水污染控制工程课程设计范例.docx
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水污染控制工程课程设计范例
第一章设计任务书4
1.1设计资料4
1.2厂址选择4
1.3工程概况5
1.4设计依据5
第二章处理工艺的选择与确定6
2.1方案确定的原则.6
2.2平面布置与高一程一布.置.简.述6
2.3污水处理工艺流程的确定.7
2.4主要构筑物与预算概况.8
第三章设计与计算.9
3.1污水流量及水质计算.9
3.2处理程度的计算与确定12
3.3构筑物的计算12
3.4地面相对高程计算13
3.5配套设备的选型辻算15
3.6工程概算17
第五章污水处理厂总体布置
5.1污水厂平面布置31
5.2污水厂高程布置31
5.2水头损失计算表34
总结一35
参考文献36
第一章设计任务书
1.1设计题目
某城市污水处理厂
1.2设计资料
3
(1)设计日平均水量20000m/d
(2)总变化系数K=1.5
(3)设计水质(经24小时逐时取样混合后)
污水水温:
10〜25C
CODCr=380mg/l;N。
也=25mg/l
BOD=150mg/l;TN=45mg/l
SS=200mg/lTP=8mg/l
NH3-N=20〜30mg/lpH=6〜9
注:
以上具体数值请查对水污染控制工程课程设计任务安排。
(4)处理要求出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级B标准。
处理后污水排入水体。
注意:
本次设计不考虑远期状况。
COD=60mg/l;NH3-N=8mg/l
BOD=20mg/l;TN=20mg/l
SS=20mg/lTP=1.5mg/l
注:
以上具体数值请查看水污染控制工程课程设计任务安排。
(5)厂址
1厂区附近无大片农田;
2管底标高446.00m;
3受纳水体位于厂区南侧,50年一遇最高水位为448.00m。
(6)气象及工程地质
1该区平均气压为730.2mmHg柱;
2年平均气温为13.1C;
3冬季最低为8°C;
4常年主导风向为东南风;
5最大风速为32m/s,平均为1.6m/s,历史最高台风12级;
6厂址周围工程地质良好,适合于修建城市污水处理厂。
1.3设计内容
(1)工艺流程选择此设计选用SBR法,简述其特点及目前国内外使用该工艺的情况即可。
(2)构筑物工艺设计计算;
(3)水力计算;
(4)高程及平面布置;
(5)附属构筑物设计。
1.4设计成果
(1)设计说明书一份
(2)图纸三张:
曝气池构筑物图(2#)平面布置图(2#)高程图(2#)
1.5设计要求
1)设计参数选择合理。
2)设计说明书要求计算机打印出来,条理清楚,计算准确,并要求附有设计计算示意图。
3)图纸布局紧凑合理,可操作性强。
格式规范,表达准确、规范。
标注及说明全部用仿宋体书写。
4)同组同学不得有抄袭现象。
1.6设计时间
总时间:
第6学期16-17周(6.9-6.22)
第16周(6.9-6.15)
6.9:
安排设计任务;
6.10(星期二下午):
确定具体处理工艺,指导教师确认;
6.9-6.13:
查找资料,进行设计计算,编制设计说明书;
6.13(星期五下午):
中期检查(重点:
说明书的编制);
6.14-6.15;修改说明书,开始绘图;
第17周(6.16-6.22)
6.16-6.18:
绘制CAD图;
6.18(星期三下午):
图纸抽查;
6.20(星期五下午):
上交设计,进行答辩;
6.21-6.22:
修改设计,上交定稿。
1.7
主要参考资料
[1]
教材《水污染控制工程》
[2]
《水污染防治手册》;
[3]
《环境工程设计手册》;
[4]
《给水排水制图标准》;
[5]《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88);
[6]本专业相关期刊。
第二章处理工艺的选择与确定
2.1方案确定的原则
(1)采用先进、稳妥的处理工艺,经济合理,安全可靠。
(2)合理布局,投资低,占地少。
(3)降低能耗和处理成本。
(4)综合利用,无二次污染。
(5)综合国情,提高自动化管理水平。
2.2可行性方案的确定
城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源,利用微生物的代谢作用使污染物
降解,它是城市污水处理的主要手段,是水资源可持续发展的重要保证。
城市二级污水处理厂常用的
方法有:
传统活性污泥法、AB法、氧化沟法、SBR法等等。
下面对传统活性污泥法和SBR法两种方案
进行比较,以便确定污水的处理工艺。
SBR法的方案特点:
(1)理想的推流过程使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧、好氧处于交替状态,净化效果
好。
(2)运行效果稳定,污水在理想的静止状态下沉淀,需要时间短、效率高,出水水质好。
(3)耐冲击负荷,池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵抗水量和有机污物的冲
击。
(4)工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。
(5)处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理。
(6)反应池内存在DOBOD浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。
(7)SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。
(8)脱氮除磷,适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具有良好的脱氮除磷效果。
(9)工艺流程简单、造价低。
主体设备只有一个序批式间歇反应器,无二沉池、污泥回流系统,调节池、初沉池也可省略,布置紧凑、占地面积省。
SBR法出水指标均
从上面的对比中我们可以得到如下结论:
从工艺技术角度考虑,普通曝气法和
能满足设计要求。
但是,SBR法结构简单,造价低,又适合中小型污水处理厂,这跟实际相符,所以
选SBR法。
2.3污水处理工艺流程的确定
SBR是序列间歇式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)的简
称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。
与传统污水处
理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代稳态生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,进水、
反应、沉淀、排水及空载5个工序,依次在同一SBR反应池中周期运行,SBR技术的核心是SBR反应
池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统,流程简单。
污水工艺流程的确定主要依据污水水量、水质及变化规律,以及对出水水质和对污泥的处理要求
来确定。
本着上述原则,本设计选SBR法作为污水处理工艺。
2.4主要构筑物的选择
2.4.1格栅
格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质,以保证后续处理单元和水泵的正常运行,减轻后续处理单元的负荷,防止阻塞排泥管道。
本设计中在泵前设置一道中格栅。
由于污水量大,相应的栅渣量也较大,故采用机械格栅。
栅前栅后各设闸板供格栅检修时用,每个格栅的渠道内设液位计,控制格栅的运行。
格栅间配有一台螺旋输送机输送栅渣。
螺旋格栅压榨输送出的栅渣经螺旋运输机送入渣斗,打包外运。
242泵房
考虑到水力条件、工程造价和布局的合理性,采用长方形泵房。
为充分利用时间,选择集水池与
机械间合建的半地下式泵房,这种泵房布置紧凑,占地少,机构省,操作方便。
水泵及吸水管的充水
采用自灌式,其优点是启动及时可靠,不需引水的辅助设备,操作简便。
243沉砂池
沉砂池的形式有平流式、竖流式和曝气沉砂池。
其作用是从污水中去除沙子,渣量等比重较大的
颗粒,以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。
工作原理是以重力分离为基础,即将进入沉砂
池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带走。
设计中采用的平流式沉砂池是最常用的一种形式,它的截留效果好,工作稳定,构造简单。
池的
上部是一个加宽了的明渠,两端设有闸门以控制水流。
池的底部设置贮砂斗,下接排砂管。
244SBR池
本设计采用SBR法(又称序批式活性污泥法),该法对BOD勺处理效果可达90%以上。
SBR工艺的曝
气池,在流态上属于完全混合,在有机物降解上,却是时间上的的推流,有机物是随着时间的推移而被降解的。
推流式曝气特点是:
废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的,由于在曝气池内存在这种浓度梯度,
废水降解反应的推动力较大,效率较高;推流式曝气池可采用多种运行方式;对废水的处理方式较灵
活;由于沿池长均匀供氧,会出现池首供气不足,池尾供气过量的现象,增加动力费用的现象。
完全混合式曝气池的特点是:
冲击负荷的能力较强;由于全池需氧要求相同,能节省动力;曝气
池与沉淀池合建,不需要单独设置污泥回流系统,便于运行管理;连续进水、出水可能造成短路;易
引起污泥膨胀;适于处理工业废水,特别是高浓度的有机废水。
曝气系统采用鼓风曝气,选择其中的网状微孔空。
2.4.5接触池
城市污水经二级处理后,水质改善,但仍有存在病原菌的可能,因此在排放前需进行消毒处理。
液氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂,它是氯气经压缩液化后,贮存在氯瓶中,氯气溶解在水
中后,水解为Hcl和次氯酸,其中次氯酸起主要消毒作用。
氯气投加量一般控制在1-5mg/L,接触时间
为30分钟.
2.4.6浓缩池
浓缩池的形式有重力浓缩池,气浮浓缩池和离心浓缩池等。
重力浓缩池是污水处理工艺中常用的
一种污泥浓缩方法,按运行方式分为连续式和间歇式,前者适用于大中型污水厂,后者适用于小型污
水厂和工业企业的污水处理厂。
浮选浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的场合,
例如,接触氧化污泥、延时曝起污泥和一些工业的废油脂等。
离心浓缩主要适用于场地狭小的场合,
其最大不足是能耗高,一般达到同样效果,其电耗为其它法的10倍。
从适用对象和经济上考虑,故本
设计采用重力浓缩池。
形式采用间歇式的,其特点是浓缩结构简单,操作方便,动力消耗小,运行费用低,贮存污泥能力强。
采用水密性钢筋混凝土建造,设有进泥管、排泥管和排上清夜管。
247污泥脱水
污泥机械脱水与自然干化相比较,其优点是脱水效率较高,效果好,不受气候影响,占地面积小。
常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等。
本设计采用带式压滤机,其特点是:
滤带可以回旋,脱水效率高;噪音小;省能源;附属设备少,操作管理维修方便,但需正确选用有机高分子混凝剂。
另外,为防止突发事故,设置事故干化场,使污泥自然干化。
第三章主要构筑物及设备的设计与计算
3.1粗格栅
3.1.1格栅尺寸
(1)最大设计流量:
(2)栅条间隙数n
图3-1格栅计算示意图
max
200001.5
246060
=0.35m3/s
――格栅倾角,
b――栅条间隙,
h――栅前水深,
QmaxSin:
bhv
式中:
n――栅条间隙数,个;
,取〉=60;
m,取b=0.05m;
m,取h=0.4m;
v——过栅流速,ms,取v=0.9ms;
K总一一生活污水流量总变化系数,根据设计任务书
K总=1.5。
总、
bhv
贝卩n=Qmax.sin:
二0.35...sin60=促个
0.05汇0.4汇0.9
(3)
有效栅宽B
B=S(n-1)bn
式中:
S――栅条宽度,m,取0.01m。
则:
B=S(n-1)bn=0.01
X(18-1)+0.0518=1.07
3.1.2通过格栅的水头损失
h1
2
m=ksin:
2g
式中:
h――设计水头损失,
系数,栅条形
用正方形断面
=(-§-1)2=(0.050.01_1)2=0.77,其中
b0.640.05
e=0.64;
k――系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用
g——重力加速度,m.「s2,取g=9.81ms2;
k=3;
2
则:
h=k—sin=30.77
2g
-09sin60=0.082m,符合设计要求。
29.81
3.1.3栅后槽总高度H
式中:
h2――栅前渠道超高,
m,取h2=0.3m。
则:
H=hh,6=0.4+0.082+0.3=0.782。
3.1.4栅槽总长度L
L=l1l21.00.5H1
tan°
2tan冷
l2=0.5l1
H^hh2
式中:
l1——进水渠道渐宽部分的长度,m;
Bi——进水渠宽,m,取Bi=0.8m;
宀一一进水渠道渐宽部分的展开角度,,取宀=20;
12――栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度,m;
Hi――栅前渠道深,m.
则:
B-Bj
2tan:
1.07-0.8
2tan20
=0.37m
l2=03=0.19m
Hj=hh2=0.40.3=0.7m
H07
L•l21.00.5—^0.370.190.51.02.46m
tanmtan60
3.1.5每日栅渣量W
86400QmaxW|
W
1000K
式中:
w――栅渣量,m3.;'103m3污水,取W=0.03m3「103m3污水。
则:
86400QmaxW
1000K
0.350.0386400
1.51000
m3/d二0.60m3/d
格栅的日栅渣量为:
W=0.600.2m[d,宜采用机械清渣。
3.1.6格栅的选择
表3-1HG-1400型回转格栅技术参数
项
目
格栅宽度mm
栅条间距
mm
安装角
£
电机功率
kw
参
数
1400
900
60-75
1.5
3.2提升泵房
设计水量为20000m3/d,选用2台潜水排污泵(一用一备),则流量为
241
=436mni3ihh所需的扬程为
4.34m(见水力计算和高程计算)
泵的选型如下:
表3-2
型号
排出口径(mm)流量(m3/h)
扬程(m)转速(r/min)
功率(kw)
250QW600-7-222501260797022
3.3巴氏计量槽
3.3.1计量槽主要部分尺寸:
A=0.5b1.2=0.50.751.2=1.575m
A=0.6m
人=0.9m
B,=1.2b0.48=1.20.750.48=1.38m
B2=b0.3=0.750.3=1.05
A1――渐缩部分长度,m
A――喉部长度,m
A渐扩部分长度,m
b――喉部宽度,m,,—般取0.75m
B――上游渠道宽度,m
E2――下游渠道宽度,m
3.3.2计量槽总长度
计量槽应设在渠道的直线段上,直线段的长度不应小于渠道宽度的8~10倍,在计量槽上游,直线
段不小于渠宽的2~3倍;下游不小于4~5倍。
计量槽上游直线段长为L1=3Bi=31.38=4.14m
计量槽下游直线段长为L2=5B2=51.05=5.25m
计量槽总长为L=LAAAL2=4.141.5750.60.95.2^12.465m
3.3.3计量槽的水位,当b=0.75m时,Q=1.777XH1.558
贝U:
已」558Q/1.777=115588(0.52/1.77.35m0.459m
*V1.777
H1――上游水深,m
当b=0.3~2.5m时,出/巴乞0.7时为自由流:
H2乞0.70>.35m=°.243m1r取H2=0.24m
H2下游水深,m
3.3.4渠道水力计算
(1)上游渠道:
过水断面面积A:
B1H1=1.380.35=0.48m2
湿周f:
f=Bi
2H,=1.3820.35=2.08m
水力半径
R:
R
竺二0.23m
2.08
流速v:
-Q
兰5=0.73m/s
A0.48
水力坡度
i=(vnR"3)2=(0.730.0130.23一3)2=0.64%。
n――粗糙度,一般取0.013
(2)下游渠道:
过水断面面积A:
A=B2H2=1.050.24=0.252m2
湿周f:
f=B22H2=1.0520.24=1.53m
水力半径
R:
R」二逐"16m
1.53
流速v:
“Q后“38m/s
A0.252
水力坡度i:
=(vnR^)2=(1.380.0130.16_3)2=3.7%
水厂出水管采用重力流铸铁管,流量Q=0.35m/s,DN=250
3.4细格栅(本设计采用2个细格栅)
3.4.1单个格栅的隔栅尺寸
(1)
最大设计流量:
Q=0.35m3/s
(2)
栅条间隙数n
n
栅条间隙数,
个;
-一格栅倾角,
,取〉=60;
b
栅条间隙,
m,取b=0.01m
h
栅前水深,
m,取h=0.4m;
v
—过栅流速,
ms,取v=0.9m.
2bhv
式中:
s;
n二%弘:
K总一一生活污水流量总变化系数,根据设计任务书
K总=1.5。
QmaxSin:
0.35sin60
2bhv
20.010.40.9
=45个
吕/32
则人=旷—
lb;
2g
sin603=0.179m
(3)有效栅宽B
B=S(n「1)bn
式中:
S――栅条宽度,m,取0.01m。
则:
B=S(n-1)bn=o.oix(45-1)+0.0145=0.89m
3.4.2通过格栅的水头损失h1
4/3
式中:
h1――设计水头损失,m;
1――形状系数,取1=1.67(由于选用断面为迎水背水面均为半圆形的矩形)
k――系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用k=3;
g——重力加速度,ms2,取g=9.81ms2;
■(S)43――阻力系数,其值与栅条断面形状有关;
tan-■
3.4.3栅后槽总高度H
H二hhh2
式中:
h2――栅前渠道超高,m,取h2=0.3m。
则:
H=hh,h2=0.4+0.179+0.3=0.879m。
3.4.4栅槽总长度L
H1
L=l1l21.00.5」
Bp
11-
2tan%
12=0.5l1
H^hh2
式中:
l1——进水渠道渐宽部分的长度,m;
B1——进水渠宽,m,取B1=0.6m;
:
1――进水渠道渐宽部分的展开角度,,取:
1=20;
12――栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度,
Hi――栅前渠道深,m.
则:
斤=BP=°.89-Ob=0.40m
2tanr2tan20
I2=0.5i=0.20m
已=hh2=0.40.3=0.7m
L=l1l21.00.5
-^=0.400.201.00.50.7N01ti
tan:
tan20
3.4.5每日栅渣量W
W86400QmaxW1
-1000K
式中:
W,――栅渣量,
m3..103m3污水,取W=03m3,103m3污水。
则:
W二86400QmaxW1=864000.350.07二141m^d
1000K一
10001.5
格栅的日栅渣量为:
1.41>0.2m[d,宜采用机械清渣。
项
设备宽
度
栅条间距
安装角
电机功率
目
mm
mm
<□
kw
参
数
1000
10
60
1.1
表3-3HG-1000型回转式机械格栅技术参数
3.5沉砂池
3.5.1计算
(1)池子长度L
L=vt
式中:
v――最大设计流量时的水平流速,m「s,取0.25ms。
t——最大设计流量时的流行时间,min,取t=40s。
则:
L=vt=0.2540m=10m
(2)水流断面面积A
AQmax
A=-
v
式中:
Qmax――最大设计流量,m3.;s,Qmax=0.35m3;s;
则:
八=竽=號宀.卅
(3)池子总宽度B
式中:
n――池子分格数,个,设置
n=2。
则:
池子单格宽度,
b=0.8m。
B=nb=20.8m=1.6m
有效水深h2
h2=-
B
则:
A=him=0.875m
B1.6
3.
5.2沉沙室计算
(1)沉沙量V
QmaxXT86400
V二
Kz106
式中:
X――城市污水沉砂量,m[106m3污水,取X=30m3「106m3污水;
K――生活污水流量总变化系数,由设计任务
K=1.5。
T――沉砂周期,d,取T=2d。
则:
V_QmaxXTx86400_0.35X30X2X864002佃3
6
Kz10
6
1.510
(2)每个砂斗所需容积V
V
式中:
n――砂斗个数,设沉砂池每个格含两个沉砂斗,有
2个分格,沉砂斗个数为
V121
则:
V;亍「如
(3)沉砂斗各部分尺寸
a.沉砂斗上口宽:
b虫b
tan60
式中:
bi斗底宽,m,取bi=0.5m;
h3'
斗高,m,取h3'=0.35m。
tan60——斗壁与水平面的倾角。
则:
a=卫^也=2"逬+0.5=0.904m
tan60tan60
b.沉砂斗容积:
Vi二—h3(qS2、®S2)
3
—22—22
h3(b—b2dd)0.35(0.90420.520.9040.5)=0.—8m
3
3
式中:
h3'
斗咼,m,取h3=0.35m;
b2沉砂斗上口宽,m。
(4)沉砂室高度h3
采用重力排砂,设斗底坡度为0.06,坡向砂斗,
l-2b2-b
h3=h30.06一
式中:
b2每个沉砂斗,m,取b2=—.0m;
h3'斗高,m,取h3'=0.35m;
b'两沉砂斗之间的平台长度,m,取b'=0.2m。
‘丨一2b—b"10—2汉1-02
则:
h^h30.06丨2b=0.350.06—0=0.58m
22
3.5.3池体总高度H
H二h—h>h3
式中:
h—超高,m,
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