1、环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计1设计题目题目：某污水处理厂厂区设计设计背景1. 设计资料城市概况江南某城镇位于长江冲击平原，占地约 6.3km2，呈椭圆形状，最宽处为 2.4 km ，最长处为 2.9 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 .0m，地坪平均绝对标高为 4.80 m。 属长江冲击粉质砂土区，承载强度711 t/m2，地震裂度 6 度，处于地震波及区。全年最高气温40 ，最低-10 。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为17 cm。全年降雨量为 1000 mm，当地暴雨公式为 i = (5.432+
2、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 +mt2, 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。 规划资料该城镇将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全分流制体系。规划人口：近期 30000 人，2020 年发展为 60000 人，生活污水量标准为日平均 200 L/人。工业污环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计2水量近期为 5000 m3/d，远期达 100
3、00 m3/d，工业污水的时变化系数为 1.3，污水性质与生活污水类似。生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD 5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，COD = 400 mg/L，NH 4 -N = 30 mg/L，总 P = 4 mg/L；要求达到的出水水质达到国家污水综合排放二级标准。规划污水处理厂的面积约 25600 m2，厂区设计地坪绝对标高采用 5.00 m，处理厂四角的坐标为： X 0 ， Y 140 ； X 0 ， Y 0 ；X 175 ， Y 140 ； X 190 ， Y 0 。污水处理厂的污水进水总管管径为 DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高 0
4、.315 m，坡度 1.0 ，充满度 h/D = 0.65。 初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。2. 主要工艺流程环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计3污水处理工艺流程说明一、进出污水水质1. 进水水质生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD 5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，COD = 400 mg/L，NH 4 -N = 30 mg/L，总 P = 4 mg/L。2出水水质出水水质达到国家污水综合排放二级标准。BOD 5 = 30 mg/L，SS = 30 mg/L，COD = 120 mg/L，NH 4 -N = 25 mg/L，总 P =
5、1 mg/L。3进水流量按近期计算。近期居民人数 3000 人，生活污水量标准为日平均200 L/人。工业污水量近期为 5000 m3/d，工业污水的时变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。居民设计日平均流量 3130260(/)60(/)qLdd居民设计日最大流量，查变化系数表得 1.7zKsmq /.086407.1312工业污水量：设计日平均流量 3215(/)qd设计日最大流量环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计4smsLq /075./23.75864013.5 32 污水处理厂：设计日最大流量 )/(192.03max sQ处理构筑物设计一、格栅1栅条的间隙数 n假设进水
6、总管与出水总渠流速保持一致，在 ，80Dm， 下，查得流速为 ，假定过栅0.65hD1.I .5/vs流速 ，栅条间隙宽度 ，栅前水深 h 取 0.4m，smv/8. md20格栅倾角 o65个285.04.02.6sin19sinmax obhvQn2栅槽宽度 B环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计5设栅条宽度 0.1Sm()(28)0.28.3()Bnbm3进水渠道渐宽部分的长度 1l设进水渠宽度与进水总管直径相同，即 ，渐宽部1.65B分展开角度 101.8302()2bl mtgt4栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度 l21.50.()l5通过格栅的水头损失 0h通过格栅的水头损失
7、 （查课本得）2.m6栅后槽总高度 H设栅前渠道超高 1.3()204.30.9()hm7栅槽总长度 L112.560.4305()Htgm8每日栅渣量 W格栅间隙为 16-25mm 时，栅渣截流量环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计6330.1.5m/(10污 水 ） 3ax864.920.786402/1zQWmdK宜采用机械清渣。二、沉沙池平流式沉沙池（如下简图）1沉淀池长度 LLvt最大设计流量时的流速， , 取 。v /ms0.2/s最大设计流量时的流行时间， , 取 。t 45t0.29()vt2水流断面面积 AmaxQ为最大设计流量， 。maxQ3/sax20.19.6()
8、Av环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计73池总宽度 Bnb取 格，每格宽2n0.5m21.()4有效水深 2h.960.()AB5沉沙斗容积 Vmax68410zQXTK城市污水沉砂量， 污水，取X3/污水；306/1清除沉砂池的间隔时间， ，取 ；Td2T污水流量总变化系数，取 。zK1.z环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计83max66840.19230840.5()7zQXTV mK6每个沉砂斗容积 0V设每一分格有 2 个沉砂池，共有 4 个沉砂斗。 30.58.16()7沉砂斗各部分尺寸沉砂斗上口宽 a312tan5h斗高， ，取 ；3hm30.斗底宽， ，取 。1a
9、1斗壁与水平面的倾角 631220.35.9()tan0tanhm沉砂斗容积 V2230123()6.5.90.50.).17()m8沉砂池高度 h采用重力排砂，设池底坡度 0.06，坡向砂斗，由沉砂斗和沉砂环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计9池向沉砂斗的过渡部分，沉砂池的宽度为 2()aL2a90.3.5L320.6.356.()h m9沉砂池总高度 H设超高 1.m23.09.182()h10验算最小流速 inv在最小流速时，一般只用一格工作（n=1） mini1Qw最小流量;minQ最小流量时的沉砂池的数目，个；1最小流量时沉砂池的水流断面面积；inwmini10.1.28(/)
10、0.15(/)965v mss三、氧化沟交替型三沟式氧化沟（如下简图）1设计流量 330.92/s=658./Qd2. 氧化沟类型选择该设计为小型污水厂，选择交替型三沟式氧化沟，其出水水质高，脱氮除磷效果明显，构筑物简单。三沟式氧化沟（T 型）是由三个环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计10相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟之间相互双双连通，两侧的氧化沟可起曝气和沉淀的双重作用，中间的氧化沟一直作为曝气池，原污水交替进入两侧的氧化沟，处理水则相应的从作为沉淀池的两侧氧化沟流出。其运行方式可以根据不同的进水水质及出水水质要求而改变，所以系统运行灵活，操作方便。三沟式氧化沟是
11、一个 A-O（兼氧-好氧）活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化反硝化过程，能取得良好的 去除效果和脱氮效5BOD果，依靠三池工作状态的转换，可以免除污泥回流和混合液回流，运行费用大大的降低，处理流程简单，省去二沉池，管理方便，基建费用低，占地面积小。3设计参数 进水水质浓度 ；SS = 250 mg/L；COD = 400 5BOD02/SmgLmg/L；NH 4 -N = 30 mg/L；总 P=4mg/L 出水水质 浓度 ； 浓度 ；53/eTS30/eXmgL混合液挥发性悬浮固体浓度 ()25vMLV；污泥龄 ；(/0.7)VSTcd混合液悬浮固体浓度 4/内源代谢系数 .6dK环境
12、科学与工程学院 水污染控制工程课程设计110.2513894去除 5BOD 氧化沟出水溶解性 浓度 ，为了保证氧化沟出51eS水的 浓度，必须控制氧化沟出水所含溶解性的 的浓度。5 5BOD其中 为沉淀池出水中的 所构成的 浓度1SV50.230.23.42(/)()07(1.38/STSemgL1.89.6(/)e mgL 好氧区容积 ，采用动力学计算方法。V01()cvdcYQSXK环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计12其中 Y污泥的产率系数，取 0.6；-污泥龄，25d;c-混合液挥发性悬浮固体浓度，2500mg/L;vX-内源代谢系数，0.06dK-流量， 。Q31658./m
13、d013().6582096)25(179.cvdcYQSVXKm 好氧区水力停留时间 1t15.60.4()1.0()8Vt dhQ 剩余污泥量环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计131()10.6658.02.9158.(0227)314.7.6(/)edcsYXQSXQKKgDd去除每 产生的干污泥量k5BO05104.()68(23).3/)esXQSgkB5脱氮 需氧化的氨氮量。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为 12.8,则用于生物合成的总氮量为： 0.128750.85(/)6.NmgL 脱氮量 。 设出水的 量为 16mg/L，符合题意所给r3HN的综合污水排放国家二级标准。
14、需要脱氮量 进水 -出水 -生物合成所需rTK0N0165.8(/)NgL碱度平衡保持 ，PH 值合适，硝化、反硝化能够正常的进行。7.2pH 脱氮所需的池容 V脱硝率。 时，脱效率为00.35/()KgMLSd环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计14(20)(20)1.8tnnqdt4C(41.835/)kgKMLS脱氮所需容积 326.548(rnvQNVmX 脱氮水力停留时间 t25408.326()7.()16t dh6.除磷根据 ， 的去除量3:2051CODNHP的 去 除 率 为 ： ： 3NH为 8.15mg/L，所以磷在此过程中的去除量为 1.63mg/L。氧化沟产生的
15、剩余污泥中含磷率为 2.5%，则用于生物合成的磷的量为 02.5%7810p.4mg/L6.需另外加入化学药剂去除的磷的量为： rP41.3.140.23g/在氧化沟中投加硫酸铁盐，可使磷的去处率达 95%以上。则投加铁盐的量为： 3.658.0.25mol/d17氧化沟总容积及停留时间 31279.4197.6()V8603()85.t dhQ满足水力停留时间 1624h。环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计15校核污泥负荷 0 51658.02.1/()97vQSNkgBODMLVSdXV污泥符合满足。8需氧量设计需氧量 AOR去除 需氧量 剩余污泥中 的需氧量+去除5BD5BOD耗
16、氧量 剩余污泥中 的耗氧量 脱氮产氧量3NH3NH. 去除 需氧量5110().268.(20.96).12987.654395./)aQSbVXkgd. 剩余污泥中 的需氧量 （用于生物合成的那部分5BOD2的需氧量）5B21.4.78106.3(/)Xkgd. 去除 耗氧量 。每 硝化需要消耗3NH3NH2.6kg3.(06)5.1068.32(/)1Dkgd. 剩余污泥中 的耗氧量34D4.287.(/). 脱氮产氧量，每还原 产生kgN26kgO环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计1652.86158.36.7(/)0Dkgd总需氧量 1234538.76.8.2.18.495(
17、/)AORDkgd安全系数 1.3,则 1.49.506.(/)kgd去除每 需氧量k5BOD2506.21.94(/)()8.()AROBDQS标准状态下需氧量 (20)(20)()1.4sTsTAORCS其中： - 时氧的饱和度。9.17mg/L；(20)sC- 时氧的饱和度；()sTC -溶解氧的浓度；-修正系数，分别为 0.85，0.95；,T -进水的最高温度设所在地为标准大气压， ，进水最高温度为 。溶解氧130C浓度 C=2mg/L。环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计17(302)610.29796.(/).85().4SORkgd去除每 的标准需氧量1kg5BD2509
18、63.3.16(/)()8.(02)S kgOBDQ9氧化沟尺寸设氧化沟两座，单座容积 31987.65()2Vm三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积为 31596385.(m)V单 沟取氧化沟有效水深 ，超高为 0.5m，中间分隔墙厚度为H0.25m。氧化沟面积 23865.104.()Ah单 沟单沟道宽 9mb弯道部分的面积： 22210.50.5(B)()61.4(m)直线部分的面积 2158.9()A直线部分的长度取 47 米。284.9.()Lb环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计1810进水管和出水管进水管流量 331658.294.(/)0.96(/)2Qmds管道流速
19、0./vs管道过水断面 21.6.1()8A管径 4.0.39d取 0.()m校核管道流速 12.6.7(/)04()QvmsA11出水堰及出水竖井氧化沟出水设置出水竖井，竖井内安装电动可调堰。初步估算，因此按薄壁堰来计算。0.67H出水堰 3218Qb式中 - 堰宽；-堰上水头高，取 0.03m。33220.96.()1.86bmH出水堰分为两组，每组宽度 1()b 出水竖井。环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计19考虑可调堰安装要求，堰两边各留 0.3m 的操作距离。出水竖井长 0.32.632.8()Lbm出水竖井宽 1Bm则出水竖井平面尺寸 .1.四、浓缩池竖流式重力浓缩池（如下
20、图所示）1. 设计参数污泥含水率 99.5，经浓缩池后污泥含水率 97，日产剩余污泥为 1504.(/)sPKgMLSd 3315049(/)12.54(/)()9sQmdhp2. 中心管面积最大设计流量： 3max12.54/Qh设计流速为 ，采用 2 个竖流式重力浓缩池，每个设计0./vs流量为: 3max.6.7/2mh环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计20中心管面积 2max12.540.87360Qf mv中心管直径 20 .()fd中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：设 10./vms10.351.35.01.42ddm31 2.4.3926Qhvd3. 沉淀部分的有效面积
21、活性污泥负荷取 2.5/Kgmh每小时污泥固体量为： 104.6.9/Kgh需表面积 2162.95.08.Sm浓缩池直径 14()4(5.08.435).7SfD m取直径 6m表面负荷：32.270.5/58qmh则在浓缩池中的流速是：5.6.910/30vms4.浓缩池有效水深设计沉淀的时间： ；16th环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计21则 52360.910630.97hvt m取 符合题意。24m5.反射板直径： 1.3.1.3d6.校核集水槽出水堰的负荷：（符合条件）6.270.92/.9/314.QLssD7.浓缩部分所需的容积：T=8h,s=0.8L/(Lh) 30
22、.8308124Vm每个池子所需的体积为：31842V8.圆截锥部分的容积：设计圆锥下体直径为 0.3m,则：5()5(30.15)4.07hRrtgtgm 22 223.4.()(3.1530.15)40.5Vrm 9.浓缩池总高度：设计超高及缓冲层各为 0.3m 则：123450.34.90796Hhhm五、贮泥池环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计2221210wPV23.9970.5V3250.1/Vmd设计 5 天运泥一次，则贮泥池所需的体积为： 30.120.75设计每次排泥泥面下降 5m，则贮泥池的直径为：取为 8 米，池高 7.5 米。47.9VDmh主要设备说明一、格栅
23、清除格栅上的截流物，采用移动式格栅清污机（BLQ 型移动式格栅清污机） 。主要参数为：刮泥的最大行程为 4m。刮污耙宽度1000刮泥幅度+650mm。刮污耙齿距 26mm。升降电机 1.5kw，环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计23启闭电机 0.75kw。刮污机升降速度 0.8m/min，行走速度18m/min。二、提升泵站1设计说明采用氧化沟工艺，污水处理系统简单，对于新建的污水处理厂，工艺管线可充分利用，污水只考虑一次提升。2设计选型污水经分水井后排入市政污水管道，涉及需要泵的提升高度为6m。 3泵型根据流量和扬程要求选取 800WD 型泵，5 台，转速为360r/min，配套电机
24、型号为:115 型，轴功率为 75.2kw。三、沉沙池沉砂池的沉砂，经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步、分离出砂和水，需配套砂水分离器。清除沉砂的时间间隔是 2d，根据排砂量，选取 LSSF 螺旋砂水分离器，进入砂水分离器的流量为 13L/s，容积为 0.6m3，进水管直径为 100mm，出水管直径为 100mm，配套功率为 0.25kW。四、化学除磷自动加药装置由于磷的去除量较小，就不单设厌氧沉除磷，采用化学除磷的工艺，以硫酸铁作投加剂。采用金属盐除磷时，有必要加入阴离子聚合电解质（聚合物） ，作为环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计24助凝剂提高除磷性能，投加量一般为
25、0.10.25mg/L。采用 CT(H/A)-泵-罐式自动加药装置，该装置可通过计量泵与各种仪器，仪表以及计算机来实现配药，加药的全过程，是一种机电一体化的全新产品。根据药剂的容积，选取 CTA-0.7/J 型两台，每套溶液箱数量 1 台，容积 0.7m3, 材料碳钢，搅拌器功率 1.1kW，搅拌器转速 50r/min，辅助溶液箱 1 台，0.5m 3，材料碳钢，搅拌器功率0.55kW，搅拌器转速 50r/min。五、抽砂泵房WL 型螺旋离心泵是一种新型的，无缠绕，无堵塞的离心式污水泵，其特点是流道宽长，抗汽蚀性能好，有一定的强制进料作用，在输送带纤维的物料时，效果明显优于一般的离心泵及单涡流
26、泵。WL 型泵其扬程曲线较同转数的一般离心泵更陡，轴功率曲线较平坦，可输送城市污水，各类纤维块，颗粒的物料。选项 65WL_30 螺旋离心泵，流量 5L/s，扬程 H=35m，转速n=1470r/min，配用电机 N=7.5kW，效率 =30%，汽蚀余量NPSH=2.4m。配两台，一台备用。六、配水井配水设施虽不是主要的处理装置，但有均衡的发挥各构筑物运行能力的作用，能保证个构筑物经济有效的运行。该设计有两座氧化沟，在氧化沟之前设置配水井，本污水处理厂采用的是分期建设，但配水井不易分期建设，其土建部分一次完成。故计划建两座配水井。环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计25七、氧化沟曝气机单
27、座氧化沟需氧量 1 2963.4981.65(/)22SORS KgOd选用 YHG-1000/9.0-D 型转刷曝气机，配用电机型号 YD250M-6/4，减速机型号 WG/45-20，重阳能力 4.5Kg/（mh） ，单台转刷的有效长度为 9m转刷曝气机的有效长度为207.5464.SORLm所需曝气机的台数为：65.1()9n取 台单台转刷曝气机所需的轴功率： 1SOR207.513.84kwh.56单台转刷曝气机所需的电机功率：13.842.5=13.4kh潜水推进器两侧边沟各设两台潜水推进器，共八台，每台电机功率为 3kw。电动可调旋转堰门氧化沟每个边沟设电动可调旋转堰门 3 台，共
28、 12 台，堰门框度 3.2m。可调高度 0.3m，电动机的功率为每台 0.55kw。环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计26八、剩余污泥泵房二座氧化沟各设置一座剩余污泥泵房。泵扬程为 5m。污泥泵选用两台，一台备用。选用 2PN 污泥泵。九、浓缩池浓缩池设计直径小于 20m，采用中心传动刮泥机，选取 ZXG-8 型中心传动刮泥机，直径 6m，刮泥机外缘线速度 2.6m/min，电动机功率0.55kW。十、浓缩污泥提升泵房两个浓缩池后各设一污泥提升泵房，选用 2PN 污泥泵四台，两台备用。 占地面积 LB=(3.02.5)m2。1NkW十一、污泥脱水房1. 污泥压滤机。选用 DY-200
29、0 型带式压榨过滤机。其主要性能参数为：带宽 2m，进泥含水率为：95%-98%，滤饼含水率为 70%-80%。滤机的功率为2.2kw，不需要搅拌机。两台，一台备用。平面布置图说明布置原则：1、 布置紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管的长度环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计272、 需要开挖的处理构筑物避开劣质地质3、 厂区的主要车行道为 6-8 米，次行道为 3-4 米4、 构筑物间净距离为 5-20 米5、 污泥处理放在厂区的后部6、 考虑到二期建设用地。如将三沟式氧化沟工艺的污水处理厂进行扩建，可以把三沟式氧化沟单独作为曝气池，再其后增建二沉池和回流设备，便可将原污水厂的处理能力
30、提高一倍。7、 厂区的绿化面积不小于 30%8、 污水处理厂除了应包括生产性的处理构筑物，还应包括辅助性的维修间以及办公室，仓库等。9、 同种构筑物构成一组时，配水应均匀。10、 处理厂中的各种管线要妥善安排，避免相互干扰。本设计平面布置见平面布置图高程布置图布置原则：1、 水头损失的确定。水头损失三部分组成：构筑物自身的、连接环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计28管的以及计算设备的2、 连接管中流速一般为 0.6-1.2m/s3、 计算水头损失的时候选择距离最长，水头损失最大的进行水利计算并适当的留有余地4、 本设计为小型污水处理厂，污水一次性提升5、 计算水头损失以近期最大的流量进
31、行6、 考虑某些构筑物排空，但挖土深度不宜过大7、 减少需抽开的污泥的量8、 尽量利用地形重力流，前面构筑物的水位高于后面构筑物的水位9、 污水处理厂的高程布置还要考虑污泥以及与污泥有关设备的高程10、 污水处理后排入河流下游本设计高程布置见下水利计算表以及高程布置图参考文献1、 崔玉川、刘振江等，城市污水处理设施设计计算，化学工业出版社，2004 年2、 曾科、卜秋平、陆少鸣等，污水处理厂设计与运行，化学国内环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计29工业出版社，2001 年3、 张统等，污水处理工艺及工程方案设计，中国建筑工业出版社，2001 年4、 马遵全等，给水排水设计手册，中国建筑工业出版社，2000年5、 王海山等，给水排水常用数据手册，中国建筑工业出版社，2002 年6、 彭党聪等，水污染控制工程实践教程，化学工业出版社，2004年7、 王凯军、贾立敏，城市污水生物处理新技术开发与应用，化学工业出版社，2001 年8、 金兆丰，环保设备设计基础，化学工业出版社，2005 年9、 高廷耀，顾国维，水污染控制工程，高等教育出版社，1999年10、 许泽美、唐建国等，水工业工程设计手册，中国建筑工业出版社，2002 年11、 李亚峰、晋文学等，污水处理厂运行及管理，化学工业出版社，2005 年12、 魏先勋等，环境工程设计手册，湖南科学技术出版社，2002年
