水处理课程设计.docx
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水处理课程设计
目录…………………………………………………………………1
一、工程概况………………………………………………………2
1、水量水质资料………………………………………………..…2
2、气象、水文资料……………………………………………。
.…2
3、厂区地形………………………………………………….。
……2
二、设计依据与参考资料…………………………………………3
三、设计方案………………………………………………………3
1、处理工艺流程选定……………………。
.…………………………3
2、处理工艺流程说明………………………………。
………………3
3、处理工艺流程特点………………………………………………4
四、单位处理构筑物的设计………………………………41、格栅………………………………………………..。
…………4
2、提升泵………………………………………………。
…………6
3、沉砂池……………………………………………。
……………7
4、生物池………………………………………………。
。
…………9
5、沉淀池…………………………………………………………12
6、消毒池…………………………………………………………14
五、污水厂平面布置…………………………………….。
………15
六、主要设备说明…………………………………………………16
一、工程概况
随着人口的增加，G市原有污水厂处理能力不足,因此拟新建一市政污水厂。
污水来源为市区城市污水（包括生活污水和部分工业废水），水质为典型城市污水水质，处理后水质要求满足GB18918-2002标准,纳污河段水质标准为《地面水环境质量标准》（GB3838—88）中“IV”标准。
该市地面较平坦,厂区面积足够.水处理工程设计一般按照初步设计、扩大初步设计和施工组织与设计三阶段进行.本设计深度为初步设计水平。
初步设计的任务包括确定工程规模、建设目的、设计原则和标准、单元处理构筑物设计、平面图布置等。
由于时间所限，本次不包括布置及绘图任务。
1、水量水质资料
污水设计流量为8万t/d,污水流量总变化系数取1.2；其进水水质如表1。
表1污水进水水质表
项目
BOD5
COD
SS
TN
NH3-N
单位
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
数值
150
300
200
35
30
污水处理后的水质要求达到GB18918—2002中一级标准的B标准，具体数值如表
表2设计出水水质表
项目
BOD5
COD
SS
TN
NH3—N
单位
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
数值
20
60
20
10
5
2、气象、水文资料
风向：
多年主导风向为东北风；
气温：
最冷月平均气温为
；最冷月平均气温为
;
极端气温：
最高为
最低为
，最大冻土深度为
.
水文：
多年平均降雨量为
；
多年平均蒸发量为
；
地下水平均埋深为
（以地面标高计）。
3、厂区地形
污水厂选址区域平均海拔为
之间，平均地面标高为
。
地面平均坡度为
‰，地势走向为西北高东南低。
厂区建设面积足够。
二、设计依据与参考资料
1、《水处理工程》（张奎，中国建筑工业出版社）；
2、《水处理工程师手册》（唐受印 戴友芝等，化学工业出版社）
3、室外排水工程设计规范；
4、给水排水设计手册1、6；
5、《污水处理厂工艺设计手册》（高俊发 王社平,化学工业出版社）。
三、设计方案
1、处理工艺流程
本工程以传统活性污泥法污水处理工艺为推荐方案。
具体流程如下：
2、处理工艺流程说明
（1）、污水由市政管网进入厂区，在提升泵的作用下经格栅间的格栅去除较大悬浮物之后，流入采用重力排砂的平流式沉砂池。
（2）、沉砂斗中的沉砂由砂泵吸出，进入砂水分离器进行固液分离。
分离后的砂用砂车外运，水流入格栅间。
（3）、从沉砂池流出的水经一段明渠和暗管进入配水井（暗管上设电磁流量计进行水量计量）,而从二沉池中流出的回流污泥也进入分配井中,同时向曝气池进行配水，使各组曝气池得到均匀的水量.
（4）、经曝气池的生物处理后，基本上达到去除BOD及氨氮的要求，处理出水自流进入二沉池,进行沉淀作用去除SS，以达到处理要求。
（5）、二沉池处理后的清水回到集配水井外圈后，在流向接触消毒池进行消毒处理，经消毒后的水可回用或直接排放至河内.由于污泥增殖过多,需将多出来的会影响处理出水水质的污泥排出污水处理系统。
将此污泥用泵吸出流入集泥池，自流进入污泥浓缩池。
（6）、经浓缩后的污泥用泵打入贮泥池,再送入污泥脱水装置进行脱水处理,使之稳定。
泥饼外运,浓缩池出来的上清液和污泥脱水装置所脱下来的水送至格栅前进行再处理。
3、处理工艺流程特点
曝气池为推流式，废水与回流污泥从同一端进入，有机物与污泥充分接触,且沿操作方向下降;污泥经理了以对数期到平衡期，甚至到衰老期,完成了吸附和代谢的过程。
优点:
（1）去除效果很好η≥90%（适用于处理水要求高而稳定的水质）
（2）由曝气池，沉淀池，污泥回流和剩余污泥排除系统组成，程序简单,设备要求不高，污水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附，并为存活在活性污泥上的微生物群体所分解，使污水得到净化。
缺点:
（1）池容大,占地多，基建费用高
四、单位处理构筑物的设计
1、格栅
型式：
平面型,倾斜安装机械格栅。
设2个格栅,可以在水量小的时候，开启1个；水量大的时候，2个都开启。
城市排水系统为暗管系统,且有中途泵站,仅在泵前格栅间设计中格栅；进厂管道管底标高为
（相对污水处理厂平整后地面标高）。
格栅计算简图：
格栅计算简图
（1）栅条的间隔数
设栅前水深h=1.0m，过柵流速v=0。
8m/s，栅条间隙宽度b=0。
25m，格栅倾角a=60°，则：
=
（2）栅槽宽度
设栅条宽度S=0。
01m
B=S（n—1）+bn=0。
01×（52—1）+0.025×52=1.81
根据栅槽宽度可选取格栅宽度为
。
查《给水排水设计手册》，选用
型格栅，相关参数列于下表：
型号
格栅宽度
栅条间距
整机功率
栅条面积
安装倾角
60～70o
阻力系数值与栅条断面形状有关,查《简明排水设计手册》396页表7—1选择迎水、背水面均为半圆形的矩形，一般采用尺寸为
，
，
（3）通过格栅的水头损失（h2）:
格栅条断面为矩形断面,故k=3,则：
式中：
h1——过栅水头损失,1。
00m
h0——计算水头损失，0。
02m
k——污物堵塞引起的格栅阻力增大系数,取3
（4）栅后槽总高度（H总）：
设栅前渠道超高h2=0。
5m
则：
式中:
h——栅前水深,1m
h2——栅前渠道超高，取0.5m
（5）栅槽总长度（L）：
设进水渠宽B1＝1m其渐宽部分展开角度α＝20°
栅槽与出水渠道连接处的渐缩长度（
）：
H1=1。
5则：
（6）每日栅渣量（W）：
设每日栅渣量为0.05m3/1000m3,取KZ＝1.2
采用机械清渣.
2、提升泵
污水经过一次提升进入沉砂池,然后通过自流进入后续水处理构筑物.
计算顺序：
提升泵流量-—扬程—-泵房主体尺寸（可采用半地下式，12m×10m）-—选泵
扬程＝静扬程＋提升泵吸、压水管路水头损失和各构筑物连接管路水头损失之和。
静扬程H0＝提升后最高水位－泵站吸水池最低水位
经后面高程设计可以得到沉砂池水面标高，污水厂地面平均标高按151.5m计。
水泵水头损失h取
（1）集水间计算
选择水池与机器间合建式的方形泵站，选5台泵（2备用），每台泵流量：
Q=1100/3=366。
6L/S，取Q=380L/S
集水间的容积，采用相当于1台泵5min的容量。
W=0.38×5×60=114m3
有效水深采用H=2.4m，则集水面积F=114/2。
4=47.5m2
（2）水泵总扬程估算
集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差,取h1=6m
出水管线的水头损失.每一台泵单用一根出水管，其流量为Q=380L/S，选用的管径为600mm的铸铁管，差表得V=1。
34m/s，1000i=3.67；设管总长为40m,局部损失占沿程损失的30％,则总损失:
30×（1+0.3）×3.76/1000=0。
15m
考虑自由水头为1m，则水头总扬程为：
H=6。
0+0.15+3。
0+1.0=10。
15m，取H=10m
选用5台
型卧式离心泵，每台Q=380L/S,H=10m。
3、沉砂池:
沉砂池的作用是对污水密度大的固体悬浮物进行沉淀分离,主要包括无机物性的沙砾、砾石和少量较重的有机物质，其比重约为2.65。
选型：
平流式沉砂池
（1）沉砂池水流部分长度（L）:
设v=0。
3m/s,t=45s。
则：
（2）水流断面面积（A）：
最大设计流量Qmax=1。
1m3/s。
（3）池总宽度（B）：
设计有效水深为1m.
（4）贮砂斗所需容积（V）：
设T=2d，污水的沉沙量x1为3.0（3m3/105m3）
（5）每个沉砂斗容积（V0）：
设有2格沉砂池，每个分格有2个沉砂池，共有四个沉砂池，则:
V0=4.75/4=1。
2m3
（6）沉砂斗各部分尺寸:
设沉砂池底宽为b=0。
5m，上口宽为a=1。
5m斗壁与水平面的倾角为600。
h3=0.50×tan60°=0。
8m
经计算得斗高为h=h3=0。
8m
（7）沉砂池总高度（H）:
设超高h1=0.5m，则:
（8）核算最小流速（Vmin）
最小流速时的断面面积:
Vmin=0。
74/2x0。
62m3/d=0。
59m3/s>0。
15m3/s设计合格。
4.生物池
采用推流式曝气池,曝气器曝气。
包括曝气池有效容积、尺寸、需氧量等计算及曝气装置的选型与布置。
（1）曝气池各主要部位尺寸的计算与确定
1）污水处理程度的计算
原污水的BOD5为150mg/L,经初次沉淀处理.
S0=150（mg/L）Se=20（mg/L）
2）去除率
η=（150-20）/150=86.7％
由于该去除率较高，出水水质好，宜选用推流式曝气池，可按吸附—再生法运行。
（2）曝气池主要部位的尺寸计算
1）确定BOD—污泥负荷率
拟定采用的BOD-污泥负荷率为:
0.3kgBOD5/（kgMLSS×d）
2）确定混合液污泥浓度
根据已取的Ns值，查表9—4得X=3000mg/L
3）确定曝气池的容积
V=Q（S0—Se）/Ns×X=80000×（150—20）/0.3×3000=11555。
5m3
4）确定曝气池各部位尺寸
一般地，推流式曝气池的有效水深为4～6m,取水深为5m，设四组曝气池，则每组池面积为：
A=V/n×h=11555。
5/4×5=578（m3）
取廊道宽为8m,则B/H=8/5=1.6m。
介于1～2m之间，符合规定
则池长L=A/B=578/8=72m
设曝气池为3廊道式,每廊道长为L1=72/8=9m
取超高为0.5m,则总高H=4.0+0。
5=4.5m
（3）曝气系统的计算和设计
一般推流式曝气池，选择采用鼓风曝气系统
1）平均需氧量：
O2=a’QSr+b’XvV
查表9.2得a’=0.5b’=0.15代入
O2=0.5×80000×（150—20）/1000+0。
15×11555。
5×3000×0.75/1000=5200+
3900=9100（kg/d）=379（kg/h）
每日去除的BOD5：
BOD5=QSr=80000×（150—20）/1000=10400（kg/d）
去除每千克BOD5的需氧量：
△O2=9100/10400=87。
5％（kgO2/m3）
2）最大需氧量:
O2（max）=0。
5×80000×（150—20）/1000×1。
2+0。
15×11555.5×3000×0.75/1000=6240+3900=10140（kg/d）=423（kg/h）
最大需氧量与平均需氧量之比:
423/379=1.11
3）供气量：
采用网状膜型微孔空气扩散器，安装在距池底0。
2m处，故淹没深度为30℃
查附录2得水中溶解氧饱和度：
Cs（20）=9.17mg/L;Cs（30）=7。
63mg/L
空气扩散器出口处的绝对压力：
Pb=1。
013×105+9.8×103×4.2
=1.4246×105pa
空气离开曝气池时，氧的质量分数为：
Ot=21×（1—EA）/79+21×（1—EA）=21×（1—0。
12）/79+21×（1—0.12）×100％
=18。
43％
式中：
EA-—空气扩散器的氧转移效率，取12%
则曝气池中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）为：
Csb（30）=Cs×（Pb/2。
026×105+Ot/42）=7。
63×（1。
4246×105/2。
026×105+18。
43/42）
=8.69（mg/L）
水温为20℃时,曝气池中溶解氧饱和度为：
Csb（20）=9。
17×1。
14=10.44（mg/L）
取α=0.8β=0。
9ρ=1c=2。
0mg/L得20℃时脱氧清水的充氧量为：
Ro=RCsb（20）/α[β×ρ×Csb（π）×1。
024（T-20）=379×10.74/0。
8×（0。
9×8.69—2.0）×1.024（30-20）=671（mg/h）
相应最大时需氧量的充氧量为：
Ro（mas）=423×9.72/0。
8（0。
9×8.69—2。
0）×1.024（30—20）=697（mg/h）
曝气池平均时供氧量为：
Gs=Ro/0。
3EA×100=671×100/0.3×12=18638。
9（m3/h）
去除每千克BOD5的供气量为：
18638.9×24/10400=43（m3）
每立方污水的供气量为：
18638。
9×24/80000=5.6（M3）相应最大时需氧量的供气量为：
Gs（mas）=Ro（mas）×100/0。
3EA=697×100/0。
3×12=19361.1（m3/h）
则提升污泥所需泥量的5倍考虑污泥回流比R=75%，则提升污泥所需空气量为：
5×80000×75%/24=12500（m3/h）
总需气量:
GST=19361.1+12500=31861.1（m3/h）
（4）空气量计算：
按图设一条根干管，共3根干管。
每条干管设12对配气竖管，共24条配气竖管，全曝气池共设72条配气竖管。
每根竖管的供气量:
19361.1/72≈269（m3/h）
曝气池平面面积为：
24×24×4=2304M3
每个空气扩散的服务面积按0.5m2，则所需空气扩散总个数:
2304/0。
5=4608（个）
本设计采用4680个空气扩散，每根竖管上安装扩散器数目：
4680/72=65（个）
每个空气扩散的配气量：
19361.1/4680=4.14（m3/h）
（5）鼓风机选择：
鼓风机所需供气量：
最大时:
GSTmax=31861.1（M3/h）
平均时：
GSTavg=18638。
9+12500=31138。
9（M3/h）
最小时：
GSTmin=0.5×GSTmax=15931（M3/h）
压力：
p=（5-0.2+h）×9800=（4—0。
2+1。
0）×9800=47。
04Mpa
h——空气管网压力损失加扩散器压力损失,取1。
0m
因此,选LG80，7台,P＝7KPa,Q＝80m3/min。
5用2备
5、沉淀池
为了使得沉淀池内水流更稳（如避免横向错流、异重流、出水束流等）、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用辐流式二沉池。
型式：
中心进水，周边出水辐流式二沉池；
表面负荷q=0。
8～1.5m3/（m2。
h）可取1；水力停留时间
，取T=2.5h；设计污泥回流比
。
包括池径、容积、污泥斗容积、进水管计算
进水管径D1=600mm,进水管设计流量为考虑回流量的设计流量,据此可确定进水管流速。
计算简图
（1）沉淀部分水面面积
表面负荷q=0.8~1。
。
5m3（m2。
h）可取1m3/（m2•h），则：
A=Q/q=1100×3600/（1000×1）=3960m2
（2）池子直径
共设4个沉淀池，则:
A1=3960/4=990m2
，取36m
（3）沉淀池有效深度
停留时间的取值
，取T=2.5h;则：
H=q×T=1×2.5=2.5m
（4）出水堰负荷
q=1100/（4×3。
14×36）=2.43L/（s。
m）＜2.9L/（s。
m）
设单边出水就行
（5）沉淀部分有效容积：
污泥部分所需的容积：
每座二沉池存泥区容积
污泥斗容积：
设
（6）污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：
设池底径向坡度为
则
（7）污泥斗总容积：
（7）沉淀池的总高度
H总=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.5+0。
5+0.74+0.16=4。
2m
式中：
h1——保护高度，取0。
3m
h3——缓冲层高度，取0。
5m
h4——沉淀池底坡度落差
h5-—污泥斗高度，取1m
6、消毒池
（1）加氯量确定
采用液氯消毒，因为纳污河段水质标准为《地面水环境质量标准》（GB3838-88）中“IV”标准,故需要消毒后处理出水才能排放。
接触消毒池设置2座并联运行。
水力停留时间可取
；设计投氯量C=3.0～5。
0mg/L，取C=4mg/L，则:
（2）混合池计算
接触时间取30min,接触池的容积:
1100×30×60/1000=60×16×2m
（3）加氯消毒设备
污水的二级处理加氯消毒一般采用季节性加氯,在夏季污水污染严重时加氯量多消毒。
本设计选用加氯机2台。
五、污水厂平面布置
布置原则：
（1）各处理单元构筑物的平面布置：
处理构筑物是污水处理厂的主体建筑，在作平面布置时，根据各构筑物的功能要求,结合地形和地质条件确定它们在厂区内平面的位置,作如下考虑：
贯通连接各处理构筑物之间的管、渠，应便捷、直通，避免迂回曲折；基本在处理构筑物之间应保持一定的间距,以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值
。
（2）附属构筑物的平面布置：
辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。
并位于主导风向的上风向。
（3）厂区内道路规划：
在厂区内设置环状道路，方便运输，踟边种植树木美化厂区.设有使工作人员方便的巡视各处理构筑物的道路。
主干道
;次干道
;人行道
。
（4）管线布置：
除了连接管各个处理构筑物还要有独立运行的超越管道，当事故或故障发生时能应急处理。
（5）厂区占地面积及绿化率:
绿化区厂区面积的
以上.（附图1）
六、主要设备说明
活性污泥工艺主要构筑物及设备一览表
序号
名称
规格
（m）
数量
设计参数
主要设备
名称
型号
数量
功率/KW
1
格栅
L×B＝4。
0×2。
5
1组
设计流量96000m3/d
栅条间距25mm
过栅流速0.8m/s
栅前水深1.0m
有效栅宽1.81m
链式旋转格栅
1
2.2
螺旋输送机
1
1.0
2
进水提升泵房
L×B＝12×10
1座
设计流量4000m3/h
单泵流量1333m3/h
设计扬程12
污水泵
3+2
75
3
沉砂池
L×B×H＝13。
5×3。
7×2.3
2组（每组2格）
设计流量96000m3/d
最大设计流速0.30m/s
有效水深1。
0m
砂泵
1+1
2。
2
砂水分离器
1
0。
37
4
曝气池
L×B×H＝72×8。
0×4.5
2组（每组2格）
设计流量80000m3/d
有效水深5m
单池宽8m
表曝机
2×6
22
调节堰门
2×1
5
二沉池（辐流式）中心进水，周边出水
D×H＝
36×5.2
4座
设计流量80000m3/d
表面负荷1。
00
有效水深2.5m
水力停留时间2。
5h
刮泥机
1×4
0.55
6
接触消毒池
加氯间
L×B×H＝60×16×2.0
2座（2x7格）
设计流量96000m3/d
停留时间0。
5h
有效水深3m
设计投氯量8。
0mg/L
加氯机
4
搅拌机
6
2.3
液氯钢瓶
50kg/瓶
8
升级会员 