环境水处理专业课程设计.doc

水
处
理
课
程
设
计

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前 言
中华人民共和国水污染问题形势严峻
国内是一种严重缺水国家。海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江7大江河水系，均受到不同限度污染。 　　万里海疆形势也不容乐观，赤潮年年如期而至。在美丽渤海湾，浊流迸溅，海面上漂浮油污像一柄黑色火炬要烧毁海洋里生命。 　　据记录，全国660座都市中有400多座都市缺水，三分之二都市存在供水局限性，全国都市年缺水量为60亿立方米左右，其中缺水比较严重都市有110个。大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源1/4。除了缺水，水污染问题也较突出。依照对国内七大水系断面监测，达到三类水质可以进入自来水厂最低规定仅占29。5%，而劣五类水质却高达44%；此外，国内浅层地下水资源污染比较普遍，全国浅层地下水大概有50%地区遭到一定限度污染，约一半都市市区地下水污染比较严重。由于工业废水肆意排放，导致80%以上地表水、地下水被污染。当前国内都市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，而国内某些地区长期透支地下水，导致浮现区域地下水位下降，最后形成区域地下水位降落漏斗。当前全国已形成区域地下水降落漏斗100各种，面积达15万平方千米，有都市形成了几百平方公里大漏斗，使海水倒灌数十公里 国内也是一种缺水严重国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平1/4、美国1/5,在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏国家之一。扣除难以运用洪水泾流和散布在偏远地区地下水资源后，国内现实可运用淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可运用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座都市中，已有400各种都市存在供水局限性问题，其中比较严重缺水都市达110个，全国都市缺水总量为60亿立方米。据监测，当前全国多数都市地下水受到一定限度点状和面状污染，且有逐年加重趋势。日趋严重水污染不但减少了水体使用功能，进一步加剧了水资源短缺矛盾，对国内正在实行可持续发展战略带来了严重影响，并且还严重威胁到都市居民饮水安全和人民群众健康。水利部预测，2030年中华人民共和国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。在充分考虑节水状况下，预测用水总量为7000亿至8000亿立方米，规定供水能力比当前增长1300亿至2300亿立方米，全国实际可运用水资源量接近合理运用水量上限，水资源开发难度极大。

一、进出水水质，解决规模
设计水量：Q=60000ｍ3/d
设计水质：
进水水质：BOD5 400mg/l CODcr 510mg/l SS 280mg/l TN 54mg/l TP 7mg/l
出水水质：BOD5<30mg/l CODcr<100mg/l SS<30mg/l TN<30mg/l TP<3mg/l
去除率：BOD5>92.50% CODcr>80.39% SS>89.29% TN>44.44% TP>57.14%
二、解决工艺及方案选取
工艺办法
氧化沟法
A2/O

主
要
优
点
1解决流程简朴，构筑物少，且基建费用较省
2解决效果，有较稳定脱氮除磷功能
3对高浓度废水有很大稀释作用
4有抗冲击负荷能力
5能解决不易降解有机物，污泥成分
1基建费用低，具备较好脱氮除磷效果
2具备改进污泥沉降性能，减少污泥排放功能
3具备对难降解生物有机物去出能力，运转效果稳定
4技术先进成熟运营可靠
5管理维护简朴，运营费用低
6国内工程实例多，工艺较为成熟
主
要
缺
点
1解决构筑物较多
2回流污泥溶解氧较高
3对除磷具备一定影响
4容积及设备运用率不高
1解决构筑物多
2需增长内回流系统
技术可行性
1较为成熟，国内外已广泛应用中小规模
2抗冲击负荷能力强
1成熟，可靠，国内外均广泛应用，合用于各种规模
2有一定耐冲击负荷能力
水质指标
出水水质好，稳定，易于深度解决，对外界变化有一定适应性
出水水质好，较易于深度解决，
出水水质稳定，对外界变化适应性好
环境影响
噪声较小，臭味较小
噪声较大，臭味较小

工艺流程：
氧化沟工艺流程图

格栅
沉砂池
氧化沟
沉淀池
进水
回流污泥
排放污泥
剩余污泥

A2/O工艺流程图

进水
格栅
提高泵房
沉砂池
砂水分离
砂
初沉池
厌氧池
缺氧池
好氧池
二沉池
接触池
排放
消毒剂
初沉污泥
泵房
浓缩池
贮泥池
脱水间
泥饼

氧化沟工艺由于无专门厌氧区，其生物除磷功能较差，并且，由于交替运营，总容积运用率低，设备总数多，设备空置率高。
A2/O工艺是在厌氧-好氧工艺基本上开发出来，它具备同步脱氮除磷功能，由于将脱氮除磷统一在一种系统中，因此其简化了污水解决操作，同步又增长了解决工艺功能，该工艺为污水回用和资源化开辟了新途径，具备良好社会整体效益和经济效益，并且当前A2/O法是生物脱氮除磷工艺中应用较多一种办法，该工艺已相称成熟。并且不规定很高自动化水平，出水稳定可靠，运营费用低。
通过综合比较，在满足设计规定状况下，同步实现减少成本，本套设计采用A2/O法
三、各重要解决单元设计
(1)粗格栅
设计参数
布置两台中格栅，则每台格栅设计如下：
最大过栅流量Q=30000m3/d
取栅条间隙b=30mm
取山前水深h=0.7m
取最大过栅流速v=1m/s
取格栅倾角a=60
1格栅间隙数目 n=Qmax √sina/bhv=16
取山条宽度s=10mm
2格栅设计宽度 B=s(n-1)+bn=0.63m
3格栅水头损失h1 (h1=k h0 h0=∮v*v* sina /2g k=3.36v-1.32 取∮=0.56)
因此 h1=k*∮*v*v*sina/2g=0.56*2*sin60/2*9.8=0.049
4格栅总建筑长度 L=l1+l2+1.0+0.5+h1/tana
其中l1表达进水渠道渐宽部位长 l1=(B-B1)/2tana (a普通取20)
取栅迈进水渠宽 0.5m l1=(0.63-0.5)/2tan20=0.18m . 栅槽与出水渠道连接处渐窄部份长度 l2=0.5*l1=0.09m
H1=h+h2 取超高h2为0.3m H1=0.7+0.3=1.0m
格栅总长 L=0.18+0.09+1.0+0.5+1/tan60=2.35m
5每日栅渣量
设=0.1m3/1000m3
W=86400Qmax*W1/Kz*1000=86400*1*0.23/1.35*1000=1.47m3/d>0.2m3/d
采用机械清渣

(2)细格栅
布置三台细格栅，则每台格栅设计如下：
最大过栅流量Q=0m3/d
取栅条间隙b=10mm
取山前水深h=0.5m
取最大过栅流速v=1m/s
取格栅倾角a=60
1格栅间隙数目 n=Qmax √sina/bhv=43
取山条宽度s=10mm
2格栅设计宽度 B=s(n-1)+bn=0.85m
3格栅水头损失h1 (h1=k h0 h0=∮v*v* sina /2g k=3.36v-1.32 取∮=0.56)
因此 h1=k*∮*v*v*sina/2g=0.56*2*sin60/2*9.8=0.049
4格栅总建筑长度 L=l1+l2+1.0+0.5+h1/tana
其中l1表达进水渠道渐宽部位长 l1=(B-B1)/2tana (a普通取20)
取栅迈进水渠宽 0.5m
l1=(0.85-0.5)/2tan20=0.49m .
栅槽与出水渠道连接处渐窄部份长度 l2=0.5*l1=0.24m
H1=h+h2 取超高h2为0.3m H1=0.7+0.3=1.0m
格栅总长 L=0.49+0.24+1.0+0.5+1/tan60=2.8m
5每日栅渣量
设=0.09m3/1000m3
W=86400Qmax*W1/Kz*1000=86400*0.09*0.23/1.35*1000=1.32m3/d>0.2m3/d
采用机械清渣

(3)平流式沉砂池
取设计流速 0.3m/s
最大流量时停留时间 t=40s
沉砂池长度 L=vt=0.3*40=12m
沉砂池水流断面面积 A=Qmax/v=0.694/0.3=2.3
沉砂池有效水深 h2
采用四个分格 每格宽度 b=0.6m
总宽B=2.4m h2=A/B=2.3/2.4=0.97m(<1.2m,适当)
沉沙斗所需容积V（设排沙时间为2d,X普通取30m3/100 0000m3）
V=Qmax*t*X*86400/Kz*100 0000=0.7*30*2*86400/1.35*100 0000=2.69m3
沉沙斗各某些尺寸
设斗底宽 a1=0.5m
斗壁与水平面夹角55°
斗高 h3=0.5m
砂斗上口宽 a=2h3/tan55+a1=1.2m
砂斗容积 a=h3(2a*a+2*a*a1+2*a1*a1)/6=0.38(>0.33m3 合乎规定)
沉沙室高度，采用重力排砂，池底坡度0.06
由砂池长度 L=[2(l2+2)+0.2] l2=(l-2a-0.2)/2=2.45(0.2为沉沙斗壁厚)
则 h3’=h3+0.06*l2=0.65m
沉沙斗总高 取超高 h1=0.3m
H=h1+h2+h3’=1.92m
（4）初沉池
1、 池子总面积A，表面负荷取q=2.0m3/(m2/d)
A=Qmax*3600/q=0.694*3600/2=1249.2m2

2、 沉淀某些有效水深h2 h2=qt=2*2=4m 取t＝2h

3、 沉淀某些有效容积V’ V’=Qmax*t*3600=4996.8m3

4、 池长L

L=vt*3.6=4*2*3.6=28.8m

5、 池子总宽度B
B=A/L=1249.2/28.8=43.4m

6、 池子个数，宽度取b＝6 m n=B/n=43.4/6=7.2 取8个

7、 校核长宽比
l/b=28.8/6=4.8>4(符合规定)
8、 污泥某些所需总容积V
已知进水SS浓度=280mg/L
初沉池效率设计50％，则出水SS浓度c=c0*(1-0.5)=280*0.5=140
设污泥含水率96％，两次排泥时间间隔T=2d，污泥容重
V=Qmax(c0-c)*86400*T*100/Kz*(100-ρ)*1000000=311m3

9、 每格池污泥所需容积V’
V’=311/8=39
10、污泥斗容积V1 h4’’=(b-b1)*tanβ/2=(6-0.5)*1.73/2=4.8m
V1=1/3*h4’’*(b*b+bb1+b1*b1)=4.8*(36+6*0.5+0.25)/3=33.3

11、 污泥斗以上梯形某些污泥容积V2
L1=28.8+0.5+0.3=29.6m

L2=5m h4’=(28.8*0.3-5)*0.01=0.036
V2=(l1+l2)*h4’*b/2=3.1m3

12、 污泥斗和梯形某些容积
V1+V2=33.3+3.1=36.4m3>22m3
13、 沉淀池总高度H
H=h1+h2+h3+h4’+h4’’=0.3+4+0.5+0.036+4.8=9.6m 取10m

(5)二沉池
采用中心进水辐流式沉淀池：
1.池表面积
水力表面负荷q=1.0m3/(m2gh)
A=Qmax/q=0.694*3600/1=2498.4m2

2.单池面积
采用2座二沉池，n=2
A1=A/n=2498.4/2=1249.2m2
3.池直径
D=√4*A1/∏=√4*1249.2/3.14=39.9m
4.沉淀某些有效水深
取沉淀时间T=2.5h
=q×T=1×2.5=2.5m
5.沉淀池某些有效容积
V=∏D*D*h2/4=3.14*39.9*39.9*2.5/4=3123m2
6.沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）
取污泥斗上半径r1=3m，下半径r2=2m，=60
h4=i*(D/2-r1)=0.05*(39.9/2-3)=0.85
7.沉淀池周边池边水深
h3为缓冲层高度，取0.5m,h5为挂泥板高度，取0.5m
H0=h1+h2+h3=2.5+0.5+0.5=3.5m(D/H0=39.9/3.5=11.4>6,符合规定)
8.污泥斗容积
污泥斗高度 h6=(r1-r2)*tana=(3-2)*tan60=1.73m

V1=∏h6(r1*r1+r1*r2+r2*r2)/3=3.14*1.73*(3*3+3*2+2*2)/3=34.4m
池底可储存污泥体积为：
V2=∏*h4*(R*R+R*r1+r1*r1)/4=3.14*0.85(15*15+15*3+3*3)/4=186.2m3
共可储存污泥体积为:
V1+V2=34.4+186.2=220.6m3

9.沉淀池总高度
H= ++=0.85+3.5+1.73=6.08m
5生化解决池（A2/O池）
判断与否可用A2/O法
COD/TN=510/54=9.478>8
TP/BOD5=7/400=0.0175<0.06 符合条件
①选用设计参数，水力停留时间 t=8h BOD污泥负荷Ns=0.4kg BOD5/(kg MLSS d) 污泥回流浓度Xr=10000 mg/l 污泥回流比R=50%
曝气池混合液浓度 X=R*Xr/(R+1)=3333mg/l=3.3kg/m3
由TN去除率ηTN =(Tna-Tne)/ Tna=80%
求出内回流比RN RN=ηTN/(1-ηTN)=400%
②A2/O曝气池容积 有效容积 V=Qt=2500*8=0m3 取曝气池池身H1=4.5m
曝气池有效面积 S总=V/H1=4444 m2
分两组，每组有效面积 S= S总/2=2222m2
设5廊道推流式反映池曝气池，廊宽8m 则L1=55.6m
各段停留时间 由 A1:A2:O=1:1:5 得 厌氧池t1=1.14h,缺氧池t2=1.14h好氧池t3=5.71h
6消毒接触池
1.加氯量拟定
采用液氯消毒，加氯量采用经验数据，加氯量为8mg/L,则
kg/d
2.接触池计算
污水接触消毒池采用2组。
⑴ 接触池容积：
V=Qmax*t/n
(池子组数n，设2组；接触时间t，采用t=30min)得
V=0.694*30*60/2=624.6m3
⑵ 池体表面积F：
设有效水深h2=3.5m，则有：
F=V/h2=624.6/3.5=178.5m2
⑶ 池长池宽：
设池宽10m
池长 L=F/B=178.5/10=18m
四构建筑物和设备一览表：

序号
名称
规格
数量
设计参数
1

格栅

L×B =
2.35m×0.63m

2座
设计流量
Qd=30000m3/d
栅条间隙d=30mm
栅前水深h=0.7m
过栅流速v=1.0m/s
L×B =
2.8m×0.85m

3座
设计流量
Qd=0m3/d
栅条间隙d=10mm
栅前水深h=0.5m
过栅流速v=1.0m/s

2

进水泵房

L × B =

1座

3

平流沉砂池

L×B×H=
12m×2.4m×1.92m

1座
设计流量
Q＝0.694m3/s
水平流速v= 0.3m/s
有效水深H1= 0.97 m
停留时间T= 40 S

4

平流式初沉池

L×B×H=
28.8m×43.4m×10m

13座

设计流量Q=0.694m3/s
表面负荷q= 2.0m3/(m2·h)
停留时间T= 2.0 d

6

辐流式二沉池

D×H=
Φ39.9m×6.1m

2座
设计流量Q= 0.694m3/s
表面负荷q= 1.5m3/(m2·h)
固体负荷qs= 144～192 kgSS/(m2·d)
停留时间T= 2.5 h
池边水深H1=3.5 m

7
接触消毒池
L×B×H=
18m×10m×3m

1座
设计流量Q=0.694m3/s
停留时间T= 0.5 h
有效水深H1=3.5 m