水質(zhì)工程學(xué)課程設(shè)計

1、<p>　　1.任務(wù)書及原始資料</p><p><b>　　1.1設(shè)計目的</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中所給予的原始資料，對某小鎮(zhèn)的污水處理廠進行設(shè)計。通過設(shè)計學(xué)會運用原始資料，確定污水處理方案的一般原則，熟悉有關(guān)構(gòu)筑物的計算方法和了解設(shè)計步驟及規(guī)律，使學(xué)到的基本知識，基本理論和基本技能得到一次綜合性的訓(xùn)練。</p><

2、p><b>　　1.2設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　(1) 根據(jù)所提供的原始資料，確定污水所需的處理程度，并選擇處理方法。</p><p>　　(2) 根據(jù)污水處理程度結(jié)合污水廠的地形條件，選擇污水、污泥的處理流程和處理構(gòu)筑物。</p><p>　　(3) 對所選擇的處理構(gòu)筑物進行工藝設(shè)計計算，確定其型式和主要尺寸。</p&

3、gt;<p>　　(4) 繪制污水廠的總體布置(包括平面布置和高程圖)。</p><p>　　(5) 編寫說明書。</p><p><b>　　1.3設(shè)計原始資料</b></p><p>　　(1) 某小鎮(zhèn)污水廠附近地形圖一張，見附錄二。該鎮(zhèn)人口數(shù)為5萬人。</p><p>　　(2) 污水流量：日平均流量

4、Q=7500m3/d。日變化系數(shù)和時變化系數(shù)分別為 Kd=1.2，Kh=1.33。污水水質(zhì)：平均水溫為23°C。處理前BOD5=250mg/L， SS=300mg/L。污水經(jīng)過二級處理后DO=2mg/L，處理后的污水排入附近河流。</p><p>　　(3) 水文及地質(zhì)資料</p><p>　　a.污水廠附近最高洪水位260m，該河95%保證率的枯水量為1.5m3/s，河水流速為

5、0.8m/s，夏季河水平均溫度17°C，河水中溶解氧為7mg/L，河水中原有BOD5為2mg/L，懸浮物含量為49mg/L。</p><p>　　b.污水廠址地下水位距地表15m左右，土壤為砂質(zhì)粘土，抗壓強度在1.5公斤/cm2以上。土壤年平均溫度12°C，最低溫度2°C。</p><p><b>　　(4) 氣象條件</b></p

6、><p>　　夏季主導(dǎo)風(fēng)向為西南風(fēng)，氣壓為730.2mm汞柱，年平均氣溫為15.1°C，</p><p>　　冬季最低月平均溫度為8°C。</p><p><b>　　(5) 其它資料</b></p><p>　　a.廠區(qū)附近無大片農(nóng)田。</p><p>　　b.擬由省建筑公司施工

7、，各種建筑材料均能供應(yīng)。</p><p><b>　　c.電力供應(yīng)充足。</b></p><p>　　2.確定污水處理程度</p><p>　　本設(shè)計設(shè)計出水水質(zhì)達到一級B標(biāo)</p><p>　　處理程度按如下公式計算：</p><p>　　選擇處理程度高的η=93.33%作為本課程設(shè)計中污水廠的

8、處理程度</p><p>　　3.污水、污泥處理工藝流程</p><p>　　4.各污水處理構(gòu)筑物的計算</p><p><b>　　4.1格柵</b></p><p><b>　　4.1.1設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　最大設(shè)計流量Qmax=0.14m3/s，設(shè)柵前

9、水深h=0.4m，過柵流速v=1m/s，采用中格柵，柵條間距e=20mm，格柵安裝傾角α=60º。</p><p><b>　　4.1.2設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　格柵設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　4.1.2設(shè)計計算</b></p><

10、p><b>　　(1) 柵條間隙數(shù)</b></p><p>　　柵槽寬度：取柵條寬度s=0.01m</p><p>　　(2) 進水渠道漸寬部分長度：</p><p>　　若進水渠寬B1=1.0m，漸寬部分展開角α1=20º，此時進水渠道內(nèi)的流速為</p><p>　　進水渠道流速小于格柵流速且大于0.6

11、m/s故滿足要求</p><p>　　柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度</p><p>　　(3) 過柵水頭損失：</p><p>　　因柵條為矩形斷面，取k=3，β=2.42</p><p>　　(4) 柵后槽總高度：</p><p>　　取刪前渠道超高h2=0.3m，刪前槽高H1=h+h2=0.427m</

12、p><p>　　H=h+h1+h2=0.5+0.127+0.3=0.83m</p><p>　　(5) 柵槽總長度：</p><p>　　(6) 每日柵渣量：</p><p><b>　　采用機械清渣</b></p><p><b>　　4.2沉砂池</b></p>

13、<p><b>　　4.2.1設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　取最大流速v=0.25m/s，最大流速的停留時間t=40s。</p><p><b>　　4.2.2設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　沉砂池設(shè)計草圖</b></p><p><b&

14、gt;　　4.2.3設(shè)計計算</b></p><p>　　(1) 水流部分長度</p><p><b>　　(2) 水流斷面積</b></p><p><b>　　(3) 池總寬度</b></p><p>　　沉砂池設(shè)兩格，每格池寬b=0.5m，則池總寬度</p><

15、p><b>　　(4) 有效水深</b></p><p><b>　　(5) 沉沙斗容積</b></p><p>　　取城市污水沉沙量x1=3m3/105m3，清楚沉沙時間間隔t’=2d</p><p>　　(6) 每個沙斗所需容積</p><p>　　(7) 砂斗實際容積的計算</p&

16、gt;<p>　　設(shè)斗底寬α1=0.5m，傾角60º，斗高h3’=0.4m</p><p>　　則斗上口寬 </p><p><b>　　單斗實際容積</b></p><p><b>　　滿足</b></p><p><b>　　(8) 沉砂池高</b

17、></p><p>　　取 又</p><p>　　(9) 沉砂池總高度</p><p>　　取沉砂池超高h1=0.3m，則</p><p>　　(10)驗算最小流速</p><p>　　最小流速為僅在一格下工作時，n=1</p><p><b>　　符合要

18、求</b></p><p><b>　　4.3初沉池</b></p><p>　　4.3.1.設(shè)計參數(shù)</p><p>　　采用平流式沉淀池，BOD5去除率30%，SS去除率50%。</p><p><b>　　4.3.2設(shè)計草圖</b></p><p>　　平流

19、式沉淀池設(shè)計草圖</p><p><b>　　4.3.2設(shè)計計算</b></p><p>　　(1) 沉淀區(qū)有效水深</p><p>　　表面負荷取q=1.5m3/(m2·h)，沉淀時間取t=1.5h</p><p>　　(2) 沉淀區(qū)有效容積</p><p><b>　　(3

20、) 沉淀區(qū)長度</b></p><p>　　最大設(shè)計流量時水平流速取v=3.7mm/s</p><p>　　(4) 沉淀區(qū)總寬度</p><p>　　(5) 沉淀池分格數(shù)</p><p>　　每格寬度取b=4.2m</p><p>　　長寬比、長深比校核：</p><p><b

21、>　　符合要求</b></p><p>　　(6) 總污泥量計算</p><p>　　根據(jù)進水SS取C0=300mg/L，出水去除50%懸浮固體，因此取C1=150mg/L，污泥容量取r=1.0t/m3，污泥含水率取P0=96%，兩次排泥的時間間隔為48h。</p><p><b>　　(7) 污泥斗計算</b></p&

22、gt;<p>　　每座沉淀池污泥量 </p><p>　　每座沉淀池設(shè)1個污泥斗</p><p>　　每個污泥斗容積 </p><p>　　故每座沉淀池的污泥斗可存儲2d的污泥量，滿足要求。</p><p>　　(8) 沉淀池總高度</p><p>　　超高取h1=0.3m，緩沖層取

23、h3=0.5m，采用機械刮泥。</p><p>　　(9) 沉淀池總長度</p><p>　　(10) 出水堰長度復(fù)核</p><p>　　設(shè)一道導(dǎo)流墻每池出水堰長度為 </p><p><b>　　出水堰負荷為</b></p><p><b>　　合格</b></p&

24、gt;<p><b>　　4.4曝氣沉淀池</b></p><p><b>　　4.4.1設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　采用圓形完全混合合建式葉輪曝氣池，由于曝氣池前設(shè)置初沉池，因此曝氣池的進水BOD5設(shè)計為175mg/L，進水SS設(shè)計為150mg/L，曝氣池出水水質(zhì)達一級B標(biāo)，出水BOD5設(shè)計為20mg/L，出水SS設(shè)計為

25、20mg/L。</p><p>　　污泥負荷率取Ns=0.32kgBOD5/kgMLSS·d，曝氣池混合液污泥濃度取X=3.8g/L，污泥回流比取R=400%，曝氣池內(nèi)溶解氧取2mg/L。</p><p>　　氧化每公斤有機物需氧公斤數(shù)取a’=0.6，污泥自身氧化需氧率取b’=0.1，降解每公斤 BOD5所產(chǎn)生的 MLVSS取Y=0.5，污泥自身氧化率取Kd=0.1，氧轉(zhuǎn)移系數(shù)取

26、α=0.85 / β=0.95，污泥揮發(fā)分?jǐn)?shù)取。</p><p><b>　　4.4.2設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　曝氣沉淀池設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　4.4.2設(shè)計計算</b></p><p>　　(1) 污水處理程度計算</p&g

27、t;<p>　　處理水中非溶解性BOD5的值：</p><p>　　微生物自身氧化率取Kd=0.1，活性微生物在處理中所占的比例取Xa=0.4，處理水中懸浮固體濃度取Ce=20mg/L</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　處理水中溶解性BOD5值為：</p><p>&l

28、t;b>　　去除率</b></p><p>　　(2) 曝氣區(qū)容積計算</p><p>　　曝氣池混合液污泥濃度取X=3.8g/L</p><p>　　污泥負荷率取Ns=0.32kg BOD5/kg MLSS·d，曝氣池設(shè)置n=4座</p><p>　　(3) 沉淀區(qū)尺寸計算</p><p>

29、;　　根據(jù)污泥濃度取X=3.8g/L，查表上升流速取得μ=0.294mm/L，沉淀時間取t=1.5h，沉淀區(qū)面積為：</p><p><b>　　沉淀區(qū)容積為：</b></p><p><b>　　沉淀區(qū)高為：</b></p><p>　　(4) 需氧、充氧量計算</p><p><b>

30、　　需氧量R：</b></p><p><b>　　充氧量R0：</b></p><p>　　污水水溫取T=23°C，氧轉(zhuǎn)移系數(shù)取α=0.85 β=0.95，曝氣池內(nèi)溶解氧取C=2mg/L，Cs(20)= 9.17mg/L，</p><p><b>　　則：</b></p><p

31、>　　(5) 曝氣區(qū)尺寸的確定</p><p>　　采用泵行葉輪，當(dāng)R0=18kgO2/h時，葉輪直徑為900mm，功率4.7kW。</p><p><b>　　因此d=0.9m</b></p><p>　　曝氣區(qū)直徑 D1=7d=6.3m</p><p>　　曝氣區(qū)面積 </

32、p><p>　　(6) 導(dǎo)流室尺寸計算</p><p>　　導(dǎo)流室中污水下降速度取v2=15mm/s，則導(dǎo)流室面積為：</p><p><b>　　導(dǎo)流室外徑計算</b></p><p><b>　　導(dǎo)流室寬度計算</b></p><p>　　(7) 曝氣沉淀池直徑</p&

33、gt;<p>　　(8) 曝氣沉淀池其他各主要部位尺寸的確定</p><p><b>　　a.曝氣區(qū)直壁高：</b></p><p>　　b.曝氣沉淀池斜壁與曝氣區(qū)直壁呈45°角。</p><p>　　c.曝氣沉淀池池深取值 H=4.7m。</p><p>　　d.曝氣沉淀池斜壁高</p&

34、gt;<p>　　e.曝氣沉淀池池底直徑</p><p>　　(9) 回流窗孔尺寸的確定</p><p>　　污水通過回流窗孔的流速取值v1=100mm/s，于是，回流窗孔總面積為：</p><p>　　每池開20個回流窗孔，則每個窗孔面積為：</p><p>　　采用200×270mm的孔口，在孔口上安設(shè)擋板以調(diào)節(jié)過

35、水面積。</p><p>　　(10) 回流縫尺寸的確定</p><p>　　取曝氣區(qū)底直徑大于池底直徑0.5m，則：</p><p>　　回流縫寬取b=0.15m，順流圈長L=0.4m。則回流縫過水面積為：</p><p>　　回流縫內(nèi)污水的流速：</p><p><b>　　符合要求</b>&

36、lt;/p><p>　　(11) 曝氣沉淀池實際容積核算</p><p>　　曝氣沉淀池的總?cè)莘e為：</p><p>　　曝氣沉淀池結(jié)構(gòu)容積系數(shù)取5%，則其實際有效容積為：</p><p>　　沉淀區(qū)實際有效容積為：</p><p>　　曝氣區(qū)(包括導(dǎo)流室和回流區(qū))的實際有效容積為：</p><p>

37、;　　各部位實際有效容積與計算所需容積列于下表中，實際有效體積大于計算所需，所定尺寸勿需調(diào)整。</p><p>　　經(jīng)設(shè)計計算，采用四座圓形完全混合合建式葉輪曝氣沉淀池，每座直徑11.96m，深6.46m，水深4.7m，見附圖。</p><p><b>　　4.5污泥濃縮池</b></p><p><b>　　4.5.1設(shè)計參數(shù)<

38、;/b></p><p>　　本設(shè)計采用連續(xù)重力濃縮池，濃縮后的污泥含水率為97%，濃縮時間取T=10h</p><p><b>　　4.5.2設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　污泥濃縮池設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　4.5.3設(shè)計計算</b>

39、</p><p><b>　　(1) 污泥量</b></p><p><b>　　a.初沉池污泥產(chǎn)量</b></p><p><b>　　干固體量：</b></p><p><b>　　污泥體積：</b></p><p><b

40、>　　b.剩余污泥產(chǎn)量</b></p><p>　　降解每公斤 BOD5所產(chǎn)生的 MLVSS取Y=0.5，污泥自身氧化率取Kd=0.1，剩余污泥濃度取Xr=8kg/m3</p><p><b>　　干固體量：</b></p><p><b>　　污泥體積：</b></p><p>

41、　　(2) 污泥濃縮池面積計算</p><p>　　本設(shè)計采用兩個圓形污泥濃縮池，污泥固體通量取GL=40kg/(m2·d)。 </p><p><b>　　(3) 濃縮池直徑</b></p><p><b>　　(4) 濃縮池深度</b></p><p><b>　　有效水深：

42、</b></p><p>　　濃縮時間取T=10h</p><p>　　超高取h1=0.3m，緩沖層高度取h3=0.3m，池底坡度取i=0.05，泥斗為圓臺型，上底直徑D2=2.5m，下底直徑D1=1.0m，設(shè)機械刮泥機。</p><p>　　池底坡度造成的深度增加：</p><p><b>　　污泥斗高度：</b

43、></p><p><b>　　濃縮池深：</b></p><p><b>　　4.6消化池</b></p><p><b>　　4.6.1設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　本設(shè)計采用中溫消化池，不加熱、不攪拌，投配率為 6%～8%。池外介質(zhì)為大氣時，年平均氣溫為15

44、.1°C，冬季最低月平均溫度為8°C。池外介質(zhì)為土壤時，年平均溫度12°C，最低溫度2°C。</p><p><b>　　4.6.2設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　消化池設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　4.6.2設(shè)計計算</b><

45、;/p><p><b>　　(1) 污泥量</b></p><p>　　初沉池污泥量為58.15m3/d，經(jīng)濃縮池后的污泥量為63.88m3/d，含水率97%，揮發(fā)性有機物含量70%。</p><p>　　(2) 消化池容積計算</p><p>　　由于剩余活性污泥量較多，故采用揮發(fā)性有機負荷取S=1.3kg/(m3

46、3;d)，消化池總?cè)莘e：</p><p><b>　　取2100m3</b></p><p>　　(3) 消化池尺寸計算</p><p>　　采用兩級消化，容積比一級：二級=2:1，則一級消化池容積1400m3，用兩個，每個消化池容積700m3，二級消化池一個容積700m3。</p><p>　　消化池直徑D采用12m，

47、集氣罩直徑D3=2m，高h1=2.0m，池底錐底直徑d2=2m，錐角采用15°</p><p>　　消化池柱體高度應(yīng)大于 ，采用 。</p><p><b>　　消化池總高度 </b></p><p>　　(4) 消化池各部分容積</p><p><b>　　集氣罩容積 </b><

48、;/p><p><b>　　上蓋容積 </b></p><p>　　下錐體容積等于上蓋容積 </p><p><b>　　柱體容積 </b></p><p><b>　　消化池有效容積</b></p><p>　　(5) 消化池各部分表面積計

49、算</p><p><b>　　集氣罩表面積 </b></p><p>　　池上蓋表面積等于池底表面積</p><p>　　∴ </p><p><b>　　池柱體表面積：</b></p><p>　　地面以上部分 </p>

50、<p>　　地面以下部分 </p><p><b>　　消化池總表面積：</b></p><p><b>　　4.7紫外消毒池</b></p><p><b>　　4.7.1設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　紫外消毒選設(shè)備型號UV4000PLUS

51、，輻射時間：10-100s。UV4000PLUS紫外線消毒設(shè)備每3800m3/d需要2.5根燈管，每根燈管的功率為2800W。</p><p><b>　　4.7.2設(shè)計草圖</b></p><p><b>　　紫外消毒工藝流程</b></p><p><b>　　4.7.3設(shè)計計算</b></

52、p><p><b>　　需要燈管數(shù)：</b></p><p><b>　　，設(shè)計8根</b></p><p>　　選用4根燈管為一個模塊，則模塊數(shù)N=2，則共有燈管8根。</p><p>　　按設(shè)備要求紫外消毒池深度取0.5m，設(shè)池中水流速度為0.3m/s。</p><p>　　

53、紫外消毒池過水?dāng)嗝娣e：</p><p><b>　　消毒池寬度：</b></p><p><b>　　，設(shè)計為1m</b></p><p>　　消毒池實際水流流速為：</p><p><b>　　消毒池長度：</b></p><p>　　每個模塊長度2.

54、46m，本設(shè)計為便于施工取2.5m。</p><p>　　校核紫外線消毒輻射時間：</p><p>　　5.污水處理廠平面布置情況</p><p>　　綜合考慮地形、地質(zhì)、氣象、水文、遠期發(fā)展、環(huán)境影響等因素，力求達到污水處理廠流程合理、節(jié)約用地、建設(shè)投資省、管理方便、環(huán)境優(yōu)美、并能與后期發(fā)展合理結(jié)合。</p><p>　　5.1污水處理廠的

55、平面布置原則</p><p>　　(1) 布置緊湊，以減少污水處理廠的占地面積和連接管渠的長度，并便于操作管理，各構(gòu)筑物之間留必要的施工和檢修間距。</p><p>　　(2) 充分利用地形，力求挖填土方平衡以減少填、挖土方量和施工費用。</p><p>　　(3) 各構(gòu)筑物之間連接管盡量簡單、短捷，盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。</p>&

56、lt;p>　　(4) 建筑物布置應(yīng)注意朝向和風(fēng)向。</p><p>　　(5) 把生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開，盡量避免非生產(chǎn)人員在生產(chǎn)區(qū)通行和逗留，以確保生產(chǎn)安全。</p><p>　　(6) 對分期建造的工程，既要考慮近期的完整性，又要考慮遠期工程建成后整體布局的合理性，還應(yīng)該考慮分期施工方便。</p><p>　　5.2本設(shè)計中污水處理廠的平面布置情況</p

57、><p>　　(1) 考慮近遠期結(jié)合，分期建設(shè)，預(yù)留遠期建設(shè)用地，并使近期工程集中布置。</p><p>　　(2) 廠址選擇在離鎮(zhèn)區(qū)有一定距離的海拔較低處，充分利用地形高差，生產(chǎn)處理構(gòu)筑物呈梯級布置，依靠重力自流出水，構(gòu)筑物一邊與等高線平行，盡量減少挖填方。</p><p>　　(3) 處理構(gòu)筑物與設(shè)施的布置順應(yīng)流程、集中緊湊，以便于節(jié)約用地和運行管理。</p&

58、gt;<p>　　(4) 功能分區(qū)明確，生活區(qū)、管理區(qū)、污水處理區(qū)及污泥處理區(qū)相對獨立，生產(chǎn)處理構(gòu)筑物與生活建筑物分開布置，減少相互之間的干擾，保證生產(chǎn)安全和環(huán)境衛(wèi)生。</p><p>　　(5) 構(gòu)(建)筑物之間布置雙車道7m寬的大道，道路網(wǎng)絡(luò)基本呈方格網(wǎng)狀，大道連接各生產(chǎn)生活建筑物構(gòu)筑物，間距滿足交通、管道(渠)敷設(shè)、施工和運行管理等各方面的要求。</p><p>　　(

59、6) 廠區(qū)雨水就近順應(yīng)地勢排入河流，廠區(qū)生活污廢水送入污水處理系統(tǒng)。</p><p>　　(7) 廠區(qū)空閑地方均充分綠化，污水處理廠環(huán)境優(yōu)美。</p><p>　　污水處理廠平面布置詳見圖紙。</p><p>　　6.污水處理廠高程布置</p><p>　　污水處理部分高程布置計算</p><p><b>　

60、　管渠水力計算表</b></p><p><b>　　高程計算表</b></p><p>　　污泥部分高程布置計算</p><p>　　污泥處理流程的高程計算從初次沉淀池開始</p><p>　　初次沉淀池排出的污泥，其含水率為97%。初次沉淀池至污泥濃縮池的管道</p><p>