《水污染控制工程》课程设计.doc

1.设计概述1.1设计依据及设计任务n 设计题目：10000立方/天小城镇生活污水处理工程设计n 设计目的² 掌握基本的设计步骤² 掌握水污染控制工程设计技巧² 掌握小城镇生活污水处理的基本工艺流程² 掌握水污染工程设计计算方法² 熟悉环境工程制图标准及规范n 设计（研究）内容和要求：l 完成一套完整的设计计算说明书。要求如下：² 各构筑物的尺寸，利于施工² 各设备的参数，利于选型² 各管道参数，利于安装² 各控制节点的排布，利于管理² 各环节的水头损失，利于节能l 设计图集² 平面布置图² 高程图² 主要构筑物结构图² 设备一栏表² 材料一栏表n 设计原始资料：² 小城镇生活污水量是10000立方/天，水量变化系数取1.3。² 出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级A标准，即：，² 设计条件ü 日均待处理污水量：ü 进水水质：，1.3设计排水水质去除率² 城市污水经处理后，就近排入水体。污水处理厂出水水质参考城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级B标准，并尽量争取提高出水水质，因此确定本污水厂出水水质控制为：，² 结合排放水要求和出水水质，计算去除率，如表1所示：式中：进水物质浓度；出水物质浓度表1 水质去除率计算序号基本控制项目一级A标准（）进水水质（）去除率（%）15030083.3%21022095.5%31020095.0%40.51095.0%583073.3%669782.城市污水处理方案的确定2.1确定污水处理方式的原则影响物水处理方式与处理的相关状况如;处理水量、排放标准、原水水质、建设投资、运行成本、处理效果及稳定性，工程应用状况、维护管理是否简单方便以及能否与深度处理组合等因素相关。具体污水方式确定的原则，见表2。表2 污水处理方式的原则原则序号具体原则内容1出水水质稳定、可靠、卫生安全；2抗水质、水量变化能力强；3污泥处理与处置简单；4建筑管理和维护费低；5维护管理简单方便；6必须时可与深度处理工艺进行组合。2.2污水处理工艺的简介 根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达准，根据以上的分析和综合，并且结合当地的经济状况，故本设计所选择的工艺为A/O工艺。A/O工艺特点：反硝化产生碱度补充硝化反应之需，可以补偿硝化反应碱度的50%左右；可以利用污水中有机碳源；反硝化菌对碳源利用更加广泛，及包括难降解的有机物；可以有效控制污泥膨胀；工艺流程简单，基建费用和运行费用较低，脱氮率在70%左右但出水中仍有部分硝酸盐，在二次沉淀池终会造成反硝化反应污泥上浮。2.3污水处理工艺流程示意图2.4 主要构筑物的选择2.4.1 污水处理构筑物的选择l 格栅格栅主要是为了截留较大的悬浮物及漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷。清除截留污物的方法有两种：人工清除和机械清除。大型污水处理厂，一般用机械清除截留物。本设计确定采用两道格栅，50mm 的粗格栅和10mm的细格栅。l 进水观察井进水观察井于厂区进水管和粗格栅间之间。l 污水泵房根据污水处理规模及相关情况选泵；污水泵站建设根据泵站规模大小、地质水文条件、地形及施工方案、管理水平、环境要求等。本工程设计确定采用与粗格栅合建的潜水泵房。l 沉砂池沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。A. 竖流沉砂池排砂方便，效果好，构造简单工作稳定。池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。B. 平流沉砂池沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。C. 曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加，并对污水进行预曝气，提高水中溶解氧。D. 旋流沉砂池（钟式沉砂池）占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好，同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂。基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。l 沉淀池由于本设计主要构筑物采用A/O工艺，可设初次和二次沉淀池，初沉池设在沉砂池后面，生物处理构筑物前面；二沉池设在生物处理构筑物的后面，用于去除活性污泥或腐殖污泥。沉淀池有平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀池、斜板（管）沉淀池。综合比较，四种沉淀池的优缺点，结合本设计的具体资料要求，本设计二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。l A/O池本设计结合设计初始数据和经济情况及污水厂所在地气候条件，采用A/O型工艺。l 消毒污水处理厂一般消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、紫外线消毒和臭氧消毒等四种，比较其优缺点本设计采用紫外线消毒。2.4.2 污泥处理构筑物的选择ü 污泥浓缩浓缩池有重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池由运行方式分间歇式或连续式重力浓缩池。浮选浓缩池用于浓缩活性污泥及生物滤池等较轻型污泥，贮泥能力小运行费用较高。重力浓缩池适用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，动力消耗小运行费用低。综合比较，本设计采用连续式重力浓缩池。ü 污泥脱水污泥脱水的方法：机械脱水、自然干化和污泥烧干、焚烧等。本设计综合各种方法后采用带式压滤机的机械脱水。3.污水处理系统的设计3.1进水观察井污水处理若出现故障时，为了维修故障构筑物，保护所有构筑物，在进入格栅井前设置进水观察井。1、进水观察井的作用：汇集各种来水并改变进水方向，确保进水的稳定性。2、进水观察井前设跨越管，跨越管的作用：当污水厂出现故障或维修时，可使污水直接排入水体，跨越管的管径比进水管要略大，取为3、进水观察井设计要求如下:设在污水处理前，在具体构筑物粗格栅、集水池前；形式为圆形、矩形或梯形；井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得淹没来水官管顶。4、考虑施工方便以及水力条件具体设计要求：进水观察井尺寸取、井深、井内水深；进水观察井井底标高为（设地面高标为），进水观察井水面标高为，超越管位于进水管顶处，即超越管管底标高为。采用ZMQF型明杆式铸铁方井门：尺寸为，重量为。启闭机的选择根据启闭力在给水排水手册第11册P705-706上查得采用XLQ-5型启闭机。型号型式启闭能力t启闭高度m功率kwXLQ-5手、电两用5141.15、污水厂进水管设计l 设计依据：ü 进水流速在；ü 进水管管材为钢筋混凝土管；ü 进水管按非满流设计，。l 设计计算ü 取进水管径为，流速，设计坡度。ü 已知最大日污水量；ü 初定充满度，则有效水深；ü 已知管内底标高为，则水面标高为：；ü 管顶标高为：；ü 进水管水面距地面距离：。3.2格栅l 设计要求a) 污水处理系统前格栅条间隙应符合：人工清除;机械清除;最大间隙。b) 水泵前格栅间隙不大于,污水处理前可不再设置格栅；c) 粗格栅间隙一般采用 ,细格栅采用;d) 过栅流速一般采用；格栅前渠道水流速度一般采用；e) 格栅倾角一般采用；f) 通过格栅的水头损失一般采用 ；g) 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于；h) 工作台正面过道宽度：人工清除，不小于；机械清除，不小于；i) 机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其它保护设备的措施；j) 格栅间应安设调运设备，以进行检修、栅渣的日常清除。3.2.1格栅的设计u 格栅设计参数：ü 栅前流速：ü 过栅流速：；ü 格栅间隙：；ü 栅条宽度:；ü 格栅安装倾角:；ü 每1000立方污水的单位栅渣量：u 格栅的设计计算ü 栅前水深 ：；ü 栅条间隙数： ü 栅槽宽度Bu 格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度 设进水渠宽，渐宽部分展开角，则此进水渠道内的流速为，即：u 粗格栅与提升泵房连接处渐窄部分长度：u 粗格栅的过栅水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面，则：u 栅前槽总高度：设栅前渠道超高，则栅前槽高：u 栅后槽总高度：设栅前渠道超高，则栅前槽高：u 栅槽总长度u 每日栅渣量 故采用机械清渣。3.3曝气沉砂池设计3.3.1曝气沉砂池参数ü 设计流量的确定：当污水自流入池时，应按最大设计流量计算；当污水用水泵抽升入池时，按工作水泵的最大组合流量计算；合流制处理系统，按降雨时的设计流量计算；ü 设计流量时的水平流速：最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。这样的流速范围，可基本保证无机颗粒能沉掉，而有机物不能下沉；ü 最大设计流量时，污水在池内的停留时间一般为1-3min；ü 设计有效水深一般采用2-3m，宽深比为1-2；ü 1m3污水曝气量为0.2m3空气，长宽比可达5，大于5要设挡板。ü 沉砂池超高不宜小于0.3m。3.3.2曝气沉砂池计算ü 池子总有效容积V（设）：ü 水流断面积A(设)：ü 池总宽度B（设）：ü 每格池子宽度b（设格）：宽深比介于1.01.5之间，符合规定。ü 池长L：ü 每小时所需空气量q（设）：ü 沉砂斗所需容积，设,则：ü 每个沉砂斗容积，设每一分格有2个沉砂斗，则ü 沉砂斗各部分尺寸设斗底宽，斗壁与水平面的倾角为55度，斗高，沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：ü 沉砂室高度，采用重力排砂，设池底坡度为，坡向砂斗，则：ü 池总高度，设超高，则：ü 验算最小流速在最小流量时，只用1格工作（）：ü 尺寸大小：ü 曝气设备计算：干管直径：由给水排水设计手册知曝气方式分为穿孔管曝气，干管管径110mm,竖管和横支管管径均为80，横支管上装有12DN13小支管向下交叉打孔5，孔距50。ü 鼓风机的选择：由给水排水设计手册查并选T30型轴流通风机2台（一用一备）3.4 沉淀池的设计在本次设计中为了提高沉淀效率，节约土地资源，降低筹建成本，采用机械刮泥吸泥机的辐流沉淀池，进出水采用中心进水，周边出水，以获得较高的容积利用率和较好的沉淀效果。3.4.1 设计参数ü 沉淀池的直径一般不小于，当直径小于时，可采用多斗排泥；当直径大于时，应采用机械排泥；ü 沉淀池有效水深大于，池子直径与有效水深比值不小于6；.ü 池子超高至少应采用；ü 池底坡度不小于0.05；ü 表面负荷取，沉淀效率；ü 池子直径一般大于，有效水深大于；ü 池底坡度一般采用；ü 排泥管设于池底，管径大于，管内流速大于，排泥静水压力，排泥时间大于。 3.4.2 设计计算ü 沉淀部分水面面积： 设沉淀池个数，表面负荷，ü 池子直径D：ü 实际水面面积：ü 实际表面负荷：ü 校核堰口负荷：ü 沉淀部分有效水深（设）：ü 沉淀池部分有效容积：ü 沉淀池坡底落差 （取池底坡度）：设污泥斗下半径，上半径，则ü 污泥斗高度：ü 污泥斗容积ü 污泥斗圆锥体以上部分污泥容积为：ü 共可储存污泥的体积为：ü 沉淀池总高度:设超高，缓冲度高度，则3.5 A/O工艺的设计3.5.1 A/O工艺依据本设计进水水质和出水水质的要求；本设计采用缺氧/好氧活性污泥生物脱氮工艺A/O工艺。3.5.2 A/O工艺流程本A/O工艺由前段厌氧池和后段生物接触氧化池串联组成，在A/O工艺系统中, 反硝化反应器在前；BOD去除、硝化两项反应的综合反应在后。反硝化反应时以原污水中的有机物为碳源， 硝化反应器内有大量硝酸盐的消化液回流到反硝化反应器，进行反硝化脱氮反应。好氧段采用生物接触氧化工艺，好氧段的出水经沉淀处理后进入生物活性碳吸附氧化工段，废水中的有机物被吸附在活性炭表面和小孔中，活性炭表面和小孔中生活着无数微生物将吸附的有机物不断氧化分解，使废水进一步得到净化。3.5.3 结构特点A/O工艺由缺氧和好氧两段组成，两段可以分建也可以合建，合建要求两段挡板隔开；缺氧段水力停留时间，溶解氧小于，同时加强搅拌混合，防止污泥沉积，应设置搅拌器或水下推动器。好氧段结构和普通活性污泥法相同，要保证溶解氧,水力停留时间。3.5.4 A/O工艺设计规定：ü 污泥负荷率：在0-0.18之间；ü 总氮负荷：小于等于0.05；ü 污泥龄d：大于10h；ü 混合液回流比在：50-100%；ü 污泥回流比R：50-100%；ü 污泥浓度)：30005000(3000)；ü 溶解氧：A段低于, O段介于；ü 温度/: 20-30；ü 反硝化池：。3.5.5 A/O工艺的相关计算3.5.5.1设计参数计算ü BOD污泥负荷：，以利于硝化反应进行。ü 污泥指数：ü 回流污泥浓度 ：ü 曝气池内混合液污泥浓度MLSS： ü 混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS:ü TN去除率：ü 内回流比：ü3.5.5.1好氧池设计计算l 硝化菌最大比增长速率，设温度：l 硝化菌比增长速率，取：l 最小泥龄：l 设计污泥龄,取：l 含碳有机物去除速率，取：l 好氧池水力停留时间t，取：l 好氧池容积：l 有机负荷:l 好氧池生物硝化产生的总量：设污水TKN由于同化作用去除百分数为10%，则由于微生物同化从剩余污排除去除TN为。l 好氧池平均硝化速率SNR为：3.5.5.1缺氧池设计计算被硝化的为，需要反硝化的也即为，则去除的量为。l 反硝化速率，取负荷：则时，取温度系数，反硝化速率为：l 高峰负荷时，设峰值系数为缺氧池MLVSS总量：l 缺氧池容积为：l 缺氧池平均水力停留时间：高峰流量时：系统总设计泥龄=好氧池泥龄+厌氧池泥龄=l 污泥回流比：l 好氧池混合液内回流比I：已计算得好氧池硝化的氨氮为，最终出水氨氮为，则反硝化率为又,故l 缺氧池搅拌功率：设缺氧池单位容积搅拌功率为，搅拌机输入功率应大于17KW。l 需氧量计算：平均流量时去除量=；去除量=设每除需要氧气，每除去需要，故：碳氧化硝化需氧量=作碳源反硝化减少氧需量=实际需氧量=