水处理课程设计.docx
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水处理课程设计
本课程设计包括以下内容
一、设计说明书。
说明设计的目的和任务。
设计内容和要求，设计资料，参考资料、工艺流程的比较分析，最终选择工艺。
二、计算说明书。
对所选工艺的主要设备进行尺寸计算，包括计算过程，主要设备的选取。
三、设计图纸。
污水处理厂主要构筑工艺图二张（包括生物处理构筑物），要求为2＃铅笔图，严格按照国家标准设计制图。
四、总结
一设计说明书
一、目的与任务
1.目的
本设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中了解并掌握污水处理的一般设计方法，具备初步的独立设计能力，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，训练设计与制图的基本技能。
2.任务
根据所给的原始资料，进行城市污水处理厂的初步设计。
（1）根据原是资料，计算进出厂的书记流量和水质污染浓度；
（2）根据水质情况和上述计算结果，确定污水处理方法和污水处理的流程以及有关的处理构筑物；
（3）对各处里构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸，主要设备的选取。
（4）绘制污水处理主要构筑物工艺图。
二、设计资料
1.该城市污水处理厂收集规划区域内的生活污水和工业废水，出水排入距厂100米的河中。
生活污水和工业废水混合后的水质预计为：
要求出水水质达到国家污水综合排放二级标准
进水水质
BOD5=200mg/L
SS=250mg/L
COD=400mg/L
氨态氮为30mg/L
总磷为4mg/L;
出水水质
BOD5=30mg/L
SS=30mg/L,
COD=120mg/L
氨态氮为25mg/L
磷为1.0mg/L
处理效率
85％
88％
70％
17％
75％
2.参考书目：
《水污染控制工程》（高廷耀、顾国维）、《给水排水设计手册》（中国建筑工业出版社）、《排水工程》（张自杰）
3.设计依据水污染物综合排放标准、给水排水设计规范及规定
4.设计原水水量Q＝（a＋1/n）·103m3/da＝27，n＝1
Q＝2.8·104m3/d水量的变化系数最高为1.3
Qmax＝Q·1.3＝3.64·104m3/d<5·104m3/d，属于小规模流量。
现有以下三种方案作比较传统活性污泥法、生物滤池法、序批式活性污泥法（SBR-SequencingBatchReactor）：
传统活性污泥法的流程
SBR法工艺流程图
生物滤池法工艺流程图
下表是对各处理法的比较
性能标标
工艺
名称
BOD5去除率％
操作性
脱氮除磷作用
运行成本
应用特点
传统活性污泥法
85～95
复杂
不明显
低
适用中等浓度的生活污水和工业废水，对冲击负荷敏感
SBR法
90～99
自动化程度高
效果好
较低
适用中小型污水处理
生物滤池法
90～95
比较灵活
不明显
较高
适用低浓度废水
比较以上三种工艺，SBR法不论是的它的处理效果，还是考虑经济成本及运行的可操作性。
其都有明显的优势。
其优点如下表。
优点
机理
沉淀性能好
理想沉淀理论
有机物去除效率高
理想推流状态
提高难降解废水的处理效率
生态环境多样性
抑制丝状菌膨胀
选择性准则
可以除磷脱氮，不需要新增反应器
生态环境多样性
不需要二沉池和污泥回流，工艺简单
结构本身特点
本工艺采取SBR法。
因为要处理的污水流量较小，故不用设初沉池。
SBR法在脱氮除磷方面，效果明显。
影响因素主要有：
（1）易生物降解的有机物浓度。
这样会提高反硝化菌和聚磷菌的活性。
（2）NO-3-N浓度。
应尽量降低曝气池内进水前留于池内的NO-3-N的浓度，否则，会减缓聚磷菌的释磷速度，也影响反硝化作用。
（3）运行时间和DO。
运行时间和DO释SBR取得良好脱磷除氮效果的两个重要参数。
在进水工序的厌氧状态，DO应控制在0.3mg/L,以满足释磷要求。
好氧曝气工序DO应控制在2.5mg/L，以上，曝气时间2～4小时。
主要应满足BOD降解和硝化需氧及聚磷菌摄磷过程的高氧环境。
二设计计算书
首先对格栅池进行设计
格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。
是用来可能堵塞水泵机及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后继处理设施能正常运行。
下表是设计格栅的参数
水泵型号
2
PW
栅条间距、栅条宽度
18mm10mm
清渣方法及格栅种类
机械清渣链条式机械格栅
格栅放置倾角α、渐扩角α1
60度20度
栅条断面形状
锐边矩形
栅条形状系数
2.42
污水通过栅条流速
0.9m/s
格栅渠宽
0.5m
格栅前渠道超高
0.3m
栅渣量w1
0.08m3/103m3
格栅水头损失h2＝ξ·v2sinxα/2g＝0.03
栅条的间隙数量n＝qvmax
/dvh＝22
栅条的建筑宽度b＝s·（n－1）＋d·n＝606mm
由q/A=V得A=0.47m2b1·h＝Ah＝0.94m
栅后槽的总高度h总＝h＋h1＋h2＝0.94＋0.3＋0.03＝1.27m
格栅的总建筑长度L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tanα
L1=（b－b1）/tanα1＝0.15mH1=h＋h1＝1.4m
得L=0.075+0.15+1.0+0.5+1.4/tan60
＝2.5m
每日栅渣量w＝qvmaxw1·86400/（Kz·1000）＝2.23m3/d
格栅的设计草图如下：
2、沉砂池的设计计算
沉砂池的作用是从水中去除砂子、煤渣等比较重大的颗粒，以免这些杂质影响后继设备的正常运行。
本设计采用平流式沉砂池，分格数为2，且并联运行。
本设计采用平流式沉砂池。
平流式沉砂池的设计参数
（1）污水在池内的最大流速为0.2/s，最小流速为0.15m/s；
（2）最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，本设计取50s
（3）有效水深应不大于1.2m，本设计取0.8m，，池宽不小于0.6m
（4）池底坡度取0.06
长度L=vt=0.2·50＝10m
水流断面面积A＝Qvmax/v=0.42/0.2=2.1m2
池总宽度b＝A/h2=2.1/0.8=2.6m
贮砂斗所需容积
V=Qvmax·X·T86400/kz·106=0.42·30·2·86400/1.3·106=1.67m3
设贮砂斗底宽b1＝0.5m，斗壁与水平面的倾角为60度
贮砂斗高度h4＝2m，超高h1＝0.3m
则贮砂斗的上口宽b2＝2h3/tan60＋b1＝2·2/tan60+0.5＝2.81m
贮砂斗容积v1＝1/3·h4（s1＋s2＋
）
＝1/3·2（0.018＋3.16+
）
＝2m
贮砂室高h3＝h4+0.06L2=h4＋0.06（L-2b2-b3）/2
＝2+0.06（10－2·2.81－0.6）/2=2.11m
b3－贮砂斗间距，取0.6m
池总高度h＝h1＋h2＋h3＝0.3+0.8+2.11＝3.21m
下图是平流式沉砂池的剖面图
3、序批式曝气反应池设计计算
该曝气池依次进行五个反应过程，分别是进水、曝气反应、称淀、出水、和静置。
设计参数表
Nv
0.3kgBOD5/m3d
工作周期T及一天内的周期数
6h4
进水时间
1.5h
曝气时间（进水一小时后）
3.5h
沉淀时间
1h
出水时间
0.5h
反应池个数N
4
反应池深及超高
4m0.5m
SVI（污泥指数）
90ml/g
Q0=QT/24N=2.8·10000·6/24·4=1750m3
Q0－周期进水量
Q—平均日污水量
反应池有效容积V=nQ0C/N·1000＝（4·1750·200）/0.5·1000＝2800m3
C－进水反应池BOD5平均浓度（gBOD5/m3）
反应池最小水量Vmin＝（SVI·MLSS/1000000）·V
＝（90·2000/100000）·2800＝504m3
校核周期进水量核有效容积Q0+Vmin=1750+504=2054<2800（m3）
确定单座反应池工艺尺寸，一般池深为3.5～4.5m，本设计取4m，超高0.5m
L·B·H=VL·B=700m2L=35mB=25m
排水口距反应池底高度h＝H－Q0/L·B＝4－1750/700＝1.5>v/N·L·B=1（m）（安全）
剩余污泥量W=aQLr－bVXv＝0.5·2.8·10000·170－0.05·2800·0.75·2000
＝2170kg
Xv－反应池MLVSS浓度，等于0.75MLSS（g/m3）
a，b分别为0.5，0.05
复合出水BOD5＝24S0/（24+kxft1n）＝24*250/（24+0.018*2000*0.75*3.5*4）
＝15mg/L
S0——进水BOD5浓度。
K－系数，取0.018
x－MLSS浓度
f－SS中VSS所占比例，取0.75
t1－曝气时间
n－每日周期数。
满足出水水质要求。
SBR工艺系统中的曝气设备，最好选则可变径微孔曝气头或中、大气曝气器。
由于SBR工艺在运行中处于间歇运行状态，如使用微孔曝气器和膜片式可变微孔曝气器，其气孔易被堵塞，使氧的传递效率降低，功耗增加。
射流式曝气系统在SBR工艺中被经常使用，这种曝气系统可以比较方便的独立控制供氧和混合液搅拌，它由风机、水泵和喷嘴组成，可实现射流曝气。
从实践的结果看，机械表面曝气方式不适合SBR工艺系统。
本设计采用射流曝气器。
总结：
SBR艺是一种理想的间歇式活性污泥处理工艺，它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷强及具有脱氮除磷能力等优点，是目前正在深入研究的一项污水生物处理新技术。
SBR工艺应用的一个关键是要求自动化程度较高，因而随着我国经济建设的不断发展及研究的不断深入，预计不久的将来SBR工艺在生产中的应用将有所突破。
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