水质工程学课程设计实例

目录设计任务书············································2设计计算说明书········································4第一章污水处理厂设计第一节污水厂选址···································4第二节工艺流程·····································4第二章处理构筑物工艺设计第一节设计参数·····································6第二节泵前中格栅设计·······························6第三节污水提升泵房设计计···························8第四节泵后细格栅设计计算··························9第五节沉砂池设计计算·······························10第六节辐流式初沉池设计计算·························12第七节OA/1反应池设计计算···························14第八节向心辐流式二沉池设计计算·····················16第九节剩余污泥泵房·································17第十节浓缩池·······································18第十一节贮泥池·····································20第十二节脱水机房···································21第三章处理厂设计第一节污水处理厂的平面布置·························23第二节污水处理厂高程布置···························23参考文献···············································26《水质工程学》课程设计任务书一、设计题目某计城市日处理污水量15万m3污水处理工程设计二、基本资料1、污水水量、水质（1）设计规模设计日平均污水流量Q=150000m3/d；设计最大小时流量Qmax=8125m3/h（2）进水水质CODCr=400mg/L，BOD5=180mg/L，SS=300mg/L，NH3-N=35mg/L2、污水处理要求污水经过二级处理后应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的B标准，即：CODCr≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N≤8mg/L。3、处理工艺流程污水拟采用活性污泥法工艺处理，具体流程如下：4、资料市区全年主导风向为东北风，频率为18%，年平均风速2.55米/秒。污水处理厂场地标高384.5~383.5米之间，5、污水排水接纳河流资料：该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位（50年一遇）为380.0m，常水位为378.0m，枯水位为375.0m。三、设计任务1、对处理构筑物选型做说明；2、对主要处理设施（格栅、沉砂池、初沉池、生化池、污泥浓缩池）进行工艺计算（附必要的计算草图）；3、按扩初标准，画出污水处理厂平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性；4、按扩初标准，画出污水处理厂工艺流程高程布置图，表示出原污水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式；5、编写设计说明书、计算书。四、设计成果1、设计计算说明书一份；2、设计图纸：污水处理厂平面布置图和污水处理厂工艺流程高程布置图各一张。五、参考资料1、《给水排水设计手册》第一、五、十、十一册2、《环境工程设计手册》（水污染卷）原污水污泥浓缩池污泥脱水机房出水格栅污水泵房沉砂池二沉池泥饼外运曝气池回流污泥3、室外排水设计规范设计计算说明书第一章城市污水处理厂设计第一节污水厂选址未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展发展和生态环境，危及国计民生。所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处理。而且工业废水排入城市批水管网时，必须符合一定的排放标准。最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。在设计污水处理厂时，厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。选择厂址应遵循如下原则：1.为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米。2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。4.要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。因为该市区全年主导风向为东北风，所以将厂址选在西南方向。第二节工艺流程1.污水处理工艺流程处理厂的工艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。城市生活污水一般以BOD物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处理法——活性污泥法为主。生活污水和工业废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能把所有的污染物质去除干净，一种污水往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。具体的流程为：污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去初SS45%,BOD25%，污水进入曝气池中曝气，从一点进水，采用传统活性污泥法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。2.污泥处理工艺流程污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从沉淀池排出的沉淀污泥，从生物处理排出的剩余活性污泥等。这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。污泥处理的方法是厌氧消化，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化等处理。具体过程为：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温二级消化。一级消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。二级消化池不加热，利用余热进行消化，消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外。本设计采用的工艺流程如下图所示。中格栅进水泵房细格栅沉砂池初沉池砂缺氧池好氧池二沉池排放河道栅渣剩余污泥初沉泥剩余污泥泵房污泥浓缩池贮泥池脱水机房垃圾填埋场第二章处理构筑物工艺设计第一节设计参数1.平均日流量dQ=15万d/m32.最大时流量最大时流量hmQ/81253max第二节泵前中格栅设计计算中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。1.格栅的设计要求（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：1)人工清除25～40mm2)机械清除16～25mm3)最大间隙40mm（2）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s.（3）格栅倾角一般取600（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s.（5）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。α1进水工作平台栅条α图1中格栅计算草图α2.格栅尺寸计算设计参数确定：设计流量Q1=2.257m3/s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前流速：v1=0.7m/s，过栅流速：v2=1m/s；渣条宽度：s=0.01m，格栅间隙：e=0.02m；栅前部分长度：0.5m，格栅倾角：α=60°；单位栅渣量：w1=0.07m3栅渣/103m3污水。设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。(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1112QBv=12.21257.22m，则栅前水深06.1212.22h1Bm（2）栅条间隙数：10506.1102.060sin257.2sinn21ehvQ（3）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+en=0.01×（105-1）+0.02×105=3.14m（4）进水渠道渐宽部分长度：进水渠宽：mBBL4.120tan212.214.3tan2'11（其中α1为进水渠展开角，取α1=20）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度06.1212.22L12Lm（6）过栅水头损失（h1）设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失：mgvkkhh13.060sin81.921)02.001.0(42.23sin2234201其中：4/3(/)seh0：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，当为矩形断面时β=2.42。（7）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=1.06+0.3=1.36mH=h+h1+h2=1.06+0.13+0.3=1.49m（8）栅槽总长度L=L1+L2+0.5+1.0+（1.06+0.30）/tanα=1.4+0.7+0.5+1.0+(1.06+0.3/tan60°=3.385m（9）每日栅渣量在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：dmKwWz/2.053.810006.18640007.0257.2100086400Q31max,所以宜采用机械清渣。第三节污水提升泵房设计计算1.设计参数设计流量：Q=2.257m/s，泵房工程结构按远期流量设计2.泵房设计计算采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后进入细格栅，再进入平流沉砂池，然后自流通过A/O池、二沉池及接触池。污水提升前水位380.15m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位387.82m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=387.82-380.15=7.67m水泵水头损失取2m沿程损失0.6m从而需水泵扬程H=Z+h=10.27m再根据设计流量2.257m3/s=8125m3/h，采用4台MF系列污水泵，单台提升流量542m3/s。采用ME系列污水泵（8MF-13B）4台，四用两备。该泵提升流量540～560m3/h，扬程11.9m，转速970r/min，功率30kW。占地面积为π52＝78.54m2，即为圆形泵房D＝10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌式。计算草图如下：进水总管中格栅吸水池最底水位图2污水提升泵房计算草图±0.00第四节泵后细格栅设计计算1.细格栅设计说明污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。2.设计参数确定：已知参数：Qmax=8125m3/h=2.257m3/s。栅条净间隙为3-10mm，取e=10mm，格栅安装倾角600过栅流速一般为0.6-1.0m/s,取V=0.9m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m，其渐宽部分展开角度为200设计流量Q=1983.6m3/s=551L/s栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/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ω1=0.10m3栅渣/103m3污水。3.设计计算污水由一根污水总管引入厂区，故细格栅设计一组，设计流量为：Q=2.257/s。（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式21112BvQ计算得栅前槽宽1112QBv=54.27.0257.22