水污染控制技术设计

水污染控制技术设计

一、课程设计的内容和深度

污水处理课程设计的目的在于加深理解所学专业知识，培养运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图方面等得到锻炼。

根据给定参数，对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，完成设计计算说明书和设计图（简图）。

设计深度为初步设计的深度。

二、污水处理工程课程设计任务书

1、设计题目

某城市污水处理厂构筑物工艺尺寸设计

2、基本资料

（1）污水量及水质

污水处理水量及污水水质分别如下，不同同学按不同数据给出如下:

学号处理水量

（m3/d）

COD Cr

（mg/L）

BOD5

（mg/L）

SS

（mg/L）

1 12000 450 200 250

2 12000 480 250 300

3 12000 400 170 270

4 12000 500 240 310

5 12000 430 180 280

6 13000 450 200 250

7 13000 480 250 300

8 13000 400 170 270

9 13000 500 240 310

10 13000 430 180 280

11 14000 450 200 250

12 14000 480 250 300

13 14000 400 170 270

14 14000 500 240 310

15 14000 430 180 280

16 15000 450 200 250

17 15000 480 250 300

18 15000 400 170 270

19 15000 500 240 310

20 15000 430 180 280

21 16000 450 200 250

22 16000 480 250 300

23 16000 400 170 270

24 16000 500 240 310

25 16000 430 180 280

26 17000 450 200 250

27 17000 480 250 300

28 17000 400 170 270

29 17000 500 240 310

30 17000 430 180 280

31 18000 450 200 250

32 18000 480 250 300

33 18000 400 170 270

34 18000 500 240 310

35 18000 430 180 280

36 19000 450 200 250

37 19000 480 250 300

38 19000 400 170 270

39 19000 500 240 310

40 19000 430 180 280

41 20000 450 200 250

42 20000 480 250 300

43 20000 400 170 270

44 20000 500 240 310

45 20000 430 180 280

46 21000 450 200 250

47 21000 480 250 300

48 21000 400 170 270

49 21000 500 240 310

50 21000 430 180 280

51 22000 450 200 250

52 22000 480 250 300

53 22000 400 170 270

54 22000 500 240 310

55 22000 430 180 280

56 23000 450 200 250

57 23000 480 250 300

58 23000 400 170 270

59 23000 500 240 310

60 23000 430 180 280

61 24000 450 200 250

(2)处理要求

污水经二级处理后应符合以下具体要求：

COD cr≦70mg/L; BOD5≦20 mg/L;SS≦30 mg/L

(3)处理工艺流程

污水拟采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如下：

污水→分流闸井→格栅间→污水泵房→出水井→计量槽→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒池→出水

（4）气象与水文资料

风向：多年主导风向为北北东风

气温：最冷月平均为5℃；最热月平均为32.5℃；极端气温，最高为41.9℃，最低为-1℃，最大冻土深度为0.05m

水文：降水量多年平均为每年728mm；蒸发量多年平均为每年1210mm

地下水水位，地面下5-6m。

（5）厂区地形

污水厂选址在64-66m之间，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为0.3%-0.5%，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长380m，南北长280m。

3.设计内容

①对工艺构筑物选型作说明（略）；

②主要处理设施（格栅、曝气池、二沉池）的工艺计算并画出简图；

③污水处理厂平面和高程布置（略）。

4.设计成果

①设计计算说明书一份（附简图）；

②设计图纸：污水厂平面图和污水处理高程图各一张（略）.

三、污水处理工程设计指导书

1、总体要求

①在设计课程中，要发挥独立思考独立工作的能力；

②本课程设计的重点训练，是污水处理主要构筑物的设计计算。

③设计计算说明书，应内容完整（包括计算草图），简明扼要，文句通顺，字迹端正。

2、设计要点

（1）污水处理设施设计的一般规定

①该市排水系统为合流制，污水流量总变化系数取1.2，截流雨季污水经初沉可直接排入水体。

②处理构筑物流量：曝气池之前，各种构筑物按最大日最大时流量设计；曝气池之后（包括曝气池），构筑物按平均日平均时流量设计。

③处理设备设计流量：各种设备选型计算时，按最大日最大时流量设计。

④管渠设计流量：按最大日、最大时流量设计。

⑤各处理构筑物不应小于2组（个或格），且按并开设计。

（2）格栅

①型式：平面型，倾斜安装机械格栅。

②城市排水系统为暗管系统，且有中途泵站，仅在泵前格栅间设计中格栅。

③格栅过栅流速不宜小于0.6m/s，不宜大于1.5m/s.

④栅前水深应与入厂污水管规格（DN1800mm）相适应。

⑤格栅尺寸B、H参见设备说明书，宜选中间值。

（3）沉砂池

①型式：平流式。

②水力停留时间宜选50S

③沉砂量可选0.05-0.1L/m3，贮砂时间为2d，宜重力排砂。

④贮砂斗不宜太深，应与排砂方法要求、总体高程布置相适应。

（4）初沉池

①型式：平流式。

②除原污水外，还有浓缩池、消化池及脱水房上清液流入。

③表面负荷可选2.0-3.0m3/m2.h)，沉淀时间1.5-2.0h，SS去除率50%-60%。

④排泥方法：机械排刮泥，静压排泥。

⑤沉淀池贮泥时间应与排泥方式适应，静压排泥时贮泥时间为2d。

⑥对进出整流措施作说明。

(5)曝气池

①型式：传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。

②曝气池进水配水点除起端外，沿流长方向距池起点1/2-3/4池长内可增加2-3个配水点。

③曝气池污泥负荷宜选0.3kgBOD5/(kgMLSS.d),再按计算法校核。

④污泥回流比R30%-80%，在计算污泥回流设施及二沉池贮泥量时，R取最大值。

⑤SVI值选120-150ml/g，污泥浓度可计算确定，但不宜大于3500mg/L。

⑥曝气池深度应结合总体高程、选用的曝气扩散器及鼓风机、地质条件确定。多点进水时可稍长些，一般控制L≦5-8B。

⑦曝气池应布置并计算空气管，并确定所需供风的风量和风压。

（6）二沉池

①型式：中心进水，周边出水，辐流式二沉池。

②二沉池面积按表面负荷法计算。计算表面负荷时，注意活性污泥在二沉池中沉淀的特点，q应小于初沉池。

③计算中心进水管，应考虑回流污泥，且R取大值。中心进水管水流速度可选

0.2-0.5m/s，配水窗水流流速可选0.5-0.8m/s.

④贮泥所需容积按工具书相关公式计算。

⑤说明进出水配水设施。

（7）平面布置

①课程设计时重点考虑厂区功能区划、处理构筑物布置、构筑物之间及构筑物与管渠之间的关系。平面布置原则主要参考如下：

a)按功能分区，配置得当。主要是对生产、辅助生产、生产管理、生活福利等各部分的布置，要做到分区明确、配置得当，而又不过分独立分散。既有利于生产，又避免非生产人员在生产区通行和逗留，确保安全生产。在有条件时（尤其建新厂时），最好把生产区和生活区分开，但二者之间不必设置围墙。

b)功能明确、布置紧凑。首先应保证生产的需要，结合地形、地质、土方、结构和施工等因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管（渠）的长度，便于操作管理。

C)顺流排列，流程简捷。指处理构（建）筑物尽量按流程方向布置，避免与进（出）水方向相反安排，各构筑物之间的连接管（渠）应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构（建）筑物下面，目的在于减少能量（水头）损失、节省管材，便于施工和检修。

d)充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于放空、排泥，又减少了工程量，而另一些构筑物放在较低处，使水按流程按重力顺畅输送。

e)必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能（尤其是对大中型污水处理厂）。

f)构（建）筑物布置应注意风向和朝向。将排放异味、有害气体的构（建）筑物布置在居住与办公场所的下风向；为保证良好的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。

②厂区平面布置时，除处理工艺管道之外，还应有空气管，自来水管与超越管，管道之间及其与构筑物，道路之间应有适当间距。

③污水厂厂区主要车行道宽6-8m,次要车行道3-4m,一般人行道1-3m,道路两旁应留出绿化带及适当间距。

④污泥处理按污泥来源及性质确定，本课程设计选用浓缩-厌氧消化-机械脱水工艺处理，但不做设计。污泥处理部分场地面积预留，可相当于污水处理部分占地面积的20%-30%。

⑤污水厂厂区适当规划设计机房（水泵、风机、剩余污泥、回流污泥、变配电用房）、办公（行政、技术、中控用房）、机修及仓库等辅助建筑。

⑥厂区总面积控制在（280*380）m2以内，比例1：1000。图面参考《给水排水制图标准》GBJ 106-87,重点表达构（建）筑物外形及其连接管渠，内部构造及管渠不表达。

（8）高程布置

①高程布置原则主要参考如下：

a) 选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行；

b) 污水尽量经一次提升就应能靠重力通过净化构筑物，而中间不应再经加压提升；

C) 计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管渠的设计计算流量；

d) 污水处理后污水应能自流排入下水道或水体，包括洪水季节（一般按25年1遇防洪标准考虑）。应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托，并能自流。注意排放水位一定不选取每年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位。

e)高程的布置既要考虑某些处理构筑物（如沉淀池、调节池、沉砂池等）的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过大，以免土建投资过大和增加施工的困难。

f) 高程布置时应注意污水流程和污泥流程的结合，尽量减少需提升的污泥量。污泥浓缩、消化池等构筑物高程的确定，应注意它们的污泥能排入污水井或者其他构筑物的可能性。

g)进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，既要避免二沉池埋入地下过深，又应避免沉砂池在在地面上架得很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。

②构筑物水头损失与构筑物种类、型式和构造有关。初步设计时，可按下表所列数据估算：

构筑物名称水头损失/cm 构筑物名称水头损失/cm

格栅

沉砂池

沉淀池平流

竖流

辐流

双层沉淀池

曝气池污入潜流入池

污水跌入水池10-25

10-25

20-40

40-50

50-60

10-20

25-50

50-150

生物滤池（工作高度为2m时）

a.装有旋转式布水器

b.装有固定喷洒布水器

混合池或接触池

污泥干化场

配水井

混合池（槽）

反应池

270-280

450-475

10-30

200-350

10-20

40-60

40-60

③构筑物连接管（渠）水头损失包括沿程与局部水头损失，其计算参见《给水排水设计手册》。

④计量设施的水头损失应通过计量设施有关计算公式、图表或者设备说明书来确定。一般污水厂进、出水管上计量仪表中水头损失可按0.2m计算。

⑤污水进入格栅间水面相对原地面标高为-2.7m，二沉池出水井出水水面相对原地面标高一般为-0.30m.

⑥污水泵、污泥泵应分别计算静扬程、水头损失（局部水头损失估算）和自由水头确定扬程。

⑦高程布置图横向和纵向比例一般不相等，横向比例可选1：1000左右，纵向1：500左右.

3、对设计文件的内容和质量的要求

设计计算说明书和设计图纸，是反映设计成果的技术文件，课程设计应满足初步设计深度对设计文件的要求。

（1）设计计算说明书

①要求

a.应说明污水厂污水处理的工艺过程，说明选择构筑物型式的理由。

b.应说明构筑物设计参数，并列出数值。

c.应计算污水处理构筑物或设施的主要工艺尺寸，应列出所采用全部计算公式和采用

的计算数据。应附相应的计算草图。

d.应说明采用的污水泵、鼓风机、剩余污泥和回流污泥泵的型式和主要参数。

e.应说明主要构筑物的排泥方法。

f.应结合污水厂总体布置原则与污水处理实际过程的需要，说明污水厂平面布置和高

程布置的合理性，并附平面和高程布置草图。

g.设计计算说明书应用封页和目录。

h.说明书针对计算和说明，应内容完整、条理清楚、简明扼要、文字通顺，字迹端正。

②内容有关内容如下所列。

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

第一节格栅间和泵房

第二节沉砂池

第三节初沉池

第四节曝气池

第五节二沉池

第四章主要设备说明

第五章污水厂总体布置

第一节主要构（建）筑物与附属建筑物

第二节污水厂平面布置

第三节污水厂高程布置

（2）设计图纸

①污水厂总平面图应按初步设计要求去完成，图上应绘出主要处理构筑物、处理建筑物、辅助构（建）筑物、附属建筑物、道路、绿化地带及厂区界限等，并用坐标表示其外形尺寸和相互距离，应用坐标轴线或坐标网络。

总平面图上绘出各种连接管渠，管道以单线条表示，并标明管径。

图中应附构（建）筑物一览表，说明各构（建）筑物的名称、数量及主要外形尺寸。

图中应附图例及必要的文字说明。

图中应附比例、风玫瑰图。

②污水高程图上应绘出主要处理构筑物和设施的构造简图，应绘出各构筑物之间的连接管渠。

图上应标出各处理构筑物的顶、底及水面标高，应标出主要管渠、设备机组和地面标高。

图上应附处理构筑物、设备名称。

图上应附图例、比例。

③图中文字一律用仿宋体书写。图例的表示方法应符合一般规定和制图标准。图纸应注明图标栏及图名。图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别。图幅宜采用2号图，必要时可选用1号图。图标栏如下：

中国环境管理干部学院环境工程专业课程设计

班级

某厂污水处理

总平面布置图

(或高程图) 图号

姓名比例

成绩日期

指导教师审阅评议教师审核

④可手绘，计算机较好的同学尽可能用计算机绘图。

四、污水处理工程课程设计步骤和参考资料

1、课程设计的一般步骤

①明确设计任务书及基础资料，复习有关污水处理的知识和设计的计算方法。

②分析污水处理工艺流程和污水处理构筑物的选型。

③确定各处理构筑物的流量。

④初步计算各处理构筑物占地面积，并由此规划污水厂的平面布置和高程布置，以便

考虑构筑物的形状、安设位置、相互关系以及某些主要尺寸。

⑤进行各处理构筑物的设计计算。

⑥确定辅助构（建）筑物、附属建筑物数量及面积。

⑦进行污水厂的平面布置和高程布置。

⑧设计图绘制。

⑨设计计算说明书校核整理。

2、课程设计的主要参考资料

①《水质工程学》，中国建筑工业出版社，2005年

②《污水处理工程设计》，化学工业出版社，2003年

③《给水排水设计手册》，中国建筑工业出版社，2004年

④《污水处理厂工艺设计手册》，化学工业出版社，2003年

⑤《三废处理设计手册》（废水卷），化学工业出版社

⑥《室外排水设计规范》GBJ 14-87

⑦《给排水制图标准》GB/T50106-2001