排水工程课设计算

课程设计任务书与指导书《水污染控制工程》课程设计班级环工1301姓名苏启卉学号131702116指导教师陈广元开题日期2016.1.8扬州大学环境科学与工程学院环境工程教研室二零一六年一月1、资料收集1.1工程概述某城镇位于江苏苏北地区，现有常住人口35000人。该镇规划期为十年（2015-2025），规划期末人口为50000人，生活污水综合排放定额为200升/人·天，拟建一城镇污水处理厂，处理全城镇污水。预计规划期末镇区工业废水总量为10000吨/日，环境规划要求所有工业废水排放均按照《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ3082-1999）执行（见表1）。现规划建设一城市污水处理厂，设计规模为20000吨/日，设计原水水质指标见表2。污水处理厂排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中一级标准的A标准,主要排放指标见表2《污水排入城镇下水道水质标准》主要指标表1BOD5CODSSNH4+-NTPPH3005004003586.0～9.0污水厂原水水质主要指标表21.2原始资料1）气象资料：（1)气温：全年平均气温为18.5℃，最高气温为42.0℃，最低气温为-6.0℃（2）降雨量：年平均1025.5mm，日最大273.3mm（3）最大积雪深度500mm，最大冻土深度60mm（4）主要风向：冬季——西北风夏季——东南风（5）风速：历年平均为3.15m/s，最大为15.6m/s指标CODCrBOD5SSpHNH4+-N总磷原水指标250-350120-180200-3006-9405-7排放指标≤50mg/L≤10mg/L≤10mg/L6-9≤5mg/l≤0.5mg/L2）排水现状：城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流。进厂污水管道DN800,管底标高2.95米。3）排放水体：污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为7.0米，排放水体常年平均水位标高为5.8米，最高洪水位标高为6.5米。该水体为全镇生活与灌溉水源，镇规划确保其水质不低于三类水标准。1.3设计任务和要求1）方案确定按照原始资料数据进行处理方案分析，确定处理方案，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明书。2）设计计算进行各处理单元的去除效率估算；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算，效益分析及投资估算。3）平面和高程布置根据构筑物的尺寸合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。4）编写设计说明书，计算书，平面图、高程图各一张。5）设计要求a工艺选择要求技术先进，在处理出水达到排放要求的基础上，鼓励采用新技术。b充分考虑污水处理与中水回用相结合。c除磷脱氮是工艺选择中关键之一，方案设计中必须全面考虑。d工程造价是工程经济比较的基础，控制工程总造价是小城镇生活污水处理的关键技术之一。e工程运行管理方便，处理成本低。2、污水处理工艺选择2.1污水处理程度在选择工艺前，先计算各污染指标的处理程度。用下式计算各污染物的去除率：%1000e0式中：0——污染物的进水的质量浓度(mg/L)；e——污染物的出水的质量浓度(mg/L)。处理效果要达到下表要求，选择工艺以此为依据。指标CODCrBOD5SSPHNH4+-N总磷原水指标mg∕L250-350120-180200-3006-9405-7设计进水指标mg∕L3501803006-9407排放指标mg∕L≤50≤10≤106-9≤5≤0.5去除率86%94%97%88%93%从实际情况来看，此污水主要来源于中小城镇，绝大部分处理方法均适用，但是要从保证处理效果，降低基建投资，节省日常费用出发，来确定污水处理工艺。保证在排放达标的情况下，使经营成本最小。因此，首先要根据实际情况，选择最合适的处理工艺。目前，可选的工艺有A²/0、氧化沟，SBR等，本方案将A²/0与氧化沟作比较，选择最合适的处理工艺。2.2氧化沟工艺2.2.1工艺特征氧化沟工艺属活性污泥工艺系统的一个变形。其基本特征是工艺的活性污泥反应器在表面上呈环状的沟渠形，被处理污水与活性污泥形成的混合液，在连续进行曝气的环状沟渠内不停地循环流动。处理城市污水的氧化沟工艺系统一般所采用的基本运行参数值：水力停留时间为10-40h；污泥龄为10-30d；BOD污泥负荷低为0.05-0.15kgBOD5∕（kgMLSS•d）；（故其本质属于延时曝气）；容积负荷0.2-0.4kgBOD5∕（m3•d）；混合液中活性污泥浓度值为2000-6000mg∕L；出水BOD5为10-15mg∕L；SS为10-20mg∕L；NH3-N为1-3mg∕L。氧化沟工艺系统的主体反应器为氧化沟，系统内不设初沉池，作为预处理技术，设格栅及沉砂池。混合液在沟渠内的流速介于0.25-0.35m/s之间，以平均流速0.3m/s考虑，当氧化沟总长度L=90-350m时，则混合液完成一个循环所需的时间为5-20min，如污水在烟花狗内的停留时间定为24h，则在整个停留时间内，要进行72-288次循环。对此，可以认定，在氧化沟内混合液的水质是几近一致的，从这种情况来判断，混合液在氧化沟内的流态可按完全混合型考虑。但是，在流动的氧化沟内，混合液在氧化沟的某些区段，确实又存在着推流式流态的特征。氧化沟的这种独特的流态，在同一的活性污泥反应器内存在着好氧区、缺氧区和完全缺氧区的条件。这样就有可能在同一的氧化沟反应器内，实现硝化反应和反硝化反应的效应。取得反硝化脱氮的效果。（《排水工程》下册5.4氧化沟活性污泥工艺系统）2.3A-A-O工艺2.3.1工艺特征该流程包括完整的二级处理系统和污泥处理系统。污水经由一级处理的隔栅、沉沙池和初沉池进入二级处理的厌氧池缺氧池和曝气池，然后在二次沉淀池中进行泥水分离，二沉池出水后直接排放。二沉池中一部分污泥作为回流污泥进入二级处理部分，剩余污泥与初沉池污泥进入污泥浓缩池，经浓缩之后的污泥进入脱水机房加药脱水，最后外运。图1污水处理厂设计工艺流程图优点：①本工艺在系统在可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间小于其他同类工艺。②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。④运行中无需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以保证充足溶解氧浓度，运行费低。缺点：①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。②脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。③对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。（《排水工程》下册6.3污水的同步生物脱氮除磷处理工艺）2.4SBR工艺2.4.1工艺特征SBR工艺系统的最重要的技术特征，是将原污水入流、有机底物降解反应、活性污泥沉淀的泥水分离、处理水排放等各项污水处理过程在统（唯）一的序批式反应器（也称为SBR工艺反应器或SBR反应器）内实施并完成。SBR工艺系统在运行工况上的主要特征是间歇式操作，即所谓的序列间歇式操作。优点：1）SBR工艺系统流程简化，基建与维护运行费用低2）SBR工艺系统运行方式灵活、脱氮除磷的效果好3）SBR工艺系统本身具有抑制活性污泥膨胀的条件2.5污水处理工艺对比2.5.1污水处理工艺比较氧化沟法A-A-O法SBR法优点（1）处理流程简单，构筑物少，基建费用省；（2）处理效果好，有较稳定的脱氮除磷功能；（3）对高浓度工业废水有很大的稀释能力；（4）有抗冲击负荷能力；（5）能处理不易降解的有机物，污泥生成少；（6）技术先进成熟，管理维护简单；（7）国内工程实例多，容易获得工程管理经验（1）基建费用低，具有较好的脱氮除磷功能；（2）具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放；（3）具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；（4）管理维护简单，运行费用低；（5）技术先进成熟，运行稳妥可靠；（6）国内工程实例多，容易获得工程管理经验（1）其脱氮除磷的厌氧、缺氧、好氧不是由空间划分，而是用时间控制的；（2）不需要回流污泥和回流混合液，不设专门的二沉池，构筑物少；（3）占地面积少缺点6）处理构筑物较多；7）回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定影响；8）容积及设备利用率不高（1）处理构筑物较多；（2）需增加内回流系统（1）容积及设备利用率低（一般小于50%）；（2）操作、管理、维护较复杂；（3）自控程度高，对工人素质要求较高；（4）国内工程实例少；（5）脱氮除磷工艺一般2.6污水处理工艺选择——A²/O反应池与氧化沟方案一：A2O工艺方案二：氧化沟工艺3.设计规模的确定3.1设计规模污水处理厂的设计规模以平均时流量计Q=20000t/d=20000×1000/(24×3600)L/S=231.48L/S=0.2315m3/s3.2设计流量总变化系数：KZ=2.7÷Q0.11（l/s）=1.48QMAX=Q×KZ=231.48×1.48L/S=342.59L/S=0.3426m3/s格栅污水提升泵房沉砂池初沉池厌氧池缺氧池好氧池二沉池接触池排放混合污泥回流剩余污泥浓缩池脱水机贮泥池泥饼外运粗格栅细格栅污水提升泵房沉砂池氧化沟接触池排放浓缩池贮存池脱水机房泥饼外运剩余污泥污水4.工艺处理构筑物与设备的设计（一级处理）4.1中格栅设计流量：Q=0.3426m3/s,KZ=1.48格栅计算草图如下图。设栅前水深h=0.4m，过栅流速取v=0.9m/s，用中格栅，栅条间隙e=20mm，格栅安装角度α=60°，格栅设两组，每组通过的流量Q=0.1713m3/s1）栅条间隙数（n）1.229.04.002.060sin1713.0sinmaxbhvQn取23个2）栅槽宽度（B）进水格栅提升泵房沉砂池砂水分离贮泥池脱水间污泥外运初沉池厌氧池好氧池缺氧池二沉池泵房接触池排放浓缩池贮泥池脱水间泥饼剂毒消泥污沉初mbnnSB66.02202.012301.013）进水渠道部分长度（ι1）设进水渠宽mB3.01渐宽部分展开角201设进水渠道流速为m/s78.0mBBl49.020tan23.066.0tan21114）栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度（ι2）mll225.05.0125）通过格栅水头损失（h1）（设栅条断面为锐边矩形）mgvbSKh10.060sin8.929.002.001.042.23sin223423416)栅后槽总高度（H）（栅前渠道超高h2=0.3m）mhhhH80.03.010.04.0217）栅槽总长度（L）mhhH7.03.04.021mHllL62.260tan7.05.00.1225.049.0tan5.00.11218）每日每组栅渣量（W）在格栅间隙为20mm情况下，设栅渣量为每1000m³污水产量0.05m³dmKWQW/50.048.1100005.01713.08640010008640031max大于0.2，故采用机械除渣4.2污水提升泵房4.2.1集水间计算选择水池与机器间合建式泵站，采用3台泵（2用1备）每台水泵的流量sLQ/3.17126.342集水间的容积，采用相当于最大1台泵5min的容量339.516051713.0mW有效水深采用H=2m，则集水池面积F=25.70m2（《给水排水设计手册》第五册3.2.3）水泵机型：250QW-600-20-55（1）污水泵站设计流量按最大日、最大时流量计算，并应以进水管最大充满度的设计流量为准。（2）水泵全扬程