水污染控制工程设计说明书.doc

《水污染控制工程》课程设计
PC城市污水厂设计说明书
目录
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 process including the design and calculations for sewage treatmentstructures and sludgestructures 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
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：Ⅰ区有完善的给水排水设施。II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：BOD5为228。61mg/L;SS为298。74mg/L
出水水质:按照国家一级B标准,BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/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
　　污水处理厂的设计规模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
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。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,BOD5,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
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，对水量水质变化适应性强，造价低,平面布置紧凑
占地面积大,排泥因难（人工排泥),工作繁杂，机械刮泥易锈，配水不均
地下水位高，施工困难地区，适用流动性差比重大的污泥，不能用静水压力排泥，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/S＝14208 m³/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=2
1、设计参数
设计流量Q=0。2407m³/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α=60°
单位栅渣量ω1=0。05m3栅渣/污水
2、设计计算
(1）栅前水深: 根据最优水力断面公式计算得：栅前槽宽，则栅前水深
（2)栅条间隙数n
（3）栅槽有效宽度
B=s(n-1）+en=0。01×(14—1）+0。02×14=0.41m
（4）进水渠道渐宽部分长度
其中α1为进水渠展开角为，进水渠宽B1＝0.55m
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
(6） 过栅水头损失(h1)
因栅条边为矩形截面，取k=3，则
其中：=β（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
ε：阻力系数,与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2。42
（7) 栅后槽总高度(H）
取栅前渠道超高 h2=0。3m
栅前槽总高度：=0。275+0。3=0.575m
栅后槽总高度:=0。275+0.08+0.3=0。655m
(8) 格栅总长度L
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα
=0。07+0。035+0。5+1。0+0.575/tan60°
=1。94m
A. 每日栅渣量W
(=1.61)
宜采用机械清渣。
B. 计算草图如下：
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
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138.9L/S，扬程10m,转速980r/min,功率30Kw。
占地面积为π52＝78。54m2，即为圆形泵房D＝10m，高12m，泵房为半地下式，地下埋深7m,水泵为自灌式.
泵房草图
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。12m³/s
栅前流速v1=0.9m/s;过栅流速v2=1.0m/s；
格栅间隙e=10mm；
栅前部分长度0.5m;格栅倾角α=60°；
单位栅渣量ω1=0.10m3栅渣/103m3污水;
2.设计计算
(1）确定格栅前水深,根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽,则栅前水深
（2）栅条间隙数(取43）
（3)栅槽有效宽度B=s(n—1)+en=0。01（43—1）+0.01×43=0.85m(取1m）
（4）进水渠道渐宽部分长度
（5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
（6)过栅水头损失（h1），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,,因栅条边为矩形截面，，，
则
（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/tanα
=0。66+0。33+0.5+1.0+0.88/tan60°=3m
（9)每日栅渣量〉0。2
所以宜采用机械格栅清渣
计算草图见附图3
四、沉砂池
本设计采用钟式沉沙池,设2座,则每座流量Q=0.12035m³/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 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
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=0.2407m³/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/（m2×h） n=2座
B．有效水深：取水力停留时间t=1。5h
h2=qt=1。5×1。5=2。25m
C．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
污泥斗容积
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
,符合要求.
沉淀池总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5=0。3+2.25+0.3+0。38+1。73=4。96m
D．沉淀池周边的高度
h1+h2+h3=0。3+2.25+0。3=2。85m
E．长宽比的校核：D/ h2=19。18/2.25=8.52 （介于6～12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=14208m³/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：Sa＝228.61×（1－25％)＝171.46 mg/L
A。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
V0=2030/2=1015m3
B。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：
廊道宽度B取5米，B/H=5/4=1.25 （介于1～2之间） 符合规定
池长：L=F/B=253。75/5=50。75m
L/B=50。75/5=10。15﹥10 符合规定
设五廊道式曝气池,廊道长：
取超高为0.5米，则池总高度为：4+0.5=4。5m
C。曝气时间(tm）
符合要求
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
查表得=0。5,=0。15；XV=f*X=0。75*4000=3000mg/L；经初次沉淀池处理BOD5按降低25%考虑。
B．最大需氧量的计算：
最大设计流量Qmax=0.2407m³/s=20796m³/d,则
C．最大时需氧量与平均时需氧量之比：
D．每天去除的BOD5的值：
BODr=14208×（0。22861×0。75—0.02)=2152kg/d
E.去除每kgBOD的需氧量
△O2=/kgBOD
5.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℃，夏季水温28℃,查表知Cs（20)=9。17mg/L,Cs(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=
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％
C. 曝气池混合液中平均饱和度，按高温来考虑，
D.换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量，即
——修正系数,取0。82 β-—修正系数,取0.95
C——混合液溶解氧浓度，取2。0mg/L ρ-—压力修正系数，取1。0
相应的最大需氧量:
F。曝气池平均时供气量
G。曝气池最大时供气量
H。去除每kgBOD5的供气量
I。每m3污水的供气量
6。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。5m³/min，选用罗茨鼓风机系列。
本次设计选用GRB—250鼓风机三台，两台工作，一台备用。
设备参数:
流量:73 m³/min
升压:80kpa
功率：60kW
转速：1450 r/min
设计鼓风机房占地面积：LB=1510=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=14208m3/d =592m³/h
表面负荷：qb范围为1.0—1。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：
B．沉淀池直径： 取18m
有效水深为 h1=qoT=1。22。5=3m〈4m
径深比校核 D/ h1=6 合格。
校核堰负荷 q1=L/(s.m)〈2。5L/(s.m）（符合）
C。二沉池总高度：
取二沉池缓冲层高度h2=0。4m，超高为h3=0。3m
则池边总高度为
h=h1+h2+h3=3+0。4+0。3=3。7m
设池底度为i=0。05，则池底坡度降为
则池中心总深度为
H=h+h4=3.7+0.4=4.1m
八、接触消毒池与加氯间
采用隔板式接触反映池，设2座。
1、设计参数
设计流量:Q=164。45L/s=14208m³/d
水力停留时间：T=30min=0.5h
平均水深:h=2。0m
隔板间隔:b=3m
设计投氯量为＝8.0mg/L（对二级处理水排放时，投氯量为5~10 mg/L，这里取8。0 mg/L）
2、接触池计算
A．每座接触池容积
B. 表面积
C. 廊道总宽
隔板数采用2个，,则廊道总宽为，
D. 接触池长度
E．池深取 2+0.3=2.3m 取超高0。3m
3。加氯量计算
每日投氯量：W=Q=8×14。208=113。6kg/d
=4.7kg/h
第四章 污泥处理构筑物设计计算
一、污泥浓缩池
采用幅流式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥
1 、设计参数
进泥浓度:5g/L
进泥含水率P1＝99.4％，
出泥含水率P2=97.0％
浓缩后污泥浓度：qs=30g/L
污泥浓缩时间：T=20h
贮泥时间:t=6h
固体通量M=1kg/(m2.h）
2、污泥浓缩池设计计算
A、初沉池污泥量
m3/d
B．二沉池污泥量
Qs=
Se＝20－4.3＝15.7mg/L，Xv取3kg/m3
=Y(Sa－Se)Q－KdVXv=432kg/d
f——0。75
R—-回流比0.5
取Xr=8
则Qs=＝＝72m3/d
3.浓缩池池体计算：设2座
每座浓缩池所需表面积
m2
每个池的面积A1＝24/2＝12 m2
浓缩池直径：
取4m
C. 浓缩池有效水深 h1=，
D. 校核水力停留时间
浓缩池有效体积：
污泥在池中停留时间 符合要求
E. 确定污泥斗尺寸
每个泥斗浓缩后的污泥体积

每个贮泥区所需容积
泥斗容积
= m3
式中：
h4--泥斗的垂直高度，h4=（ r1 -r2)tg60°=0。87m
r1--泥斗的上口半径，取1。0m
r2-—泥斗的下口半径,取0。5m
设池底坡度为0。05,池底坡降为：
h5=
故池底可贮泥容积:
=
因此，总贮泥容积为
(满足要求）
F．浓缩池总高度：
浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0。50m
则浓缩池的总高度H为
=5+0.3+0。5+0。87+0。05=6。72m
G．浓缩池计算草图：
二、贮泥池
1、设计参数
进泥量：
初沉池污泥量
m3/d
经浓缩排出含水率的污泥流量
总泥量
贮泥时间：T=20h
2、贮泥池的设计计算
贮泥池容积
贮泥池尺寸（设为正方形)，取边长为3。5m
则池的有效容积为V1=3.5×3.5×3.5=42.87〉34.5(符合要求）
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15％——17％，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:
有效容积：V==41.4/16％=258。75m3/d
则每座容积V0＝V/2=129.375m3/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/2＝4m,取4m
小锥体高度h4取1m
则消化池总高度为
H＝h1+h2+h3+h4=2+2+4+1=9m
C。 消化池各部分容积的计算
集气罩容积为
V1＝
弓形部分容积为
V2=
圆柱部分容积为
V3=
下锥体部分容积为：
则消化池的有效容积为
2。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130m³,
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:
构筑物名称
管径D(mm)
I（‰)

管长L(m）
Σh（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
83.75595
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

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
①《排水工程》(下），中国建筑工业出版社（第四版）；
②《水污染控制工程》(下)，高等教育出版社(第三版）；
③《污水处理新工艺与设计计算实例》,孙力平编著， 科学出版社；
④《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;
⑤《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；
⑥《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社（第1、5、11、12册);
⑦《室外排水设计规范》GB50014-2006。
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