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1、水质工程学课程设计1.任务书及原始资料1.1设计目的根据设计任务书中所给予的原始资料，对某小镇的污水处理厂进行设计。通过设计学会运用原始资料，确定污水处理方案的一般原则，熟悉有关构筑物的计算方法和了解设计步骤及规律，使学到的基本知识，基本理论和基本技能得到一次综合性的训练。1.2设计内容(1) 根据所提供的原始资料，确定污水所需的处理程度，并选择处理方法。(2) 根据污水处理程度结合污水厂的地形条件，选择污水、污泥的处理流程和处理构筑物。(3) 对所选择的处理构筑物进行工艺设计计算，确定其型式和主要尺寸。(4) 绘制污水厂的总体布置(包括平面布置和高程图)。(5) 编写说明书。1.3设计原始资
2、料(1) 某小镇污水厂附近地形图一张，见附录二。该镇人口数为5万人。(2) 污水流量：日平均流量Q=7500m3/d。日变化系数和时变化系数分别为 Kd=1.2，Kh=1.33。污水水质：平均水温为23C。处理前BOD5=250mg/L， SS=300mg/L。污水经过二级处理后DO=2mg/L，处理后的污水排入附近河流。(3) 水文及地质资料a.污水厂附近最高洪水位260m，该河95%保证率的枯水量为1.5m3/s，河水流速为0.8m/s，夏季河水平均温度17C，河水中溶解氧为7mg/L，河水中原有BOD5为2mg/L，悬浮物含量为49mg/L。b.污水厂址地下水位距地表15m左右，土壤为砂
3、质粘土，抗压强度在1.5公斤/cm2以上。土壤年平均温度12C，最低温度2C。(4) 气象条件夏季主导风向为西南风，气压为730.2mm汞柱，年平均气温为15.1C，冬季最低月平均温度为8C。(5) 其它资料a.厂区附近无大片农田。b.拟由省建筑公司施工，各种建筑材料均能供应。c.电力供应充足。2.确定污水处理程度本设计设计出水水质达到一级B标处理程度按如下公式计算：选择处理程度高的=93.33%作为本课程设计中污水厂的处理程度3.污水、污泥处理工艺流程4.各污水处理构筑物的计算4.1格栅4.1.1设计参数最大设计流量Qmax=0.14m3/s，设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=1m/s，采
4、用中格栅，栅条间距e=20mm，格栅安装倾角=60。4.1.2设计草图格栅设计草图4.1.2设计计算(1) 栅条间隙数栅槽宽度：取栅条宽度s=0.01m(2) 进水渠道渐宽部分长度：若进水渠宽B1=1.0m，渐宽部分展开角1=20，此时进水渠道内的流速为进水渠道流速小于格栅流速且大于0.6m/s故满足要求栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(3) 过栅水头损失：因栅条为矩形断面，取k=3，=2.42(4) 栅后槽总高度：取删前渠道超高h2=0.3m，删前槽高H1=h+h2=0.427mH=h+h1+h2=0.5+0.127+0.3=0.83m(5) 栅槽总长度：(6) 每日栅渣量：采用机械清渣4
5、.2沉砂池4.2.1设计参数取最大流速v=0.25m/s，最大流速的停留时间t=40s。4.2.2设计草图沉砂池设计草图4.2.3设计计算(1) 水流部分长度(2) 水流断面积(3) 池总宽度沉砂池设两格，每格池宽b=0.5m，则池总宽度(4) 有效水深(5) 沉沙斗容积取城市污水沉沙量x1=3m3/105m3，清楚沉沙时间间隔t=2d(6) 每个沙斗所需容积(7) 砂斗实际容积的计算设斗底宽1=0.5m，倾角60，斗高h3=0.4m则斗上口宽 单斗实际容积满足(8) 沉砂池高取 又(9) 沉砂池总高度取沉砂池超高h1=0.3m，则(10)验算最小流速最小流速为仅在一格下工作时，n=1符合要求
6、4.3初沉池4.3.1.设计参数采用平流式沉淀池，BOD5去除率30%，SS去除率50%。4.3.2设计草图平流式沉淀池设计草图4.3.2设计计算(1) 沉淀区有效水深表面负荷取q=1.5m3/(m2h)，沉淀时间取t=1.5h(2) 沉淀区有效容积(3) 沉淀区长度最大设计流量时水平流速取v=3.7mm/s(4) 沉淀区总宽度(5) 沉淀池分格数每格宽度取b=4.2m长宽比、长深比校核：符合要求(6) 总污泥量计算根据进水SS取C0=300mg/L，出水去除50%悬浮固体，因此取C1=150mg/L，污泥容量取r=1.0t/m3，污泥含水率取P0=96%，两次排泥的时间间隔为48h。(7)
7、污泥斗计算每座沉淀池污泥量 每座沉淀池设1个污泥斗每个污泥斗容积 故每座沉淀池的污泥斗可存储2d的污泥量，满足要求。(8) 沉淀池总高度超高取h1=0.3m，缓冲层取h3=0.5m，采用机械刮泥。(9) 沉淀池总长度(10) 出水堰长度复核设一道导流墙每池出水堰长度为 出水堰负荷为 合格4.4曝气沉淀池4.4.1设计参数采用圆形完全混合合建式叶轮曝气池，由于曝气池前设置初沉池，因此曝气池的进水BOD5设计为175mg/L，进水SS设计为150mg/L，曝气池出水水质达一级B标，出水BOD5设计为20mg/L，出水SS设计为20mg/L。污泥负荷率取Ns=0.32kgBOD5/kgMLSSd，曝
8、气池混合液污泥浓度取X=3.8g/L，污泥回流比取R=400%，曝气池内溶解氧取2mg/L。氧化每公斤有机物需氧公斤数取a=0.6，污泥自身氧化需氧率取b=0.1，降解每公斤 BOD5所产生的 MLVSS取Y=0.5，污泥自身氧化率取Kd=0.1，氧转移系数取=0.85 / =0.95，污泥挥发分数取。4.4.2设计草图曝气沉淀池设计草图4.4.2设计计算(1) 污水处理程度计算处理水中非溶解性BOD5的值：微生物自身氧化率取Kd=0.1，活性微生物在处理中所占的比例取Xa=0.4，处理水中悬浮固体浓度取Ce=20mg/L则 处理水中溶解性BOD5值为：去除率(2) 曝气区容积计算曝气池混合液
9、污泥浓度取X=3.8g/L污泥负荷率取Ns=0.32kg BOD5/kg MLSSd，曝气池设置n=4座(3) 沉淀区尺寸计算根据污泥浓度取X=3.8g/L，查表上升流速取得=0.294mm/L，沉淀时间取t=1.5h，沉淀区面积为：沉淀区容积为：沉淀区高为：(4) 需氧、充氧量计算需氧量R：充氧量R0：污水水温取T=23C，氧转移系数取=0.85 =0.95，曝气池内溶解氧取C=2mg/L，Cs(20)= 9.17mg/L，则：(5) 曝气区尺寸的确定采用泵行叶轮，当R0=18kgO2/h时，叶轮直径为900mm，功率4.7kW。因此d=0.9m曝气区直径 D1=7d=6.3m曝气区面积 (
10、6) 导流室尺寸计算导流室中污水下降速度取v2=15mm/s，则导流室面积为：导流室外径计算导流室宽度计算(7) 曝气沉淀池直径(8) 曝气沉淀池其他各主要部位尺寸的确定a.曝气区直壁高：b.曝气沉淀池斜壁与曝气区直壁呈45角。c.曝气沉淀池池深取值 H=4.7m。d.曝气沉淀池斜壁高e.曝气沉淀池池底直径(9) 回流窗孔尺寸的确定污水通过回流窗孔的流速取值v1=100mm/s，于是，回流窗孔总面积为：每池开20个回流窗孔，则每个窗孔面积为：采用200270mm的孔口，在孔口上安设挡板以调节过水面积。(10) 回流缝尺寸的确定取曝气区底直径大于池底直径0.5m，则：回流缝宽取b=0.15m，顺
11、流圈长L=0.4m。则回流缝过水面积为：回流缝内污水的流速： 符合要求(11) 曝气沉淀池实际容积核算曝气沉淀池的总容积为：曝气沉淀池结构容积系数取5%，则其实际有效容积为：沉淀区实际有效容积为：曝气区(包括导流室和回流区)的实际有效容积为：各部位实际有效容积与计算所需容积列于下表中，实际有效体积大于计算所需，所定尺寸勿需调整。经设计计算，采用四座圆形完全混合合建式叶轮曝气沉淀池，每座直径11.96m，深6.46m，水深4.7m，见附图。4.5污泥浓缩池4.5.1设计参数本设计采用连续重力浓缩池，浓缩后的污泥含水率为97%，浓缩时间取T=10h4.5.2设计草图污泥浓缩池设计草图4.5.3设计
12、计算(1) 污泥量a.初沉池污泥产量干固体量：污泥体积：b.剩余污泥产量降解每公斤 BOD5所产生的 MLVSS取Y=0.5，污泥自身氧化率取Kd=0.1，剩余污泥浓度取Xr=8kg/m3干固体量：污泥体积：(2) 污泥浓缩池面积计算本设计采用两个圆形污泥浓缩池，污泥固体通量取GL=40kg/(m2d)。 (3) 浓缩池直径(4) 浓缩池深度有效水深：浓缩时间取T=10h超高取h1=0.3m，缓冲层高度取h3=0.3m，池底坡度取i=0.05，泥斗为圆台型，上底直径D2=2.5m，下底直径D1=1.0m，设机械刮泥机。池底坡度造成的深度增加：污泥斗高度：浓缩池深：4.6消化池4.6.1设计参数
13、本设计采用中温消化池，不加热、不搅拌，投配率为 6%8%。池外介质为大气时，年平均气温为15.1C，冬季最低月平均温度为8C。池外介质为土壤时，年平均温度12C，最低温度2C。4.6.2设计草图消化池设计草图4.6.2设计计算(1) 污泥量初沉池污泥量为58.15m3/d，经浓缩池后的污泥量为63.88m3/d，含水率97%，挥发性有机物含量70%。(2) 消化池容积计算由于剩余活性污泥量较多，故采用挥发性有机负荷取S=1.3kg/(m3d)，消化池总容积： 取2100m3(3) 消化池尺寸计算采用两级消化，容积比一级：二级=2:1，则一级消化池容积1400m3，用两个，每个消化池容积700m3，二级消化池一个容积700m3。消化池直径D采用12m，集气罩直径D3=2m，高h1=2.0m，池底锥底直径d2=2m，锥角采用15消化池柱体高度应大于 ，采用 。消化池总高度 (4) 消化池各部分容积集气罩容积 上盖容积 下锥体容积等于上盖容积 柱体容积 消化池有效容积(5) 消化池各部分表面积计算集气罩表面积 池上盖表面积等于池底表面积 池柱体表面积：地面以上部分 地面以下部分 消化池总表面积：4.7紫外消毒池4.7.1设计参数紫外消毒选设备型号UV4000PLUS，辐射时间：10-100s。UV4000PLUS紫
