水污染控制课程设计.doc

1、目录第一章 总论(一) 设计任务和内容(二) 基本资料第二章 处理构筑物设计(一) 格栅间(二) 提升泵房(三) 沉砂池(四) 配水井(五) A/A/O 工艺(六) 二沉池(七) 接触消毒池(八) 污泥处置第三章 主要设备说明第四章 污水厂总体布置(一) 主要构（建）筑物与附属建筑物(二) 污水厂平面布置(三) 污水厂高程布置第五章 概预算(一) 构（建）筑物(二) 设备(三) 水处理成本水污染控制工程课程设计 李帅2第一章 总论(一) 设计任务和内容1、设计题目某市 3 万 t/d 污水处理厂工艺设计2、设计任务（1）对工艺构筑物的选型进行论述；（2）主要处理构筑物的工艺计算；（3）污水处理

2、厂平面布置与高程控制。3、总体要求（1）设计过程中，发挥独立思考解决问题的能力，坚决杜绝设计雷同现象；（2）课程设计不进行方案比选，只对处理构筑物选型进行说明；（3）设计计算说明书应该内容完整，简明扼要，格式统一；设计图纸应按照规范要求进行绘制，内容完整，表达清楚，主次分明。(二) 基本资料1、水量水质资料污水总量为 3 万 t/d,污水流量总变化系数取 1.2；污水水质：CODCr300mg/L，BOD 5150mg/L，SS200mg/L，TN35mg/L，NH 3-N30mg/L，TP3.1mg/L；碱度 150mg/L。2、排放要求污水经过二级处理后要求达到以下标准：水污染控制工程课程

3、设计 李帅3CODCr60mg/L，BOD 520mg/L，SS20mg/L，TN10mg/L，NH 3-N5mg/L，NO 3-N3 mg/L；TP0.5mg/L。3、处理工艺流程由于有脱氮除磷控制要求，选用 A/A/O 工艺进行处理，具体流程如下：4、气象、水文资料风向：多年主导风向为东北风；气温：最冷月平均气温为-5；最冷月平均气温为 35；极端气温：最高为 42，最低为-12，最大冻土深度为-0.25m。水文：多年平均降雨量为 850mm/a；多年平均蒸发量为 990mm/a；地下水平均埋深为-7.0-8.1m（以地面标高计） 。5、厂区地形污水厂选址区域平均海拔为 150-152m

4、之间，平均地面标高为污水 格栅间 提升泵房 沉砂池 流量计出水 消毒池栅渣打包机厌氧池 缺氧池 好氧池混合液内回流剩余污泥二沉池回流污泥砂泵砂水分离器砂外运集泥池浓缩池贮泥池污泥脱水机污泥外运A/A/O 法污水处理及污泥处置工艺流程图水路 污泥及砂路配水井渣包外运水污染控制工程课程设计 李帅4151.5m。地面平均坡度为 0.10.2，地势走向为西北高东南低。厂区建设面积足够。第二章 处理构筑物设计流量确定：=30000m3/d=1250 /h=0.35 /s 3 3=0.35*1.2=0.42 /s 3(一) 格栅间1、设计说明：城市排水系统为暗管系统，且有中途泵站，仅在泵前格栅间设计中格栅

5、；进厂管道管底标高为-4.0m（相对污水处理厂平整后地面标高） 。选用平面型，倾斜安装机械格栅。同时栅前水深应与市政管网接入污水处理厂管道规格（DN1500mm）相适应。格栅前后均设计闸门，以便于检修；格栅与皮带传送机连锁，便于控制；2、设计计算水污染控制工程课程设计 李帅5建两座中格栅，考虑同时使用进行设计。(1)、相关设计参数：最大设计流量： = 0.42/2=0.21 /s、2= 3栅前水深取市政管网接入污水处理厂管道规格直径的 0.7 倍故栅前水深： h=1m过栅流速： v=0.7m/s格栅间隙： b=20mm=0.02m安装倾角： =70(2)、间隙数 n按照公式： bhvQsinm

6、ax式中： 设计最大流量， /s、 3a安装倾角b格栅间隙h栅前水深v过栅流速所以可以得出： = =14.5，取 15bhvQnsimax0.210.970.0210.7(3)、格栅宽度 B按照公式 )(1(nS式中：S栅条宽度，一般取 0.01m水污染控制工程课程设计 李帅6n栅条间隙数；所以 B=0.01*（15-1）+0.02*15=0.44，取 B=500mm(4)、过栅的水头损失计算按照公式 sin201gvhk，式中： h1过栅水头损失；mk格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3；h0计算水头损失；m阻力系数，值与栅条断面形状有关取栅条为锐变矩形。 ，所以=2.42= = =0

7、.96 ()432.42(0.010.02)43说以水头损失 h0 =0.96* =0.02256m0.7229.8sin70h1 =3*0.023 0.068m=(5)、进水渠渐宽部分长度设计渠道倍流速为 0.6m/s（0.6-0.9m/s） ，渐宽部分展、 =开角 =20。所以进水渠宽 B1= = =0.35m1、 0.2110.6所以 = = =0.62ml1B12tan200.80.350.73(6)、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度= =0.31ml2l1/2(7)、栅后槽总高度：取栅前渠道超高 =0.5m2水污染控制工程课程设计 李帅7则有栅前槽高 =1+0.5=1.5m1则栅后

8、槽高度 H= =1.5+0.062=1.562m，取 1.6m1+1(8)、栅槽总长L= +0.5+1.0+ =2.97m，取 3ml1+l21tan70(9)、每日栅渣量按照公式 108642maxKWQ式中：W 1栅渣量（m 3/103m3 污水） ，格栅间隙为 16-25mm 时为 0.10.05，格栅间隙为 30-50mm时为 0.030.01；K2污水流量总变化系数。取 W1=0.1，每日两座格栅的栅渣量为：W 3 /d 采用机械排渣=0.420.1864001.21000= 3(10)、主要设备根据根据给排水工程快速设计手册 （第 4 册专用机械P429）选型，选用 GH 型链条回

9、转式多耙平面格栅除污机 GH800，2台，规格如下表表 1 GH 型链条回转式多耙平面格栅除污机参数表型号 设备宽 安装角度 栅条间距 电动机功率 过栅流速GH-800 800mm 70 20mm 0.75KW 8TP:BOD5 8；TP/BOD5=3.1/150=0.020.06。所以可使用 O 工艺22、相关设计设计参数(1)、最大设计水量：Q=36000 /d（考虑变化系数）3水污染控制工程课程设计 李帅16(2)、进出水水质COD BOD5 TN 氨氮 TP 碱度进水 300 mg/L 150 mg/L 35 mg/L 30 mg/L 3.1 mg/L 150 mg/L出水 60 mg

10、/L 20 mg/L 10 mg/L 5 mg/L 0.5 mg/L(3)、回流污泥浓度为 10000mg/L；SVI=120。=(4)、污泥负荷：0.15kgBOD5/（kgMLSSd）(5)、污泥回流比：R=0.5(6)、混合液悬浮固体浓度：X =1+=0.51+0.510000=3333/(7)、混合液回流比： 内TN 去除率： =351035100%=71.4%所以得混合液回流比： 内 =1=250%3、好氧池有效容积（1） 、只考虑有机物计算：曝气区廊道有效水深宽深比为 1：1，长宽比为 3：1。修正系数计算： =0.125；则 r=R+ =0.625=11 好氧区起端水中有机物浓度

11、为： = /(1+r)； 初0(0+) 0沉池进入好氧区有机物浓度（BOD 5） ； 好氧区出水有机物浓度。带入数据得 0=100/好氧区内 BOD5对数平均浓度： = =49.71 （ 0） /（ 0)mg水污染控制工程课程设计 李帅17动力学负荷的计算：； k最大反应速率常数，一般情况下，取值范围为*SKUd26kgBOD5/(kgMLVSSd)，此处可取 2； K半饱和常数，多数情况下为 100200mg/L 之间，此处可取 200。所以 =0.398故曝气池有效容积： =4342)/(0daUXSeQV3污泥龄： =6.3d 此处 a 取 0.6kg/kg，b 取 0.08d-1。)/

12、(1baUdc（2） 、考虑硝化反应计算计算硝化菌的增长速率T水温，)2.7(8301)3.)(10(47.0 158)1598. pHDONeTTN 取水温极值为 5；N 出水中氨氮浓度；DO溶解氧浓度，取2.0；pH 出水按照 7.2 计算。带入数据得 =0.18*0.99585*0.61=0.11最小污泥龄 =9.1 dNc/1min设计污泥龄： =1.7*1.2*9.1=18.56 dmin7.czK好氧区有效容积为： ； Y可取)1(0/ CdaceXSYQV0.60mgVSS/mgBOD5； Kd可取 0.08d-1； Xa混合液活性污泥浓度。带入数据可得： 7745= 3所以好氧

13、池的体积为 7745 ，泥龄为 18.56d34、厌氧池和缺氧池有效容积由于厌氧池和缺氧池有效容积相等，所以只计算缺氧池的有效容水污染控制工程课程设计 李帅18积。计算缺氧池内有效体积，可按照氨氮的降解量来计算。可按照以下公式：20=0.3+0.029=20*（-20）=100020*式中： 2020时 反硝化速度， 3-/（ ）最不利温度 时 （ 最不利温度 为 5）反硝化速度， 3 /（ ）有机负荷，N需要去除的氮量计算得= 0max(V,)=0.28， 计 算 20时 反硝化速度带入数据计算得（MLVSSd）20=（ 0.30.28+0.029） =0.113mgNO3-N/需要去除的氮

14、的量可以按照以下公式计算=TN- - -NH4-N N=1000式中： 氧化的氨氮的量随剩余污泥排放去除的氮量，占总氮的 10%不可生物降解有机氮和随 VSS 排出的量，取为2mg/LNH4-N出水中的氨氮量N需要去除的氨氮总量水污染控制工程课程设计 李帅19带入数据得： 35-3.5-2-5=24.5mg/L=N=36000*24.5/1000=882kg/d所以可以得出缺氧池体积为：=10005*= =312288210000.113*3330*0.753反应池总体积：7745+3122*2=13989 35、反应池的总水力停留时间t= V/Q=（7745+3122*2）/36000=0.

15、39d=9.4h6、各段水力停留时间和容积厌氧池的水力停留时间： =3122/36000 2.1h1 =厌氧池的容积： =31221 3缺氧池的水力停留时间： =3122/36000 2.1h2 =缺氧池的容积: =3122 2 3好氧池的水力停留时间： =7745/36000 5.2h3 =好氧池的容积： =7745 3 37、校核氮磷负荷好氧段的 TN 负荷为： *03=36000*3577453333=0.048kgTN/（kgMLSSd）满足0.05 的设计要求。厌氧段的 TP 负荷为： *01=： 360003.131223333=0.011kgTP/（kgMLSSd）水污染控制工程

16、课程设计 李帅20满足0.06 的设计要求。8、剩余污泥量根据： (a 取 0.6kg/kg，b 取 0.08d-1)dnUba所以 =0.4剩余污泥量 =（ ）=0.4*36000(150-20)=1728kg/d 9、生化反应池的主要尺寸共设置两组反应池，所以每组反应池的体积为各反应池体积的一半，即厌氧池和缺氧池有效容积为 1561 ，好氧池有效容积为33872.5 ，总反应池的体积为 6994.53 3。 好氧区由于好氧区廊道有效水深宽深比为 1：1，长宽比为 3：1。采用 10 廊道式推流生化池。所以可以得出每组好氧区的尺寸为长 52m*宽 15*深 5 的池体。取超高为 0.5m，所

17、以好氧池的总高H=5.5m即好氧区的尺寸为：52*15*5.5 厌氧区厌氧区采用和好氧区一样的深度，采用四廊道式生化池，所以厌氧区的尺寸应该为长 21*15*5。取超高为 0.5m，所以厌氧池的总高为 5.5m，即厌氧池的尺寸为 21*15*5.5m 缺氧区水污染控制工程课程设计 李帅21缺氧区的尺寸和厌氧区一致，采用四廊道式生化池，缺氧区的尺寸应该为 21*15*5。取超高为 0.5m，所以厌氧池的总高为 5.5m，即缺氧池的尺寸为 21*15*5.5m10、生化反应池进出、水系统计算 进水管单组反应池进水管按照之前配水井的出水管设置，即进水管管径为 DN700，进水流速为 0.82m/s

18、回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量 /s=0.50.21=0.1053管道流速为 v=1.2m/s回流污泥管管径 d= =0.334取回流污泥管为 DN400. 进水孔反应池进水孔尺寸：进水孔过流量： =（1+R）Q/2=1.5*0.21=0.315 /s2 3孔口流速:v=1m/孔口过水断面积 AA= =0.3152 2孔口尺寸取为 0.6*0.6 出水堰以及出水井按照矩形堰流量公式计算水污染控制工程课程设计 李帅22332230.421.86QgbHb式中： =（1+R+r）Q/2=4*0.21=0.84 /s3 3b堰宽，b=4mH堰上水头，m所以 H= =0.24m(31.8664

19、)23出水孔过孔流量 = /s43=0.843管道流速 v=1 m/s管道过水断面 A=4=0.842孔口尺寸取为 1m*1m出水井平面尺寸取为 2m*2m 出水管反应池出水管设计流量 = /s： 54=0.843管道流速 1./vms管径： d= =0.84m,取整为 0.9m45出水管径 DN900 内回流污水管内回流污水管设计流量 =（1+r）Q/2=0.735 /s6 3管道流速：v=1.5m/s管径 d= =0.79m 46取内回流管管径 DN800水污染控制工程课程设计 李帅23 排空管设置排空管的管径为 DN40011、曝气系统计算设计需要量 AOR5 3uBDBODNH 去 除

20、 需 氧 量 -剩 余 污 泥 中 氧 当 量 +3N硝 化 需 氧 量 剩 余 污 泥 中 的 氧 当 量 反 硝化 脱 氮 产 氧 量BOD5 需氧量：（Y 取 0.6，Kd 取 0.05）0XedPYQSkVXPx=0.6*36000*0.13-0.05*13989*3.333=479kg/d01.2351.4XDPe= -1.42*48036000（ 0.150.02）10.325=6200.75kgO2/d硝化需氧量：204.64.612.%XDQNP=4.6*36000（0.035-0.01）-4.6*12.4%*480=4140-274.792=3865.208 kgO2/d反硝

21、化脱氮产生的氧量：=2.86 =2.86*36000（0.035-0.01）=2574 3 kgO2/d总需氧量为：AOR=1+23水污染控制工程课程设计 李帅24=6200.75+3865.208-2574=7492 kgO2/d=312 kgO2/h最大需氧量与平均需氧量之比为 1.4=1.47492kgO2/d=437 kgO2/h =10488.8去除 1kgBOD5 的需氧量为：kgO2/kgBOD5（ 0） = 749236000（ 0.150.02） =1.612、标准需氧量采用鼓风曝气，膜式微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度 4.8 ，氧转移效率 设计计算温

22、度m20%,AET=25。将实际需氧量 AOR 换算成标准状态下的需氧量 SOR。20201.4sTLsmTORCSOR式中: 气压调整系数，取为 1曝气池内平均溶解氧，取 2mg/L 污 水中 饱 和溶解氧与清水中 饱 和溶解氧只比，取 0.95查表的水中的溶解氧饱和度 =9.17mg/L； =8.38mg/L(20) (25)空气扩散器出口的绝对压力=1.01325*105+9.8*103H=1.01325*105+9.8*103*4.8=1.48*105Pa水污染控制工程课程设计 李帅25空气离开好氧反应池时氧的百分比2110%7.5479At EO好氧反应池中平均溶解氧饱和度(25)(

23、25)5.06142btsmsPOC9.52mg/L=8.38（1.481052.066105+17.5442） =标准需氧量：SOR=7492*9.17 0.82*（ 0.95*1*9.52-2） *1.0245= 10526 kgO2/d=439 kgO2/h相应最大时标准需氧量：=1.4*=1.4*10526=14736.4 kgO2/d=614 kgO2/h好氧反应池平均时供气量：= = =7317 /h0.3 4390.320% 3最大时供气量：=1.4 =10244 2/h 313、所需空气压力 p（相对压力）1234hh式中: 供风管道沿程与局部阻力，取为1+20.2m水污染控制

24、工程课程设计 李帅26曝气头淹没水头，3 2=4.8曝气阻力，取为 0.4m4 富余水 头 ，取 为 0.5所以 p=0.2+4.8+0.4+0.5=5.9m14、曝气器数量计算按供氧能力计算所需曝气器数量=式中：N按供氧能力所需要的曝气头个数曝气头在标准状态下的供氧能力 kgO2/h根据环保设备选用手册-水处理设备 （P230）选用 HWB 型微孔曝气头，其主要参数如下:表 7 HWB 型微孔曝气器的参数曝气量 2 /h3 氧利用率 20-25%服务面积 0.52 充氧能力 0.15kg/孔径 150 动力效率 5kg/(KWh)孔隙率 45-50% 阻力损失 200mmH2O所以，需要曝气

25、器数量为 N= =4094（个）6140.15曝气总功率：P= 6145=122.8 风管采用树状布置。按生物生长方向及生化反应各阶段需氧量的分布规律布置曝气水污染控制工程课程设计 李帅27头密度，合理分配供氧量，沿反应区水流方向，供氧量分别为40%、25%、25%、10%，则四个区的曝气头的数量为：=4094*0.4=1638 个 14094*0.25=1024 个 2=4094*0.25=1024 个 3=4=4094*0.1=408个15、碱度校核硝化消耗碱度： T1=N/*7.14=24.5*7.14=174.93mg/L反硝化产生碱度： T2=（ N/-NO3-Ne）*3.57=（2

26、4.5-5）*3.57=76.76 mg/LNO3-Ne出水硝态氮浓度，5mg/L去除 BOD5产生的碱度： T3=（ S0-Se）*0.1 (1502).13(/)mgL剩余碱度 T4=100mg/L原水碱度 150 mg/L需要补充碱度：T= T1+T4 - T2- T3-原水碱度=174.93+100-76.76-13-150=35.17mg/L16、主要附属设备 鼓风机：根据给水排水工程快速手册 （P254） ，选用 RE-150 型罗茨风水污染控制工程课程设计 李帅28机 6 台，四用两备。具体型号参数如下表 8 RE-150 型罗茨风机相关参数型号风量 3/min出口风压K Pa电

27、动机型号 转速( )/minrRE-150 45 9.8 Y280M 1593 厌氧池搅拌器每组厌氧池均设导流墙，将厌氧池分成 2 格，每格内设潜水搅拌机 1 台，一共需要四台搅拌机。所需功率按 35/Wm池 容 计 算 。单个厌氧池有效容积为，1561 3872.53全池污水所需功率为 5*1561=7800w搅拌机选型 参考给水排水工程快速手册 （P553）介绍，选用 DQT 型低速潜推流器 4 台，性能参数如下表所示：表 9 DQT 型低速潜推流器性能参数型号 搅拌轮直径 功率 转速 外形尺寸长*宽*高（mm）DQT-040 1800 4.0Kw 38r/min 1300*1800*18

28、00 缺氧池搅拌器每组缺氧池的搅拌器的设置和厌氧池一样，即共使用 4 台搅拌器。搅拌器也选用 DQT 型低速潜推流器 4 台，性能参数如下表所示：表 9 DQT 型低速潜推流器性能参数水污染控制工程课程设计 李帅29型号 搅拌轮直径 功率 转速 外形尺寸长*宽*高（mm）DQT-040 1800 4.0Kw 38r/min 1300*1800*1800 回流污泥泵污泥回流比： R=50%污泥回流量： =0.5*36000=18000 =750 3/ 3/设回流污泥泵房 1 座，内设 5 台潜污泵（四用一备） ，泵房占地面积 10m*6m*5m单泵流量 ：750/4=187.5 3/根据给水排水

29、工程快速手册 （P289）选用 150QW200-22-30 能如表 10 所示：表 10 150QW200-22-30 型潜污泵性能参数型号 流量3/mh扬程 转速/minr功率kw重量 kg150QW200-22-30 200 22 980 30 900 回流混合液泵混合液回流泵 混合液回流比 r=250%混合液回流量： 2.5*36000=90000 =3750= 3/ 3/设混合液回流泵房 1 座，每座泵房内设 6 台潜污泵（五用一备） ，泵房占地面积为 10m*6m*5m,单泵流量：3750/5=750 3/根据给水排水工程快速手册 （P299）选用 300QW800-15-55型潜

30、污泵，性能如下表所示：水污染控制工程课程设计 李帅30出 出出出出出出 出出i=0.6 H4321表 11 300QW800-15-55 型潜污泵性能参数型号 流量3/mh扬程 转速/minr功率kw重量 kg300QW800-15-55 800 15 980 55 1350(六) 二沉池1、配水井在进入二沉池前设置集配水井，是为了使二沉池配水均匀；使回流活性污泥至 A2/O 生化池。二沉池配水井，直径取为 4.0m,高度为 3.3m；2、设计说明为了使得沉淀池内水流更稳（如避免横向错流、异重流、出水束流等） 、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用幅流式二沉池。型式：中心进水，周边出水辐流式二沉池；设计流量：30000 =1250 =（不考虑变化系数）3/ 3/表面负荷 q=0.81.5m3/m2.h，可取 1。水力停留时间 T=1.52.5h，取为 2.5h设计污泥回流比 R=50%。