污水处理工艺设计-计算书.doc
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1、仲恺农业工程学院课程设计 污水处理工艺设计计算书(20142015学年第一学期) 班 级 给排121班 姓 名 李子恒 学 号 201210524123 设计时间 2014.12.15 2015.01.02 指导老师 刘嵩、孙洪伟 成 绩 城市建设学院2014年11月目 录1 课程设计目的和要求41.1设计目的41.2 设计任务41.3设计要求41.4 原始资料42 污水处理流程方案53 处理程度的确定64 污水的一级处理64.1 格栅计算64.1.1单独设置的格栅74.2 沉砂池计算104.3 初次沉淀池计算144.3.1 斜板沉淀池145 污水的生物处理195.1 曝气池195.1.1设计
2、参数195.2.2 平面尺寸计算205.1.3 进出水系统225.1.4 曝气池出水设计235.1.5 其他管道设计245.1.6 剩余污泥量246 生物处理后处理256.1 二沉淀池设计计算256.1.1 池形选择256.1.2 辐流沉淀池256.2 消毒设施设计计算326.2.1 消毒剂的投加326.2.2 平流式消毒接触池336.3 巴氏计量槽设计347 污泥处理构筑物计算357.1 污泥量计算357.1.1 初沉池污泥量计算357.1.2 剩余污泥量计算367.2污泥浓缩池377.2.1 辐流浓缩池377.3 贮泥池397.3.1 贮泥池的作用407.3.2 贮泥池计算407.4 污泥
3、消化池417.4.1 容积计算427.4.2 平面尺寸计算447.4.3 消化池热工计算457.4.4 污泥加热方式488 污水处理厂的布置508.1 污水处理厂平面布置508.1.1 平面布置原则508.1.2 污水处理厂的平面布置图528.2 污水处理厂高程布置528.2.1 高程布置原则528.2.2 高程布置计算538.2.3 污水处理厂高程图551 课程设计目的和要求1.1设计目的本设计是围绕必修课程水质工程学开展的课程设计,课程设计是教学的重要组成部分,是将污水处理理论与工程设计相联系的重要环节,其目的在于:训练学生设计与制图的基本技能,复习和理解给水处理工程课程所讲授的内容,培养
4、学生动手能力和训练严格的科学态度和工作作风,最终达到提高学生综合运用理论知识独立进行分析和解决实际工程技术问题的能力的目标。1.2设计任务(1) 根据所给的原始资料,计算污水的设计流量和水质(已在污水管网设计中完成);(2) 根据水质情况,地形和污水量,确定污水处理方法以及有关的处理构筑物;(3)对各处理构筑物进行工艺计算,确定其形式、数目与尺寸;(4)进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计。1.3设计要求通过本设计,学生应该能够达到以下几点要求:(1)掌握污水处理工艺设计的基本程序和方法;(2)了解国家相关的方针和政策,正确使用专业的有关技术规范和规定;(3)通过训练,具有污水处
5、理工艺设计计算、编写设计文件的能力;(4)熟练掌握手工和电脑制图操作方法。1.4 原始资料1. 城市污水量:0.66m/s2. 气象资料风向:常年主风向为东南风;气温:年平均气温为 21.0 。最冷月为1月,最低平均气温 8.1 ,最热月为7月,最高平均气温 33.5 , 最低温度 2 。湿度:相对湿度73%,最大蒸发量在24月,此时相对湿度60%左右。年平均绝对湿度17.8%,相对湿度81%。降雨强度:年雨量一般为1000mm,多集中在6-9月,占全年降雨量的70%。年平均蒸发量约1800mm,q 5= 4.23L/s.100m 2 (重现期P= 3)。水温:年平均为17,最高温出现在7月,
6、可达22.4;最低温为1月,达10.9。每年2-10月,气温高于水温;10月至次年1月,水温高于气温,终年不结冰。3. 工程地质资料根据钻探资料分析,该市地下水储藏量并不丰富,且含铁量较高,地面覆盖层主要为粘性黄土,厚度约35m,其次为半风化的岩石和砂质页岩,较坚硬的岩石一般离地面48m,个别地段有岩石露头。4. 污水实测通过对该区域内的主要污水排放口进行实测,获得污水进水的数据如下:pH:6.5-8.5;BOD5为 140 mg/L,COD为 335 mg/L ,SS为 120 mg/L,该区域的污水以生活污水为主,工业废水须经处理后排放至市政污水管网内。污水排放标准执行城镇污水处理厂污染物
7、排放标准GB18918-2002标准中的二级排放标准。2 污水处理流程方案流程图如下:沉砂池污水提升泵房格栅进水排放二沉池曝气池初沉池消毒一级消化贮泥池污泥浓缩池二级消化图1 污水处理流程图3 处理程度的确定1. 污水的处理程度计算式中 的处理程度,%; C进水的浓度,; 处理后污水排放的浓度,。则E1=(335-60)/335=82.09%2. 污水的处理程度计算式中 的处理程度,%; 进水的浓度,; 处理后污水排放的浓度,。则E2=(140-20)/140=85.71%3. 污水的SS处理程度计算式中 SS的处理程度,%; 进水的SS浓度,; 处理后污水排放的SS浓度,。则E3=(120-
8、20)/120=83.33%4 污水的一级处理4.1 格栅计算格栅是由一组平行的金属栅条制成,斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水并处,用以截留污水中的大块悬浮杂质,以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅、活动格栅;按照格栅栅条间距分为粗格栅,栅条间距大于40mm;中格栅,栅条间距为15-35mm;细格栅,栅条间距为1-10mm。按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅。按照安装方式分为单独设置的格栅和格栅与沉砂池合建一处的格栅。其计算草图如下:图2 格栅计算草图4.1.1单独设置的格栅设计中选择两组细格栅,N=2组,每组格
9、栅单独设置,每格格栅的设计流量为0.33m3/s.1. 栅条的间隙数式中 n格栅栅条间隙数(个) Qmax最大设计流量(m/s) 格栅倾角 N设计的格栅组数(组) b格栅栅条间隙(m) h格栅栅前水深(m) v格栅过栅流速(m/s)设计中取h=0.5m,v=1.0m/s,b=0.01mm,=602. 格栅槽的宽度式中 B格栅槽的宽度(m) S每根格栅条的宽度(m) 设计中取S=10mm(m)3. 进水渠道渐宽部分长度式中 L1格栅前部渐宽段的长度(m) 进水渠渐宽段展开角度,一般取1030 B1进水渠宽度(m) 设计中取B1=1m,=20(m)4. 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(m)5.
10、 通过格栅的水头损失式中 h1通过格栅的水头损失(m) h0计算水头损失(m) k系数,格栅受栅渣堵塞时,水头损失增大的倍数,一般取k=3 g重力加速度(9.81m/s2) 阻力系数,其值与栅条的断面形状有关 设计中采用栅条断面为矩形的格栅,取,取=2.426.栅后明渠的总高度 设计中取栅前水渠道超高h2=0.3m,栅前槽高H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m,则:H=h+h1+h2=0.5+0.32+0.3=1.12(m)7. 栅槽总长度式中 L栅槽总长度(m) L1格栅前部渐宽段的长度(m) L2格栅后部渐窄段的长度(m) H1栅前渠中水深(m)(m)8. 每日栅渣量式中 W每日栅渣量
11、(m3/d) W1栅渣量(m3栅渣/103m3污水),取0.05m3栅渣/103m3污水 KZ污水流量总变化系数 (m3/d)0.2m3/d 所以采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送栅渣。9. 进水与出水渠道 城市污水通过DN1000的管道送入进水渠道,设计中去进水渠道宽度B1=1m。进水水深h1=h=1.0m,出水渠道B2=B1=1m,水深h2=h1=0.5m.单独设置的格栅平面布置如图1所示。 图3 单独设置格栅平面图4.2 沉砂池计算 沉砂池是借助于污水中的颗粒与水的比重不同,使大颗粒的沙粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降,减少大颗粒物质在输水管内沉积和消化池内沉积。 沉砂池按照运行方式不同可分
12、为平流式沉砂池,竖流式沉砂池,曝气式沉砂池,涡流式沉砂池。本设计采用平流沉淀池。4.2.1 平流沉砂池设计中选择两组平流式沉砂池,N=2组,分别与格栅连接,每组沉砂池设计流量为0.33m3/s. 1. 沉砂池长度L=vt式中 L沉砂池的长度(m); v设计流量时的流速(m/s),一般采用0.150.30m/s; t设计流量时的流行时间(s),一般采用3060s。 设计中取v=0.25m/s,t=30s。L=300.25=7.5m 2. 水流过水断面面积式中 A水流过水断面面积(); Q设计流量()。m2 3. 沉砂池宽度式中 B沉砂池宽度(m); 设计有效水深(m),一般采用0.251.0m。
13、 设计中取h2=0.8,每组沉砂池设两格 4. 沉砂室所需面积式中 X城市污水沉砂量(污水),一般采用30污水; T清楚沉砂的间隔时间(d),一般采用12d。 设计中取T=2d,X=30污水 5. 每个沉砂斗容积式中 每个沉砂斗容积(); n沉砂斗格数(个)。 设计中取每一个分格有2个沉砂斗,共有n=222=8个沉砂斗 6. 沉砂斗高度 沉砂斗高度应能满足沉砂斗储存沉砂的要求,沉砂斗的倾角60。式中 沉砂斗的高度(m); 沉砂斗上口面积(); 沉砂斗下口面积(),一般采用0.4m0.4m0.6m0.6m。 设计中取沉砂斗上口面积为1.0m1.0m,下口面积为0.5m0.5m 校核沉砂斗角度tg
14、=2.16,=6560,符合要求。 7. 沉砂室高度式中 沉砂室高度(m); i砂池底坡度,一般采用0.010.02; 沉砂池底长度(m)。设计中取沉砂池地坡度i=0.02 8. 沉砂池总高度H=+式中 H沉砂池总高度(m); 沉砂池超高(m),一般采用0.30.5m。 设计中H=0.3+0.8+0.6=1.7m 9. 验算最小流速式中 最小流速(m/s),一般采用v0.15m/s; 最小流量(),一般采用; 沉砂池格数(个),最小流量时取1; 最小流量时的过水断面面积()。,符合要求 10. 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
15、在渠道内的流速为:式中 进水渠道水流流速(m/s); 进水渠道宽度(m); 进水渠道水深(m)。 设计中取H1=0.5m,B1=1.0m 11. 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:式中 堰上水头(m); m流量系数,一般采用0.40.5; 堰宽(m),等于沉砂池宽度。 设计中取m=0.4,b2=1m 出水堰自由跌落0.10.15m后进入出水槽,出水槽宽1.0m,有效水深0.5m,水流流速0.66m/s,出水流入出水管道。出水管道采用钢管,管径DN600。V=1.12m/s,i=0.00262 12. 排砂管道 采用沉砂池底部管道排砂,排砂管道管
16、径DN200. 平流式沉砂池平面布置图如下: 图4 平流式沉砂池平面布置图4.3 初次沉淀池计算初次沉淀池是借助于污水中的悬浮物质在重力的作用下可以下沉,从而与污水分离,初次沉淀池去除悬浮物4060%,去除BOD2030%。本次设计采用斜板沉淀池斜板沉淀池是根据“浅层沉淀”理论,在沉淀池内加设斜板或斜管,以提高沉淀效率的一种沉淀池。斜板沉淀池具有沉淀效率高,停留时间短,占地少等优点。 斜板沉淀池是利用污水从沉淀池下部进入,沿沉淀池自下而上地通过池内设置的斜板,在斜板中污水向上流动至水面集水槽排出,污泥向下沉淀在斜板底部下滑至沉淀池底的污泥斗中。设计中选择两组斜板沉淀池,N=2组,每组分为2格,
17、每格设计流量0.165m3/s。4.3.1 斜板沉淀池1. 沉淀部分有效面积式中 F沉淀部分有效面积(m2); Q设计流量(m3/s); 表面负荷(m3/(m2h),一般采用36m3/(m2h)。 设计中取=4m3/(m2h)2. 沉淀池边长式中 a沉淀池边长(m)3. 沉淀池内停留时间式中 t沉淀池内停留时间(min); h2斜板区上部水深(m),一般采用0.51.0m; h3斜板区高度(m),一般采用0.866m。 设计中取h2=1m4. 污泥部分所需容积 按去除水中悬浮物计算式中 T两次清除污泥间隔时间(d); C1进水悬浮物浓度(mg/L); C2出水悬浮物浓度(mg/L); Kz生活
18、污水量总变化系数; 污泥容重(t/m3),约为1; P0污泥含水率(%)。 设计中T=1d,P0=97%,C1=120mg/L,C2=20mg/L5. 每格沉淀池污泥部分所需容积式中 每格沉淀池部分所需的容积(m3);6. 污泥斗容积 污泥斗设在沉淀池的底部,采用重力排泥,排泥管渗入污泥斗底部,为防止污泥斗底部积泥,污泥斗底部尺寸一般小于0.5m,污泥斗倾角大于60,污泥斗设在沉淀池的底部。式中 V1污泥斗容积(m3); a沉淀池污泥斗上口边长(m); a1沉淀池污泥斗底部边长(m); h4污泥斗高度(m)。 设计中取4个污泥斗,每个污泥斗上口边长5.5m,污泥斗高为4.33m,污泥斗边长底部
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