥提升泵房，输送到浓缩池，根据估算，为使最后脱水车间的污泥标高基本等于地面标高，方便外运，故提升扬程为 6m。下面是污泥构筑物高程计算表：
28、污泥最后到脱水车间的标高是 80.31m，在地面以上，方便车辆外运污泥。第六章 设计体会本次设计根据上学期排水管网课程设计的污水厂为设计对象，使我们深刻的掌握了城市的整个污水处理过程，包括从铺设管网，收集水量，到这学期的构筑物名称 管径D（mm）I（）管长L(m) h(m） 水面标高 m 池顶标高 m 池底标 高 m二沉池至浓缩池 200 2 1.5 26.6 1.84659 提升泵房 79.12547 79.12提升泵房至浓缩池 200 -6 浓缩池 85.12547 85.42547 78.7浓缩池至消化池 200 2 1.5 13.01 1.66952 消化池 83.45595 83.7
29、5595 79.27消化池至贮泥池 200 2 1.5 7.98 1.60398 贮泥池 81.85198 82.15198 78.78贮泥池至脱水车间 200 2 1.5 3.24 1.54222 脱水车间 80.30976 80.60976 - 25 -污水厂设计。我觉得这种方式可以使我们很好地对所学知识进行串联以及拓展，在这次设计的同时，我也反过来评价自己上学期对 PC城市的管网设计，意识到上学期选择设置两个污水厂的方案比设置一个污水厂的方案差，因为整个城市的污水量本来就不大，我还设置了两个污水厂，这无疑加大了污水厂的投资建设成本。这也使我在这次污水厂设计中由于流量太小而在计算构筑物的尺
30、寸上面遇到了一些困难。所以，以后在方案对比与选择方面，一定要全面考虑，包括技术、经济方面的考虑。在这次设计中，我花了很多时间去查阅设计手册、标准和各类资料。在选择工艺的时候，也从一开始的毫无概念到后来的详细斟酌，由于我们之前才去沥滘污水厂实习，他们那里处理工艺是采用改良的 A2/O 工艺，而我们本次设计不考虑脱氮除磷，所以采用他们这种工艺明显是不必要的，最后比较了传统污泥法和氧化沟法后，我最终才选定了传统活性污泥法。这次设计也使我的CAD 制图能力又得到了新的提升，这次两幅图纸都是用 CAD 画的，所以要求对 CAD 掌握得比较熟练，为了节省制图时间，我也学了很多 CAD 的快捷操作方式，相信这对一个学工程的学生来说会有很大的帮助。通过本次设计，我相信：细心、谨慎绝对是作为一名优秀工程师必须具备的素质。在还有一年的课程学习中，我会更加勤奋学好自己的专业知识，努力成为一名优秀的工程师！参考文献排水工程(下) ，中国建筑工业出版社(第四版)；水污染控制工程(下)，高等教育出版社(第三版)；污水处理新工艺与设计计算实例 ，孙力平编著， 科学出版社；污水处理厂工艺设计手册高俊发 王社平主编，化学工业出版社；城市污水厂处理设施设计计算崔玉川主编，化学工业出版社；给水排水设计手册中国建筑工业出版社（第 1、5、11、12 册） ；室外排水设计规范GB50014-2006。- 26 -
