环境工程学课程设计.docx
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环境工程学课程设计
第一章：
环境工程学课程设计任务书
（水污染控制单元修建物工艺设计）
课程名称
环境工程学课程设计
课程编号
课程英文名CourseDesignofEnvironmental
课程种类
必修
称
Engineering
所属学科
环境科学与工程
学时和学分
2周/2
合用专业
环境科学
纲领执笔人
方继敏
订正时间
2010年5月
先修要求
环境工程学等
课程设计基本目的
本课程设计环节是环境科学专业的主要实践环节之一。
本实践环节的主要任
务是熟习环境工程学原理及水污染控制技术的基本源理和应用。
经过本环节的实践，使学生掌握水办理工程单元修建物设计的理念和方法；使学生能从整体的角度和系统的看法出发，认识环境工程水办理单元修建物设计的过程和特色，加强其设计能力，掌握水办理设计的基本源则、方法和步骤；并经过对某一典型流程的设计计算、画图，使学生初步具备水办理工程的设计能力，加强学生的工程看法，加深对课本知识的理解和掌握。
学习收获
1掌握环境工程水办理单元修建物设计的基本源则、方法和步骤；
2认识水办理的设计规范及常用资料的查阅；
3掌握典型水办理工艺流程的设计计算过程；
4掌握水办理机械设备的选型及管渠系统的设计。
5掌握对办理单元的修建物的图纸的绘制。
内容概要与要求：
水办理单元修建物工艺流程的设计计算
依照任务书的要求，达成工艺流程的选择，坚固掌握各部分办理单元的设计过程。
机械设备的选型
认识设备选型的方法和依照。
画图
绘制某一单元修建物的工艺图纸。
达成设计说明书的编写
设计基础资料：
3
题目:
5万m/d城市污水主要修建物工艺设计初始条件：
1.4.1、设计总水量：
3
污水类型为城市污水，设计水量为5万m/d；
水质状况
（1）、BOD5为170mg/L；
（2）、TN为20mg/L；
（3）、TP为。
1.4.3出水状况
出水标准依照国家标准（GB18918-2002）中的一级B的标准:
（1）、BOD5最大为20mg/L；
（2）、TN最大为20mg/L；
（3）、TP最大为1.0mg/L。
第二章：
设计说明书
该城市污水办理厂主假如用于办理区内生活污水。
因为各个公司都拥有不定量不准时排放废水，并且水质变化很大，污水厂所办理的废水水量颠簸都较大，依据这一特色，可见对污水一定进行较好的预办理，活性污泥法的办理成效较好，所以污水厂的主要工艺流程设计为：
缓冲池格栅沉砂池氧化沟积淀池
污泥回流池
排海出水调理池气浮池混凝絮凝池
污泥脱水间污泥浓缩池污泥缓存池
1.污水厂的工业废水与生活污水分流进入，因为工业废水不含大的垃圾，进水处不设格栅，格栅不过设在生活污水进水处，对生活污水进行预办理。
2．因为采纳的是活性污泥法，水质水量的不稳固都会对活性污泥造成冲击，影响办理能力，所以关于废水的预办理就至关重要，而缓冲池－均化池－配水中和池就是这个重要环节。
在流程之首就为各个工业用户配有特意的独立的一级缓冲池，而二级缓冲池将对几个用户进行混淆，在二级缓冲池中配有在线测毒仪
（TOXIMETER）,它是模拟生化池的生物发应器，进行对混淆废水的毒性在线监测，若检测到二级缓冲池的水质不切合设计的出水水质（将可能造成克制或迫害活性污泥），池中的水将会切换到事故池中，还有一台测毒仪将对每个用户的水质进行检查，找出造成毒性的本源后，将本源的废水切换至事故池进行缓存。
在事故
池的超标废水将进行曝气办理，并将按必定的比率与生活污水一同排放到均化池中。
进水仪表间主要设备：
在线测毒仪：
3台
采样泵：
5台，分别为功率，流量110~650L/h，压力2Pa功率，流量5~35L/h，压力2Pa
（2台）
功率，流量10~50L/h，压力2Pa
（2台）
事故池主要设备：
3
输送泵：
：
2台（1备一用），能力200m/h，功率，压力0.6Pa3．所有二级缓冲池的出水将齐集在均化池中进行充足的混淆，此外还有生
活污水直接排放在这。
均化池拥有4台潜水搅拌器，并还有4台水射器，其目的
-
在于使池中的废水拥有必定的溶解氧，防止硫酸盐（SO4）复原成硫化物，能够
防止对生化池的影响和对设备的腐化。
主要设备：
3
潜水泵：
2台（1备一用），能力548m/h，功率22KW，压力
潜水搅拌器：
4台，功率13KW
水力射流器：
4台，功率
4．配水中和池将对均化池的出水进行中和（采纳98％的H2SO4，30％的NaOH），
使出水的PH值在7-9之间。
主要设备：
搅拌机（1台，11KW）
5．生化池采纳阶段曝气式活性污泥法（曝气系统是表曝机）使用了二廊道
设计，在池中不一样地方设置了三个在线溶氧仪，对池中水的DO值进行监测，并控制六台表曝机的运行时间（保持DO值在2－4mg/l范围内）。
主要设备：
潜水搅拌器：
6台，功率13KW
表面曝气机：
6台，功率35KW
6．二沉池为中心进水辐流式，刮泥桥的转速为60r/h，积淀下的污泥先采集在污泥回流井中，节余的污泥将进入污泥缓存池。
主要设备：
桥驱动：
1台，功率
污泥回流泵：
2台（1备1用），能力548m3/h，功率22KW，扬程10m
排污泵：
2台（1备1用），能力25m3/h，功率，扬程12m7．混凝絮凝池分为两个相连的池子，废水先经过混凝池，进行迅速搅拌，
投加FeCl3作为混凝剂使油滴，胶体和悬浮固体脱稳产生小矾花，再进入絮凝池进行低速搅拌，增添PAM（聚丙烯酰胺）将矾花齐集较大的坚固的矾花。
主要设备：
搅拌机：
3台，功率分别为0.37KW，1.5KW，5.5KW
8．气浮的主要设备有空气干燥机，空压机，压力溶气罐，竖流式气浮池。
溶气罐的运行压力为5×105Pa，空气注入罐后在水中溶解，而后饱和空气的水经过一个释压装置送至气浮池进口，保证产生50-80微米的气泡。
产生的污泥有积淀下的污泥和浮渣，这些污泥将采集到污泥缓存池。
主要设备：
桥驱动：
1台，0.37KW
循环泵：
2台（1备1用），能力170m3/h，功率55KW，扬程6m
空压机：
2台（1备1用），能力30m3/h，额定压力1Mpa
水压力容器：
1套，额定压力600Kpa，容量2000L
污泥泵：
2台（1备1用），能力2～10m3/h，功率3KW，压力2Pa
3
潜水排污泵：
1台，23.6m/h，功率，压力
件。
浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上调浓缩以及其余浓缩方法。
这里使用重力浓缩—辅流式污泥浓缩池。
浓缩后的污泥采纳带式压滤机办理污泥，最后产生的干泥运往垃圾燃烧厂办理。
主要设备：
带式压滤机：
型号：
DY—1000；滤带有效宽：
1000mm；滤带速度：
；
压迫过滤面积：
；冲洗水压力≥；产泥量：
50kg/h·m
外型：
5750×1856×2683mm；功率3KW10．出水调理池能够稳固水质，保证水质达到排放标准。
第三章：
城市污水办理厂主要修建物工艺设计及计算
本设计方案的主要生产修建物包含：
格栅、涡流式沉砂池、改进式氧化沟、二沉池。
设计流量
a.日均匀流量
Qd=50000m3/d≈33/s=578L/s
KZ
578
Qd
b.最大日流量
Qmax=Kz·Qd×333/s
格栅设计及计算
进水中格栅是污水办理厂第一道预办理设备，可去除大尺寸的飘荡物或悬浮
物，以保护进水泵的正常运行，并尽量去掉那些不利于后续办理过程的杂物。
拟用展转式固液分别机。
展转式固液分别机运行成效好，该设备由动力装置，
机架，冲洗机构及电控箱构成，动力装置采纳悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调
整维修方便，合用于生活污水预办理。
设计说明
栅条的断面主要依据过栅流速确立，过栅流速一般为0.6～，槽内流
速左右。
假如流速过大，不单过栅水头损失增添，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，假如流速过小，栅槽内将发生积淀。
别的，在选择格栅断面
尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商供给的最大过流能力的80%，以
留有余地。
详细设计
3.1.2.1粗格栅
格栅倾角资料
资料本源
格栅倾角
人工消除
机械消除
国内污水厂
一般为45°～75°
日本指针
45°～60°
70°左右
美国污水厂手册
30°～45°
40°～90°
本规范
30°～60°
60°～90°
1设计参数：
3
设计流量
1
:
Q=0.578m/s;
过栅流速
1
:
v=0.90m/s;
栅条宽度:
s=0.01m;
格栅空隙:
e=60mm;
栅前部分长度
；
格栅倾角:
α=60°
3
栅渣/10
3
3
单位栅渣量W1
m污水
2设计计算
（1）确立格栅前水深，依据最优水力断面公式
Q1
B1
2v1计算得栅前槽宽
2
B1
B1
1.13m，则栅前水深h
2
2
（2）栅条空隙数n
Q1sin
sin60
176.62（取n=18）
eh1v1
（3）栅槽有效宽度:
B2=s（n-1）×（18-1）+0.06×
（4）进沟渠道渐宽部分长度
B2
B1
L1
2tan
1
2tan20
（此中α1为进沟渠睁开角）
（5）栅槽与出沟渠道连结处的渐窄部分长度
L2
L1
m
2
2
（6）过栅水头损失（h1）
因栅条边为矩形截面，取k=3，则
2
4
2
h1
kh0kvsin
（）3
2
sin60
2g
此中:
h
0
：
计算水头损失m
k
：
系数，格栅受污物拥塞后，水头损失增添倍数，取
k=3
：
阻力系数，与栅条断面形状相关，
=β（s/e）4/3
当为矩形断面时β=
（7）栅后槽总高度（H）
取栅前渠道超高h2，则栅前槽总高度H1=h+h2
栅后槽总高度H=h+h1+h2
（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα°
QmaxW186400
计算，取
3
33
（9）每天栅渣量:
用公式W=
1000
W1=0.02m/10m
K总
QmaxW186400
0.7750.0286400
3
/d
3
W=
1.401000
0.2m/d
K总1000
所以宜采纳机械格栅清渣
（10）计算草图以下：
栅条工作平台
进
水
α
α1=20
α
图1中格栅计算草图
细格栅
1设计参数：
设计流量:
Q13/s;过栅流速:
v1=0.80m/s;栅条宽度:
s=0.01m;
格栅空隙:
e=10mm;
栅前部分长度
格栅倾角:
α=60°;
3
栅渣/10
3
3
污水
单位栅渣量W1
m
2．设计计算
2
（1）确立格栅前水深，依据最优水力断面公式Q1B1v1计算得栅前槽宽
2
B1
2Q1
21.2m，则栅前水深h
B1
v1
2
2
Q1sin
sin60
（取n=120）
（2）栅条空隙数n
ehv1
设计三组格栅，每组格栅空隙数n=40条
（3）栅槽有效宽度B2=s（n-1）（40-1）+0.01×
所以总槽宽为×3+0.2×2＝2.77（考虑中间隔墙厚
）
（4）进沟渠道渐宽部分长度
L1
BB1
m
2tan
2tan20
（此中α1为进沟渠睁开角）
（5）栅槽与出沟渠道连结处的渐窄部分长度
L
2
L1
m
2
（6）过栅水头损失（h1）
因栅条边为矩形截面，取k=3，则
h1kh0kv2
4
2
sin
32.42（）3
2
2g
此中=β（s/e）4/3
h0：
计算水头损失
k：
系数，格栅受污物拥塞后，水头损失增添倍数，取k=3
：
阻力系数，与栅条断面形状相关，当为矩形断面时β
（7）栅后槽总高度（H）
取栅前渠道超高h2，则栅前槽总高度H1=h+h2
栅后槽总高度H=h+h1+h2
（8）格栅总长度L=L1+L2α
°
（9）每天栅渣量
W=Qmax
W18640033/d
K总
1000
所以宜采纳机械格栅清渣
（10）计算草图以下：
栅条工作平台
进
水
α
α
图3细格栅计算草图
沉砂池设计及计算
当前，应用许多的沉沙池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池。
本设计
中采纳平流沉砂池，它拥有颗粒成效较好、工作稳固、结构简单、排沙较方便等
长处。
DN300
来水自提高泵房
DN300
DN300
楼梯
细格栅及平流式沉砂池平面图
DN300
来水自提高泵房
细格栅及平流式沉砂池剖面图
已知参数
3
逗留时间t取45s。
Qmax=578m/s
1、长度
DN700
出水至分派井1
DN700
出水至分派井
设
则Lvt0.254511.25m2、水流断面积
A
Qmax
2
v
3、
池总宽度
设有效水深h2
A
则池宽B
h2
共分3格，每格宽
4、沉砂斗所需容积
设3
V
QmaxTX
86400
3
KZ
106
5、每个沉砂斗容积
设每一分格有2个沉砂斗
V0.903
23
6、
沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽a=0.5m,斗壁与水平面的倾角为
55o，斗高h’
1
3
2h3
'
2
沉砂斗上口宽：
a
a1
tg55
tg55
沉砂斗容积：
'
0.35（212
V0
h3（2a2
2aa12a1
2）
21
23
6
6
7、
沉砂室高度
采纳重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。
L
2a
2
1
m
l2
2
2
h3h3
'
8、池总高度
设超高h1=
Hh1h2h3
沉砂池底部的沉砂经过吸砂泵，送至砂水分力气，脱水后的洁净砂砾外运，
分别出来的水回流至泵房吸水井。
沉砂池的出水经过管道送往初沉池集配水井，输水管道的管径为800mm，管
内最大流速为。
集配水井为内外衣筒式结构，外径为，内径为。
由沉砂池过来的输水管道直接进入内层管道，进行流量分派，经过两根管径
500mm的管道送往2个首次积淀池，管道内最大水流速度为。
3.3曝气池的设计及计算
方案技术比较及介绍方案
方案一：
A2/O工艺
长处：
（1）本工艺在系统上可称为最简单的同步脱氮除磷工艺,总的水力逗留时间少于其余同类工艺。
（2）在厌氧好氧交替运行条件下,丝状菌不可以大批增殖,无污泥膨胀之虞,SVI值
一般小于１００。
（3）污泥中含磷浓度高拥有高肥效。
（4）运行时不须投药,两个A段只用搅拌，运行花费低。
弊端：
（1）除磷成效难以提高,污泥增添有必定的限度,不宜提高。
（2）脱氮成效难于提高,内循环以２Q为限。
（3）进入积淀池的办理水要保持必定浓度的溶解氧,减少逗留时间,防备产生厌氧状态和污泥开释磷的现象出现,溶解氧浓度也不宜过高,以防循环混淆液对缺氧反响器的扰乱。
方案二：
厌氧池加氧化沟长处：
（1）本工艺也是比较简单的脱氮除磷的工艺。
（2）其流态介于混淆和推流之间,稀释能力强,保护管理简单,它的独到水流状态利于活性污泥的生物凝集作用,并且可将其划分为好氧段缺氧段用以进行硝化和反硝化,获得脱氮效应。
（3）污泥负荷低,瀑气时间长,抗冲击能力强污泥量少且稳固,可不设初沉池。
（4）在氧化沟前加设厌氧池，可起到除磷作用。
（5）基建花费低于A2/O工艺。
（6）氧化沟只有瀑气器和池中推动器保持沟内正常运行，电耗较小运行花费低。
弊端：
占地面积较A2/O大
经过以上技术方案比较，再加之所知的污水的进水各污染参数，此中
TN=20mg/L，切合《城市污水办理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一
级B中的总氮的排放标准，在污水办理中不用进行脱氮办理。
综上所述可知：
本设计采纳方案二作为办理厂的二级办理更加适合，方便。
选定方案的设计及计算
1厌氧池
（1）设计参数
设计流量：
设计一组四座，则每座设计流量为
3
水力逗留时间：
污泥浓度：
3000mg/L
考虑到厌氧池与氧化沟为一个办理单元,总的水力逗留时间会超出15小时,所以
设计水量按最大日均匀时流量考虑.
（2）设计计算
a.厌氧池容积：
V
QT194
103
3600
1746m3
b.厌氧池尺寸：
水深取为
则厌氧池的面积：
A
V
1746
582m2
h
取厌氧池的宽为24.6m,则长为：
582
考虑池的超高0.3m,故池总高为：
c.污泥回流比计算：
因为进水BOD5=170mg/L,出水BOD5最大同意限值为20mg/L。
故BOD5去除率为：
17020100%88.2%170
取污泥龄为4d，由公式1
YQ（S0S）
kd可知：
c
VX
有效容积:
V=4285.7m3
VX
故每天清除污泥量：
Qw==268.1m3/d
回流比为：
QR=500002000900013941.0m3/d
90002000
Qr
13941
R
Q
50000
氧化沟
（1）设计参数及设计说明
①溶解性BOD去除率：
活性污泥办理系统办理水中的BOD5值是由残余的溶解性BOD5（Se）和非溶解性
BOD5两者构成，尔后者主要以生物污泥的残屑为主体。
活性污泥的净化功能，
是去除溶解性BOD5。
所以从活性污泥的净化功能考虑，应将非溶解性BOD5从水
的总BOD5值中减去。
办理水中非溶解性值可用以下公式求得，此公式仅合用于氧化沟（本任务已定为
氧化沟）。
BOD5f=0.7×Ce×1.42（1－e-×5）=0.7×20×1.42（1－e-×5
所以：
办理水中溶解性BOD5为
所以：
溶解性BOD5的去除率为:
η=1706.4×100％％
170
2020
②总氮TN的去除率:
η=×100%=0
③总磷的去除率:
η=
×100%=60%
设计参数：
氧化沟设计为四座，按按最大日均匀时流量设计，每座设计流量为
194L/S,即
12500m3/d；总泥龄：
18d；
MLSS=4000mg/LMVLSS
MLSS
入水碱度：
2000mg/L
节余碱度：
100mg/L（）
总氮TN硝化转变系数：
其余参数：
a0.6kgVSS/kgBOD5b0.05L/d
（2）设计计算
a.碱度均衡计算：
因为设计的出水
BOD5为20mg/L，则出水中溶解性BOD5为：
200.720
1.42（1e0.235）6.4mg/L
采纳污泥龄18d，则日产污泥量为：
aQLr
0.612500
170
1btm
10001
645.79kg/d
18
设此中有12.4%为氮,近似等于TNK顶用于合成的部分为:
80.08kg/d
TNK中有80.081000
6.4m
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