《水污染控制工程》課程設計大學二期工程污水處理站工藝設計

《水污染控制工程》課程設計 設計說明書 設計題目：##大學二期工程污水處理站工藝設計 任課教師： 指導教師： 第 組學生： 2014年6月13日 《水污染控制工程課程設計》設計說明書 小組成員及任務分配情況 第21組組員： 組員： 任務分配： 曝氣沉砂池設計： SBR池設計： 總平面布置： 高程布置： ##大學十陵校區(qū)二期工程污水處理站工藝設計 《水污染控制工程課程設計》設計說明書 目錄 目錄 第一章 緒論 1 1.1設計任務和內(nèi)容 1 1.1.1設計題目 1 1.1.2設計目的 1 1.1.3設計內(nèi)容與要求 1 1.2基本資料 3 1.2.1污水進水水質(zhì)和水量 3 1.2.2出水水質(zhì)要求 3 1.2.3廠區(qū)條件 4 1.3設計原則 4 1.4設計依據(jù) 4 第二章 總體設計 5 2.1 設計方案的選擇與確定 5 2.2 工藝流程說明 7 2.2.1工藝流程 7 2.2.2工藝流程中各構筑物單元的功能 8 2.3污水站總平面布置 8 第三章 構筑物設計及計算 9 3.1水量計算 9 3.2格柵 9 3.2.1設計說明 9 3.2.2中格柵 10 3.2.3細格柵 12 3.3曝氣沉砂池 14 3.3.1設計參數(shù) 14 3.3.2設計計算 15 3.4 SBR池 17 3.4.1設計說明 17 3.4.2設計參數(shù) 18 3.4.3設計計算 18 3.4.4潷水器的選擇 21 3.5接觸池 21 3.5.1設計參數(shù) 21 3.5.2設計計算 22 3.5.3加氯量 23 3.6污泥的處理 23 3.6.1設計參數(shù) 23 3.6.2設計計算 23 第四章 污水處理廠的總體布置 25 4.1污水處理廠平面布置 25 4.1.1污水處理系統(tǒng)平面布置原則 25 4.1.2總平面布置結果 26 4.2處理構筑物高程布置 27 4.2.1構筑物水頭損失 27 4.2.2水頭損失計算及高程設計 27 4.2.3 處理構筑物及管道的水頭損失 28 4.2.4 其余構筑物計算 29 4.2.5各污水處理構筑物的高程 30 第五章 投資估算 32 5.1基本建設投資 32 5.2運行費用估算 33 5.2.1耗電費 33 5.2.2員工工資 33 5.2.3其他費用 33 第六章 結論 35 附錄 36 ##大學十陵校區(qū)二期工程污水處理站工藝設計 II 《水污染控制工程課程設計》設計說明書 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1設計任務和內(nèi)容 1.1.1設計題目 ##大學十陵校區(qū)二期工程污水處理站工藝設計 1.1.2設計目的 1、通過課程設計，使學生掌握水處理工藝選擇、工藝計算的方法，掌握平面布置圖、高程圖及主要構筑物的繪制方法，掌握設計說明書的寫作規(guī)范。 2、本設計是《水污染控制工程》教學中一個重要的實踐環(huán)節(jié)，要求綜合運用所學的有關知識，在設計中掌握解決實際工程問題的能力，并進一步鞏固和提高理論知識。 1.1.3設計內(nèi)容與要求 （一）設計內(nèi)容：根據(jù)任務書給定資料，完成一個小型污水處理廠的工藝設計。 （二）設計要求： 1、設計說明書 （1） 說明校園基礎資料、設計任務、工程規(guī)模、水質(zhì)水量、工藝流程和選擇理由，根據(jù)規(guī)范選擇設計參數(shù)、計算主要構筑物的尺寸和個數(shù)、確定主要設備（特別是曝氣設備及系統(tǒng)的計算和選型）的型號和數(shù)量等； （2）要求對各構筑物進行計算 各構筑物的計算過程、主要設備（如水泵、鼓風機等）的選取、污水處理廠的高程計算（各構筑物內(nèi)部的水頭損失查閱課本或手冊，構筑物之間的水頭損失按管道長度計算）等。 2、設計圖紙 圖紙右下角為設計圖簽，注明圖名、比例、學生班級、姓名等。 （1）污水處理廠總平面布置圖1張（A3 CAD圖）。 ① 要求以計算或選定尺寸按一定比例繪出全部處理構筑物、及附屬建筑物、道路、綠化、廠界。廠區(qū)內(nèi)構筑物布置要合理，可按功能劃分成幾個區(qū)域（如：污水處理區(qū)、污泥處理區(qū)、辦公及輔助區(qū)等）。標注構筑物外形尺寸、平面位置（可用相對坐標（x, y）表示，以某點的相對坐標為零點）； ② 繪出各種管渠、閥門、檢查井等（例如：污水管、排泥管、回流污泥管、超越管、總事故管、空氣管、上清液管、沼氣管等）。標注管徑、渠道尺寸、長度和坡度； ③ 在右上角繪出指北針； ④ 繪制管線等圖例； ⑤ 列表說明圖中構（建）筑物的名稱、數(shù)量和尺寸； ⑥ 圖紙布局要美觀。 （2）污水處理廠工藝流程圖1張（A4 CAD圖）。 ① 畫出各構筑物及管道連線簡圖，并標明各構筑物名稱； ② 圖紙布局要美觀。 （3）污水處理廠高程布置圖1張（A3 CAD圖）。 ① 在污水與污泥處理流程中，要求沿污水、污泥在處理廠中流動的最長路程繪制流程中各處理構筑物、連接管渠的剖面展開圖（從污水進廠的粗格柵起，至處理后的排水渠）； ② 圖中要畫出設計地面線、構筑物中水面線及標高，標注各構筑物的頂部、底部及水面線標高，標注構筑物名稱； ③ 圖紙布局要美觀。 （三）設計成果： 1、設計說明書一份，含相關計算說明（說明書具體內(nèi)容見附件6）； 2、設計圖紙一套，包括：平面布置圖、系統(tǒng)工藝圖、高程布置圖。 注：以上成果每人提交一份，A4紙，打印裝訂成冊。 （四）對設計成果的其他要求： 1、設計說明書 （1）計算步驟要詳細，先給出完整的計算公式和列出設計參數(shù)，然后帶入公式進行認真計算。 （2）說明書書寫認真、語句通順。 （3）說明書統(tǒng)一采用左側裝訂。 （4）嚴禁抄襲，各組間計算書和說明書出現(xiàn)雷同全部返回重做。 2、圖紙 （1）圖紙規(guī)格、繪圖基本要求必須符合有關制圖標準。 （2）繪圖要認真。線條寬度從粗到細的順序（參考）是：管線、構筑物、其他線條及尺寸標注線等。 （3）圖中所有文字和數(shù)字標注采用仿宋體，要求字體大小一致，排列整齊。 （4）圖中相關尺寸必須與設計說明書計算結果一致。 （5）嚴禁抄襲。各組間出現(xiàn)雷同圖紙全部返回重做。 1.2基本資料 1.2.1污水進水水質(zhì)和水量 （1）設計水量：800 T/d； （2）水質(zhì)：通過對污水處理進水水質(zhì)的分析，BOD、COD濃度較高，而且BOD/COD達到0.57，此時污水的生化性能較好。 表1-1 設計水質(zhì)表 序號 項 目 平均值(mg/l ) 序號 項 目 平均值(mg/l ) 1 CODcr 300-350 4 SS 200-300 2 BOD5 200 5 pH 6-9 3 NH3-N 40 6 總P 5 1.2.2出水水質(zhì)要求 處理要求：處理后的水質(zhì)達到《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）中綠化用水水質(zhì)標準。具體指標見表1-2。 表1-2 排放水質(zhì)表 序號 項 目 指標值(mg/l) 1 CODcr 60 2 BOD5 20 3 pH 6.0～9.0 4 SS 30 5 總余氯 0.2 6 糞大腸菌群（個/L） 3 1.2.3廠區(qū)條件 （1） 地勢平坦； （2） 氣象條件：最低氣溫-5℃，最高氣溫41℃，多年平均降雨量580mm/y，主導風向SE； （3）工程地質(zhì)：地質(zhì)良好，適合于修建污水處理廠；地下水位-9m；廠區(qū)平均海拔高程462m。 （4）進水條件：來水水頭為無壓；來水管底標高460m。 （5）排水條件：距離廠區(qū)西側500m有一校區(qū)水湖，；最高水位455m。 1.3設計原則 （1）污水處理工藝運行費用低，投資經(jīng)濟較為合理；工藝設計具有較好的耐沖擊負荷和良好操作的靈活性； （2）整體布局本著簡潔、美觀、合理的原則，符合國家環(huán)保、消防和綠化的相關規(guī)定； （3）動力設備采用了當前先進設備，保證其長期較為平穩(wěn)地運行； （4）綜合考慮場地相關條件，設計時需要綜合考慮構筑物及相關設備的平面布置及合理的高程布置，同時需要考慮選用工作效率高的設備設施和降低設備設施的占地； （5）本項目處理構筑物大多采用半地埋式的方式設計，這樣能有效的控制臭味、噪聲對周圍環(huán)境的影響，妥善處理，能有效控制二次污染。另外可在其頂端種植花草，不僅能美化環(huán)境，也能有效凈化空氣。 （6）本項目工程竣工后，力求經(jīng)濟、環(huán)境、社會三方面都達到最佳效益。 1.4設計依據(jù) (1) 《污水綜合排放標準》（GB8978-1996） (2) 《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002） (3) 《室內(nèi)排水設計規(guī)范》（GBJ14-87） (4) 《室外排水設計規(guī)范》（GBJ14-1996） (5) 《低壓電氣設備控制》 （GB/T4720-1984） (6) 《建筑給水排水設計規(guī)范》 （GBJ15-88） (7) 《環(huán)境噪聲標準》 （GB5096-93） (8) 《建設項目環(huán)境保護管理條例》 （國務院令第253號，1998.11.29） ##大學十陵校區(qū)二期工程污水處理站工藝設計 40 《水污染控制工程課程設計》設計說明書 第二章 總體設計 第二章 總體設計 2.1 設計方案的選擇與確定 生活污水處理的目的是使之達標排放或污水回用于農(nóng)田灌溉、城市景觀和工業(yè)生產(chǎn)等，以保護環(huán)境不受污染，節(jié)約水資源。 污水處理工藝流程的選定，主要以下列各項因素作為依據(jù)： （1）污水處理應達到的處理程度是選擇工藝的主要依據(jù)。 （2）污水處理工藝的投資和運行費用合理，工程投資和運行費用也是工藝流程選擇的重要因素之一。根據(jù)處理的水質(zhì)、水量，選擇可行的幾種工藝流程進行全面的技術經(jīng)濟比較，確定工藝先進合理、工程投資和運行費用較低的處理工藝。 （3）根據(jù)當?shù)刈匀弧⒌匦螚l件及土地與資源利用情況，因地制宜、綜合考慮選擇適合當?shù)厍闆r的處理工藝。盡量少占農(nóng)田或不占農(nóng)田，充分利用河灘沼澤地、洼地或舊河道。 （4）考慮分期處理與排放利用情況。例如根據(jù)當?shù)爻鞘幸?guī)劃，先建一期工程，再建二期工程。 （5）施工與運行管理。如地下水位較高、地質(zhì)條件較差的地區(qū)，就不宜選用深度大、施工難度高的處理構筑物。也應考慮所確定處理工藝運行簡單、操作方便、便于實現(xiàn)自動控制等。 本污水處理站出水水質(zhì)指標執(zhí)行抵擋標準《水污染排放限制》一級標準。 表2-1 進出水質(zhì)與去除率 設計進水水質(zhì)指標 設計出水水質(zhì)指標 去除率 CODcr 300-350 60 82.9% BOD5 200 20 90% SS 200-300 30 90% 進出水質(zhì)對污染物的去除率要求如上表2-1所示。 通過對污水處理進水水質(zhì)的分析，BOD、COD濃度較高，而且BOD/COD達到0.57， 此時污水的生化性能較好。 為了選擇出經(jīng)濟技術更合理的處理工藝，以下對適合于中小型污水處理站的除磷脫氮 工藝進行經(jīng)濟技術比較。適合于中小型污水處理站的除磷脫氮工藝的比較。 表2-2 適合于中小型污水處理站的除磷脫氮工藝的比較 工藝 名稱 氧化溝工藝 AO 工藝 A2O工藝 SBR工藝 優(yōu) 點 1.處理流程簡單，構筑物少，基建費用?。?.處理效果好，有穩(wěn)定的除P脫N功能；3.對高濃度的工業(yè)廢水有很大稀釋作用；4.有較強的抗沖擊負； 5.能處理不容易降解的有機物；6.污泥生成量少，污泥不需要消化處理，不需要污泥回流系統(tǒng)；7.技術先進成熟，管理維護簡單；8.國內(nèi)工程實例多，容易獲得工程設計和管理經(jīng)驗；9.對于中小型無水廠投資省，成本底；10.無須設初沉池，二沉池。 1．污泥沉降性能好；污泥經(jīng)厭氧消化后達到穩(wěn)定；3.用于大型水廠費用較低；4.沼氣可回收利用。 1.具有較好的除P脫N功能；2. 具有改善污泥沉降性能的作用的能力，減少的污泥排放量；3.具有提高對難降解生物有機物去除效果，運行效果穩(wěn)定；4.技術先進成熟，運行穩(wěn)妥可靠；5.管理維護簡單，運行費用低；6沼氣可回收利用7.國內(nèi)工程實例多，容易獲得工程設計和管理經(jīng)驗。 1.流程十分簡單；2.合建式，占地省，處理成本底；3. 處理效果好，有穩(wěn)定的除P脫N功能；4.不需要污泥回流系統(tǒng)和回流液；不設專門的二沉池；5.除磷脫氮的厭氧，缺氧和好氧不是由空間劃分的，而是由時間控制的。 缺 點 1.周期運行，對自動化控制能力要求高；2.污泥穩(wěn)定性沒有厭氧消化穩(wěn)定；3.容積及設備利用率低；4.脫氮效果進一步提高需要在氧化溝前設厭氧池。 1.用于小型水廠費用偏高；2.沼氣利用經(jīng)濟效益差；3，污泥回流量大，能耗高。 1.處理構筑物較多；2，污泥回流量大，能耗高。3. 用于小型水廠費用偏高；4.沼氣利用經(jīng)濟效益差。 1.間歇運行，對自動化控制能力要求高；2.污泥穩(wěn)定性沒厭氧消化穩(wěn)定；3.設備利用率低；4.變水位運行，電耗增大；5除磷脫氮效果一般。 通過比較，SBR處理工藝出水水質(zhì)良好，無需設置調(diào)節(jié)池；SVI值較低，污泥易于沉淀，一般情況下，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；通過對運行方式的調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)能夠進行脫氮和除磷反應；應用電動閥、液位計、自動計時器及可編程序控制器等自控儀表，可能使本工藝過程實現(xiàn)全部自動化，而由中心控制室控制；運行管理得當，處理水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式；加深池深時，與同樣的BOD-SS負荷的其它方式相比較，占地面積較??；耐沖擊負荷，處理有毒或高濃度有機廢水的能力強。該污水處理站為##大學十陵校區(qū)二期工程的污水處理站，服務區(qū)范圍內(nèi)主要為生活廢水，生活污水的處理量較小，不宜采用活性污泥法和物理化學法。考慮污水達到出水水質(zhì)、經(jīng)濟合理、占地面積小等因素，故本設計采用SBR法。SBR處理工藝是一種比較適合小型生活污水處理的工藝技術。 SBR是序批式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場合。 2.2 工藝流程說明 2.2.1工藝流程 本課題方案采用預處理→SBR池→消毒的主體處理工藝。 工藝流程如下所示（圖2-1）： 中格柵 提升泵 細格柵 曝氣沉砂池 砂外運 鼓風機房 SBR 接觸池 加氯 出水 進水 儲泥池 污泥 圖2-1 SBR工藝流程圖 2.2.2工藝流程中各構筑物單元的功能 （1）格柵 格柵一般斜置在進水泵站之前，由一組或多組想平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝，主要對水泵起保護作用，截去生活污水中較大的懸浮物。 （2）提升泵 將污水提升進入SBR反應池。 （3）曝氣沉淀池 利用鼓風機充入的氧氣進行曝氣反應。 （4）SBR池 進水期、反應期、沉淀期、排水排泥期、閑置期五個階段為一個周期周而復始的運行，以達到不斷進行污水處理的目的。 （5）接觸池 保證消毒劑與水有充分的接觸時間，是消毒劑發(fā)揮作用，達到預期的殺菌效果。 （6）鼓風機房 提供微生物所需氧氣。 （7）儲泥池 通過對集泥池最高水位的控制來達到污泥自流的要求。 2.3污水站總平面布置 本污水處理站平面布置在滿足工藝流程的前提下進行布置，大致分為生活區(qū)、污水處理區(qū)、污泥處理區(qū)和預留區(qū)四區(qū)，布置緊湊，進出水流暢。其中，綜合辦公樓、停車位等在入廠正門一側附近，方便本廠職工辦公和起居生活，同時也方便外來人員；格柵間氣味大，污泥區(qū)設在夏季主導風向的下風向。 《水污染控制工程課程設計》設計說明書 第三章 構筑物設計及計算 第三章 構筑物設計及計算 3.1水量計算 平均日流量Q： （3-1） 生活污水變化系數(shù)查表3-1 表3-1 生活污水量總變化系數(shù) 平均日流量 5 15 40 70 100 200 500 ≧1000 總變化系數(shù)K總 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 通過內(nèi)插法計算?。?.17。 設計最大流量： （3-2） 3.2格柵 3.2.1設計說明 根據(jù)所給設計資料及后續(xù)工藝流程，本設計確定采用中、細兩道格柵，中格柵設置在進水泵房之前?？紤]到水量并不大，各級格柵均設置兩臺，一臺投入運行，另一臺備用，每臺設計處理水量為最大來水量。 格柵一般斜置在進水泵站之前，一方面可防止后續(xù)管道設備的堵塞，另一方面及時清理可避免懸浮固體有機質(zhì)腐化溶入廢水中而成為溶解性有機質(zhì)，導致廢水COD、BOD濃度提高。它本身的水流阻力并不大，水頭損失只有幾厘米，阻力主要產(chǎn)生于篩余物堵塞柵條，一般當格柵的水頭損失達到10～15厘米時就該清洗。格柵按形狀可分為平面格柵和曲面格柵兩種，按格柵柵條間隙可分為粗格柵（50～100mm），中格柵（10～40mm），細格柵（3～10mm）三種。 （1）水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合下列要求： 人工清除 25～40mm 機械清除 16～25mm 最大間隙 40mm （2）在大型污水處理廠或泵站前原大型格柵(每日柵渣量大于0.2m3),一般應采用機械清渣； （3）格柵傾角一般用45～75，機械格柵傾角一般為60～70； （4）通過格柵的水頭損失一般采用0.08～0.15m； （5）過柵流速一般采用0.6～1.0m/s。 3.2.2中格柵 3.2.2.1設計參數(shù) 中格柵設計參數(shù)見表3-2 表3-2中格柵設計參數(shù) 重要參數(shù)的取值依據(jù) 本設計取值 安裝傾角一般取60～70 α=60 柵前水深一般取0.3～0.5m h=0.4m 柵條間距寬：粗：>40mm中：15～25mm細：4～10mm b=20mm 水流過柵流速一般取0.6～1.0m/s v=0.6m/s 格柵受污染物阻塞時水頭增大的倍數(shù)一般采用3 k=3 柵前管道超高一般采用0.3m h2=0.3m 柵渣量(m3/103m3污水)取0.1~0.01 W=0.07 進水管道漸寬部分的展開角度一般為20 K總=2.17 柵條斷面形狀 迎水背水面均為 銳邊矩形 阻力系數(shù)計算公式 =β(s/b) 4/3 柵條尺寸（mm） 寬S=10mm 3.2.2.2設計計算 （1）柵條間隙數(shù)： （3-3） （2）柵槽寬度： （3-4） （3）柵槽總長： 若進水渠寬B1=0.07m，漸寬部分張開角α=20，則： (3-5) （4）柵槽與出水管道連接處的漸窄部分長度(L2)： （3-6） （5）通過格柵的水頭損失（h1） 設柵條斷面為銳邊矩形斷面β=2.42。 （3-7） （6）柵后槽總高度(H)： 設柵前管道超高h2=0.3m （3-8） （7）柵槽總長度(L) （3-9） （8）格柵日柵渣量格柵間隙為21mm,單位體積柵渣量，一般采用（0.1-0.01），本設計取=0.07； （3-10） 柵渣量小于0.2m3/d，宜采用人工清渣。 計算草圖如下: 圖3-1 中格柵水力計算圖 則格柵尺寸 (3-11) 3.2.3細格柵 3.2.3.1設計參數(shù) 細格柵設計參數(shù)見表3-3 表3-3 細格柵設計參數(shù) 重要參數(shù)的取值依據(jù) 本設計取值 安裝傾角一般取60～70 α=60 柵前水深一般取0.3～0.5m h=0.4m 柵條間距寬：粗：>40mm中：15～25mm細：4～10mm b=5mm 水流過柵流速一般取0.6～1.0m/s v=0.60m/s 格柵受污染物阻塞時水頭增大的倍數(shù)一般采用3 k=3 柵前管道超高一般采用0.3m h2=0.3m 柵渣量(m3/103m3污水)取0.1~0.01 W=0.09 進水管道漸寬部分的展開角度一般為20 Kz=2.17 柵條斷面形狀 迎水背水面均為銳邊矩形 阻力系數(shù)計算公式 =β(s/b) 4/3 柵條尺寸（mm） 寬S=10mm 3.2.3.2設計計算 （1）設計流量（最大流量）Qmax: Qmax= 0.02m3/s （2）格柵的間隙數(shù)(n)： （3-12） （3）柵槽寬度： （3-13） （4）柵槽總長： 若進水渠寬B1=0.2m，漸寬部分張開角α=20，則： （3-14） （5）柵槽與出水管道連接處的漸窄部分長度(L2)： （3-15） （6）通過格柵的水頭損失（h1） 設柵條斷面為銳邊矩形斷面β=2.42。 （3-16） （7）柵后槽總高度(H)： 設柵前管道超高h2=0.3m （3-17） （8）柵槽總長度(L) （3-18） （9）格柵日柵渣量格柵間隙為21mm,單位體積柵渣量，一般采用（0.1-0.01），本設計取=0.05； （3-19） 柵渣量小于0.2m3/d，宜采用人工清渣。 細格柵水力計算圖見圖3-2 圖3-2 細格柵水力計算圖 3.3曝氣沉砂池 3.3.1設計參數(shù) （1）廢水在曝氣沉砂池過水斷面周邊的最大旋轉(zhuǎn)速度為0.25～0.30m/s，在池內(nèi)的水平前進速度為0.08～0.12m/s。如考慮預曝氣的作用，可將曝氣沉砂池過水斷面增大3～4 倍。池底坡度i = 0.1 ~ 0.5。 （2）最大設計流量時，廢水在池內(nèi)的停留時間為1～3min。如考慮預曝氣，則可延長池身，使停留時間為10～30min。 （3）有效水深取2～3m，寬深比取1.0～1.5，長寬比取5。若池長比池寬大得多時，則應考慮設置橫向擋板，池的形狀應盡可能不產(chǎn)生偏流或死角，在集砂槽附近安裝縱向擋板。 （4）曝氣裝置安裝在池內(nèi)的一側，距池底約為0.6～0.9m，空氣管上應設置空氣調(diào)節(jié)閥門，曝氣穿孔管孔徑為2.5～6.0mm，曝氣量約為0.2m3/m3污水或3～5m3/（m2h）。 （5）曝氣沉砂池的進水口應與水在沉砂池內(nèi)的旋轉(zhuǎn)方向一致，出水口淹沒式，出水方向與進水方向垂直，并且考慮設置擋板。 （6）曝氣沉砂池典型截面見圖3-3。 圖3-3 曝氣沉砂池截面圖 3.3.2設計計算 表3-4 設計計算公式 名稱 公式 各符號的意義 總有效體積 V = Qmaxｔ 60 V ——曝氣沉砂池總有效體積，m3 Qmax ——最大設計流量，m3/s t ——最大設計停留時間，min 水流斷面面積 A = Ａ—水流斷面面積，m2 v ——最大設計流量時的水平流速，m/s 池子總寬度 B—池子總寬度，m H ——設計有效水深，一般為2—3m 沉砂池長度 L = 每小時所需的空氣量 q=dQmax.3600 q —每小時所需的空氣量，m/h d —每立方米廢水所需廢水量，m/h 沉砂池長度 L = （1）曝氣沉砂池的總有效體積V （3-20） （2）每格沉砂池水流斷面面積A （3-21） 擴大四倍：4A=0.8m2 （3）池總寬度B： （3-22） （4）池長 （3-23） 遠遠大于寬度，所以設置橫向擋板。 （5）所需曝氣量q： （3-24） （6）沉砂室設計計算： 設沉砂斗為沿池長方向的梯形斷面渠道，沉砂斗體積 （3-25） 設空氣擴散器裝置距池底約h3=0.75,斗底寬a1=0.5，斗壁與水平面的傾角為60,斗高h3′=0.6m,沉砂池上口寬： (3-26) 砂斗下口面積S1 （3-27） 砂斗下口面積S2 （3-28） 砂斗容積 （3-29） (符合要求) 圖3-4曝氣沉砂池 3.4 SBR池 3.4.1設計說明 SBR是序批式間歇活性污泥法的簡稱。該工藝由按一定時間順序間歇操作運行的反應器組成。 其運行操作在空間上是按序排列、間歇的。 污水連續(xù)按順序進入每個池，SBR反應器的運行操作在時間上也是按次序排列的。SBR工藝的一個完整的操作過程，也就是每個間歇反應器在處理廢水時的操作過程，包括進水期、反應期、沉淀期、排水排泥期、閑置期五個階段，如圖3-5所示，這種操作周期是周而復始進行的，以達到不斷進行污水處理的目的。對于單個的SBR反應器來說,在時間上的有效控制和變換，即達到多種功能的要求，非常靈活。 進水期 反應期 沉淀期 出水期 閑置期 圖3-5 SBR工藝操作過程 SBR工藝的操作過程如下： ① 進水期 進水期是反應池接納污水的過程。由于充水開始是上個周期的閑置期，所以此時反應器中剩有高濃度的活性污泥混合液，這也就相當于活性污泥法中污泥回流作用。 SBR工藝間歇進水，即在每個運行周期之初在一個較短時間內(nèi)將污水投入反應器，待污水到達一定位置停止進水后進行下一步操作。因此，充水期的SBR池相當于一個變?nèi)莘磻?。混合液基質(zhì)濃度隨水量增加而加大。充水過程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水過程，不僅水位提高，而且進行著重要的生化反應。充水期間可進行曝氣、攪拌或靜止。 曝氣方式包括非限制曝氣（邊曝氣邊充水）、限制曝氣（充完水曝氣）半限制曝氣（充水后期曝氣）。 ② 反應期 在反應階段，活性污泥微生物周期性地處于高濃度、低濃度的基質(zhì)環(huán)境中，反應器相應地形成厭氧—缺氧—好氧的交替過程。 雖然SBR反應器內(nèi)的混合液呈完全混合狀態(tài)，但在時間序列上是一個理想的推流式反應器裝置。SBR反應器的濃度階梯是按時間序列變化的 。能提高處理效率，抗沖擊負荷，防止污泥膨脹。 ③沉淀期 相當于傳統(tǒng)活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝氣攪拌后，污泥絮體靠重力沉降和上清液分離。本身作為沉淀池，避免了泥水混合液流經(jīng)管道，也避免了使剛剛形成絮體的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在靜止時沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干擾小，沉降時間短，效率高。 ④出水期 活性污泥大部分為下周期回流使用，過剩污泥進行排放，一般這部分污泥僅占總污泥的30%左右，污水排出，進入下道工序。 ⑤閑置期 作用是通過攪拌、曝氣或靜止使其中微生物恢復其活性，并起反硝化作用而進行脫水。 3.4.2設計參數(shù) （1）設建造4個池子，一個周期為10h，曝氣時間為4.5； （2）取BOD-污泥負荷：LS=0.100kgBOD/(kgMLSSd) （3）根據(jù)鼓風機出口大氣壓力在4.9Kpa-9.8 Kpa之間，反過來推出管道的能量損失，設反應池有效水深：H=4.5m。排出比：1/m=1/3 （4）活性污泥界面以上最小水深：ε=0.5m （5）MLSS濃度：CA=3000mg/L 3.4.3設計計算 （1）進水時間 TF=TC/N=10/4=2.5h （3-30） （2）沉降時間 初期沉降速度： Vmax——活性污泥界面的初期沉降速度（m/h） Vmax =7.4104tCA-1.7（MLSS≤3000mg/L） Vmax =4.6104tCA-1.26（MLSS>3000mg/L） 式中t——水溫（C） CA——曝氣池內(nèi)MLSS濃度（mg/L） 本設計中MLSS濃度：CA=3000mg/L 則: Vmax= （3-31） 當污水水溫為15C時： （3-32） 當污水水溫25C時： （3-33） 因此，必要的沉降時間為： （3-34） H——反應池內(nèi)水深（m） ε——安全高度（m） 1/m——排出比 當水溫15C時 （3-35） 當水溫25C時 （3-36） 沉淀時間在0.88h～1.47h之間變化，所以取沉淀時間為TS =1.5h （3）排水時間 TD=10h-4.5h-2.5h-1.5h=1.5h （4）SBR反應0.5周期圖 根據(jù)以上結果，0.5個周期的工作過程如下： 00:00-2:30 2:30-7:00 7:00-8:30 8:30-10:00 進水 2.5h 曝氣 4.5h 沉淀 1.5h 排水 1.5h 2:30-5:00 5:00-9:30 9:30-11:00 11:00-12:30 進水 2.5h 曝氣 4.5h 沉淀 1.5h 排水 1.5h 圖3-6 SBR反應0.5周期圖 （5）曝氣池容積計算： 3 （3-37） （6）核算 幾何核算法 已知潷水器的潷水深度為1.5m，池子的有效水深為4.5m，考慮超高0.3m 則池子的面積: （3-38） 一個反應池子的體積: V0=AH=55.64.5=250m3 （3-39） 總的反應池子體積: 4V0=4250=1000 m3 （3-40） 考慮超高0.3m，則所修池子的總體積為455.64.8=1068m3 。 池子的長寬高為8m，7m，4.8m。 （3-41） 污泥負荷率的的選擇如圖3-7所示: 圖3-7污泥負荷率 所以滿足要求。 3.4.4潷水器的選擇 現(xiàn)在的SBR工藝一般都采用潷水器排水。潷水器排水過程中能隨水位的下降而下降，使排出的上清液始終是上層清液。為防止水面浮渣進入潷水器被排走，潷水器排水口一般都淹沒在水下一定深度。 目前SBR使用的潷水器主要有旋轉(zhuǎn)式潷水器，套筒式潷水器和虹吸式潷水器三種。本工藝采用虹吸式潷水器。如圖3-8所示： 圖3-8虹吸式潷水器 單臺潷水器的潷水量 （3-42） 式中A為單個池子面積，A=55.6m2 ; 潷水器潷水高度h1=1.5m n為潷水器數(shù)量，n=1;， t為潷水時間,根據(jù)排水時間為1.5h，那么t=1.5h; 則本設計中單臺潷水器的潷水量: 3.5接觸池 3.5.1設計參數(shù) 設計合理的接觸池應使污水的每個分子都有相同的停留時間，也就是說水流屬于100%的推流。用的消毒方法不同，接觸池停留時間、形式也不同。本設計采用液氯消毒接觸池。 設計要點： （1）氯與污水的混合接觸時間（包括接觸池后污水在管渠中流動的全部時間）采用30min； （2）接觸池容積應按最大小時污水量設計； （3）接觸池池形可采用矩形隔板式、豎流式和輻流式； （4）矩形隔板式接觸池的隔板應沿縱向分隔，當水流長度：寬度=72:1，池長：單格寬=18:1，水深：寬度（h/b）≤1.0時，接觸效果最好； （5）豎流式、輻流式接觸池計算公式同豎流式、輻流式沉淀池，沉降速度采用1～1.3mm/s。 3.5.2設計計算 設計參數(shù)： 接觸時間t=30min ， （3-43） （1）接觸池容積（V）： （3-44） （2）采用矩形隔板式接觸池一座n=1，池容積 接觸池水深h=2.0m,超高0.5m, （3-45） 單格寬b=2m，不使用隔板，則B=2m， （3-46） （4）消毒池尺寸： (3-47) 接觸池出水設溢流堰。 出水采用矩形薄壁溢流堰，數(shù)量為1個； 堰上水頭H=0.25m （3-48） 得出：b=0.086m 3.5.3加氯量 完全人工二級處理后的污水，加氯量為5～10 mg/l，取為8mg/l，即 810-3 kg/m3。 （3-49） 3.6污泥的處理 3.6.1設計參數(shù) 取Y為0.8；Kd為0.05；污泥泥齡為10d，曝氣池中混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）與混合液懸浮固體（MLSS）之比為0.75, MLSS濃度：CA=3000mg/L,則MLVSS=3000mg/L0.75=2250 mg/L 3.6.2設計計算 （1）剩余污泥量： （3-50） （2）總排泥量： （3-51） （3）排放濕污泥量計算 剩余污泥含水率按99%計算，每天排放濕污泥量： （3-52） 總污泥量:由于污泥日產(chǎn)量不多，污泥處理周期設定為15d。 （4）集泥池的計算： 集泥池的目的是為了通過對集泥池最高水位的控制來達到污泥自流的要求，反應池的污泥可以利用重力自流。 ①參數(shù)設定：設計總泥量Q=0.3615=5.4m，停留時間HRT=6h； ②采用方形池子，池子的有效體積為： V=QT =5.46/24=1.35m3， （3-53） ③設1座池子，池子有效深取1.8m； 池子面積為： （3-54） 取=1m2，水面超高取0.3m則實際高度為2.1m。 ④集泥井的尺寸為：LBH =112.1(m) 污泥通過水泵抽到污泥晾曬場風干，然后外運。 《水污染控制工程課程設計》設計說明書 第四章 污水處理廠的總體布置 第四章 污水處理廠的總體布置 4.1污水處理廠平面布置 4.1.1污水處理系統(tǒng)平面布置原則 （1）處理構筑物的布置應緊湊，節(jié)約用地并便于管理。 （2）處理構筑物應盡可能的按流程順序布置，以避免管線迂回，同時應充分利用地形，以減少土方量。遠景設施的安排應在原始設計中仔細考慮，除了滿足遠景處理能力的需要而增加的處理池外，還應為改進出水水質(zhì)的設施預留場地。 （3）經(jīng)常有人工作的建筑物如辦公、化驗等用房應布置在夏季主風向的上風一方，在北方地區(qū)，并應考慮朝陽。 （4）在布置總圖時，應有充分的綠化地帶，為污水處理廠的工作人員提供一個優(yōu)美舒適的綠色環(huán)境。 （5）總圖布置應考慮遠近期相結合，有條件時可先按照遠景規(guī)劃水量布置，將處理構筑物分為若干系列，分期建設。 （6）構筑物之間的距離應考慮敷設管渠的位置，運轉(zhuǎn)管理的需要和施工的要求。 （7）配電室應盡可能布置成單獨的組合，不僅安全，并方便管理。脫附設備應離吸附柱較近，以縮短管線。 （8）廠內(nèi)管線種類很多，應綜合考慮布置，以免發(fā)生矛盾。吸附和脫附管道應盡可能考慮不重復交叉。 （9）如有條件，污水廠內(nèi)的壓力管線和電纜可合并鋪設在一條管廊或管道溝內(nèi)，以利于維護和檢修。 （10）污水廠內(nèi)設備應設計超高，以便在發(fā)生事故時，使污水能超越分部或全部構筑物，進入下一級構筑物或事故溢流。 （11）污水廠的占地面積，隨處理方法和構筑物選型的不同，而有很大的差異。 總之，要合理布局、功能分區(qū)、流程有序、預留發(fā)展、減少土地征用。按此原則，根據(jù)廠址的地形、地貌、道路等自然條件考慮進、出水走向，風向等因素來設計。使布置緊湊，進出水流暢。既要方便本廠職工辦公和起居生活，同時也方便外來人員。讓此污水處理站更好的為成大學者服務。 4.1.2總平面布置結果 由原始資料選用地圖最東北方向一塊地作為處理廠廠址，初步確定污水處理廠廠區(qū)建設用地為矩形，東西長70m，南北寬40m，總占地面積為2800m2。根據(jù)廠址地形，氣象和地質(zhì)條件等因素將進水口設在西邊，出水設在東邊，污水處理廠進出口設在南邊。 廠區(qū)道路主干道6.0m，次干道4m，人行道1.5m，道路轉(zhuǎn)彎半徑分別為2.0m、1.0m，車行道采用混凝土路面，人行道采用預制混凝土塊鋪砌。 廠區(qū)給水由市自來水公司提供，來自于周邊供水干管。廠區(qū)給水主要用于生活、構筑物及設備沖洗、綠化及消防等。給水干管廠區(qū)內(nèi)呈環(huán)網(wǎng)狀，利于消防和安全供水。 廠區(qū)排水為雨污分流制，廠區(qū)雨水由道路雨水口收集后匯入廠區(qū)雨水管道，并自流排入附近河流。廠區(qū)生活污水、生產(chǎn)污水、上清夜等經(jīng)廠區(qū)污水管道收集后匯入集水井與進廠污水一同處理。 廠區(qū)用地一覽表4-1。 表4-1廠區(qū)用地一覽表 構筑物名稱 尺寸 數(shù)量 中格柵渠道 LB=1.99m0.11m 1 泵房 LB=3m4m 1 細格柵渠道 LB=1.95m0.22m 1 曝氣沉砂池 LB=30m0.4m 1 SBR反應池 LB=8m7m 4 鼓風機房 LB=2m2m 1 接觸池 LB=9.04m2m 1 遠期規(guī)劃用地 LB=27m10m 1 活動用地 LB=14m10m 1 集泥池 LB=1m1m 1 中控室 LB=16m6m 1 門衛(wèi)室 LB=5.2m4m 1 4.2處理構筑物高程布置 4.2.1構筑物水頭損失 表4-2 處理構筑物水頭損失估算值 構筑物 水頭損失（cm） 構筑物 水頭損失（cm） 格柵 10～25 SBR池 25～50 曝氣式沉砂池 10～30 接觸池 10～30 構筑物連接管的水頭損失，水頭損失包括沿程損失與局部損失可由 計算確定。 式中：─沿程水頭損失，m； ─局部水頭損失，m； ─單位管長的水頭損失（水力坡度），根據(jù)流量、管徑和流速等查閱《給水排水設計手冊》獲得； L─連接管段長度，m； ─局部阻力系數(shù)，查閱《給排水設計手冊》獲得； ─連接管中流速，m/s； ─重力加速度，m/s2。 4.2.2水頭損失計算及高程設計 查《給水排水設計手冊》第一冊可得管徑、坡度、流速以及充滿度。 沿程損失 ， ， ， 式中： 運動粘度，20℃時水的運動黏度 =1.00610-6 (m2/s)。 取廢水運動粘度=210-6(m2/s) 局部損失 ,當出水口突然擴大，> 10時，取1。 水頭損失： 式中：h1—沿程損失； h2—局部損失。 高程計算：池底標高=水面標高-有效水深； 池頂標高=水面標高+超高。 4.2.3 處理構筑物及管道的水頭損失 （1）河面到接觸池的水頭損失 出水河面到加氯消毒池的管道長度是500m，設流速是0.8m/s（根據(jù)水力學教程第三版得出）,平均流量Q =0.00926m3/s。 面積 （4-1） 所以 0.124m=124mm （4-2） 選用內(nèi)徑為125mm的鋼管，可得比阻A為106.2m/s， （4-3） 局部損失 =0.03m （4-4） （4-5） （2）接觸池到SBR池的水頭損失 接觸池到SBR池的管道長度是5m，設流速是0.7m/s（根據(jù)水力學教程第三版得出） 面積 （4-6） 所以0.128m=128mm （4-7） 根據(jù)鋼管的管徑，選用150mm的鋼管，可得比阻A為73.7m3/s （4-8） 局部損失： =0.025m （4-9） 管路配件局部阻力損失： =0.075m （4-10） （4-11） （3）SBR池到曝氣池的水頭損失 SBR池到曝氣池的管道長度是6m，設流速是0.7m/s（根據(jù)水力學教程第三版得出） 面積 （4-12） 所以 （4-13） 根據(jù)鋼管的管徑，選用200mm的鋼管，可得比阻A為9.273m3/s （4-14） 局部損失 =0.025m （4-15） 局部損失 =0.0125m （4-16） 管路配件局部阻力損失 =0.075m （4-17） （4-18） 4.2.4 其余構筑物計算 結果如表4-3所示： 表4-3 各污水處理構筑物的管徑及沿程水頭損失等計算結果 管渠及構筑物 構筑物管道間距/m 流量m3/s 管徑/(mm) 流速m/s 沿程損失/m 局部損失/m 合計/m 進水水面標高/m 出水水面標高/m 曝氣池 0.25 464.65 464.40 曝氣池到SBR池 6 0.02 200 0.7 0.02 1.31 1.33 SBR池 0.3 463.07 462.77 SBR池到接觸池 5 0.00926 150 0.7 0.03 0.025 0.055 接觸池 0.25 462.015 461.765 接觸池到湖面 500 0.0926 125 0.8 4.6 0.03 4.63 4.63 4.2.5各污水處理構筑物的高程 來水管內(nèi)底標高：460m，廠區(qū)平均海拔高程462m。 表4-4 各污水處理構筑物的設計水面標高及池底標高 序號 構筑物名稱 水面標高(m) 池底標高(m) 池頂標高 1