水污染控制工程课程设计[1].

1水污染控制工程课程设计——设计题目1：某市卫星城（A区）污水处理厂设计2目录第一章总论第一节设计任务和内容第二节基本资料第二章污水处理工艺流程说明第三章处理构筑物设计第一节设计流量的确定第二节格栅设计计算第三节沉砂池设计计算第四节辐流式初沉池设计计算第五节传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算第六节向心辐流式二沉池设计计算第四章污泥量计算第五章污水处理厂的平面布置第六章污水厂的高程布置3第一章总论根据城市总体规划，计划将该卫星城将在近期内建成以轻工、科研和文教事业为主的小城镇，其中：工业以五个工厂为主体，人口为22万人。结合当地的气象资料、污水排水接纳河流资料、工程地质资料和城市的污水水量、水质，设置一个合适的污水处理厂处理污水。第一节、设计任务和内容：根据规划和所给的其它原始资料，设计污水处理厂，具体内容包括：1．选择污水厂的厂址；2．确定污水处理厂的工艺流程，选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸（附必要的草图）；3．污水厂的工艺平面布置图，内容包括：标出水厂的范围、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（1＃图）；4．污水厂工艺流程高程布置，表示原水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及污水厂排放口的标高（1＃图）；5．按施工图标准画出曝气池的平面、立面和剖面图（1＃图）；6．按扩大初步设计的要求，画出二沉池的工艺设计图，包括平面图、纵剖面及横剖面图（1＃图）；7．编写设计说明书、计算书。第二节、基本资料：1．气象资料风向全年主导风向为北风，夏季主导风向为南风年平均风速3.3m/s降雨量年平均900~1200mm，其中2/3集中在夏季，7月15日至8月10日为暴雨集中期温度年平均11oC，极端温度：最高37.3oC，最低-20oC土壤冰冻深度0.7~0.83m地基承载力各层均在120Kpa以上地下水位地面下2.0m2．污水排水接纳河流资料：据1960~1998年连续观测，河道的最高洪水位标高为214.00m，常水位标为211.00m，枯水位标高为209.00m。经当地环保部门商定：城市二级污水处理厂排水（BOD5≤30mg/l，SS≤30mg/l）满足河水水质要求。43．工程地质资料：地质钻探结果表明，沿河地质结构（由上而下）由表土层、亚粘土层、细砂中砂层、卵石层以及基岩层构成。其中表土层2m以下，亚粘土层3.5~6.5m。基岩层最浅7m以下，最深12m以下，地基计算强度建议采用2.1kg/cm2，地下水质对各类水泥均无侵蚀作用，地震基本烈度为7度。4．污水水量、水质根据城市总体规划，该卫星城将在近期内建成以轻工、科研和文教事业为主的小城镇，其中：工业以五个工厂为主体，人口（A）为22万人。环保规划及水量、水质如下：1)排水系统：雨水与污水采用分流制，生活污水与工业废水为合流制，污水处理厂只考虑处理生活污水与工业废水，输入污水厂的污水干管直径为900mm，管底埋深为地面以下5.3m，充满度为0.5；注：（1）表中数值为日平均值；（2）工业废水的时变化系数为1.3，生活污水总变化系数为1.4；（3）污水平均水温为25oC（夏季）和15oC左右（冬季）；（4）工业废水的水质不影响生物处理。2)A区地面由北向南坡度为1%，污水处理厂拟用场地选在A区南段，此处由西北向东南方向的坡度为0.5%，进入污水厂的A区排水管端点的地面标高为220.00m第二章污水处理工艺流程说明类别流量(m3/d)COD(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)pH生活污水270004003002006~7工业废水甲厂48006003504006~7乙厂130010005007006.8~7.5丙厂1200496185中性丁厂3700657281131中性戊厂500047819199中性5集水井沉砂池初沉池曝气池二沉池接触池计量槽浓缩池贮泥池一级消化脱水机房二级消化污泥泵房泥饼外运污泥出水回流污泥剩余污泥剩余污泥鼓风机房加氯进水第二章处理构筑物设计第一节设计流量的确定1.平均日流量平均日流量为343000/aQmd2.最大日流量污水日变化系数取1.3K1.081.2zhKK日＝，而daQKQ日＝，则有：最大日流量3daQKQ1.0843000m/d日＝＝＝464003.最大日最大时流量（设计最大流量）时变化系数取K1.3h＝，而dhQQK24h＝，则有：最大日最大时流量3dhQ46400QK1.32513m/h2424h＝＝第二节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.格栅的设计要求格栅格栅6（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）格栅倾角一般用450～750。机械格栅倾角一般为600～700.（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s.（5）栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：1）格栅间隙16～25mm适用于0.10～0.05m3栅渣/103m3污水；2）格栅间隙30～50mm适用于0.03～0.01m3栅渣/103m3污水.（6）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=32513/mh=0.70m3/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=0.9m/s；渣条宽度：s=0.01m，格栅间隙：b=0.02m；栅前部分长度：0.5m，格栅倾角：α=60°；单位栅渣量：w1=0.05m3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:7栅前槽宽1112QBv=20.70.7=1.41m，则栅前水深11.410.7122Bhm（2）栅条间隙数：12sin0.7sin6048.10.020.710.9Qnbhv(取n=48)（3）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+bn=0.01×（48-1）+0.02×48=1.43m考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.4=3026m（4）进水渠道渐宽部分长度：1113.261.412.542tan2tan20BBLm（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12222.541.27LLm（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：42223100.010.9sin32.42()sin600.10320.0229.81vhkhkmg其中：4/3(/)sb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=0.71+0.3=1.01mH=h+h1+h2=0.71+0.103+0.3=1.11m（8）栅槽总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=2.54+1.27+0.5+1.0+1.01/tan60°=7.06m（9）每日栅渣量在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：max331864000.70.0586400(/)0.2/10001.21000ZQWmdmdK＝2.52所以宜采用机械清渣。第三节沉砂池设计计算1.沉砂池的选型：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四8种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。2设计资料1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间40s；2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5米，以创造平稳的进水条件；3）进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。计算草图如下图所示：2.1设计参数确定LL3L2aL2L1h3hdh2h1进水图4平流式沉砂池计算草图出水B1DN200闸阀H1B9设计流量：maxQ=700L/s（设计2组池子，每组Q=450L/s=0.45m3/s）设计流速：v=0.25m/s水力停留时间：t=40s2.2池体设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.25×40=10m（2）水流断面面积：2AQ/v0.45/0.251.8m（3）沉砂池总宽度：每组宽取B=2m0.6m（4）有效水深：h2=A/B=1.8/2=0.9m（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，则每个沉砂斗容积3max166464002300.70410410QTXVm（每组沉砂池设两个沉砂斗，两组共有4个沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=30m3/105m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：1221.00.501.65tan60tan60dhaam沉砂斗容积：2222111.0()(1.651.650.500.50)33dhVaaaa=1.27m3（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：221021.653.3522LaLm则沉泥区高度为h3=hd+0.06L2=1.0+0.06×3.35=1.20m池总高度H：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.6+1.20=2.1m（8）进水渐宽部分长度:1121.271.02tan202tan20BBLm（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=1.0m（10）校核最小流量时的流速：minmin1minQnA10最小流量一般采用即为0.5Qmax，则minmin1min0.50.71.2/0.15/10.62QmsmsnA，符合要求.(11)进水渠道格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为:1110.70.93/1.50.5QvmsBH式中：B1——进水渠道宽度（m），本设计取1.5m；H1——进水渠道水深（m），本设计取0.5m。(12)出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：221330.7()()0.26220.41.529.8QHmmbg式中：m——流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4；（13）排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。第四节辐流式初沉池设计计算辐