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1、 水质工程学课程设计指导书-污水处理部分一、总体要求1掌握污水处理厂设计的一般步骤，内容和方法，并提高设计计算、绘图能力，培养自己分析问题和解决问题的能力。2对污水处理所学的内容进一步系统的总结和学习，加深理解、巩固所学知识。3在设计过程中，要发挥独立思考、独立工作的能力，熟悉一些设计常用资料，并能应用。4. 本课程设计重点训练对污水处理主要构筑物的设计计算和污水处理厂的总体布置。二、设计前准备：明确设计任务和要求，并根据设计内容安排好设计计划，准备好必要的书籍、规范、设计手册及计算和绘图工具。三. 设计内容、步骤与方法（一）设计水质水量计算根据所给的原始资料，计算出进厂的设计流量和水质。城镇
2、排水系统为分流制，污水流量总变化系数Kz=2.72/Q0.108,其中Q单位为L/s Q-综合生活污水流量；Kz= K1* K2，时变化系数K2=1.1；或者直接取值Kz= 1.43，日变化系数K1=1.3,时变化系数K2=1.1，Q最高日最高时=K1*Q设计明确时变化系数、日变化系数与污水流量总变化系数关系与概念。任务书所给流量为平均流量，最大设计流量为 Qmax=QKz.水质主要是对CODcr 、BOD5、SS、NH3-N等进行计算。（二）污水处理程度计算：（三）工程规模与处理工艺方案确定根据污水水量确定工程规模，简要分析污水处理工艺方案与污水处理方法确定，编制工艺流程，简要说明选择理由,
3、 不需要进行多方案比较。（四）主要构筑物与设备设计与计算对主要处理构筑物（格栅、沉砂池、厌氧池、A2O或氧化沟、二沉池）进行工艺计算（包括设计流量计算、参数选择、计算过程、计算草图），确定其形式（选型做说明）、数目与尺寸，给出主要处理设施的设计计算书，主要设备型号（如水泵、充氧设备、鼓风机等）的选取。处理构筑物流量：P684水质工程课本Q近期- 取整为近期设计规模Q近设；Q远期- 取整为远期设计规模Q远设；格栅 集水井、进水渠道、污水提升泵房流量按照Q远期设计*K1(日变化系数）/24;格栅设备、泵套数与提升能力按近期规模最大安装；沉砂池流量按照按照Q近期设计*K1(日变化系数）/24;曝气池
4、、A20、氧化沟等生化反应池 流量按照按照Q近期平均设计/24;二沉池流量按（近期最大流量）Q近期设计*K1(日变化系数）/24;处理设备设计流量：各种设备选型计算时，按近期最大日最大时流量设计。 管渠设计流量P413：按近期规模最大日最大时流量设计，有回流时要考虑回流量。各处理构筑物不应小于2组（格或座），且按并联设计。各处理构筑物形式自定，设计参数参见教材、室外排水设计规范及设计手册等资料。1. 市政污水进水管设计：污水进水管管径与最大设计充满度关系：根据室外给排水设计规范（GB50014-2006）（2011版）中规定：重力流污水管道应按非满流计算，其最大设计充满度，应按本规范表规定取值
5、；表 最大设计充满度管径或渠高（mm）最大设计充满度200-3000.55350-4500.65500-9000.7010000.752.粗格栅设计（设计过程见教材,附计算简图，按远期规模最高流量设计，）格栅槽宽一般要比计算值宽0.2m，易于安装。平面格栅基本尺寸见排水工程P55回转式格栅LHG-1型格栅除污机，B= e=20mm，安装角，功率=1.5kw螺旋输送机600，长度l=8.0m 一台；n=sina（开方）Qmax/ehv；格栅宽度B=s（n-1）+en；格栅槽实际宽度比计算格栅宽度宽0.2m，易于安装（即B=B+0.2）。一般设计时可先对栅前水深h 、过栅流速v 取值在设计；或者取
6、栅前渠道流速v1（0.4-0.8m/s），根据最优水利断面Q=B12*V1/2,求得B1（栅前渠道宽度）,h=0.5B1,再求n，B。 进水渠渐窾部分l1=（B-B1）/2tana= 格栅工作水深H2=Q/v(n+1)e=实际选用格栅除污机时的性能参数格栅宽度应大于等于B;注意：一般栅前水深与栅前渠道流速只能取一个值，另一个值则根据最优水力断面而确定。通过控制格栅工作台数以控制过栅流速。3.集水池与污水提升泵房设计包括泵选择与集水池基本尺寸。排水泵站应按远期规模设计，水泵机组按近期规模配置。如水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次。设计流量按最高日最高时流量确定，泵扬程按照集水池最低
7、工作水位与出水管渠水位差和水泵管路系统水头损失以及安全水头损失（取1-2m）确定。潜污泵必须有1台备用，集水池的容积不小于最大一台的5min出流量。详见室外排水设计规范。潜水排污泵必须有1台备用，集水池的容积不小于最大一台泵的5min流量考虑，1h泵开启频次小于6.。（污水泵站设计实例，见给水排水设计手册，第五册，城镇排水p197）城北4台潜污泵，2用2备用，每台泵的出流量Q/2，集水池有效水深可考虑2m。4.细格栅设计（设计过程见教材, 附计算简图，按远期规模设计）细格栅 栅前渠超高要低于粗格栅5.沉砂池设计（设计过程见教材,按近期规模最大流量设计）1）选型自定；旋流式（钟式沉砂池）与曝气沉
8、砂池较为常用。包括尺寸布置、相关设备选型（如鼓风机选型）。城北为旋流沉砂池（圆形，钟式沉砂池）2）一般规定（1）城市污水处理厂一般均应设置沉砂池。（2）沉砂池按去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒设计。（3）设计流量应按分期建设考虑： 当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算； 当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算； 在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。（4）沉砂池的个数不少或分格数不应少于2个，并宜按并联系列设计。当污水量较少时，可考虑一格工作，一格备用。（5）城市污水的沉砂量可按106污水沉砂30计算，其含水率为60%，容重为1500kg/；合流
9、制污水的沉砂量应根据实际情况确定。（6）砂斗容积应按不大于2d的沉砂量计算，斗壁与水平面的倾角不应小于55度。（7）除砂一般宜采用机械方法，并设置贮砂池或晒砂场。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。（8）当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。（9）沉砂池的超高不宜小于0.3m。3）并应对尺寸比（B/H,L/B）校核与验算最小流速（0.06-0.12m/S）。4)砂斗计算（附计算简图）V0=h3（a1+a）b/2； 砂斗实际所需容积=QmaxTx1/（Kz105），x1取3；5) 不进行曝气系统具体设计计算，仅
10、计算每小时所需空气量，说明鼓风机选型。罗茨鼓风机CQ=1.32M3/min，P=49.8kpa6.厌氧池设计：设水力停留时间tP为1-2h，回流比r=X/(Xr-X)（公式中参数任取其中两个，则第三个参数即可求。注意保持前后一致）容积V=QtP,有效水深3-5m，长宽比适中7. A2/O设计（参见设计手册5、厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范及相关教材）污水经过格栅、沉砂池初级处理后，有机污染物（BOD5、COD）去除率按20%计算，SS按40%计算。已知参数： BOD5污泥负荷=0.05-0.15kg BOD5/(kgMLSSd)， 污泥产率系数Y一般取0.50.8KgVSS/K
11、gBOD5； 衰减系数为0.040.075d-1 混合液悬浮固体浓度X=2.0-4.5g/L, 污泥龄Qc=10-25d-1，污泥回流比 R在40-100%之间， 混合液回流比在100-400之间，一般取200%；MLVSS/MLSS=0.5-0.65之间；厌氧水力时间tp在1-2h；缺氧停留时间tn在2-4之间；好氧水力时间to在8-12h之间，总水力时间在11-18h之间。先计算反应池总体积，在根据水力停留时间比值计算各厌氧、缺氧区、好氧区体积与水力停留时间。8. 氧化沟设计（按近期规模设计）(一般安装表曝机 与推进器)污水经过格栅、沉砂池初级处理后，有机污染物（BOD5、COD）去除率按
12、20%计算，SS按40%计算。已知参数：污泥产率系数Y=0.5-0.8kgVSS/KgBOD5之间,混合液悬浮固体浓度X=2-4500mg/L, MLVSS/MLSS=0.5-0.65之间,污泥龄Qc=12-25d-1,内源代谢系数Kd=0.04-0.075 d-1之间，好氧区DO控制在1-2mg/L,污泥回流比r=50-100%，反应池BOD5污泥负荷Ls=0.07-0.15kgBOD5/kgMLSSd，平均水温15度，最高水温25度。（氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范，生物脱氮除磷的氧化沟参数）出水水质条件已知1）计算出水BOD Se：出水BOD含有溶解性的和悬浮性BOD5,出水ss的
13、浓度Ce=30mg/L,*处理ss有部分转为VSS处理水中非溶解性BOD5,即BODu=0.7Ce*1.42*（1-e-0.23*5）=0.7Ce*1.42*0.68，处理水中溶解性BOD5即Se=Ce-BODu。2）（硝化区体积）好氧区体积计算V1（P120 P172）VN=Qt，Xv= Y(S0-Se)Qc/t(1+KdQc)V=YQ(S0-Se)Qc/Xv(1+KdQc)；Yobs=Y/(1+KdQc)方法一：VN=好氧区所需污泥总量/混合液挥发性污泥浓度=Yobs *QQc(S0-Se)/Xv=Y/(1+KdQc) *QQc(S0-Se)/Xv=YQ(S0-Se)Qc/Xv(1+KdQ
14、c)（此种污泥龄自取值）方法二：也可以这样计算：硝化菌最大比增长速率uN=0.47e0.098（T-15）*N/(N+KN)*DO/(K0+DO)1-0.833(7.2-PH)Un-硝化菌比增长速率d-1，N-出水NH3-N浓度mg/l,KN-亚硝酸菌氧化氨氮的饱和常数mg/l，KN=100.051T-1.158(T- 水温，最低水温为15度）DO-沟内实际运行溶解氧浓度mg/l，K0-溶解氧常数，mg/l，0.45-2之间，一般取1.3，求出uN，最小泥龄Qcm=1/uN= (d)取安全系数SF*QcmQcd（设计泥龄），（SF一般在2-3之间）保持污泥稳定再根据经验参数取污泥龄。排水工程P
15、119页，u（微生物比增值速度）=1/Qc=Yq-Kd(污泥龄）q（单位微生物的有机底物利用率）=（u+Kd）/Y=(kgBOD5/kgVSS d）所需MLVSS总量=Q单座流量(S0-Se)/q= （kg)硝化区体积（好氧区体积）VN=所需MLVSS总量/Xv （m3）3）核算停留时间与污泥负荷水力停留时间tN=VN/Q污泥负荷0.10 kgBOD5/kgMLVSS.dF/M0.21kgBOD5/kgMLVSSd较好F=Q(S0-Se），M=Xv*VN4）计算剩余污泥(每日产生污泥量)与回流污泥量每日污泥增长量（g/d）=X=QWXr+（Q-QW)Xe式中QW-作为剩余污泥排放的污泥量，Xr剩余污泥浓度，Q污水流量，Xe出水悬浮固体浓度，或者每日产生污泥量P=YQ(S0Se)/ f(1+KdQc)+X1Q-XeQ（每日产生的干污泥量 g/d）（除以f*Xr即回流污泥浓度，即可实现单位为m3
