5万m3d城市污水主要构筑物工艺设计

《环境工程学》课程设计计算说明书第一章：环境工程学课程设计任务书（水污染控制单元构筑物工艺设计）课程名称环境工程学课程设计课程编号课程英文名称CourseDesignofEnvironmentalEngineering课程类型必修所属学科环境科学与工程学时和学分2周/2适用专业环境科学大纲执笔人方继敏修订时间2010年5月先修要求环境工程学等1.1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悉环境工程学原理及水污染控制技术的基本原理和应用。通过本环节的实践，使学生掌握水处理工程单元构筑物设计的理念和方法；使学生能从整体的角度和系统的观点出发，了解环境工程水处理单元构筑物设计的过程和特点，增强其设计能力，掌握水处理设计的基本原则、方法和步骤；并通过对某一典型流程的设计计算、绘图，使学生初步具备水处理工程的设计能力，增强学生的工程观念，加深对课本知识的理解和掌握。1.2学习收获1掌握环境工程水处理单元构筑物设计的基本原则、方法和步骤；2了解水处理的设计规范及常用资料的查阅；3掌握典型水处理工艺流程的设计计算过程；4掌握水处理机械设备的选型及管渠系统的设计。5掌握对处理单元的构筑物的图纸的绘制。1.3内容提要与要求：1.3.1水处理单元构筑物工艺流程的设计计算按照任务书的要求，完成工艺流程的选择，牢固掌握各部分处理单元的设计过程。1.3.2机械设备的选型了解设备选型的方法和依据。1.3.3绘图绘制某一单元构筑物的工艺图纸。1.3.4完成设计说明书的编写《环境工程学》课程设计计算说明书1.4设计基础资料：题目:5万m3/d城市污水主要构筑物工艺设计初始条件：1.4.1、设计总水量：污水类别为城市污水，设计水量为5万m3/d；1.4.2水质情况（1）、BOD5为170mg/L；（2）、TN为20mg/L；（3）、TP为2.5mg/L。1.4.3出水情况出水标准按照国家标准（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。《环境工程学》课程设计计算说明书第二章：设计说明书该城市污水处理厂主要是用于处理区内生活污水。由于各个企业都具有不定量不定时排放废水，并且水质变化很大，污水厂所处理的废水水量波动都较大，根据这一特征，可见对污水必须进行较好的预处理，活性污泥法的处理效果较好，所以污水厂的主要工艺流程设计为：1.污水厂的工业废水与生活污水分流进入，由于工业废水不含大的垃圾，进水处不设格栅，格栅只是设在生活污水进水处，对生活污水进行预处理。2．由于采用的是活性污泥法，水质水量的不稳定都会对活性污泥造成冲击，影响处理能力，所以对于废水的预处理就至关重要，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专门的独立的一级缓冲池，而二级缓冲池将对几个用户进行混合，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，进行对混合废水的毒性在线监测，若检测到二级缓冲池的水质不符合设计的出水水质（将可能造成抑制或毒害活性污泥），池中的水将会切换到事故池中，另有一台测毒仪将对每个用户的水质进行调查，找出造成毒性的根源后，将根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处理，并将按一定的比例与生活污水一起排放到均化池中。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1.1KW，流量110~650L/h，压力2Pa功率0.55KW，流量5~35L/h，压力2Pa（2台）功率0.55KW，流量10~50L/h，压力2Pa（2台）事故池主要设备：输送泵：：2台（1备一用），能力200m3/h，功率7.5KW，压力0.6Pa3．全部二级缓冲池的出水将汇集在均化池中进行充分的混合，另外还有生活污水直接排放在这。均化池具有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具有一定的溶解氧，避免硫酸盐（SO4-）还原成硫化物，可以避免对生化池的影响和对设备的腐蚀。主要设备：缓冲池格栅沉砂池氧化沟沉淀池混凝絮凝池气浮池污泥缓存池污泥浓缩池污泥脱水间污泥回流池出水调节池排海《环境工程学》课程设计计算说明书潜水泵：2台（1备一用），能力548m3/h，功率22KW，压力0.8Pa潜水搅拌器：4台，功率13KW水力射流器：4台，功率13.5KW4．配水中和池将对均化池的出水进行中和（采用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．生化池采用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，在池中不同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35KW6．二沉池为中心进水辐流式，刮泥桥的转速为60r/h，沉淀下的污泥先收集在污泥回流井中，剩余的污泥将进入污泥缓存池。主要设备：桥驱动：1台，功率0.37KW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1.7KW，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，进行快速搅拌，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，添加PAM（聚丙烯酰胺）将矾花聚集较大的牢固的矾花。主要设备：搅拌机：3台，功率分别为0.37KW，1.5KW，5.5KW8．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，然后饱和空气的水通过一个释压装置送至气浮池入口，保证产生50-80微米的气泡。产生的污泥有沉淀下的污泥和浮渣，这些污泥将收集到污泥缓存池。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潜水排污泵：1台，23.6m3/h，功率1.2KW，压力0.8Pa9．污泥浓缩的目的是使污泥初步脱水、缩小污泥体积．为后续处理创造条件。浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上浮浓缩以及其他浓缩方法。这里使用重力浓缩—辅流式污泥浓缩池。浓缩后的污泥采用带式压滤机处理污泥，最后产生的干泥运往垃圾焚烧厂处理。主要设备：带式压滤机：型号：DY—1000；滤带有效宽：1000mm；滤带速度：0.8m/min；压榨过滤面积：4.6m2；清洗水压力≥0.5MPa；产泥量：50kg/h·m外型：5750×1856×2683mm；功率3KW10．出水调节池可以稳定水质，保证水质达到排放标准。《环境工程学》课程设计计算说明书第三章：城市污水处理厂主要构筑物工艺设计及计算本设计方案的主要生产构筑物包括：格栅、涡流式沉砂池、改良式氧化沟、二沉池。设计流量a.日平均流量Qd=50000m3/d≈2083.3m3/h=0.578m3/s=578L/s34.15787.27.211.011.0dZQKb.最大日流量Qmax=Kz·Qd=1.34×2083.3m3/h=2791.62m3/h=0.775m3/s3.1格栅设计及计算进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于生活污水预处理。3.1.1设计说明栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，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提供的最大过流能力的80%，以留有余地。3.1.2具体设计3.1.2.1粗格栅格栅倾角资料资料来源格栅倾角人工清除机械清除国内污水厂一般为45°～75°《环境工程学》课程设计计算说明书日本指针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：设计流量:Q1=0.578m3/s;过栅流速:v1=0.90m/s;栅条宽度:s=0.01m;格栅间隙:e=60mm;栅前部分长度0.5m；格栅倾角:α=60°单位栅渣量W1=0.03m3栅渣/103m3污水2设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式21211vBQ计算得栅前槽宽mB13.11，则栅前水深mBh6.0213.121（2）栅条间隙数62.169.06.006.060sin0.578sin111vehQn17（取n=18）（3）栅槽有效宽度:B2=s（n-1）+en=0.01×(18-1)+0.06×18=1.25m（4）进水渠道渐宽部分长度mBBL16.020tan213.125.1tan21121（其中α1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mLL08.0216.0212（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则mgkkhhv240.060sin81.929.0)60.001.0(42.23sin2234201其中:h0：计算水头损失mk：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，=β（s/e）4/3当为矩形断面时β=2.42《环境工程学》课程设计计算说明书（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.6+0.3=0.9m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.6+0.024+0.3=0.924m（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.16+0.08+0.5+1.0+0.9/tan60°=2.26m（9）每日栅渣量:用公式W=1000864001max总KWQ计算，取W1=0.02m3/103m3W=/d0.2m/d0.95m100040.18640002.0775.0100086400max331总KWQ所以宜采用机械格栅清渣（10）计算草图如下：进水工作平台栅条图1中格栅计算草图ααα1=20《环境工程学》课程设计计算说明书3.1.2.2细格栅1设计参数：设计流量:Q1=0.578m3/s;过栅流速:v1=0.80m/s;栅条宽度:s=0.01m;格栅间隙:e=10mm;栅前部分长度0.5m格栅倾角:α=60°;单位栅渣量W1=0.1m3栅渣/103m3污水2．设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式21211vBQ计算得栅前槽宽mvQB2.18.0578.022111，则栅前水深mBh60.022.121（2）栅条间隙数1.1128.06.001.060sin578.0sin11ehvQn（取n=120）设计三组格栅，每组格栅间隙数n=40条（3）栅槽有效宽度B2=s（n-1）+ne=0.01（40-1）+0.01×40=0.79m所以总槽宽为B=0.79×3+0.2×2＝2.77（考虑中间隔墙厚0.2m）（4）进水渠道渐宽部分长度mBBL2.1620tan22.12.77tan211（其中α1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mLL08.1212（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则mgvkkhh12.060sin81.928.0)01.001.0(42.23sin