2污水设计任务书与指导书修订版汪.docx

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2污水设计任务书与指导书修订版汪

《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/sQ--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,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。

②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、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;

③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。

④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。

。

⑤各处理构筑物不应小于2组（格或座），且按并联设计。

⑥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；

表最大设计充满度

管径或渠高（mm）

最大设计充满度

200-300

0.55

350-450

0.65

500-900

0.70

≥1000

0.75

2.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=49.8kpa

6.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

=0.05-0.15kgBOD5/（kgMLSS·d），

污泥产率系数Y一般取0.5～0.8KgVSS/KgBOD5；衰减系数

为0.04～0.075d-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=0.04-0.075d-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BODSe：

出水BOD含有溶解性的和悬浮性BOD5,出水ss的浓度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（P120P172）

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+KdQc）]（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（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P119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/kgVSSd）

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0.10kgBOD5/kgMLVSS.d

F=Q（S0-Se），M=Xv*VN

4）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）=ΔX=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（S0－Se）/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/d；即Qs=P/fXr=[YQ（S0－Se）-KdVXv]/fXr；

式中：

X1――进水悬浮固体中惰性部分，约占TSS的30％左右；

Xe――出水悬浮固体浓度；f=MLVSS/MLSS；

回流污泥浓度Xr=r*106/SVI（p171）

=1.2*106/SVImg/l（SVI污泥体积指数，一般取100）

回流比R=X/（Xr-X）

也可取回流比计算回流污泥浓度。

回流污泥量QR=QR

5）核算VSS产率：

VSS产率=P/BOD5去除量=kgVSS/kgBOD5

6）脱氮量计算

硝化所需的氧：

4.6mgO2/mgNH3-N;

反硝化可得氧：

2.6mgO2/mgNH3-N;

需计算氧化的氨氮量=进水TKN-出水NH3-N-生物污泥氮量（mg/L）;

需要脱氮量（反硝化量）?

NO3--N=进水TKN-出水NH3-N-生物污泥氮量-出水NO3--N（mg/L）=TKN-1000ΔxVSS/Q-出水NH4+-N-出水NO3--N；（mg/L）；

去除氮量?

SNO3=Q?

NO3--N（kg/d）；

设生物合成氨量占12.4%，每日产生的生物污泥量?

XVSS-=Q（S0-Se）Y/（1+KdQc）（kgVSS/d）=Y（S0－Se）/（1+KdQc）（mg/l），此处Y单位kgMLVSS/KgBOD5;

生物污泥氮量=1000?

XVSS/Q（mg/L）；

其中：

凯氏氮TKN（包括氨氮和部分有机氮）,一般认为TN=TKN+NO3--N+NO2--N

7）计算缺氧区的体积V2（反硝化增加体积）

V2=脱氮总量/单位体积去除氮量=ΔSNO3-/（qD,TXv）,

式中qD,T—反硝化速率（单位时间单位MLVSS去除氮量），

qD,T=qD,20*θ（T-20）=qD,20*1.08（t-20）=kgNO3-N/kgMLSS.d;

qD,20---20度脱氮速率，KgNO3-N/KgMLSSd，取0.03-0.06，

qD,T=qD,20*θ（T-20）=0.04*1.08（15-20）=0.027kgNO3-N/kgMLSS.d;

【rDN"=rDNθ（T-20）（1-DO）,式中在水温15-27度时，rDN城市污水取0.03-0.11，DO-反硝化溶解氧浓度取0.2mg/L】

8）缺氧区水力停留时间t2

Tm=V2/Q

9）氧化沟总体积V及停留时间HRT=tN+tm（一般在10-20h之间）

10）碱度校核：

一般认为每去除1mgBOD5可产生0.1mg碱度，每氧化1mgNH3-N需要消耗7.14mg碱度，每还原1mgNO3-N产生3.57mg碱度，一般认为剩余碱度（以碳酸钙计）达到100mg/L，以上，即可保持ph》7.2，硝化反硝化等一切生物反应正常。

剩余碱度=进水碱度--7.14*（氧化氨氮总量）+0.1*去除BOD5总量+3.57*

?

NO3--N；

10）氧化沟尺寸计算：

一般采用6廊道采用表面曝气器的卡鲁塞尔氧化沟，沟深3-5m，廊道宽度、长度自定。

取沟深h=4.5m，单廊道沟宽b=6-8m，氧化沟面积A=V/h，

则弯道部分面积A1=3*3.14*b2/2+2*3.14*（2b）2/4+（2b）2==

直线部分面积A2=A-A1=

单钩直线部分沟长=A2/6b=

校核流速：

v=Q总（1+R）/nbh（n--氧化沟座数）》0.3m/s满足要求

整个氧化沟中好氧区长L1=L*（VN/V总）*6，（6廊道），

整个氧化沟中厌氧区长L2=L*（V2/V总）*6，（6廊道）

11）氧化沟进出水管径：

进出水管流量Q1=Q总（1+R）/n（n--氧化沟座数），取管速1.1m/s，求出管径，后取整选定管径，在用实际选定管径求真实流速并校核流速是否满足要求（必须大于0.6m/s）；

12）出流堰设计

Q1=1.86bH1.5，b—堰宽，m；H-堰上水头高，取0.2m；求出b=米，取整后，在校核堰上水头H,

选择XTM型旋转式调节堰门，宽度mm，调节范围为mm，升降速度为0.108m/min，电机功率为kw。

选用DHY50型电动回转堰门（最大调节高度H=500MM,调节速度2.3mm/s，堰口宽度L=3000mm，电机功率0.55KW.

12）需氧量计算

A:

实际需氧量AOR计算：

AOR=[去除BOD-剩余污泥的BOD]+[去除氮需氧量-剩余污泥NH3-N耗氧量]-脱氮产氧量

=Q（S0-Se）/（1-e-Kt）-1.42?

XVSS+4.6Q（N0-Ne）-0.56?

XVSS-2.6QΔNO3--N

式中K--速率常数0.22d-1；t--BOD实验天数取5d；N0-Ne----进出水氮浓度差，（进水TKN-出水氨氮浓度-污泥中含氮量）

考虑安全系数，乘以1.2.

B:

标准状态需氧量SOR:

（P146-148排水工程下）

SOR=1.2*AOR*CS（20）/{α[β*ρ*CS（T）-C]*1.024（T-20）}

=1.2AOR*CS（20）/{α[β*ρ*CS（T）-C]*1.024（T-20）}

式中：

C-氧化沟或曝气池实际溶解氧浓度，mg/L,一般取2;

CS（20）---标准气压下，20度清水中饱和溶解氧浓度，9.17mg/L;

CS（T）---标准气压下，T度清水中饱和溶解氧浓度，mg/L，T一般取25度时8.4mg/L;

α---污水传氧速率与清水传氧速率之比，取一般在0.8-0.85取值；

β—污水饱和溶解氧与清水饱和溶解氧浓度之比，取0.9-0.97。

Ρ--压力修正系数，一般取0.909；

[CS（T）=CS（25）=CS（Pb/2.026*105+Ot/42）]

最大时标准需氧量SORmax=1.34SOR;

时供气量：

Gs=SOR/0.3EA;

最大时供气量：

13）曝气装置与设备选择

每座氧化沟总需氧量为SOR/n（kg/h），

选用DS系列表面曝气机，DSB-3250倒伞型叶轮表曝机，叶轮直径3250mm，充氧量为110kg/h.

DS350B调速器，D=3500MM,h860MM,W=90kw;

高速推进器6台GQTO75*564,低速推进器24台；

9.二沉池设计（p85排水工程）

1）池型选择

（一般选用中心进水四周出水的辐流式沉淀池，而现在设计多为四周进水四周出水的辐流式沉淀池，如在合肥所看）

2）单池池体主要尺寸计算

水力表面负荷q一般为0.7?

1.8m3/m2.h，且X不同，应有所区别，

①池表面积

A=Q*Kz/nqn-座数，q-表面水力负荷，在1-1.5m3/m2h,P81排水工程；

②池子直径D:

③沉淀时间

，取t=2.5h则

④池子有效水深h2，h2=qt

⑤沉淀部分有效容积V=3.14*D2h2/4，

h1h3h4h5求

⑥沉淀池周边有效水深H0=h2+h3+h5

⑦沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5

⑧校核径深比（6-12之间合格）

3）进水系统设计（流量须考虑回流量Q单*（1+R））

A:

进水管管径D1的计算:

取

则：

单个流量为Q单*（1+R），先取流速，求管径，并取整，最后确定管径，最后在校核实际流速是否符合要求。

A1=Q/u→D1

校核：

当

时，校核u是否符合要求。

B:

进水竖井管径D2设计

取进水竖井井径D2=1.2m，出水口尺寸为0.35*1.2m2，共6个沿井壁均匀分布，出水口流速v=Q单*（1+R）/（0.35*1.2*6）,必须满足0.15-0.2m/s。

C:

稳流筒设计：

稳流筒中流速必须在0.02-0.03m/s之间，取值v=0.025m/s，稳流筒过流面积f=Q单*（1+R）/v，稳流筒直径D3=（4f/3.14+D22）0.5,取整

4）污泥管管径D4的计算：

污泥的总量Q污泥=回流污泥的量QR+剩余污泥的量QS

QR=QR（m3/d）

P111,P180页

QS=⊿X/fXr=[Y（S0-Se）Q-KdVXv]/fXr（m3/d）

V——氧化沟好氧区容积。

取

，则：

A4=Q污泥/u→D4

校核u：

求出D4时，在校核实际u看是否符合

本二沉池采用机械排泥，选用ZBX-35型周边传动刮吸泥机。

污泥通过（还是管渠？

）管道重力流入污泥泵房的集泥池，通过泵（4台），一半回流，一半送至离心机脱水，最后外运。

5）污泥回流管径D5

总回流量QR总=QR，取

，则：

A5=QR/u→D5校核u：

求出D4时，在校核实际u看是否符合

6）出水集水槽设计

采用环形集水槽，单侧集水（六安是双侧集水的），，每池只有一个出水口，

A：

集水槽宽度b=0.9（k*q集水量）0.4，k为安全系数取1.2-1.5，q集水量=Q单（正常设计流量除以池座数，槽宽一般只有0.5m左右。

B:

集水槽起点水深：

h起=0.75b；

C:

集水槽终点水深：

h终=1.25b；

槽深均取m，0.2m超高，但一般槽深不会超过1m。

7）出水溢流堰的计算（设计手册1682页）：

采用出水三角堰（900）

a.堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）h=0.05m（H2O）

b.每个三角堰流量:

q1=1.343h2.47=（m3/s）；

每个三角堰流量:

q1=1.4h2.5=0.000783（m3/s）（过堰水深h在0.021-0.2m之间）m3/s；

c.三角堰个数:

n=Q单/q1取整

D.三角堰中心距

L1=L/n=3.14*（D-2b）/n，b为环形集水槽宽度

e.校核：

出水堰口负荷：

q=Q/3.14*D=q1*n/3.14D（外侧内侧平均直径）（Q--L/s单位）（1.5-2.9L/sm之间考虑）

=‘q1*n/3.6*3.14D，（当流量单位用m3/h时，才有系数3.6）

（如果为双侧收水，则流量减半，符合要求）

F.设备选型：

选用半桥式中心传动刮吸泥机4座，配浮渣槽，浮渣挡板堰板等附件。

8）固体负荷校核：

G=Q单（1+R）X/A<150kg/m2d符合要求

9）二沉池污泥区容积：

V=Q（1+R）T*X/（[X+Xr）/2],Xr=（X+RX）/R；T按2h考虑，

所以V=4（1+R）QR/（1+2R）；

8配水井设计

　　二沉池前配水井

　　1）配水井半径R：

取1min的进水总量以及水深3.5m计算：

一分钟进水总量=Q2=Q进水（1+R）/（24*60）=3.14R2*h→R值并取整

采用套筒式，中心进氧化沟出水，流入第二层并分割成4块均匀向4个二沉池进水，最外层为二沉池出水----流到出水管渠。

2）进水管管径

　进水从配水井底中心进入，经矩形宽顶溢流堰至配水管。

再由管道接入4座后续构筑物（二沉池），每个后续构筑物的分配水量（1+R）Q/4。

配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。

由配水井进水管的设计流量，取进水管管径为D1时并校核管内流速<1.0m/s，满足设计要求。

10.污泥泵房设计（设计手册5）

　　　1、设计参数

　　集泥池的容积选用一台泵的10-15分钟抽送能力计算。

　　2、设计计算

（1）污泥总量Q污泥　（m3/h）

（2）集泥池容积与尺寸设计：

拟采用5台（四用一备）回流污泥泵，2台（一用一备）剩余污泥泵，则集泥池的容积V=V1*15*60/3600,V1—污泥泵的流量（m3/h）。

在大致设计下长宽深（长方体型的）。

六安城北通过泵（4台），一半回流至氧化沟，一半送至离心机脱水，最后外运。

（3）泵型号选用

11.脱水机房（设计手册5）

12.设计计算加氯间、氯库、消毒池。

：

消毒池设水力停留时间不小于30min，接触池体积V=Qmaxt，A=V/h=m2,设计下长宽深，宽度适度时可分割。

不完全二级处理投氯量按照10-15mg/L;完全二级处理工艺按照5-10mg/