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科技学院

《环境工程综合设计》大作业
( -- 第一学期)

名 称: 环境工程综合设计
院 系: 动力工程系
班 级:
学 号:
学生姓名:

成 绩:

日期: 12 月
目录
一、 设计水质水量 1
1 设计处理水质水量及排放标准 1
2 排放标准 1
3 进行污水处理工艺的比较分析，确定污水处理工艺； 2
二、 污水主要处理构筑物或设施所采用的设计参数和计算数据； 3
1 格栅 3
（1）设计参数 3
（2）设计计算 3
2 初沉池 5
（1）设计参数 5
（2）设计计算 5
（3）设计图 8
3 .生物接触氧化池 8
（1）设计参数 8
（2）设计计算 9
（3）结构图 10
4 二沉池 10
（1）设计参数 10
（2）设计计算 11
（3）设计图 13
5 接触消毒池与加氯间 14
三、 污水处理工艺流程图 15
四、 进行污水处理厂的效益分析和主要技术经济指标分析。 16
五、 附录 17

一、 设计水质水量
1 设计处理水质水量及排放标准
某污水处理厂服务约30万人, 汇水面积为40km2, 设计处理能力100000m3/d( 最大可处理130000m3/d) 。城市污水中, 生活污水占35%, 工业污水占65%, 污水厂实际进水质见下表。
项 目
BOD5( mg/L)
COD(mg/L)
SS(mg/L)
pH值
有毒物质
重金属
进水
100-200
150-350
80-200
7-9
-
微量
2 排放标准
污水经处理后经过管道排放到市郊, 再经15km的明渠排入周围河流。出水水质达到国家二级排放标准, 设计出水水质为
BOD5≤20mg/L COD≤60mg/L SS ≤20mg/L pH值 6-9

城市污水主要包括生活污水和工业污水, 由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。
    城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力, 确定污水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水, 无论用于工业、 农业或是回灌补充地下水, 都必须符合国家颁发的有关水质标准。
    现代污水处理技术, 按处理程度划分, 可分为一级、 二级和三级处理工艺。污水一级处理应用物理方法, 如筛滤、 沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。污水二级处理主要是应用生物处理方法, 即经过微生物的代谢作用进行物质转化的过程, 将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、 水温、 水中的溶氧量、 pH值等有一定的要求。污水三级处理是在一、 二级处理的基础上, 应用混凝、 过滤、 离子交换、 反渗透等物理、 化学方法去除污水中难溶解的有机物、 磷、 氮等营养性物质。污水中的污染物组成非常复杂, 常常需要以上几种方法组合, 才能达到处理要求。
    污水一级处理为预处理, 二级处理为主体, 处理后的污水一般能达到排放标准。三级处理为深度处理, 出水水质较好, 甚至能达到饮用水质标准, 但处理费用高, 除在一些极度缺水的国家和地区外, 应用较少。当前中国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂, 以解决日益严重的水污染问题。
3 进行污水处理工艺的比较分析, 确定污水处理工艺;
类型
优点
缺点
适用条件
活性污泥法
处理程度高; 负荷高; 占地面积小; 设备简单
能耗高; 运行管理要求高; 可能发生污泥膨胀; 生物脱氮功能只能在低负荷下实现
城市污水处理; 有机工业污水处理; 适用于大中小型污水处理厂
生物膜法
运行稳定; 操作简单; 耐冲击负荷能力强; 能耗较低; 产生污泥量少, 易分离; 净化能力强, 具有脱氮功能
负荷较低; 处理程度较低; 占地面积较大; 造价较高
城市污水处理; 有机工业污水处理; 特别适用于低含量有机废水处理; 适用于中、 小型污水处理厂
厌氧法
运行费用低, 可回收沼气; 耐冲击负荷, 对营养物质要求低
处理程度低, 出水达不到排放要求; 负荷低, 占地面积大; 产生臭氧, 启动时间长
高有机废水处理; 污泥处理
稳定塘
充分利用地形, 工程简单, 投资省; 能耗低, 维护方便, 成本低; 污水处理和利用相互结合
占地面积大; 污水处理效果受季节、 气候影响; 防渗漏处理不当, 可能污染地下水; 易散发臭气和滋生蚊蝇
作为二级处理的深度处理; 城市污水处理; 有机工业废水处理

结合上表分析, 选择生物膜法处理工艺。

二、 污水主要处理构筑物或设施所采用的设计参数和计算数据;
1 格栅
( 1) 设计参数
最大设计流量Qmax=130000m3/d=1505L/s
栅前流速V1=0.7m/s
过栅流速V=0.9m/s
栅条宽度s=0.01m
格栅间隙b=20mm
栅前部分长度0.5m
格栅倾角α=600
单位栅渣量W1=0.05m3/( 103m3污水)
( 2) 设计计算
1) 确定格栅水深
B1=√( 2Qmax/ V1) =2.07m
h= B1/2=1.035
2) 栅条数目

取n=166
3) 格栅有效宽度
B=s( n-1) +bn=4.95m
4) 进水渠道渐宽部分长度
l1=( B-B1) /( 2 tanα1) =3.63m

5) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
l2=l1/2=1.815m
6) 过栅水头损失( h1) 因栅条边为矩形截面, 取k=3
h1=kh0=0.103m
7) 栅后槽总高度H。取栅前渠道超高h2=0.3m
H1=h+h2=1.335m
H= h+h1+h2=1.438m
8) 格栅总长度
L=l1+l2+0.5+1.0+H1/ tanα=7.7m
9) 每日栅渣量( Kz=1.5)
W=Q日平均W1=0.5 m3/d>0.2 m3/d
因此采用机械清渣。

0.3
0.6 0.135
0.3 0.735
600
0.135

0.44
0.96 0.44
200 200
0.71 0.355
0.35

2 初沉池
( 1) 设计参数
表面水力负荷q=1.5m3/( m2h)
沉淀时间t=1.5h
最大设计时水平流速v=3.7mm/s
污泥容重γ=1000kg/m3
污泥含水率p0=95%
两次排泥时间间隔T=2d
沉淀池超高h1=0.3m
缓冲层高度h3=0.3m
( 2) 设计计算
1) 沉淀区的表面积A
A=Qmax/q
A=Qmax/q=1505/1.5=1003m2
2) 沉淀区有效水深h2
h2=qt
h2=qt=1.5*1.5=2.25m
3) 沉淀区有效容积V
V=Qmax*t
V=Qmax*t=1505*1.5=2257.5m3
4) 沉淀池长度L
L=3.6v*t
L=3.6v*t=3.6*3.7*1.5=19.44m 园整取20m
5) 沉淀区的总宽度B
B=A/L
B=A/L=1003/20=50.15m
6) 沉淀池的数量n
n=B/b
设b=4.8m
n=B/b=50.15/4.8=10
验算L/b=20/4.8=4.2>4
7) 污泥区的容积Vw
Vw= T*( Qmax*24( c0-c1) *100) /( ( 100-P0) *1000γ)
Vw= T*( Qmax*24( c0-c1) *100) /( ( 100-P0) *1000γ)
=2*( 1505*24( 200-100) *100) /( ( 100-95) *1000*1000)
=144m3
每个沉淀池污泥容积 V’=V/n=144/10=14.4m3
8) 沉淀池的总高度H
H=h1+h2+h3+h4’+h4’’
设污泥斗斗底1m*1m, 上口5m*5m, 斗壁倾角600
h4’=( 5-1) /2*tan600=3.46m 5m
设i=0.01 h4’ 1m 600
h4’’=( 20-3.6) *0.01=0.16m
H=h1+h2+h3+h4’+h4’’=0.3+2.25+0.3+3.46+0.16=6.47m
9) 储泥斗的容积V1
V1=1/3h4’*( S1+S2+√( S1*S2) )
V1=1/3h4’*( S1+S2+√( S1*S2) ) =1/3*3.46*( 5*5+1*1+√( 25*1) ) =35.7m3
10) 储泥斗以上梯形部分污泥容积V2
V2=( L1+L2) /2*h4’’*b
V2=( L1+L2) /2*h4’’*b=( 20+5) /2*0.16*4.8=9.6m3
11) 储泥区容积
V=V1+V2=35.7+9.6=45.3 m3>14.4m3

( 3) 设计图
0.3 20m

6.47 2.25 0.01
0.3

3.46 600

4.5 0.5

4.8

3 .生物接触氧化池
( 1) 设计参数
填料容积负荷Lv=2kgBOD5/( m3d)
填料高度h0=3m
池数N=5
超高h1=0.5m
填料层上水深h2=0.5m
填料至池底的高度h3=0.5m
1m3污水需氧量D0=17
( 2) 设计计算
1) 有效容积V
V=Q( S0-Se) /Lv *10-3
V=Q( S0-Se) /Lv *10-3=1505*( 200-20) /2*10-3=135.45m3
2) 总面积A和池数N
A=V/h0
N=A/A1
A=V/h0=135.45/3=45.15m3
N=A/A1 A1=A/N=45.15/5=9.03m3<25 m3
3) 池深h
h=h0+h1+h2+h3
h=h0+h1+h2+h3=3+0.5+0.5+0.5=4.5m
4) 有效停留时间t
t=V/Q
t=V/Q=45.15/1505*24=0.72h
5) 供气量D
D=D0Q
D=D0Q=17*1505=25585L/s

( 3) 结构图

稳定水层
出水渠

池体 出水
填料
空气
格栅支架
进水
布气装置

4 二沉池
( 1) 设计参数
表面水力负荷q=1m3/( m2h)
沉淀时间t=2h
最大设计时水平流速v=3.6mm/s
污泥容重γ=1000kg/m3
污泥含水率p0=96%
两次排泥时间间隔T=4h
沉淀池超高h1=0.3m
缓冲层高度h3=0.3m
( 2) 设计计算
1) 沉淀区的表面积A
A=Qmax/q
A=Qmax/q=1505/1=1505m2
2) 沉淀区有效水深h2
h2=qt
h2=qt=1*2=2m
3) 沉淀区有效容积V
V=Qmax*t
V=Qmax*t=1505*2=3010m3
4) 沉淀池长度L
L=3.6v*t
L=3.6v*t=3.6*3.6*2=25.92m 园整取26m
5) 沉淀区的总宽度B
B=A/L
B=A/L=1505/26=58m
6) 沉淀池的数量n
n=B/b
设b=5.5m
n=B/b=58/5.5=11
验算L/b=26/5.5=4.7>4
7) 污泥区的容积Vw
Vw= T*( Qmax*24( c0-c1) *100) /( ( 100-P0) *1000γ)
Vw= T*( Qmax*24( c0-c1) *100) /( ( 100-P0) *1000γ)
=4/24*( 1505*24( 100-20) *100) /( ( 100-96) *1000*1000)
=12.04m3
每个沉淀池污泥容积 V’=V/n=27.09/11=1.09m3
8) 沉淀池的总高度H
H=h1+h2+h3+h4’+h4’’
设污泥斗斗底0.5m*0.5m, 上口1.5m*1.5m, 斗壁倾角600 0. 5m
h4’=( 1.5-0.5) /2*tan600=0.86m h4’ 0.1 600
设i=0.01
h4’’=( 26-5.5) *0.01=0.2m
H=h1+h2+h3+h4’+h4’’=0.3+2+0.3+0.86+0.2=3.66m

9) 储泥斗的容积V1
V1=1/3h4’*( S1+S2+√( S1*S2) )
V1=1/3h4’*( S1+S2+√( S1*S2) ) =1/3*0.86*( 0.5*0.5+1.5*1.5+√( 0.25*2.25) ) =0.88m3
10) 储泥斗以上梯形部分污泥容积V2
V2=( L1+L2) /2*h4’’*b
V2=( L1+L2) /2*h4’’*b=( 26+0.5) /2*0.2*5.5=14.6m3
11) 储泥区容积
V=V1+V2=0.88+14.6=15.5 m3>1.09 m3
( 3) 设计图

0.3 26

3.36 2 0.01
0.3

0.86 600

1.5 0.5

1.8

5 接触消毒池与加氯间
1.设计说明
设计流量Q=100000m3/d=4166.6 m3/h; 水力停留时间T=0.5h; 设计投氯量为C=6.0~10.0mg/L
2.设计计算
a 设置消毒池一座
池体容积V
V=QT=4166.6×0.5=2043.3 m3
消毒池池长L=60m,每格池宽b=10.0m, 长宽比L/b=6
接触消毒池总宽B=nb=3×5.0=15.0m
接触消毒池有效水深设计为H1=2m
实际消毒池容积V`为
V`=BLH1=1200×15.0×2=3600m3
满足要求有效停留时间的要求。
b加氯量计算
设计最大投氯量为5.0mg/L; 每日投氯量为W=500kg/d=20.8kg/h。
选用贮 氯量500kg的液氯钢瓶, 每日加氯量为0.5瓶, 共贮用20瓶。每日加氯机3台, 2用一备; 单台投氯量为10~20kg/h。
配置注水泵两台, 一用一备, 要求注水量Q3~6m3/h, 扬程不小于20m H2O。
C 混合装置
在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台。混合搅拌机功率No为
No= μQTG2/100
式中QT—— 混合池容, m3;
μ—— 水力黏度, 20℃时μ=1.06×10-4kg.s/m2;
G—— 搅拌速度梯度, 对于机械混合G500s-1。
No=1.06×10-4×0.58×30×500×500/(3×5×100)=0.30kw
实际选用JBK—2200框式调速搅拌机, 搅拌器直径∮2200mm, 高度H mm, 电动机功率4.0KW。

三、 污水处理工艺流程图
污水中格栅

初沉池

接触氧化池

污泥回流
二沉池

出水

四、 进行污水处理厂的效益分析和主要技术经济指标分析。
效益分析
建设污水处理厂主要是三大效益:
1.环境效益
该城市位于华中地区, 属于内陆经济发达地区, 环境治理的好坏直接影响到城市的良性发展。城市中有50%左右的水经浏阳河排入湘江, 使得湘江水体的有机污染进一部加重。湘江江段的出市水中的SS、 DO、 TP、 TN、 NH3-N等指标均超出了〈〈地面水环境质量标准〉〉中III类水体水质标准值。
保护和利用湘江水资源, 使其满足和达到渔业, 饮用水源水质标准的良好状态, 有利于生活饮用、 工农业和渔业用水, 以及河流生态系统的稳定。
该污水处理厂处理的污水包括生活污水和工业污水。其中工业污水大部分是可生化的有机废水。经该厂处理后的出水可达到一级排放标准。这样在减少城市对湘江水体污染的同时又满足了下游地区的饮用水和景观用水的质量。
2.社会效益
工程的实施对湘江河段水质有明显的改进, 也会对该市的社会生产产生巨大的影响。水质的改进将会促进该市的旅游业发展, 有利于该市在经济全方面的发展, 在国内及国际声誉将会进一步提高。同时对下游地区也会带来巨大的经济效益, 保证当地及下游地区的人民的身体健康, 保证湘江两岸社会经济的可持续发展。
3.经济效益
污水处理厂作为一项环境治理项目, 其本身并不产生直接的经济效益。该污水厂建成后能够提高该市及湘江的环境质量, 减轻污水排放所造成的污染危害。保护该市饮用水源, 降低自来水成本, 保护市民的健康, 由此产生的间接经济效益尚无法作出定量计算, 但定性的讲, 其间接经济效益将是巨大的。同时该工程的实施有利于当地的渔业生产, 保护洞庭湖的同时有利于长江地区的防洪。在提高饮用水质量的同时有利于当地人民的健康。
污水处理厂的污泥含有大量有利于林业增产的氮、 磷、 钾肥分, 每年可为林业提供污泥作林肥。

五、 附录
一、 参考文献:
1.《环境工程设计基础》, 邱启华, 杨莉编, 北京: 机械工业出版社, .9
2.《环境工程设计基础》, 金毓荃、 李坚编, 北京: 化学工业出版社, .9
3.《环境工程设计》, 赵立军、 陈进富编, 北京: 中国石化出版社, .1
4.《环境工程专项设计案例分析》, 郝飞麟, 陈雪松编著, 杭州:浙江大学出版社, .02
5.《环保设备基础》, 李永峰, 李巧燕主编, 北京:化学工业出版社,
6.《固体废物处理工程技术手册》聂永丰主编 北京:化学工业出版社,
7.《工业脱硫脱硝技术》李肇全主编 北京:化学工业出版社,
8.《环境工程工艺设计教程》赵玉明编著 北京:中国环境出版社,
9.《大气污染控制工程案例教程》潘琼主编 北京:化学工业出版社,
10《水污染控制案例教程》张尊举, 伦海波,编 北京:化学工业出版社,
11.《废气处理工程技术手册》王纯等编 北京:化学工业出版社, .01
12.《废水污染控制技术手册》潘涛等编 北京:化学工业出版社, .01