水质工程学(二)课程设计

水质工程学(二)课程设计 科学技术学院 水质工程学(二) 课程设计 学生姓名: 杨 春 学 号: 7013009045 专业班级: 给水排水工程091班 设计地点: 土建楼702室 设计时间:2012 年11月26日 — 2012年12月7日 目录 第一章 设计任务书 ........................................................................................... - 1 - 1.1设计项目 ................................................................................................. - 1 - 1.2设计时间 ................................................................................................. - 1 - 1.3设计安排 .................................................................................................. - 1 - 1.4设计成果 ................................................................................................. - 1 - 1.5基础资料 ................................................................................................. - 1 - 第二章 具体资料 ................................................................................................. - 4 - 2.1设计数据 .................................................................................................. - 4 - 2.2水质处理效率计算 .................................................................................. - 4 - 第三章 设计说明书 ............................................................................................. - 5 - 3.1污水处理厂厂址选择............................................................................... - 5 - 3.2工艺流程 .................................................................................................. - 5 - 3.3平面布置基本原则 .................................................................................. - 5 - 3.4污水处理工程设施组成 ........................................................................... - 6 - 3.5高程布置的基本原则............................................................................... - 6 - 第四章 设计计算书 ........................................................................................... - 7 - 4.1设计流量的确定 ...................................................................................... - 7 - 4.2格栅计算 .................................................................................................. - 7 - 4.2.1粗格栅 ............................................................................................ - 7 - 4.2.1.1设计参数............................................................................... - 7 - 4.2.1.2设计计算............................................................................... - 7 - 4.2.2细格栅计算 .................................................................................... - 8 - 4.2.2.1设计参数............................................................................... - 9 - 4.2.2.2设计计算............................................................................... - 9 - 4.3污水提升泵房设计计算 ......................................................................... - 11 - 4.3.1提升泵房设计说明 ....................................................................... - 11 - 4.3.2泵房设计计算............................................................................... - 11 - 4.4沉砂池 .................................................................................................... - 13 - 4.4.1.沉砂池的选型: ........................................................................... - 13 - 4.4.2设计数据 ...................................................................................... - 13 - 4.4.3设计参数确定............................................................................... - 13 - 4.4.4池体设计计算............................................................................... - 13 - 4.4.4.2水流断面面积 ..................................................................... - 14 - 4.4.4.3沉砂池总宽度 ..................................................................... - 14 - 4.4.4.4有效水深............................................................................. - 14 - 4.4.4.5贮泥区所需容积 ................................................................. - 14 - 4.4.4.6沉砂斗各部分尺寸及容积 .................................................. - 14 - 4.4.4.7沉砂池高度 ......................................................................... - 15 - 4.4.4.8校核最小流量时的流速 ..................................................... - 15 - 4.4.4.9进水渠道............................................................................. - 15 - 4.4.4.10出水管道 ........................................................................... - 15 - 4.4.4.11 排砂管道 .......................................................................... - 16 - 4.5氧化沟设计计算 .................................................................................... - 16 - 4.5.1设计参数 ...................................................................................... - 16 - 4.5.2设计计算 ...................................................................................... - 16 - 除BOD.............................................................................. - 17 - 4.5.2.1去 4.5.2.2氧化沟总体积V及停留时间t ........................................... - 18 - 4.5.2.3需氧量 ................................................................................ - 18 - 4.5.2.4氧化沟平面尺寸的确定 ..................................................... - 19 - 4.5.2.5 进水管和出水管 ................................................................ - 19 - 4.5.2.6出水堰及出水竖井 ............................................................. - 19 - 4.5.2.7曝气设备的选择 ................................................................. - 20 - 4.6 二沉池 ................................................................................................... - 20 - 4.6.1设计参数 ...................................................................................... - 21 - 4.6.2设计计算 ...................................................................................... - 21 - 4.6.2.1 沉淀部分水面面积 ............................................................ - 21 - 4.6.2.3 校核固体负荷 .................................................................... - 21 - 4.6.2.4 沉淀部分的有效水深h .................................................... - 21 - 2 4.6.2.5 污泥区的容积V ................................................................ - 21 - 4.6.2.6 污泥区高度h.................................................................... - 21 - 4 4.6.2.7 沉淀池的总高度H ............................................................ - 22 - 4.7泥处理构筑物设计与计算 ..................................................................... - 22 - 4.7.1污泥量计算 .................................................................................. - 22 - 4.7.2污泥泵房设计计算 ....................................................................... - 23 - 4.7.2.1污泥泵房设计说明 ............................................................. - 23 - 4.7.2.2回流污泥泵设计选型 ......................................................... - 23 - 4.7.2.3剩余污泥泵设计选型 ......................................................... - 23 - 4.7.3污泥重力浓缩池设计计算 ........................................................... - 24 - 4.7.3.1设计参数............................................................................. - 24 - 4.7.3.2浓缩池面积 ......................................................................... - 24 - 4.7.3.3浓缩池的直径 ..................................................................... - 25 - 4.7.3.4浓缩池的容积 ..................................................................... - 25 - 4.7.3.5沉淀池有效水深 ................................................................. - 25 - 4.7.3.6浓缩后剩余污泥量 ............................................................. - 25 - 4.7.3.7池底高度............................................................................. - 25 - 4.7.3.8污泥斗容积 ......................................................................... - 25 - 4.7.3.9浓缩池总高度 ..................................................................... - 26 - 4.7.3.10 浓缩后的污泥体积 .......................................................... - 26 - 4.7.3.11排泥管 ............................................................................... - 26 - 4.7.4 贮泥池设计计算 .......................................................................... - 26 - 4.7.4.1污泥量的计算 ..................................................................... - 26 - 4.7.4.2 贮泥池容积 ........................................................................ - 27 - 4.8机械脱水间设计计算............................................................................. - 27 - 4.8.1 污泥机械脱水设计说明 .............................................................. - 27 - 4.8.2脱水机选择 .................................................................................. - 28 - - 2 - 第五章 污水处理厂的平面布置 ...................................................................... - 29 - 5.1.总平面布置原则 ................................................................................... - 29 - 5.2总平面布置结果 ................................................................................... - 30 - 第六章 污水厂的高程布置 ............................................................................... - 31 - 6.1 控制点高程的确定.............................................................................. - 31 - 6.2 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 ........................................ - 31 - 6.3 污水系统高程计算 .............................................................................. - 33 - 第七章 心得体会 .......................................................................................... - 34 - - 3 - 第一章 设计任务书 1.1设计项目 某城市污水处理厂污水处理工艺初步设计 1.2设计时间 2012年11月26日至2012年 12月 7日共2周。 1.3设计安排 土建楼设计教室，要求每天早上9:00在教室点到，迟到或未到者扣除平时成绩，超过三次者请直接申请重修课程设计;请班长安排值日生保持每日教室卫生。 1.4设计成果 1.4.1提升泵房、沉砂池、主体工艺(曝气池、沉淀池)、污泥处理工艺(2号图4张); 1.4.2全厂总平面布置和高程布置，并绘出其平面布置和高程布置图(1号图2张); 1.4.3设计计算书与设计说明书各一份。 1.5基础资料 1.5.1设计流量要求 该厂最大设计流量1000*学号(m3/d)计算得到设计污水量。 学号1-23号设计人口N,10万;学号24-47,设计人口N=50万。 - 1 - 1.5.2设计进水水质 pH,6,8，CODcr,200,250mg/L，BOD5,100,130mg/L， SS,70,150mg/L。 本工程设计中氮、磷的去除不作要求，其他各项指标均应达到 《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918—2002中的一级B标准，即要求出水BOD5 降至20mg/L以下，CODCr降至60mg/L以下，SS 降至20mg/L以下。 1.5.3水文及水文地质资料 (1)最高洪水位: 37m; (2)常水位: 32.5m (3)枯水位: 23.7m; (4)地下水位:在地面下2.0m 1.5.4气象资料 (1)风向(夏季主风向是西南风) (2)气温:最冷月平均为-0.8OC 最热月平均为27.4OC 极端气温:最高38OC，最低为-21.5OC (3)土壤冰冻深度:0.7m 1.5.5处理工艺流程 原水 粗格栅 提升泵房 细格栅 沉砂池 设定工艺 排水 污泥处置 脱水机房 污泥浓缩池 - 2 - 1.5.6工艺选择 学号1,10号 用 SBR法 学号11,22号 用AB法 学号23,34号 用A2O法 学号35,47号 用氧化沟法 1.5.7参考书目 (1) 给水排水常用资料设计手册 (2) 给水排水城镇排水设计手册 (3) 给水排水器材与装置设计手册 ) 给水排水专用设备设计手册 (4 (5) 给水排水工程快速设计手册(给水工程) (6) 给水排水设计规范 (7) 给水净化新工艺 (8) 净水厂设计 (9) 给水排水标准规范实施手册 (10)给水排水标准图集 - 3 - 第二章 具体资料 2.1设计数据 3该厂最大设计流量为4.5万m/d，设计人口为50万。 2.2水质处理效率计算 序号 基本控制项目 进水水质 一级B标准 去除率 mg/Lmg/L1 BOD 100,130 ?20 84.62% 5 mg/Lmg/L2 SS 70,150 ?20 86.67% mg/Lmg/L200,250 ?60 3 CODCr 76, - 4 - 第三章 设计说明书 3.1污水处理厂厂址选择 根据城市发展的总体规划，其厂址应考虑远期发展规划和留有扩建的余地，必须设在集中给水水源的下游、夏季主风向的下风向，并与居民有300m以上的距离; 应尽量少占农田和不占农田; 必须有适当的土地面积; 不宜设在收水淹的低洼处，并不受洪水威胁; 要充分利用地形，选择适当坡度的地区，减少土方工程量。 3.2工艺流程 原水 粗格栅 提升泵房 细格栅 沉砂池 氧化沟 排水 污泥处置 脱水机房 污泥浓缩池 3.3平面布置基本原则 以处理构筑物为主体，辅助建筑物应服从处理构筑物; 应满足功能和水力上的要求; 各构筑物互相联系应考虑日常管理工作的方便; 应考虑构筑物与建筑物之间的相互位置与间距; 构筑物之间的连接管道应走向简捷、距离短; 土方量要基本平衡; 各种管线的平面布置避免相碰、互相干扰 。 - 5 - 3.4污水处理工程设施组成 污水处理工程中主要有以下几方面: 1、生产性构筑物 以处理污水、污泥反应池、泵站、鼓风机房，回流机房等 2、辅助设施 仓库、办公室、车库、机修间、晒砂场、生活区等 3、管道、渠 超越管道、上清液管，厂区给排水，加药管等 4、绿化、道路、路灯 不同处理量辅助设施面积表(有参考) 3.5高程布置的基本原则 以距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算; 水力计算时以近期的Qmax作为设计流量来计算其水头损失; 涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期的Qmax计算; 控制点:受纳污水水体的最高水位，然后逆处理流程向上倒推计 算，以使洪水季节能自流排出; 污水、污泥流程应配合好，尽量减少需抽升的污泥量; 比例:横向1:500、纵向 1:50,1:100 - 6 - 第四章 设计计算书 4.1设计流量的确定 33Q,4.5万m/d,0.52083m/s平均流量: d 2.72.7K,,,1.36污水日变化系数: Z0.110.11520.83Qd 最大日设计流量: 33Q,K,Q,1.36，520.83L/s,0.707m/s,2545.2m/h Zdmax 4.2格栅计算 4.2.1粗格栅 格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮 物，保证后续处理设施的正常运行。 4.2.1.1设计参数 栅条宽度S,10.0mm ; 栅条间隙宽度b=50.0mm v栅前部分长度0.5m; 过栅流速=0.9m/s ,栅前渠道流速u=0.6m/s ; 栅前倾角=60? 4.2.1.2设计计算 2Bv11(1)确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得Q,12 B1.251栅前槽宽，取则栅前水深 B,1.25mh,,,0.63m122 ,Qsin0.707，sin60:max(2)栅条的间隙数n个， n,,,23(个) bhv0.05，0.63，0.9格栅建筑宽度B: 。 B,S(n,1)，bn,0.01，(23,1)，0.05，23,1.37m - 7 - 取B=1.4m。 (3)由上可知进水渠道宽度B,1.25m ，其渐宽部分展开角度1 为α,20?。 1 B,B1.4,1.251进水渠渐宽部分长度 l,,,0.21m12tan,2tan20:1 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长 l,0.5l,0.5，0.21,0.105m21 (4)通过格栅的水头损失(h): 1 格栅条断面形状为锐边矩形, 故，k=3, 则:设计水头,,2.42 224vsv3,,,,,,h,hk,sin,()sin损失 10gg2b2 2 40.010.93,3，2.42，()，，sin60:,0.03 0.052，9.81 栅后槽总高度h: 总 设栅前渠道超高h=0.3m， 2h,h，h，h,0.63，0.03，0.3,0.96m12总 (5)栅槽总长度(L): L,l，l，1.0，0.5，H/tan,,0.21，0.105，1.0，0.5，(0.63，0.3)/tan60:,2.35m121 (6)每日栅渣量W: 33在格栅间隙为50mm的情况下，设每日栅渣量为0.1m/1000m， 取K,1.36。 Z 86400，Q，W86400，0.707，0.133max1 W,,,1.27(m/d),0.2m/d K，10001.36，1000Z 宜采用机械清渣。选用链条回转式格栅除污机，型号为GH-1400， 电动机功率为1.1-1.5kw。2用1备。 4.2.2细格栅计算 - 8 - 4.2.2.1设计参数 3设计流量Q=0.707m/s， 过栅流速v=0.8m/s max 栅条间隙宽度b=10mm， 栅前长度L=1.0m， 1 栅后长度L=1.0m 格栅倾角α=60?， 2 栅条宽度S=10mm， 栅前渠超高h=0.5m 24.2.2.2设计计算 2Bv11(1)确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得Q,12 B1.332Q2，0.70711栅前槽宽，则栅前水深 h,,,0.66mB,,,1.33m122v0.81 Qsin,0.707，sin60:max(2)栅条的间隙数n个，= n,,125(个)bhv0.01，0.66，0.8格栅建筑宽度 B,S(n,1)，bn,0.01，(125,1)，0.01，125,2.49m取B=2.5m (3)由上可知进水渠道宽度B,1.1m 其渐宽部分展开角度为1 α,20? 1 B,B2.5,1.331进水渠渐宽部分长度 l,,,1.61m12tan,2tan20:1 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度: l,0.5l,0.5，1.61,0.8m21(4)通过格栅的水头损失(h): 1 ,,2.42格栅条断面形状为锐边矩形, 故，k=3, 则: 224vsv3,,sin,()sinhhk,,,,,,102b2gg 240.010.83,3，2.42，()，，sin60:,0.2050.012，9.81 - 9 - 栅后槽总高度(h): 总 设栅前渠道超高h=0.3m， 2h,h，h，h,0.66，0.205，0.3,1.165m12总 (5)栅槽总长度(L): L,l，l，1.0，0.8，H/tan,,1.61，0.55，1.0，0.5，(0.66，0.3)/tan60:,4.21m121 (6)每日栅渣量W: 33 在格栅间隙为10mm的情况下，设每日栅渣量为0.1m/1000m，取K,1.36 Z 86400，Q，W86400，0.707，0.133max1 W,,,4.49(m/d),0.2m/dK，10001.36，1000Z 所以宜采用机械格栅清渣，链条回转式多耙平面格栅除污机，型号为GH-2500，电动机功率1.5-2.2kw，两用一备。 - 10 - 4.3污水提升泵房设计计算 4.3.1提升泵房设计说明 本设计采用传统活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过氧化沟、二沉池，最后由出水管道排入河流。 3设计流量: Q,707L/s,2545.2m/h (1)泵房进水角度不大于45度。 (2)相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。 (3)泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为15 m×12m，高12m，地下埋深7m。 (4)水泵为自灌式。 4.3.2泵房设计计算 各构筑物的水面标高和池底埋深计算见高程计算。 污水提升前水位32.8m(既泵站吸水池最底水位),提升后水位46.3m(即细格栅前水面标高)。 所以，提升净扬程Z=46.3-32.8=13.5m 水泵水头损失取2m，安全水头取2 m 从而需水泵扬程H=17.5m - 11 - 3再根据设计流量0.707m/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选 3用选用3台350QW1300-18-90型潜污泵(流量1300m/h，扬程20m，转速990r/min，功率90kw)，两用一备。 集水池容积:考虑不小于一台泵5min的流量: 1300,Q252033W,，5,110m 55210Wm,，,，,606060 W1102 取有效水深h=1.3m，则集水池面积为: A,,,85m h1.3 - 12 - 4.4沉砂池 4.4.1.沉砂池的选型: 沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂 粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。平流式沉砂池具有构 造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。 4.4.2设计数据 1)沉砂池水力停留时间30-60s; 2)有效水深不大于1.2m; 3)水流速，0.15-0.3m/s; 4)每格宽度不小于0.6m。 5)池底坡度一般为0.01,0.02。 4.4.3设计参数确定 设计流量:=521L/s(设计1组池子) ; Qmax 设计流速:v=0.25m/s ; 水力停留时间:t=40s; 4.4.4池体设计计算 闸阀1hH 12h 3dhh DN200 进水出水BB1 LL1L2aL23 L - 13 - 图4 平流式沉砂池计算草图 4.4.4.1沉砂池长度 L=vt=0.25×40=10m 4.4.4.2水流断面面积 A,Q/v,0.521/0.25,2.08? 4.4.4.3沉砂池总宽度 设计n=2格，每格宽取b=2m>0.6m，每组池总宽B=2b=4.0m 4.4.4.4有效水深 2.08h,A/B,,0.521m2 4 小于1.2m符合设计要求。 4.4.4.5贮泥区所需容积 设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积 QTX864000.521，30，2，864003maxV,,,1.99m 166K，101.36，10z (每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗) 363其中城市污水沉砂量:。 X,30m/10m4.4.4.6沉砂斗各部分尺寸及容积 设计斗底宽a=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60?，斗高1 'h=1.0m，则沉砂斗上口宽: '2h2，1.0'b,，a,，0.5,1.65m1oo tan60tan60 沉砂斗容积: ' h1.02'2'223V,(b，ba，a),(1.65，1.65，0.5，0.5),1.27m1133 - 14 - 33(1.27大于V=0.56m，符合要求) m1 4.4.4.7沉砂池高度 采用重力排砂，设计池底坡度为0.02，坡向沉砂斗长度: 'L,2b10,2，1.65 L,,,3.35m222 则沉泥区高度为 '=+0.02L =1.0+0.02×3.35=1.07m hh23 池总高度H :设超高h=0.3m， 1 H=h+h+h=0.3+0.521+1.07=1.89m 123 4.4.4.8校核最小流量时的流速 Q0.75QminmaxV,,,1.7m/s,0.15m/s min,n1，0.6，0.5211min Q.75最小流量采用0，符合要求。 max 4.4.4.9进水渠道 格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向 两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为: Q0.707 V,,,0.94m/s 1B,H1.5，0.511 式中: B——进水渠道宽度(m)，本设计取1.5m; 1 H——进水渠道水深(m)，本设计取0.5m。 1 4.4.4.10出水管道 出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高 恒定，堰上水头为: - 15 - 22Q0.70733H,(),(),0.34m mb2g2，0.4，2，9.8 式中: m——流量系数，一般采用0.4-0.5;本设计取0.4; 4.4.4.11 排砂管道 本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。 4.5氧化沟设计计算 本设计采用卡罗塞尔氧化沟，共3组。 曝气器 导流墙进水和回流污泥 曝气器低氧区 高氧区 4.5.1设计参数 3设计流量Q=45000m/d设计进水水质BOD5浓度S0=100,130mg/L; COD=200,250mg/L;SS=70,150mg/L(考虑到格栅以及曝气沉砂池对SS的去除率为25%)。 设计出水水质BOD5浓度S=20mg/L; COD=60mg/L;SS浓度e X=20mg/L。污泥产率系数Y=0.55; 污泥浓度(MLSS)X=4000mg/L;e 挥发性污泥浓度(MLVSS)X=2800mg/L; 污泥θ=30d; 内源代谢系数Vc Kd=0.055. 4.5.2设计计算 - 16 - 4.5.2.1去除BOD ?、氧化沟出水溶解性BOD浓度S为了保证沉淀池出水BOD浓度0 Se?20mg/L,必须控制所含溶解性BOD浓度S，因为沉淀池出水中的2 VSS也是构成BOD浓度的一个组成部分。S=S-S e1S1为沉淀池出水中的VSS所构成的BOD浓度。 ,0.23，5S=1.39(VSS/TSS)×TSS×(1-e) 1 ,0.23，5=1.39×0.7×20×(1-e)=13.30 (mg/L) S=20-13.30=6.70(mg/L) ?、好氧区容积V1。好氧区容积计算采用动力学计算方法。 ,YQ(S,S)c0 V,1X(1，K,)Vdc 0.55，30，45000，(0.115,0.00670)3 ,,10837m 2.8，(1，0.055，30) V110837，24?、好氧区水力停留时间:t== 1,5.78hQ45000?、剩余污泥量X , YQ(S,S)()，Q(X,X),QXX= ,001e,1，Kdc 0.55,45000，(0.115,0.0067)，() 1，0.55，30，45000，(0.110,0.02),45000，0.02 ,3303.2kg/d 去除每1kgBOD5所产生的干污泥量: ,X3303.2 ,,0.77(kgD/kgBOD)s5Q(S,S)0e，，45000，0.115,0.02 - 17 - 4.5.2.2氧化沟总体积V及停留时间t V10837 3t,,,0.24d,5.8h V,V,10837m1Q45000校核污泥负荷 QS45000，0.1150 ,,，，N,,,0.17kgBOD/kgMLVSS,d5XV2.8，10837 4.5.2.3需氧量 ? 实际需氧量AOR:AOR=D-D12 a.去除BOD5需氧量D: 1 ,,D,aQ(S,S)，bVX10 ，，,0.52，45000，0.115-0.00670，0.12，10837，2.8 ,,,6175(kg/d)(其中a,0.52，b,0.12) b.剩余污泥中BOD5需氧量D: 2 kg D,1.39，,X,1.36，3303.2,4492.35()21dAOR=D-D=6175-4492.35=1682.65(kg/d) 12 考虑安全系数1.4，则AOR=1682.65×1.4=2355.7(kg/d) 去除每1kgBOD5 AOR,需氧量 Q(S,S)0 2355.7 ,,0.483(kgO2/kgBOD5)45000，(0.115,0.00670) AOR,CS(20)SOR,? 标准状态下需氧量 (T,20),(,,C,C)，1.024S(T)(C20?时氧的饱和度，取9.17mg/L;T=25?;C25?时氧S(20)S(T) 的饱和度，取8.38mg/L;C溶解氧浓度，取2 mg/L;α=0.85;β=0.95; ρ=0.909) - 18 - 2355.7，9.17kg SOR4310.48),,((25,20)d0.85，(0.95，0.909，8.38,2)，1.024去除每1kgBOD需氧量 5 4310.48SORkgO 20.88),,,(kgBOD，，5Q(S,S)45000，0.115-0.006700 4.5.2.4氧化沟平面尺寸的确定 设池数为两个，则每个池子的容积V为: 0 3V=V/3=10837/3=3612(m) 0 设池宽b=12m，池深h=4.0m，超高h=0.5m(采用曝气转碟曝气)，1 则池长为 22,v,bh/43612,3.14，12，4.0 0l,，4w,，4，12,114mbh12，4.0 所以氧化沟的工艺尺寸为:114m(长)×36m(宽)×4.5m(高) ×3(池数)。 4.5.2.5 进水管和出水管 污泥回流比R=50%，进出水管的流量为: Q4500033; Q,(1，R)，,1.5，,33750m/d,0.39m/s122 Q0.392A,,,0.39mv,管道流速为1.0m/s。则管道过水断面: v1.0 4A4，0.39管 径, , 取管径800mm。 d,,,0.705m 3.14, Q0.39校核管道流速: V,,,0.78m/s2A0.8,,,,, 2,, 4.5.2.6出水堰及出水竖井 ,H,0.67初步估算,因此按薄壁堰来计算。 3 2Q,1.86bH? 出水堰 (H为堰上水头高，取0.3) - 19 - Q0.707则 b,,,2.31m33221.86H1.86，0.3 为了便于设备的选型，堰宽b取2.5m，校核堰上水头 22Q0.707,,,, 33H,,,0.28m,,,,1.86b1.86，2.5,,,, ? 出水竖井。考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3m的操作距离。 出水竖井长 L,0.3，2，b,0.6，2.5,3.1m B,1.4m出水竖井宽(满足安装要求); 则出水竖井平面尺寸为 L，B,3.1m，1.4m 氧化沟出水孔尺寸为 b，h,2.5m，0.5m 4.5.2.7曝气设备的选择 单座氧化沟需氧量: SOR4310.48 SOR,,,1436.83(kgO/d),59.87(kgO/h)122n3 设三台倒伞形表面曝气机，参数如下: 叶轮直径:2850mm;浸没深度:0.24m; 电机功率:37KW;充氧量:?48kgO/h。 2 4.6 二沉池 为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，因此采用圆形辐流沉淀池。二沉为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池。其计算简图如下 4321 - 20 - 4.6.1设计参数 33Q=2545.2m/h=0.707m/s;氧化沟中悬浮固体浓度X=4000 mg/L; max 二沉池底流生物固体浓度X=10000 mg/L;污泥回流比 R=50%。 r 4.6.2设计计算 4.6.2.1 沉淀部分水面面积F根据生物处理段的特性，选取二沉 32n,2池表面负荷q=0.9m/(m?h),设两座二次沉淀池 。 Q2545.2D,D42.5,42''max1F,,,1414mh,，0.05,，0.05,0.96m nq2，0.922 D,D4,2'0012 h,，tan60,，tan60,1.7m 22 4F4，1414D,,,42.44m4.6.2.2 池子的直径 取=42.5m 。 D,, 24，(1，R)QX24，(1，0.5)，1272.8，4.0G,,4.6.2.3 校核固体负荷 F1414 2 =129.6[kg/(m?d)] (符合要求) 4.6.2.4 沉淀部分的有效水深h 2 设沉淀时间为2.5h。 h,qt,0.9×2.5=2.25 (m) 2 4.6.2.5 污泥区的容积V 设计采用周边传动的刮吸泥机排泥，污泥区容积按2h贮泥时间确定。 2T(1，R)QX2，2，(1，0.5)，45000，40003V,,,3214.3m 24，(X，X)24，(10000，4000)r 3214.33,V,,1607.1m每个沉淀池污泥区的容积 2 4.6.2.6 污泥区高度h 4 ? 污泥斗高度。设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径DD=2.0m，上部直径=4.0m，倾角为60?，则: 21 - 21 - 2222,，，,h，D，DD，D，，3.14，1.7，4.0，4.0，2.0，2.011223 V,,,12.46m11212 ? 圆锥体高度 ,,,h3.14，0.9622223 ，，V,，D，DD，D,，(42.5，42.5，4，4),500.45m2111212 ? 竖直段污泥部分的高度 V,V,V1607.1,12.46,500.45"'12 h,,,0.77m F1414 污泥区的高度 ,,,,,,h,h，h，h,1.7，0.96，0.77,3.43m 4.6.2.7 沉淀池的总高度H h设超高=0.3m，缓冲层高度=0.5m。则 h13 H,h，h，h，h,0.3，2.25，0.5，2.25,6.48m 取H=6.5m 1234 排泥装置 沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2-3m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排至分配井中。排泥管采用DN200mm. 4.7泥处理构筑物设计与计算 4.7.1污泥量计算 1.曝气池内每日增加的活性污泥量: ,X,Y(S,S)Q,KVX 0edv ,0.5，(0.115,0.02)，45000,0.08，0.75，10837，2.8 ,316.88kg/d - 22 - 2.曝气池每日排出的剩余污泥量为 ,X316.883Q,,,39.6m/d 2fX8r 4.7.2污泥泵房设计计算 4.7.2.1污泥泵房设计说明 二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回污泥泵房。 4.7.2.2回流污泥泵设计选型 (1)扬程: 二沉池水面相对地面标高为0.7m,套筒阀井泥面相对标高为0.2m，回流污泥泵房泥面相对标高为,0.2-0.2,-0.4m，曝气池水面相对标高为1.8m，则污泥回流泵所需提升高度为:1.8-(-0.4),2.2m (2)流量: 设计回流污泥量为Q=RQ,污泥回流比R=50,，即R 3Q=50%Q=905.8m/d=10(48L/s，本设计两座曝气池设2台回流污泥泵。 R (3)选泵: 3选用LXB-700螺旋泵2台(1用1备)，单台提升能力为300m/h，提升高度为2.0m,3.0m,电动机转速n=63r/min,功率N=30kW 4.7.2.3剩余污泥泵设计选型 3选用LXB-700螺旋泵2台(1用1备)，单台提升能力为300m/h，提升高度为2.0m,3.0m,电动机转速n=63r/min,功率N=30kW。 - 23 - 侧污泥泵房占地面积设计为10m×8m。 4.7.3污泥重力浓缩池设计计算 采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。计算草图如图10所示: D H =0.05id1 h d2 图10 浓缩池计算草图 4.7.3.1设计参数 污泥总量计算及污泥浓度计算 3 Q二沉池排放的剩余污泥量: =39.6m/d ，本设计含水P率取为99.2%，浓缩后污泥含水率97% ，污泥浓度C为8g/L，二沉池污 2泥固体通量M采用30kg/(m?d)。 采用中温二级消化处理，消化池停留天数为30，其中一级消化20，二级消化10。消化池控制温ddd 35C33~35C度为，计算温度为。 4.7.3.2浓缩池面积 QC39.6，102F,,,16.5m G24，1 式中: C——流入浓缩池的剩余污泥浓度(kg/s)，本设计取 310kg/m 3 Q——二沉池流入剩余污泥流量(m/h)， - 24 - 22，，kgmh/(), G——固体通量，一般采用0.8-1.2;取1.0。 kgmh/(),，， 本设计采用两个污泥浓缩池，一用一备。4.7.3.3浓缩池的直径 4F4，16.5 ，本设计取5.0m D,,,4.58m ,, 4.7.3.4浓缩池的容积 39.6，163V,QT,,26.4m 24 式中:T——浓缩池浓缩时间(h)，一般采用10-16h，本设计取16h。 4.7.3.5沉淀池有效水深 V26.4h,,,1.6m 2F16.5 4.7.3.6浓缩后剩余污泥量 100,P100,99.23Q,Q,39.6，,1.1m/d 1100,P100,970 4.7.3.7池底高度 辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥 机连续转动将污泥推入泥斗。池底高度: D5h,i,，0.01,0.025m 422 4.7.3.8污泥斗容积 0h,tg,(a,b),tg55(1.25,0.25),1.43m 5 ,式中: — 泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设 0 计取55 - 25 - a — 污泥斗上口半径(m);本设计取1.25m; b — 污泥斗底部半径(m)，本设计取0.25m。 污泥斗的容积: 122V,，3.14h(a，ab，b) 153 1223,，3.14，1.43，(1.25，1.25，0.25，0.25),2.9m 3 4.7.3.9浓缩池总高度 本设计取浓缩池超高h= 0.30 m，缓冲层高度h= 0.30 m， 1 3 H,h，h，h，h，h,0.3，1.6，0.3，0.025，1.43,3.66m12345 4.7.3.10 浓缩后的污泥体积 剩余含水率为99.2%，浓缩后的污泥含水率P为97%，浓缩后12 的污泥体积为: Q(1,P)39.6，(1,99.2%)31V,,,105.6m/d 1,P1,99.7%2 4.7.3.11排泥管 采用污泥管道管径DN200mm，间歇将污泥排出贮泥池。 4.7.4 贮泥池设计计算 浓缩后的剩余污泥进入贮泥池，本设计采用1座贮泥池，贮泥池 采用竖流沉淀池构造。 4.7.4.1污泥量的计算 由于该设计没有初沉池所以只有浓缩后的二沉池污泥，其为 3 105.6m/d，贮泥时间为12h,即0.5d。 - 26 - 3Q,105.6m/d每日产生污泥量: 4.7.4.2 贮泥池容积 Qt105.6，123V,,,52.8m 24n24，1 贮泥池设计容积: 0h,tg,(a,b)/2,tg60(5,1)/2,3.46m3 12223V,ah，h(a，ab，b),109.6m 233 式中: h— 贮泥池有效深度，本设计取3.0m; 2 h— 污泥斗高度(m); 3 a — 污泥贮池边长，本设计取5.0m; b — 污泥斗底边长，1.0m; n — 污泥贮泥池个数，本设计采用1个; 0, — 污泥斗倾角，本设计取60. 贮泥池的高度: H,h，h，h,0.3，3，3.46,6.76m (本设计取7m) 123 式中: h— 贮泥池超高(m)，本设计取0.3m; 1 管道部分: 贮泥池中设DN=200mm的吸泥管一根，还有1根进泥管，来自污 泥浓缩池，管径为DN200mm。 4.8机械脱水间设计计算 4.8.1 污泥机械脱水设计说明 - 27 - 为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。 (1) 污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用; (2) 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98,; (3) 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道; (4)脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。 (6) 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。 4.8.2脱水机选择 本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水 ，脱水设备选用我国研制的DY-3000型带式压滤机，其主要技术指标为:干污泥产量600kg/L，泥饼含水率可以达到75%,78%，单台过滤机的产率为24.6,29.4kg 2 / ( mh),选用3台，2用1备。工作周期定为12小时。机械脱水间平面尺寸设计为 L×B= 12m×8m . - 28 - 第五章 污水处理厂的平面布置 5.1.总平面布置原则 该污水处理厂主要处理构筑物有:机械除渣格栅井、污水提升泵房、平流沉砂池、氧化沟与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池等及若干辅助建筑物。 总图平面布置时应遵从以下几条原则。 ? 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。 ? 工艺构筑物(或设施)与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系(如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等)。 ? 构(建)之间的间距应满足交通、管道(渠)敷设、施工和运行管理等方面的要求。 ? 管道(线)与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。 ? 协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构(建)筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。 - 29 - 5.2总平面布置结果 污水由南边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管排入河流。污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区西南部，占地较大的污水处理构筑物在厂区东部，沿流程自南向北排开，污泥处理系统在污水处理构筑物的东部。厂区主干道宽7米，两侧构(建)筑物间距不小于15米，次干道宽4米，两侧构(建)筑物间距不小于10米。 该厂平面布置特点为:流线清楚，布置紧凑。回流污泥泵房位于氧化沟和二次沉淀池一侧，节约了管道与动力费用，便于操作管理。办公室、生活住房与处理构筑物、泵房等保持一定距离，位于常年主风向的上风向，卫生条件与工作条件均较好。在管线布置上，尽量一管多用，如超越管、处理水出厂管都借道雨水管泄入附近水体，而剩余污泥、污泥水、各构筑物放空管等，又都与厂内污水管合并流人泵房集水井。第二期工程预留地设在一期工程右侧。 具体布置见图。 - 30 - 第六章 污水厂的高程布置 污水处理厂高程布置的任务是:确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。 6.1 控制点高程的确定 31.进厂管有一根，流量为0.707m/s，选用800mm的钢筋混凝土圆管，进厂端设计管内底标高为33.0m。 2.考虑将出厂水通过重力自流排入附近的河流。河流20年一遇的洪水位为37m。因而可以确定出厂管的管内底标高，出厂管选用1200mm的钢筋混凝土圆管一根，出厂水距离排放点河流3km，总水头损失为3.38m，出厂水排放的水位标高应不低于37m+3.38=40.38 m，拟取40.4m。 6.2 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失(初步设计或扩初设计时，精度要求可较低)。水头损失包括: (1)水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内;在作初步设计时可按下表估算。 - 31 - (2)水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局部水头损失。 (3)水流流过量水设备的水头损失。 表1 构筑物水头损失表 构筑物名称 水头损失 名称 水头损失 二层池 0.50m 沉砂池 0.25m 氧化沟 0.40m 粗格栅 0.26m 提升泵房 2.00m 细格栅 0.10m 表2 污水管渠水力计算表 管段设计参数 水头损失 设计流量名称 管径管长(L/s) I(‰) V(m/s) 沿程 局部 合计 (mm) (m) 出水口至计量堰 707 1000 1.00 0.8 3000 3.00 0.176 3.18 计量堰至二沉池 354 800 1.50 0.8 40 0.06 0.267 0.33 二沉池至集配水井 354 800 1.80 0.9 20 0.04 0.168 0.20 配水井至曝气池 354 800 2.70 1.2 75 0.20 0.306 0.51 曝气池至初沉池 354 800 1.80 0.9 25 0.05 0.077 0.12 初沉池至配水井 354 800 1.80 0.9 45 0.08 0.168 0.25 配水井至沉砂池 354 800 1.60 0.8 75 0.12 0.308 0.43 - 32 - 6.3 污水系统高程计算 污水处理厂设置了终点泵站，水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。 因此，在污水高程布置上主要考虑土方平衡，设计中以氧化沟为基准，确定氧化沟水面标高46.0m，由此向两边推算其他构筑物高程。计算结果见下表3。 表3 构筑物及管渠水面标高计算表 水面上游标高水面下游标高构筑物水面名称 地面标高(m) (m) (m) 标高(m) 出水口至二沉池 43.0 42.56 38.5 二沉池 43.86 43.4 35.12 38.5 二沉池至集配水井 44.00 42.64 38.5 配水井至氧化沟 44.32 44.21 36.62 38.5 氧化沟 46.0 45.2 38.5 氧化沟至沉砂池 46.21 46.07 38.5 沉砂池 46.43 46.3 37.26 沉砂池至细格栅 46.86 46.61 38.5 细格栅 47.04 76.98 38.22 污水高程布置图见附图。 - 33 - 第七章 心得体会 通过这次课程设计，我对给水排水工程专业的任务及目前的形势有了更深刻的了解，最重要的是我深刻理解了我污水处理厂各个构筑物的设计以及整体的设计程序;还巩固了所学的理论知识，把理论知识和实践结合起来，培养了解决实际工程问题的能力，同时也为做毕业设计做好准备工作。 此外，我发现了自己专业理论基础还不够扎实，考虑问题不全面等，今后还需要通过进一步的学习巩固理论知识，并且通过理论知识来知道工程实践。 另外我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次课程设计的主要原因。更重要的是:老师允许我用电子稿，这让我学会了许多排版上的知识，让我能把设计格式做得更加完善。 虽然此次课程设计结束了，但我觉得在今后的工作中让然任重道远，能够胜独自任工作的能力还相差较远，再接再励才能不断进步～ - 34 -