水质工程学设计报告

1科学技术学院课程设计报告2014----2015学年第1学期学生姓名：董玉堂学号：7013012043专业班级：给水排水工程121班指导老师：王晓玭时间：2014年12月8日—12日理工学科部2目录中文摘要前言第一章：总论第一节：工程背景第二节：设计依据及设计原则第二章：污水处理系统计算第三章：粗格栅第一节：设计说明第二节:设计计算第三节:过栅水头损失第四节：栅前渠通高第五节：栅槽总长度第六节：每日栅渣量计算第七节：清渣设备第八节：构筑物大小第四章：提升泵站第一节：泵站选择第二节：泵房设计计算第五章：细格栅第一节：设计参数第二节：设计计算第六章：沉砂池（曝气沉砂池）第一节：设计参数第二节：设计计算第三节：鼓风曝气系统第七章：配水井3第一节：配水井的设计计算第八章：初次沉淀池（平流沉淀池）第一节：设计参数第二节：设计计算第九章：生物转盘的设计第一节：计算转盘的面积第二节:确定转盘的个数及分组第三节：确定盘片数第四节：每台转轴的长度第五节：接触反应槽容积第六节：电动机的功率第七节：计算溶解性BOD及选用的盘片种类第八节：生物转盘的整体尺寸第九节：污泥的处理第十章：二沉池的设计计算第一节：辐流式二沉淀池的参数确定第二节：计算沉淀池的面积第三节：二次沉淀池的直径第四节：校核出水堰负荷第五节：校核固体悬浮物负荷第六节：澄清区高度第七节：池边水深第八节：污泥斗高第九节：二次沉淀池的总高第十节：流入槽设计第十章：消毒池第一节：加氯间和氯库设计第二节：加氯量第三节：储氯量第四节：设备选择第五节：加氯间和氯库的换气量4第十一章：污泥泵房设计第一节：污泥浓缩池第二节：贮泥池第十二章：污泥厂高程布置第一节：水头损失计算第二节：各构筑物高程摘要本次设计以相关资料为依据，设计一座城市污水处理厂，该厂每日处理量为46000立方米，由于本次设计以高效、经济为主，所以本次设计采用了生物转盘。生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥－－－生物膜。污水经沉淀池初级处理后与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使污水得到净化。在气动生物转盘中，微生物代谢所需的溶解氧通过设在生物转盘下侧的曝气管供给。转金表面覆有空气罩，从曝气管中释放出的压缩空气驱动空气罩使转金转动，当转金离开污水时，转金表面上形成一层薄薄的水层，水层也从空气中吸收溶解氧。应用范围主要用于城市污水、小区生活污水等低浓度废水处理处理。基本优点是：生物转盘采用了纸质叠层波纹体材料作盘片，样机的工艺流程合理，具有占地面积小、结构紧凑、能耗低、处理效率高、管理方便、操作容易等，处理污水量达1.25m／h，功耗为0.246kW。特别适用于中小型畜禽加工厂污水处理。基本缺点是：目前，国内外所用生物转盘的盘片存在着生物膜易脱落、处理效率低、能耗偏高等缺点。一、前言水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。我国水体污5染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。本设计是在对某城市生活污水分析后，进行的一整套污水处理厂的设计。其中，对进水水质、出水水质进行分析，对污水处理工艺流程的选择给予说明，对具体污水及污泥构筑物结构进行了详细计算。此次设计要求处理水量43000m3/d，设计水质：出水执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。课程设计对大学期间所学知识进行了综合运用和全面的总结，是教学计划不可缺少的组成的部分，也是大学学习的目标。通过课程设计掌握贯通大学期间各科课程之间的联系。为毕业以后若从事污水处理方面的设计施工及管理打下一个良好的基础。由于缺乏实践经验，本设计书中有不当或纰漏之处，恳请老师指出改正。并对在设计中给予我们指导和帮助的老师表示衷心的感谢。二、污水设计总则62.1设计范围该污水处理厂是为了处理某城市生活污水和工业废水的。对污水厂的工艺选择、主要构筑物的尺寸做出详细的说明和计算，并选出主要的机械设备，确定构筑物的平面布置、高程布置。对厂区其他辅助建筑物只划定区域面积，提出建议性使用性能，不做具体设计，并对污水处理厂进行粗略进行人员定制和投资估算。2.2设计原则(1)执行国家关于环境保护的政策，符合国家地方的有关法规、规范和标准；(2)采用先进可靠的处理工艺，确保经过处理后的污水能达到排放标准；(3)采用成熟、高效、优质的设备，并设计较好的自控水平，以方便运行管理；(4)全面规划、合理布局、整体协调，使污水处理工程与周围环境协调一致；(5)妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物，以免造成二次污染；(6)综合考虑环境、经济和社会效益，在保证出水达标的前提下，尽量减少工程投资和运行费用。三、设计原始资料3.1该厂平均设计污水流量为：最大流速Qmax=43000m³/d，平均流速Q=35833m³/d。3.2设计进水水质：pH=6~8，CODcr=200~250mg/L,BOD5=100~130mg/L,SS=70~150mg/L。3.3本工程设计中氮、磷的去除不作要求，其他各项指标均应达到«城镇污水处理厂污染物排放标准»GB18918-2002中的一级B标准，即要求出水BOD5降至20mg/L以下，CODcr降至60mg/L以下，SS降至20mg/L以下。3.4水文及水文地质资料（1）最高洪水位：42.5m；最大流量：Q=595m3/s（2）常水位：40.5m；平均流量：Q=215.3m3/s（3）枯水位:38.7m；最小流量：Q=28.25m3/s3.5气象资料（1）风向：夏季主风向是西南风（2）气温：最冷月平均为-0.8°C；最热月平均气温为27.4°C;极端气温：最高738°C，最低-21.5°C；（3）土壤冰冻深度：0.7m3.6处理工艺流程原水粗格栅集水池提升泵房细格栅沉砂池初沉池排泥生物转盘污泥处置污泥脱水机房污泥浓缩池污泥回流排水消毒池二沉池进水格栅间的设计与计算格栅是由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来节流污水中较粗大漂浮物。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，以减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。因此，本设计选用机械清除。本设计采用两道格栅，一道中格栅、一道细格栅。中格栅设于污水泵站前，细格栅设于污水泵站后。格栅的设计计算格栅式废水预处理方法的一种，一般安置在废水处理流程的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续处理构筑物的处理负荷。泵前格栅设计参数设计流量Qmax=43000m3/d=0.498m3/s栅前流速v1=0.8m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m,格栅间隙b=25mm栅前部分长度0.5m,格栅倾角α=650设计计算8（1）确定格栅前水深（m）Kz=11.0max7.2Q=11.0498.07.2=2.9根据最优水力断面公式Q=2121vB计算得：栅前槽宽B1=1max2vQ=8.0498.02=1.1m栅前水深h=21B=21.1=0.55m(2)栅条间隙数(n)n=2maxbhvsinQα=9.055.0025.065sin498.0=38.3所以取38根条栅式中：n---------中格栅间隙数Qmax----------最大设计流量，0.498m3/sb---------栅条间隙，取25mmh---------栅前水深，取0.55mv2-------过栅流速，取0.9m/sα-------格栅倾角，取650.(3)栅槽有效宽度（B）B=s(n-1)+bn=0.01(38-1)+0.02538=1.32m(4)进水渠道渐宽部分长度（L1）L1=11tan2B-Bα=20tan21.1-32.1=0.3m(其中α1为进水渠展开角)（5）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度（L2）L2=2L1=0.3/2=0.15m(6)过栅水头损失（h1）设栅条断面为锐边矩形断面形状，则：h1=kh0=kξgv222sinα=65sin81.929.00.0250.0142.23234=0.02m9其中ξ=34bsβh0: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=3ξ：阻力系数，与格栅断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42（7）栅后槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m,栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.55+0.02+0.3=0.87m栅前渠道深H1=h+h2=0.55+0.3=0.85m(8)栅格总长度(L)L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.3+0.15+0.5+1.0+0.87/tan65°=3.4m（9）每日栅渣量（W）W=21maxK1000WQ86400=1.11000055.0498.086400=2.2m3/d式中：Kz:总变化系数，取1.1W:每日栅渣量，m3/dW1:栅渣量m3/103m3,一般取0.1——0.01，W1=0.055因为W=2.2m3/d0.2m3/d所以采用机械清渣。泵后细格栅设计参数设计流量：Qmax=43000m3/d=0.498m3/s栅前流速：v1=0.8m/s;v2=0.9m/s栅条宽度：b=0.025m;格栅间隙s=10mm栅前部分长度：0.5m;格栅倾角α=600设计计算（1）确定格栅前水深（h）根据最优水力断面公式Qmax=2121vB计算得：栅前槽宽B1=1max2vQ=8.0498.02=1.11m栅前水深h=21B=211.1=0.55m10（2）栅条间隙数(n)n=2maxbhvsinQα=9.055.001.0sin60498.0≈102所以取102根条栅设计二组格栅，每组格栅间隙数n=51条式中：n:中格栅间隙数Qmax:最大设计流量，0.498m3/sB:栅条间隙，取10mm,即0.01mH:栅前水深，取1.11mv2:过栅流速，取0.9m/sα:格栅倾角，取600.（3）总槽宽栅槽有效宽度B2=s（n-1）+bn=0.01(51-1)+0.0151=1.01m所以总槽宽为B=1.012+0.2*2=2.42m(考虑中间隔墙厚0.2m)。式中：b:栅槽宽度，mS:栅条宽度，取0.01m。（4）过栅水头损失设栅条断面为锐边矩形断面形状，则：h1=kh0=kξgv222sinα=60sin81.929.00.0250.0142.23234=0.002m其中ξ=34bsβh0: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=3ξ：阻力系数，与格栅断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42（7）栅后槽总高度取栅前渠道超高h2=0.3m,栅后槽总高度H=h+h1+h2=1.11+0.02+0.3=1.43m栅前渠道深H1=h+h2=1.11+0.3=1.41m(8)栅格总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.3+0.15+0.5+1.0+1.41/tan60=2.6m11（9）每日栅渣量W=21maxK1000WQ86400=1.110001.0498.086400=3.9m3/d式中：Kz:总变化系数，取1.1W:每日栅渣量，m3/dW1:栅渣量m3/103m3,一般取0.1—0.01，W1=0.1(细格栅)因为W=3.9m3/d0.2m3/d所以采用机械清渣。由计算数据参考比较，选用回转式机械格栅除污机型号XWB-II-1-2,尺寸：外形格栅总长度2m，总宽度1m，厚度0.6m，最大荷载