《水处理工程》课程设计

《水处理工程》课程设计城市污水处理厂工艺设计课程简介本课程是《水处理工程》课程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的相关知识，在设计中提高解决实际问题的能力，并进一步巩固对所学理论知识的理解。根据已知资料，进行城市污水处理厂的初步设计。能够初步确定污水处理工艺流程，计算各单体处理构筑物的尺寸，布置污水处理厂总平面图和高程图。课程目的复习和加深理解《水处理工程》课程讲授的知识点；训练工程设计与制图的基本技能。了解污水处理工程设计的思路、步骤及要求，为今后的实际工程设计打下基础。预备课程水处理工程、环境工程原理、流体力学二级污水处理厂一般工艺流程粗格栅提升泵房细格栅初沉池生化池二沉池进水出水浓缩池消化池污泥脱水泥饼外运沼气收集罐回流污泥剩余污泥污水处理系统污泥处理系统消毒剂沉砂池污水处理厂设计原则1.确定污水处理厂设计规模（平均日流量）；2.处理单体构筑物基本上按最大时流量进行设计；3.污水厂应按近期设计，考虑远期发展；4.考虑各构筑物或设备进行检修时，仍能满足处理要求，能够达到系统正常70％的处理能力。一、污水处理厂厂址选择厂址选择应在整个排水系统设计方案中全面规划，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：厂址应处于城区取水头的下游，以免对城区水源造成污染。厂址应选择在工程地质条件较好的地方，以降低工程造价和便于施工。厂址应尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。厂址应尽量设置在交通方便，靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。二、污水厂工艺方案选择1.尽可能采用生化处理工艺。2.采用的工艺技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到排放标准；3.投资低，运行费用省，以尽可能少的投入取得尽可能高的效益；三、处理构筑物类型选择污水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求，污水厂规模等，通过技术经济比较确定。经济比较包括：基建费，经营管理费和年成本费用。经营管理费用主要包括电耗费用，药剂费用，人工管理费用及维护费用。年成本费用则需考虑工程的折旧费用。四、污水处理厂平面布置水厂的基本组成分为两部分：I.生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物和提升泵房；II.辅助建筑物，其中又分为生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种。前者包括化验室，修理部门，仓库，车库及值班宿舍等；后者包括办公楼，食堂，浴室，职工宿舍等。厂区面积确定生产构筑物及建筑物平面尺寸由设计计算确定。生活辅助建筑面积应按水厂管理体制，人员编制和当地建筑标准确定。生产辅助建筑物面积根据水厂规模，工艺流程和当地具体情况确定。当各构筑物和建筑物的个数和面积确定之后，根据工艺流程和构筑物及建筑物的功能要求，进行平面布置。厂区平面布置内容各种构筑物，建筑物的平面定位；各种管道，阀门及管道配件的布置；排水管和检查井布置；道路，围墙，绿化及供电线路的布置等。平面布置注意事项1.布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。2.充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填，挖土方量和施工费用。3.各构筑物之间连接管渠应简单，短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工，检修方便。4.建筑物布置应注意朝向和风向；5.生产区和生活区应尽量分开；6.对于分期建设的项目，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。还应考虑分期施工方便。五、高程布置1.在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内，水头损失应通过计算确定，并留有余地。2.水头损失应包括构筑物内集水槽（渠）水头跌落损失在内。3.当各个单体的水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，高程布置中要避免生化池和二沉池埋入地下过深而增加工程造价。(一般二沉池中水位比地面高出0.5-1.0m)污水厂鸟瞰图污水厂厂区图片污水厂厂区控制室污水厂平面图污水厂水力高程图六、污水处理单体构筑物设计1.单体构筑物设计－格栅分类：粗格栅（50～100mm)中格栅(10～40mm)细格栅(3～10mm)主要设计参数：过栅流速；格栅倾角(75～90°)；主要计算结果：格栅井宽度；深度；长度。格栅计算公式：ehvaQnsinmax=ennSB+−=)1(tgaHllL/5.00.1121++++=格栅图片2.提升泵房作用：用于提升污水，将污水从位能较低的位置提升至位能较高的位置。确定最大时污水流量；选定提升泵类型，工作台数，备用台数；确定提升泵水池的有效容积（按最大一台水泵连续工作5分钟所提升的容积计），最高水位和最低水位，从而确定平面面积。根据提升高度，管路损失确定提升泵的扬程。根据流量，扬程选择提升泵。提升泵房计算公式单泵流量：提升泵池容积：nQQmax=HATQV..==提升泵房设计计算举例Qmax=400003/d，设计提升泵池尺寸设计选用5台水泵，4用1备，则单台水泵设计流量为：Q=Qmax/n=100003/d5分钟单泵提升的水量为：V=QxT=10000/24/60x5=34.7m3设计提升泵池有效水深为1.2m,平面面积为：A=V/h=34.7/1.2=29m2平面尺寸设计为LxB=8x3.8m提升泵类型离心清水泵玻璃钢耐酸泵多级离心泵气动隔膜泵液下排污泵切割式排污泵粗格栅提升泵房3.细格栅沉砂池细格栅作用：去除水中悬浮物和漂浮物，减轻对后续处理构筑物的负荷。计算同粗格栅。沉砂池分类：平流式；旋流式；曝气式。根据选型不同进行相应的计算，计算池体的平面和竖向尺寸。平流沉砂池图片曝气沉砂池图片旋流沉砂池图片细格栅曝气沉砂池4.沉淀池（初沉池）作用：去除污水中的悬浮性物质（SS），同时去除部分颗粒态BOD，减轻生化池的负荷。类型：平流式沉淀池；幅流式沉淀池；竖流式沉淀池。沉淀池设计参数：设计流量按最大时流量计算；表面水力负荷：1.5～3.0m/h(初沉池);1.0～1.5（二沉池）。沉淀时间：1～2h(初沉池);1.5～2.5h（二沉池）；初沉池图片5.生化池作用：去除污水中大部分污染物，特别是可生化降解的有机物质，是污水处理厂的核心处理构筑物。三级处理中有脱氮除磷的功能。计算：确定污泥有机负荷，污泥浓度。计算池体容积，平面尺寸和有效水深，需氧量，剩余污泥量。考虑进水，出水，培养污泥，放空，空气，污泥回流等管道。生化池图片（一）生化池图片（二）生化池图片（三）生化池（一）生化池（二）6.鼓风机房作用：给生化池和曝气沉砂池提供气源。计算出生化池需要的空气量，以及曝气沉砂池所需要的空气量，并计算最不利空气管路的压力损失。然后选择鼓风机的类型和工作台数，确定单台鼓风机的供气量和出口压力。鼓风机房图片7.二沉池作用：泥水分离，使生化池混合液中的污泥能够沉淀下来，从而获得较为理想的处理后出水。计算：确定表面负荷。计算池体容积，平面尺寸和有效水深。考虑进水，出水，放空等管道。二沉池图片二沉池（一）二沉池（二）8.污泥泵房作用：输送回流污泥至生化池；输送剩余污泥至污泥浓缩池。计算出回流污泥量和剩余污泥量，然后选择水泵的类型、台数，确定单台水泵的流量和扬程。确定污泥泵池的容积（按其中最大一台水泵提升5分钟的容量计，计算同污水提升泵房）。污泥泵房七、污泥处理单体构筑物设计1.污泥浓缩池作用：降低污泥含水率（空隙水），目的在于污泥减容。类型：重力浓缩；气浮浓缩；离心浓缩。计算：固体通量法。(单位时间内通过单位面积的固体重量)确定上升流速（表面负荷）。计算池体容积，平面尺寸和有效水深。2.污泥脱水作用：进一步降低污泥含水率达到70％左右，使污泥成为脱水泥饼。类型：真空过滤脱水；压滤脱水；滚压脱水；离心脱水。脱水用化学药剂：无机药剂有铝盐和铁盐；有机药剂为高分子阳离子聚丙烯酰胺。污泥脱水机房图片污泥脱水机房污泥脱水机房八、工程图纸规格（一）工程图纸规格（二）b=10mm;a=25mm;A0:1188(A)×841(B)mm;A1:841(A)×594(B)mm;A2:594(A)×420(B)mm;A3:420(A)×297(B)mm;工程图纸规格（三）虚线。平、剖面图上看不见的管线用虚线表示；点划线。墙体轴线，管道中心线用点画线表示；细实线。墙体线，池壁线用细实线标识；粗实线。工艺管线用粗实线表示。粗实线线宽0.5mm;文字大小：5mm。九、课程设计内容1.根据所给的原始资料，计算进厂的设计流量和水质污染浓度；2.根据水质情况，地形和上述计算结果，确定污水处理方法和污水、污泥处理的流量以及有关的处理构筑物；3.对各处理构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸；4.进行各处理构筑物的总体布置和污水与污泥处理流程的高程设计，绘制平面布置图与水力高程图。课程设计要求（一）本设计包括设计说明书1份和图纸2张。（1）设计说明书内容包括下列各项:①目录；②污水与污泥处理流程选择；③各处理构筑物设计计算，确定各有关设计参数、负荷、尺寸；④污水与污泥处理构筑物之间的水力计算及其高程设计计算；说明书应简明扼要，力求多用草图、表格说明、要求文字通顺、段落分明、字迹工整。课程设计要求（二）（2）绘制下列图纸要求：①厂区总平面图（1：500）。图中应表示各构筑物的确切位置、外形尺寸；各构筑物之间的连接管道及场区内各种管道的平面位置；②污水污泥高程图（横向无比例，纵向1：50-100）。图中标出各种构筑物的顶、底、水面以及地面标高等。设计计算步骤1进水管道计算根据设计水量Q，确定变化系数，选择适当的管径D、坡度i，查表得出进水管充满度(h/D)、流速V，计算求得设计水深h。然后与格栅井进行衔接。2单体平面设计计算3绘制污水厂平面布置图4构筑物水力高程计算5绘制水力高程图推荐设计工艺流程粗格栅提升泵房细格栅生化池二沉池进水出水浓缩池污泥外运回流污泥剩余污泥污水处理系统污泥处理系统污泥泵房沉砂池污泥储池输水、集水形式明渠暗渠矩形堰梯形堰三角堰标注尺寸工程图上标注除标高以米计外，其余一般均以毫米为单位。成绩构成平时出勤20％；大作业50％；答辩30％课程用书1、《污水处理构筑物设计与计算》2、《排水工程》（上）（下）册3、《化工原理》谢谢！