大气污染控制工程课程设计内蒙古工业大学.docx

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大气污染控制工程课程设计内蒙古工业大学

《水污染控制工程课程设计》说明书

题目：

10000t/d混凝沉淀法中水回用处理工艺及部分构筑物设计（辐流式沉淀池）

学生姓名：

学院：

能源与动力工程

系别：

环境科学与工程

专业：

环境工程

班级：

环工11-

指导教师：

邱广明

2014年07月09日

内蒙古工业大学课程设计任务书

学院（系）：

能动学院课程名称：

水污染控制工程课程设计指导教师（签名）：

专业班级：

环境工程11－学生姓名：

学号：

2011203030

一、课程设计题目

10000t/d混凝沉淀法中水回用处理工艺及部分构筑物设计（辐流式沉淀池）

二、课程设计的目的

水污染控制工程课程设计的目的在于加深理解所学专业知识，使学生综合运用所学专业知识，进一步培养其独立分析问题和解决问题的能力，培养运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图方面得到锻炼。

 三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等） 

设计流量：

日处理废水10000t/d

原水水质：

pH值～7.0处理后水质：

pH值～7.0

水温4.5～25℃水温4.5～25℃

CODCr ≤50 mg/LCODcr≤20mg/L

BOD5 ≤20 mg/LBOD5≤15mg/L

SS≤250mg/LSS≤10mg/L

TN≤5 mg/LTN≤5 mg/L

TP≤0.05mg/LTP≤0.05mg/L

设计要求：

给出污水混凝－沉淀深度处理工艺流程图，并说明理由；给出设计高程图，要求为一次提升，自然流动。

给出所要求的单个构筑物结构设计，设计并计算，给出构造图

四、工作进度安排 

污水处理课程设计期限为2周，各阶段时间大致安排如下：

（1）准备设计基础资料，复习有关污水处理知识和计算方法（2天）。

（2）进行设计计算（4天）。

（3）设计图纸绘制（4天）。

（4）设计计算审核及说明书整理装订（2天）。

（5）教师审阅及成绩评定。

五、主要参考文献

1、《水污染控制工程》，使用教材；

2、崔玉川等，《给水厂处理设施设计计算》，化学工业出版社2003.7；

3、严煦世，范瑾初，《给水工程》，中国建筑工业出版社，1999.7；

4、曾科等，《污水处理厂设计与运行》，化学工业出版社，2001.8；

5、化学工业出版社编写组，《水处理工程典型设计实例》（第二版），化学工业出版社2005.1

审核批准意见

系（教研室）主任（签字）

摘要

在学习了专业技术基础和《水污染控制工程》专业课程的基础上，我们实践结合理论进行了这次的设计。

本次课程设计题目是针对10000t/d混凝沉淀法中水回用处理工艺及部分构筑物设计（辐流式沉淀池），中水达到了排放标准，但是作为景观和部分工业补充用水，其浊度和卫生指标均偏高，需要进行进一步的深度处理。

本次课程设计的目的就是以活性污泥法处理后的出水作为原水，采用混凝－沉淀工艺进一步处理，达到景观和部分工业补充用水的要求。

本次设计在查相关资料的基础上进行计算和校正，经过反复调整参数对各个结构进行了设计计算，最终根据计算结果利用CAD画出所设计的工艺流程图,平面布置图以及沉淀池的三视图。

关键词:

中水回用；混凝沉淀；水污染

Abstract

Inlearningtheprofessionalandtechnicalfoundationandthewaterpollutioncontrolengineering,onthebasisofprofessionalcourses,wepracticecombiningwiththetheoryofthedesign.Thecurriculumdesigntopicisfor10000t/dcoagulationprecipitationwaterreusetreatmentprocessandsomestructuredesign（radialflowsedimentationtank）,waterreachthedischargestandard,butasalandscapeandsomesupplementaryindustrialwater,theturbidityandhealthindicatorsareonthehighside,needforfurtherdeepprocessing.Thepurposeofthiscoursedesignisofwaterasrawwatertreatedbyactivatedsludgeprocess,thecoagulation-sedimentationprocessfurtherprocessing,toachievetherequirementofthelandscape,andsomesupplementaryindustrialwater.Thisdesigninrelevantdataonthebasisofcalculationandcorrection,afterrepeatedadjustmentparametersonthestructuredesignandcalculation,finallyaccordingtothecalculatedresultsusingCADdrawaprocessflowdiagramofthedesign,layoutandthreeviewdrawingofsettlingbasin.

Keywords:

Waterreuse;Coagulationprecipitation;Waterpollution

目录

第一章设计概述1

1.1设计目的和要求1

1.1.1课程设计目的1

1.1.2设计要求及处理工艺流程1

1.2基本资料1

1.2.1污水处理水量与水质1

1.2.2处理要求2

1.2.3气象及水文资料2

1.2.4地形地貌2

第二章中水回用处理工艺简介3

第三章主要工艺设备介绍5

3.1格栅5

3.2调节池5

3.3一次提升水泵5

3.4混凝5

3.5混凝剂溶液的投加设备7

3.6沉淀池8

3.7快滤池8

第四章主体结构设计计算9

4.1细格栅的设计与计算9

4.1.1格栅槽总宽度B：

9

4.1.2过栅水头损失9

4.1.3栅后槽的总高度10

4.1.4格栅的总长度L10

4.1.5每日栅渣量W10

4.2一次提升泵11

4.2.1扬程估算11

4.3化学混凝设备的设计计算11

4.3.1溶液池的容积

12

4.3.2溶解池的容积

12

4.3.3单格池长度L12

4.3.4各污染物质的去除率

13

4.4辐流式沉淀池的设计计算13

4.4.1沉淀部分水面面积13

4.4.2池子直径13

4.4.3沉淀部分有效水深14

4.4.4沉淀部分有效容积14

4.4.5污泥斗容积14

4.4.6污泥斗以上圆锥体部分污泥容积15

4.4.7污泥总容积15

4.4.8沉淀池总高度15

4.4.9沉淀池池边高度15

4.4.10径深比16

总结17

参考文献18

第一章设计概述

1.1设计目的和要求

1.1.1课程设计目的

10000t/d混凝沉淀法中水回用处理工艺及部分构筑物设计（辐流式沉淀池）

本设计所处理原水，属于市政污水经过二级生物处理后的出水（中水），水的浊度、COD、SS等，均符合国家污水排放标准。

但是作为景观和部分工业补充用水，其浊度和卫生指标均偏高，需要进行进一步的深度处理。

本次课程设计的目的就是以活性污泥法处理后的出水作为原水，采用混凝－沉淀工艺进一步处理，达到景观和部分工业补充用水的要求。

1.1.2设计要求及处理工艺流程

1.本次课程设计为初步工艺设计及部分构筑物设计计算，设计要求如下：

（1）工艺设计：

给出污水混凝－沉淀深度处理工艺流程图，并说明理由；给出设计高程图，要求为一次提升，自然流动。

（2）给出所要求的单个构筑物结构设计，设计并计算，给出设计图。

1.2基本资料

1.2.1污水处理水量与水质

进入水处理厂的城市中水的水量与水质为：

设计流量：

日处理废水10000t/d

中水水质：

pH值～7.0

水温4.5～25℃

CODCr≤50mg/L

BOD5≤20mg/L

SS≤250mg/L

TN≤5mg/L

TP≤0.05mg/L

1.2.2处理要求

中水经深度处理后应符合以下要求：

pH值～7.0

CODcr≤20mg/L

BOD5≤15mg/L

SS≤10mg/L

TN≤5mg/L

TP≤0.05mg/L

1.2.3气象及水文资料

风向：

冬季主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风。

风速：

平均风速<2m/s,最大风速20m/s。

气温：

年平均温度为6℃

最冷月平均为－13.5℃（1月）

最热月平均为22℃（7月）

水文：

年平均降水量：

417.5mm

年平均蒸发量：

1824.2mm

地下水初见水位，6～8m

1.2.4地形地貌：

厂区地势由西向东呈下降趋势。

第二章中水回用处理工艺简介

2.1中水会用处理工艺简介

污水经过二级生物处理后。

仍然还会有一定的SS，CODcr,BOD5，但作为景观用水和工业补给水时，通常还需要作进一步的净化处理，将水中的悬浮物，有机物和部分氧化还原物等通过混凝处理，沉淀处理，过滤处理后，水中的悬浮固体含量可以降至5mg/l以下，通过杀菌处理后，便可作为景观用水和工业给水了。

本设计的主要流程包括格栅，混凝，沉淀，过滤等工艺。

2.1.1本设计的工艺流程图如下所示

10000t/d混凝沉淀法中水回用处理工艺流程图

2.1.2工艺流程说明

经过二级生物处理后的中水，其中仍然含有少量的悬浮物﹑有机物和COD。

如上图所示：

通过格栅，截留住颗粒较大的固体悬浮物→调节池。

调节水量，保证设备正常良好运转。

→一次提升水泵，把中水提高到必要的高度，使其在后续的处理工艺过程中能够自发流动。

→进入混凝过程，其中包括投药设备，混合设备和反应设备。

投药过程，助凝剂首先在溶液池中配制成浓药液，通过定量投药箱投加高压水头中，通过水射器使其充分混合并且稀释后投加到中水中。

→隔板式混合池使助凝剂与中水充分混合。

→在隔板反应池中絮凝沉淀。

→进入辐流式沉淀池，用于分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是三级处理工艺中一个重要的组成成分。

→生物滤池进一步去除水中SS等杂质，更进一步的处理水，完成中水回用处理，提供工业给水和景观用水。

第三章主要工艺设备介绍

3.1格栅

格栅是由一组或数组平行的金属栅条，塑料呈钩或金属网筛，框架集相关装置组成，倾斜安装污水渠道，泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组，管道阀门，处理构筑物配水设施，进出水口，减少后续浮渣，保证污水处理设施的正常运行。

格栅的主要设计参数是你确定栅条间隙宽度，栅条间隙宽度与处理规模，污水的性质及后续处理设备有关，一般以不堵塞水泵和污水处理厂的处理设备，保证整个污水处理系统能正常运行为原则。

本设计的基本参数与尺寸包括宽度B，长度L，栅条间隙B，可根据污水渠道，泵房集水井进口尺寸，水泵型号等参数选择不同的数值。

3.2调节池

对于有些反应，如厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于工业废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。

调节池的作用是均质和均量，一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。

3.3一次提升水泵

一次提升水泵是把中水挺高到一定的高度，使其具有一定的势能，从然达到一次提升，自然流动的要求。

采用圆形、合建、半地下钢筋混凝土结构的泵房。

3.4混凝

混凝是通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，通过压缩双电层作用、吸附架桥作用及网捕作用使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使废水得到净化。

混凝设备包括：

混凝剂的溶解配置和投加设备，混合设备和反应设备。

3.4.1混凝剂的选择

用于水处理的混凝剂应该满足如下要求：

混凝效果良好，对人体健康无害，价廉易得，使用方便。

混凝剂的种类较多，主要有两大类：

（1）无机盐类混凝剂：

目前应用最广的是铝盐和铁盐。

（2）高分子混凝剂：

高分子混凝剂分无机和有机两类。

影响混凝效果的因素很多，如水中杂质的成分和浓度，水温，水的PH值，碱度以及混凝剂的性质和混凝条件等。

该设计处理的是中水，PH～7.0，水温4.5～25℃，CODcr≤50mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤250mg/L

本设计选择20～80mg/L的聚合氯化铝与0.3～0.5mg/L左右的阴离子聚丙烯酰胺，就可以除去COD70%，悬浮固体90%以上。

可以达到设计的要求。

3.4.2水利条件

混凝过程中水利条件对絮凝体的形成影响极大，整个过程可以分为两个阶段，混合和反应。

混合阶段要使药剂迅速均匀地扩散到全部水中以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚。

混合要求快速和剧烈搅拌，在几秒钟或1分钟内完成。

反应阶段要求是是絮凝剂的微粒通过絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝体。

搅拌强度应逐渐降低，以免絮凝体被打碎。

3.4.3混凝剂剂量的选择确定

污水中含有大量的有机物时，需要投加较多的的混凝剂才有混凝效果，优势投加量可达10～1000mg/L，因为影响混凝的因素很多。

在生产和实用上靠试验来确定最佳计量。

3.4.4混凝剂的溶解配置和投加设备

加药方式

优点

缺点

干投法

加药设备比湿投法小

加药设备不易腐蚀

可以迅速增大药量

吸湿性药剂不可使用

加药量不易准确称量

加药量少时不宜调节

湿投法

易于调节，即使加药量较少也可以

可以在压力管内进行

便于操作

加药设备比干投法复杂

加药设备容易腐蚀，需防腐措施

本设计采用的是湿投法，将混凝剂先溶解，再配置成一定浓度的溶液后定量的投加，因此包括溶解配置设备和投加设备。

3.4.5混凝剂的溶解和配置

混凝剂在溶解池中进行溶解，溶解池搅拌器使药剂加速溶解。

此设备中采用机械搅拌，用电机带动。

药剂溶解完全后，经浓药液送入溶液池，用清水稀释到一定的浓度备用。

无机混凝剂溶解浓度为10%～20%，有机高分子混凝剂溶液的难度一般用0.5%～1.0%。

3.4.6混合设备

常用的混合方式有水泵混合，隔板混合和机械混合，该设计选用隔板混合；

在混合池内设有数块隔板，水流通过隔板孔道时产生急剧的收缩和扩散，使药剂与原水充分混合。

隔板间距约为吃宽的2倍。

隔板孔道交错设置，流过孔道时的流速不应该小于1m/s，池内的平均流速不小于0.6m/s。

混合时间一般为10～30s。

在处理水量稳定时，隔板混合的效果较好。

3.5混凝剂溶液的投加设备

药剂的投入原水中必须要计量及定量，并能随时调节添加量，该设备用的是转子流量计。

配置好的药剂溶液通过浮球阀进入恒位水箱，相中液位靠浮球阀保持恒定。

本设计中药剂的投加方式为水射器投加。

3.6沉淀池

周边进水辐流式沉淀池主要功能是为去除沉淀池中沉淀的污泥以及水面表层的漂浮物。

一般适用于大中池径沉淀池。

中心支座与旋转桁架以铰接的形式连接，刮泥时产生的扭矩作用于中心支座时即转化为中心旋转轴承的圆周摩擦力，因而受力条件较好；周边进水、由于池径较小，采用多斗排泥，排泥对水体的搅动力小，有利于污泥的去除。

污泥采用机械刮泥机排除，池径小于20m考虑采用中心驱动。

辐流式沉淀池底板坡度为0.05。

3.7快滤池

快速滤池站的设施，主要由以下几个部分组成：

1.滤池本体，它主要包括进水管渠、排水槽、过滤介质（滤料层），过滤介质承托层（垫料层）和配（排）水系统。

 2.管廊，它主要设置有五种管（渠），即浑水进水管、清水出水管、冲洗进水管、冲洗排水管及初滤排水管，以及阀门、一次监测表设施等。

 3.冲洗设施，它包括冲洗水泵、水塔及辅助冲洗设施等。

滤池常采用大阻力配水系统，直径一般不大于1.5-2.0m.

第四章主体结构设计计算

4.1细格栅的设计与计算

进厂污水道埋深大，选用平面矩形机械格栅，清渣形式为人工清渣。

Qmax=10000t/d=416.67m3/h=0.1157m3/s

4.1.1格栅槽总宽度B：

B=S（n-1）+b.n

式中：

B-格栅的宽度，m

S-栅条宽度，m

n-格栅间隙数

格栅的间隙个数n可由下式决定：

n=

=

式中：

Qmax-最大设计流量，m3/s

S-栅条宽度，m；S=10mm

b-栅条净间隙，m；b=8mm

v-流水经过格栅的速度，m/s；一般取0.6-1.0m/s本次取0.6m/s

а-格栅安装倾角,（。

）；人工清渣α=30-600本次α=300

h-栅前水深，m；h=1m

则格栅框架内的栅条数目为17-1=16个

B=S（n-1）+b.n=

4.1.2过栅水头损失

h2-过栅水头损失，m；

h0-计算水头损失，m；

ξ-阻力系数，取值与栅条断面几何形状有关，查表可得

g-重力加速度取9.8m/s2

k-系数，一般取k=3

4.1.3栅后槽的总高度

H=h+h1+h2=1+0.3+0.08971=1.3897m

h-栅前水深，m；h=1m

h1-格栅前渠道超高，一般取h1=0.3m

h2-过栅水头损失，m

4.1.4格栅的总长度L

L

+0.5+1.0+

=

L1-进水渠道渐宽部位的长度，m

L2-格栅槽与出水渠道连接处渐窄的长度，m

H1-格栅前漕高，m

4.1.5每日栅渣量w

W-每日栅渣量，m3/d;

W1-单位体积污水栅渣量，m3/（103污水），一般取0.1-0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值；

Kz-污水流量总变化系数。

Kz=1.5

4.2一次提升泵

4.2.1扬程估算

水量取116L/s，取整为120L/s；扬程估算H=（出水井水位标高-集水池最低水位标高）+管路损失+自由水头；

考虑取用2台水泵（1用1备用），则每台水泵容量为120/1=120L/s；

集水池容积用相当于一台泵5分钟的容量，则

W=

=36m2

有效水深采用H=2m，则集水池面积F=36/2=18m2

总扬程中过栅水头损失为0.897m，取0.9m；

出水井水位标高可在地面标高再加4.5m，即出水口标高=5+4.5=9.5m；

集水池最低工作水位为进水管管内高程为1m+0.6×0.75m=1.45m；又因为有效水深取2m；所以高程H’=（9.5-1.45）+2+0.1=10.15m；故集水井最低水位与所需提升最高水位差为10.15m；

4.2.2进水管管线水头损失：

进水管Q=115L/s，选用600mm的铸铁管，查手册v=1.16m/s，1000i=2.77m；一台水泵运转时Q=170L/s，v=0.58m/s。

设进水管中心埋深为0.9m；局部损失为沿程损失的30%，则泵站外管线水头损失为（设管线长10m）

[10+（9.5-5+0.9）]×2.77/1000×1.3=0.06m

泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1m，则总扬程

H=10.15+0.06+1.5+1=12.71m

选用8PWL型污水泵，每台Q=170L/s，H=14m。

4.3化学混凝设备的设计计算

由于本设计处理的中水中污染物浓度不高，所以投加20~80mg/L的聚合氯化铝混凝剂，无机混凝剂溶液浓度一般用10%~20%，混合池选择隔板混合池，反应池选择机械反应池。

4.3.1溶液池的容积

式中：

Q——处理的水量，

A——混凝剂的最大投加量，mg/L取60mg/L

w——溶液质量分数，%取15%

n——每天配置次数，次，一般为2~6次取4次

4.3.2溶解池的容积

2.隔板混合设备的设计参数和要求如下：

1）隔板间距约为池宽的2倍。

2）流过孔道时的流速不小于1m/s。

3）池内平均流速不小于0.6m/s。

4）混合时间一般为10~30s。

3.机械反应池的设计计算和设计参数要求：

1）单格池容积W

式中：

Q——设计流量，

T——反应时间，h，一般为15~20min，取20min

n——池数，个，一般为3~4个，取4个

4.3.3单格池长度L

式中:

H——平均水深，m，一般为2.5~4m，取3m

2）搅拌器转速

式中：

v——叶轮桨板中心点线速度，m/s，一般为0.5~0.6m/s，取0.5m/s

——叶轮桨板中心点旋转直径，m，取1.82m

3）设计参数要求如下：

1　每台搅拌设备上的桨板总面积为水流截面积的10%~20%，不超过25%。

桨板长度不大于叶轮直径的75%，宽度为10~30cm。

2　叶轮半径中心点的旋转线速度在第一格用0.5~0.6m/s，以后逐格减少，最后一格采用0.1~0.2m/s，不得大于0.3m/s。

3　反应时间为15~20min。

4.3.4各污染物质的去除率

4.4辐流式沉淀池的设计计算

4.4.1沉淀部分水面面积

选择周边进水。

设表面负荷

，n=1个。

4.4.2池子直径

当直径小于20m时选用。

如果

要求

实际沉淀部分水面面积

实际表面负荷

4.4.3沉淀部分有效水深

式中，t——沉淀时间

设t=1.5h，则

4.4.4沉淀部分有效容积

4.4.5污泥斗容积

式中,

4.4.6污泥斗以上圆锥体部分污泥容积

设池底径向坡度为0.05，则

4.4.7污泥总容积

4.4.8沉淀池总高度

设h1=0.3m,h3=0.5m

4.4.9沉淀池池边高度

=h1+h2+h3

=0.3+0.5+2

=2.8m

4.4.10径深比

总结

为期一周的水污染课设就在匆忙而充实的日子里不知不觉间结束了，在课设期间我们也苦恼过，也迷茫过，不知道该做什么，但随着时间的推移，我渐渐感到越来越充实，对课设充满了兴趣。

第一次进行的课程设计给我留下了太多记忆深刻的东西，学到了很多课本上学不到的知识。

首先，我能够运用所学的知识，并结合网络，图书馆搜集到的各种各样的材料，进行分析，比较，取舍，对中水回用处理工艺有了一个深入的了解。

对水的三级处理有了更深的理解。

也学会了写论文的基本格式及写论文的方法。

其次，这次课程设计使我有了一次通过理论联系实际，来解决实际问题的经历，它培养了自己分析问题，解决