水污染控制工程课程设计(孟兵)

环工04－1班孟兵（12）水控课程设计1第一章总论本课程设计所处理的水质为城市污水，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行计算，确定污水处理厂的平面布置和高程控制；最终编制设计计算说明书和设计图纸的绘制（污水处理厂平面布置图和污水处理厂高程图）。水处理工程设计一般按照初步设计、扩大初步设计和施工组织与设计三阶段进行。本设计深度为初步设计。初步设计的任务包括确定工程规模、建设目的、效益投资、设计原则和标准、单元处理构筑物设计、工程概算等。第一节设计任务和内容一、设计任务某市15万t/d污水处理厂工艺设计，以氧化沟工艺为推荐方案。二、设计内容1、对工艺构筑物的选型进行论述；2、主要处理构筑物的工艺计算；3、污水处理厂平面布置与高程控制。第二节基本资料一、水量水质资料污水设计流量为15万t/d,污水流量总变化系数取1.2；其进水水质如表1，污水处理后的水质要求达到GB18918－2002中一级标准的B标准，具体数值如表2表1污水进水水质表项目5BODCODSSTN3NHN单位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l数值1503002003530表2设计出水水质表项目5BODCODSSTN3NHN单位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l数值206020105二、气象、水文资料风向：多年主导风向为东北风气温：最冷月平均气温为-5℃环工04－1班孟兵（12）水控课程设计2最热月平均气温为35℃极端气温：最高为42℃，最低为-12℃，最大冻土深度为-0.25m水文：多年平均降雨量为850mm/a多年平均蒸发量为990mm/a地下水平均深度为-7.0～-8.1m(以地面标高计)三、厂区地形污水厂选址区域平均海拔为150－152m之间，平均地面标高为151.5m。地面平均坡度为0.1～0.2‰，地势走向为西北高东南低。厂区建设面积足够。环工04－1班孟兵（12）水控课程设计3第二章污水处理工艺流程说明一、工艺流程说明1、工艺流程图如下：2、工艺流程说明：（1）污水由市政管网进入厂区，经格栅间的格栅截留较大悬浮物和漂浮物，栅渣打包外运。（2）在提升泵的作用下污水流入平流式沉砂池，污水中密度较大的无机颗粒物得到去除。沉砂斗中的沉砂由砂泵吸出，进入砂水分离器进行固液分离。分离后的砂用砂车外运，污水回流入格栅间。（3）从沉砂池流出的水经一段明渠和暗管进入配水井（暗管上设电磁流量计进行水量计量），配水井向氧化沟进行配水，同时回流污泥液经配水井向反应区分配。（4）污水经氧化沟的生物处理，基本上可以达到去除BOD、COD及氨氮的要求，处理出水自流进入二沉池，进行泥水分离，以达到处理要求。（5）二沉池处理后的清水流入接触消毒池进行消毒处理，经消毒后的水可回用或直接排放。(6)回流污泥在回流污泥泵作用下进入配水井；剩余污泥由地下管道自流入集泥池（剩余污泥泵房），在剩余污泥泵作用下进入污泥浓缩池。经浓缩后的污泥由浓缩污泥提升泵打入贮泥池，再送入污泥脱水机进行脱水处理，使之稳定。泥饼外运，浓缩池的上清液和污泥脱水装置所脱下来的水送至格栅前进行再处理。二、工艺特点本工艺采用卡罗塞氧化沟，去除BOD与COD之外，还具备消化和一定的脱氮作用，以使污水格栅间提升泵房沉砂池流量计出水消毒池栅渣打包机配水井剩余污泥二沉池回流污泥砂泵砂水分离器砂外运集泥池浓缩池贮泥池污泥脱水机污泥外运氧化沟法污水处理及污泥处置工艺流程图水路污泥及砂路氧化沟渣包外运环工04－1班孟兵（12）水控课程设计4出水3NHN低于排放标准。卡罗塞氧化沟性能特点：1、出水水质好，由于存在明显的富氧区和缺氧区，脱氮效率高；2、曝气设施单机功率大，调节性能好，并且曝气设备数量少，既可节省投资，又可使运行管理简化；3、有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力；4、氧化沟沟深加大，使占地面积减少，土建费用降低；5、用电量较大，设备效率一般；6、设备安装较为复杂，维修和更换繁琐。第三章处理构筑物设计第一节格栅间和提升泵房一、格栅设计及选型1、设计说明○1.设计说明城市排水系统为暗管系统，且有中途泵站，仅在泵前格栅间设计中格栅；进厂管道管底标高为-4.0m（相对污水处理厂平整后地面标高）。型式：平面型，倾斜安装机械格栅格栅材质：水下部分为不锈钢，水上部分为碳钢，涂料防腐。每抬格栅前后均设闸门，以便检修；格栅与皮带输送机连锁，由PLC自动顺序控制，亦可现场操作；栅前水深与市政管网接入污水处理厂管道规格（DN1500mm）相适应。2、设计计算（1）栅条的间隙数n，个maxsinQnbhv式中，maxQ－最大设计流量，3/ms－格栅倾角，（°），取α＝60°；b－栅条间隙，m，取b＝0.02m；h－栅前水深，m，取h＝1.5m；v－过栅流速，m/s，取v＝1.0m/s格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作。环工04－1班孟兵（12）水控课程设计5则：3.47sin60254()0.021.51.0n个（2）栅槽宽度设栅条宽度S＝0.01m则：B=S(n-1)+bn0.01(541)0.02541.611.6()m(3)通过格栅的水头损失104230sin,()2hhkvShgb式中1h－设计水头损失，m0h－计算水头损失，mg－重力加速度，2/msk－系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3－阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边矩形断面，＝2.42则：42310423()sin20.011.02.42()sin6030.0229.810.127()Svhhkkbgm（4）栅后槽总高度H，m设栅前渠道超高20.3hm121.50.1270.31.927()1.93()Hhhhmm（5）栅槽总长度L，m环工04－1班孟兵（12）水控课程设计61121.00.5tanHLLL式中1L－进水渠道渐宽部分的长度，m。设进水渠宽1B＝0.85m，其渐宽部分展开角度1＝20，进水渠道内的流速为0.82m/s,1111.60.851.02tan2tan20BBLm2L－栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m。120.52LLm1H－栅前渠道深，m。121.50.31.8Hhhm则：1.81.00.50.51.04.04tan60Lm（6）每日栅渣量W，3/mdmax1864001000zQWWK式中1W为栅渣量，333/10mm污水，栅条间隙为16－25mm时，33310.100.05/10Wmm污水，本工程栅条间隙为20mm，取33310.07/10Wmm污水33.47864000.0728.740.2/10001.2Wmd所以采用机械清渣环工04－1班孟兵（12）水控课程设计7图1格栅设计计算草图3、格栅选型查《给水排水工程快速设计手册2排水工程》选用LHG－2.0型回转式格栅除污机，相关参数如二、提升泵房设计1、设计说明污水经过一次提升进入沉砂池，然后通过自流进入后续水处理构筑物。2、设计计算（1）提升泵流量333.47/12492/Qmsmh选用9台泵，7用2备，则单台泵流量Q＝1784.63/mh（2）扬程的确定：扬程为静扬程与提升泵吸、压水管路水头损失和各构筑物连接管路水头损失之和，经后面高程设计已经得到沉砂池水面标高为2.58m，格栅后液面标高-2.7m提升净扬程0H＝提升后最高水位－泵站吸水池最低水位＝2.58－（－2.7）＝5.28m水泵水头损失h取3m水泵的扬程H＝h＋0H＝5.28＋3＝8.28m（3）提升泵房的主体尺寸；泵房在采用半地下式，在考虑配电间、维修间与操作间的大小的础上，确定其尺寸为L×B=15m×12m.（4）泵的选型根据所需流量与扬程，选500S－22型号的泵，其流量为2020m3/h，扬程17m，配用电机功率为185kw。型号井宽栅条间距整机功率安装倾角LHG－2.02m20mm1.1kw60环工04－1班孟兵（12）水控课程设计8第二节沉砂池与配水井一、沉砂池设计1、设计说明型式：平流式。两个，每个分为两格，按照并联运行设计；最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；水力停留时间50秒；有效水深取1.0m；沉砂量取36320/10mm，含水率为60％，容重为31500/kgm；砂斗贮砂时间为2天，宜重力排砂；斗壁与水平面的夹角取60；排砂管直径不应小于200mm；贮砂斗不宜太深，应与排砂方法要求，总体高程布置相适应；池底坡度取0.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状；沉砂池超高取0.3m。2、设计计算（1）沉砂池长度L，mLvt式中，v－最大设计流量时的流速，m/s，取0.3/vmst－水力停留时间，s则：0.35015Lvtm（2）水流断面面积A,2mmax/2QAv式中，maxQ－最大设计流量，3/ms则：2max/21.7355.780.3QAmv（3）池宽B，m2ABh式中，2h－有效水深，m则：25.785.781.0ABmh设n＝2格，每格宽b＝2.89m（4）沉砂室所需容积V，3m环工04－1班孟兵（12）水控课程设计9max686400210zQXTVK式中，X－污水沉砂量，363/10mmT－贮砂时间，d则：3max66/2864001.735202864005101.210zQXTVmK（5）每个沉砂斗容积0V，3m设每一分格有3个沉砂斗，3050.83236VVm（6）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽10.8am，斗高'30.65hm。沉砂斗上口宽：'31220.650.81.7tan55tan55haam沉砂斗容积：'223011223(222)60.65(21.720.81.720.8)61.070.83hVaaaam（7）沉砂室高度3h，m采用重力排砂，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池向沉砂斗的过渡部分。过渡部分长度230.41531.70.44.7522LaLm'3320.020.650.024.750.745hhLm（8）沉砂室总高度H，m超高10.3hm1230.310.7452.05Hhhhm环工04－1班孟兵（12）水控课程设计10（9）验算最小流速min,/vms在最小流量时，只用一格工作（11n）。minmin1minQvn式中，minQ－最小流量，3/ms，3minmax0.7/20.71.7351.215/QQmsmin－最小流量时沉砂池中的水流断面面积，2m则：min1.2150.210.15/5.78vms图2沉砂池设计草图3、砂泵与砂水分离器选型沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器。清除沉砂的间隔时间是2d，根据该工程的排砂量35/Vmd，选用3台(2用1备)型号为LSSF-420的螺旋砂水分离器,该设备的主要技术性能参数为：砂水分离器的处理流量为335/3.024/Lsmd；两台为336.048/5/mdmd，配套功率为0.75kw，尺寸为L×B×H=6.29m×3m×2.15m。环工04－1班孟兵（12）水控课程设计11砂泵选HTB-2K型陶瓷砂泵2台，1用1备，具体性能如下:二、电磁流量计选型电磁流量计选用VWB型电磁流量计。其规格￠700mm～￠1600mm,输出1～5V，4～20mA,适用于管道安装，能用于腐蚀介质。三、配水井设计1、设计说明沉砂池后端设置配水井，污水进入配水井向氧化沟配水，同时回流污泥液经配水井向反应区分配。配水井内设分水钢闸门。2、设计计算（1）设计流量3,/Qms：3max(1)3.471.55.2/QQRms（2）进水管直径1,Dm取v=1.0m/s,11445.22.57,33.141.0QDmDmv