四川大学水质工程学(污水处理厂设计)

水质工程学（排水工程）课程设计学院：建筑与环境学院年级：2011级专业：给水排水工程指导老师：刘百仓姓名：王济港学号：1143052103目录第一章污水厂课程设计指导与原始资料………………………………………1一、设计任务……………………………………………………………………1二、设计原始资料………………………………………………………………1第二章污水处理厂设计规模的确定……………………………………………2一、污水水量的确定……………………………………………………………2二、污水厂设计规模的确定……………………………………………………2第三章污水厂处理工艺选择……………………………………………………2一、污水处理厂工艺流程方案…………………………………………………2二、方案的技术经济比较………………………………………………………3第四章污水处理构筑物设计算…………………………………………………4一、泵前格栅……………………………………………………………………4二、污水提升泵房………………………………………………………………6三、平流沉砂池…………………………………………………………………7五、初次沉淀池…………………………………………………………………9六、曝气沉淀池…………………………………………………………………11七、紫外消毒间…………………………………………………………………15第五章污泥处理构筑物设计计算………………………………………………16一、污泥浓缩池…………………………………………………………………16二、污泥消化池…………………………………………………………………18第六章平面布置与高程布置……………………………………………………20一、污水处理厂的平面布置……………………………………………………20二、污水处理厂的高程布置……………………………………………………21设计感想…………………………………………………………………………23参考文献…………………………………………………………………………24水质工程学排水课程设计（2014秋）1第一章污水厂课程设计指导与原始资料一、设计任务1、根据所提供的原始资料，确定污水所需的处理程度，并选择处理方法。2、根据污水处理程度结合污水厂的地形条件，选择污水、污泥的处理流程和处理构筑物。3、对所选择的处理构筑物进行工艺设计计算，确定其型式和主要尺寸。4、绘制污水厂的总体布置（包括平面布置和高程图）。5、编写说明书。二、设计原始资料1、某小镇污水厂附近地形图一张，见附录二。该镇人口数为5万人。2、污水流量：日平均流量Q=7500m3/d。日变化系数和时变化系数分别为Kd=1.2，Kh=1.33。污水水质：平均水温为23°C。处理前BOD5=250mg/L，SS=300mg/L。污水经过二级处理后DO=2mg/L，处理后的污水排入附近河流。3、水文及地质资料（1）污水厂附近最高洪水位260m，该河95%保证率的枯水量为1.5m3/s，河水流速为0.8m/s，夏季河水平均温度17°C，河水中溶解氧为7mg/L，河水中原有BOD5为2mg/L，悬浮物含量为49mg/L。（2）污水厂址地下水位距地表15m左右，土壤为砂质粘土，抗压强度在1.5公斤/cm2以上。土壤年平均温度12°C，最低温度2°C。4、气象条件夏季主导风向为西南风，气压为730.2mm汞柱，年平均气温为15.1°C，冬季最低月平均温度为8°C。5、其它资料厂区附近无大片农田。拟由省建筑公司施工，各种建筑材料均能供应。电力供应充足。水质工程学排水课程设计（2014秋）2第二章污水处理厂设计规模的确定一、污水水量的确定生活污水量的确定日平均流量Q=7500m3/d=0.087m3/s二、污水厂设计规模的确定应满足设计地区最高日污水量Qd和设计地区最高日最高时污水量Qh这样才能真正达到设计污水处理厂的设计处理要求，才能保证污水厂的处理负荷在设计处理负荷之内，保证污水厂的高效处理能力，保证污水厂的安全运行能力，达到污水处理厂设计要求。所以，污水厂设计规模为设计最高日最高时的秒流量作为设计秒流量Qmax=Q×Kd×Kh=0.087×1.2×1.33=0.138m3/s第三章污水厂处理工艺选择一、污水处理厂工艺流程方案污水处理厂的工艺流程系指保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，采用的污水处理技术各单元的有机组合。在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑确定各技术单元构筑物的型式，两者互为制约，互为影响。污水处理工艺流程选定，主要以下列各项因素作为依据。考虑到生活污水对于环境的影响较大，因此本设计出水水质要满足城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。出水水质要满足下表中的一级A标的要求。污水各种污染物的处理程度水质工程学排水课程设计（2014秋）3除水质外，原污水的水量也是选定处理工艺需要考虑的因素，水质、水量变化较大的污水，应选用承受冲击负荷能力较强的处理工艺。根据出水水质可以确定如下两种处理工艺：二、方案的技术经济比较方案一（生物滤池+二次沉淀池处理工艺）方案二（曝气沉淀池处理工艺）生物滤池有普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池和曝气生物滤池四种（1）普通生物滤池弊端较多，已逐渐被淘汰；（2）高负荷生物滤池出水水质较普通生物滤池差，出水BOD5常大于30mg/L。池内不出现硝化反应，二沉池污泥呈褐黄色，氧化不充分，易腐化；（3）塔式生物滤池的处理水量较少，因此塔体高度高，基建造价较高；（4）曝气生物滤池不适用于处理SS较高的污水，不能满足本设计的要求。曝气式沉砂池具有下述特点：①沉砂中含有机物的量不低于5％；②由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡作用以及加速污水中油类的分离作用。这些特点对后续的沉淀、曝气、污泥消化池的正常运行以及对沉砂池的干燥脱水提供了有力条件。1、经济比较根据该城市的人口规模、远期规划以及污水量和该城市的经济发展水平，采用曝气沉淀池比较经济适用。水质工程学排水课程设计（2014秋）42、结论本设计采用第二种方案，但是考虑到对于出水水质的要求，要设置深度处理工艺，即采用紫外消毒深度处理工艺。该流程包括完整的二级处理系统和污泥处理系统。污水经过一级处理的隔栅、沉砂池和初沉池进入二级处理的构筑物曝气沉淀池，然后在曝气沉淀池进行泥水分离，出水经过紫外线消毒后直接排放。初沉池和进行消化，曝气沉淀池的污泥进入浓缩池进行浓缩，浓缩后进入贮泥池，最后送入到脱水机房脱水后外运泥饼。工艺流程图如下：第四章污水处理构筑物设计算一、泵前格栅1．设计参数：设计流量Q=0.138m3/s栅前流速v1=0.5m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=21mm(中格栅)栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°单位栅渣量ω1=0.07m3栅渣/103m3污水2．栅槽宽度（1）栅条的间隙数nmaxsinQnbhv式中Qmax—最大设计流量；α—格栅倾角，（°），取α=60°；b—栅条间隙，m，取b=0.021m；水质工程学排水课程设计（2014秋）5n—栅条间隙数，个；h—栅前水深，m，取h=0.4m；v—过栅流速，m/s，取v=0.9m/s。格栅设两组，按两组一组工作设计，一个工作，一个备用。则max1sin0.138sin6013.6140.0210.50.9Qnbhv（个）取个（2）栅槽有效宽度B，栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m，取0.2m；格栅栅条宽度s=10mm，即0.01mB=sn-1+bn+0.2=0.01(14-1)+0.02114+0.2=0.624m0.62m（）（3）过栅水头损失（h1）①进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B1=0.4m，渐宽部分展开角度α1=20°，进水渠道内的流速为0.5m/s。111B-B0.62-0.40L===0.98m1.0m2tan2tan20，取②栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2，m12L0.10L===0.5m22③因栅条边为矩形截面，取k=3，则4223100.010.9sin32.42()sin600.09720.02129.81vhkhkmg取0.1其中ε=β（s/b）4/3当为矩形断面时β=2.42水质工程学排水课程设计（2014秋）6h0：计算水头损失；k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；ε：阻力系数，与栅条断面形状有关（4）栅后槽总高度H，m设栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.4+0.1+0.3=0.8m（5）栅槽总长度L，m112HL=L+L+1.0+0.5+tan式中，H1为栅前渠道深，H1=h+h2，m，所以H1=0.4+0.3=0.7m0.70L=1.0+0.5+1.0+0.5+=5.0mtan60（6）每日栅渣量在21mm格栅间距的情况下，取33311007.0mmW，则每日栅渣量：3864000.070.13886400=0.63100010001.33QwWmK宜采用机械格栅清渣。二、污水提升泵房本设计采用半地下合建式泵房，它具有布置紧凑、占地少、结构节省的特点。泵站地下埋深为4.8m，水泵采用潜污泵。1．设计流量根据规定排水泵站的设计流量一般均按最高日最高时污水流量决定，Q=0.138m3/s2．集水间计算选择下面水池和上面机器间式合建式的方形泵站（1）集水间的容积：采用相当于1台泵5分钟的容量。W=504/60×5=42m3（2）集水池面积有效水深采用H=3.0m，则集水池面积为F=42/3=14m2泵房尺寸为5×10m3．水泵扬程（1）提升净扬程Z=提升后最高水位-泵站吸水池最低水位：Z=5.83-(-4.8)=10.63m水质工程学排水课程设计（2014秋）7（2）出水管线的水头损失约0.2m（3）泵站内的管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为0.5m。（4）水泵总扬程为：H=10.63+0.2+1.5+0.5=12.83m，取13m。4．选泵由Q=138L/s，H=13m，可查手册得：选用20sh-28型潜水排污泵，其各项性能如下：三、平流沉砂池沉砂池的原理是利用物理原理去除污水中密度较大的污迹颗粒污染物，如泥砂，煤渣等。本设计采用平流式沉砂池，具有处理效果好，结构简单的优点。沉砂池按去除相对密度大于2.65、粒径大于0.2mm的砂粒设计。污水自流进入，因此按最大设计流量计算。1、设计参数设计流量：Q=0.138m3/s（设计1组，分为2格）设计流速：v=0.25m/s水力停留时间：t=30s2、设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.2530=7.5m（2）水流断面积：2Q0.138A===0.55mv0.25沉砂池计算草图水质工程学排水课程设计（2014秋）8（3）池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=0.8m0.6m，池总宽B=2b=1.6m（4）有效水深：2A0.55h===0.34mB1.6（介于0.25～1m之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则沉砂斗容积：3116686400QTX864000.138302V0.48mK101.610其中X1：城市污水沉砂量30m3/106m3K：污水流量总变化系数Kd×Kh=1.2×1.33=1.60每格沉砂池设1个沉砂斗，两格共有2个沉砂斗则每个沉砂斗容积31V0.48V===0.24m22（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3’=0.5m，则沉砂斗上口宽：312h'20.5a=+a=0.51.2mtan55tan55沉砂斗容积：22223311h'0.5V(222)(21.221.20.520.5)0.38266aaaam（大于V1=0.24m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为maLL45.222.02.12