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科技學院 《環(huán)境工程綜合設計》大作業(yè) (2017--2018年度第一學期) 名 稱： 環(huán)境工程綜合設計 院 系： 動力工程系 班 級： 學 號： 學生姓名： 成 績： 日期： 2017年 12 月 目錄 一、 設計水質水量 1 1 設計處理水質水量及排放標準 1 2 排放標準 1 3 進行污水處理工藝的比較分析，確定污水處理工藝； 2 二、 污水主要處理構筑物或設施所采用的設計參數(shù)和計算數(shù)據； 3 1 格柵 3 （1）設計參數(shù) 3 （2）設計計算 3 2 初沉池 5 （1）設計參數(shù) 5 （2）設計計算 5 （3）設計圖 8 3 .生物接觸氧化池 8 （1）設計參數(shù) 8 （2）設計計算 9 （3）結構圖 10 4 二沉池 10 （1）設計參數(shù) 10 （2）設計計算 11 （3）設計圖 13 5 接觸消毒池與加氯間 14 三、 污水處理工藝流程圖 15 四、 進行污水處理廠的效益分析和主要技術經濟指標分析。 16 五、 附錄 17 一、 設計水質水量 1 設計處理水質水量及排放標準 某污水處理廠服務約30萬人，匯水面積為40km2，設計處理能力100000m3/d（最大可處理130000m3/d）。城市污水中，生活污水占35%，工業(yè)污水占65%，污水廠實際進水質見下表。 項 目 BOD5（mg/L） COD(mg/L) SS(mg/L) pH值 有毒物質 重金屬 進水 100-200 150-350 80-200 7-9 - 微量 2 排放標準 污水經處理后通過管道排放到市郊，再經15km的明渠排入周圍河流。出水水質達到國家二級排放標準，設計出水水質為 BOD5≤20mg/L COD≤60mg/L SS ≤20mg/L pH值 6-9 城市污水主要包括生活污水和工業(yè)污水，由城市排水管網匯集并輸送到污水處理廠進行處理。 城市污水處理工藝一般根據城市污水的利用或排放去向并考慮水體的自然凈化能力，確定污水的處理程度及相應的處理工藝。處理后的污水，無論用于工業(yè)、農業(yè)或是回灌補充地下水，都必須符合國家頒發(fā)的有關水質標準。 現(xiàn)代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理工藝。污水一級處理應用物理方法，如篩濾、沉淀等去除污水中不溶解的懸浮固體和漂浮物質。污水二級處理主要是應用生物處理方法，即通過微生物的代謝作用進行物質轉化的過程，將污水中的各種復雜的有機物氧化降解為簡單的物質。生物處理對污水水質、水溫、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。污水三級處理是在一、二級處理的基礎上，應用混凝、過濾、離子交換、反滲透等物理、化學方法去除污水中難溶解的有機物、磷、氮等營養(yǎng)性物質。污水中的污染物組成非常復雜，常常需要以上幾種方法組合，才能達到處理要求。 污水一級處理為預處理，二級處理為主體，處理后的污水一般能達到排放標準。三級處理為深度處理，出水水質較好，甚至能達到飲用水質標準，但處理費用高，除在一些極度缺水的國家和地區(qū)外，應用較少。目前我國許多城市正在籌建和擴建污水二級處理廠，以解決日益嚴重的水污染問題。 3 進行污水處理工藝的比較分析，確定污水處理工藝； 類型 優(yōu)點 缺點 適用條件 活性污泥法 處理程度高；負荷高；占地面積?。辉O備簡單 能耗高；運行管理要求高；可能發(fā)生污泥膨脹；生物脫氮功能只能在低負荷下實現(xiàn) 城市污水處理；有機工業(yè)污水處理；適用于大中小型污水處理廠 生物膜法 運行穩(wěn)定；操作簡單；耐沖擊負荷能力強；能耗較低；產生污泥量少，易分離；凈化能力強，具有脫氮功能 負荷較低；處理程度較低；占地面積較大；造價較高 城市污水處理；有機工業(yè)污水處理；特別適用于低含量有機廢水處理；適用于中、小型污水處理廠 厭氧法 運行費用低，可回收沼氣；耐沖擊負荷，對營養(yǎng)物質要求低 處理程度低，出水達不到排放要求；負荷低，占地面積大；產生臭氧，啟動時間長 高有機廢水處理；污泥處理 穩(wěn)定塘 充分利用地形，工程簡單，投資省；能耗低，維護方便，成本低；污水處理和利用相互結合 占地面積大；污水處理效果受季節(jié)、氣候影響；防滲漏處理不當，可能污染地下水；易散發(fā)臭氣和滋生蚊蠅 作為二級處理的深度處理；城市污水處理；有機工業(yè)廢水處理 結合上表分析，選擇生物膜法處理工藝。 二、 污水主要處理構筑物或設施所采用的設計參數(shù)和計算數(shù)據； 1 格柵 （1）設計參數(shù) 最大設計流量Qmax=130000m3/d=1505L/s 柵前流速V1=0.7m/s 過柵流速V=0.9m/s 柵條寬度s=0.01m 格柵間隙b=20mm 柵前部分長度0.5m 格柵傾角α=600 單位柵渣量W1=0.05m3/（103m3污水） （2）設計計算 1）確定格柵水深 B1=√（2Qmax/ V1）=2.07m h= B1/2=1.035 2）柵條數(shù)目 n=Qmaxsinαbhv=165.55 取n=166 3）格柵有效寬度 B=s（n-1）+bn=4.95m 4）進水渠道漸寬部分長度 l1=（B-B1）/（2 tanα1）=3.63m 5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 l2=l1/2=1.815m 6）過柵水頭損失（h1）因柵條邊為矩形截面，取k=3 h1=kh0=0.103m 7）柵后槽總高度H。取柵前渠道超高h2=0.3m H1=h+h2=1.335m H= h+h1+h2=1.438m 8）格柵總長度 L=l1+l2+0.5+1.0+H1/ tanα=7.7m 9）每日柵渣量（Kz=1.5） W=Q日平均W1=0.5 m3/d>0.2 m3/d 所以采用機械清渣。 0.3 0.6 0.135 0.3 0.735 600 0.135 0.44 0.96 0.44 200 200 0.71 0.355 0.35 2 初沉池 （1）設計參數(shù) 表面水力負荷q=1.5m3/（m2h） 沉淀時間t=1.5h 最大設計時水平流速v=3.7mm/s 污泥容重γ=1000kg/m3 污泥含水率p0=95% 兩次排泥時間間隔T=2d 沉淀池超高h1=0.3m 緩沖層高度h3=0.3m （2）設計計算 1）沉淀區(qū)的表面積A A=Qmax/q A=Qmax/q=1505/1.5=1003m2 2）沉淀區(qū)有效水深h2 h2=qt h2=qt=1.5*1.5=2.25m 3）沉淀區(qū)有效容積V V=Qmax*t V=Qmax*t=1505*1.5=2257.5m3 4）沉淀池長度L L=3.6v*t L=3.6v*t=3.6*3.7*1.5=19.44m 園整取20m 5）沉淀區(qū)的總寬度B B=A/L B=A/L=1003/20=50.15m 6）沉淀池的數(shù)量n n=B/b 設b=4.8m n=B/b=50.15/4.8=10 驗算L/b=20/4.8=4.2>4 7）污泥區(qū)的容積Vw Vw= T*（Qmax*24（c0-c1）*100）/（（100-P0）*1000γ） Vw= T*（Qmax*24（c0-c1）*100）/（（100-P0）*1000γ） =2*（1505*24（200-100）*100）/（（100-95）*1000*1000） =144m3 每個沉淀池污泥容積 V’=V/n=144/10=14.4m3 8）沉淀池的總高度H H=h1+h2+h3+h4’+h4’’ 設污泥斗斗底1m*1m，上口5m*5m，斗壁傾角600 h4’=（5-1）/2*tan600=3.46m 5m 設i=0.01 h4’ 1m 600 h4’’=（20-3.6）*0.01=0.16m H=h1+h2+h3+h4’+h4’’=0.3+2.25+0.3+3.46+0.16=6.47m 9）儲泥斗的容積V1 V1=1/3h4’*（S1+S2+√（S1*S2）） V1=1/3h4’*（S1+S2+√（S1*S2））=1/3*3.46*（5*5+1*1+√（25*1））=35.7m3 10）儲泥斗以上梯形部分污泥容積V2 V2=（L1+L2）/2*h4’’*b V2=（L1+L2）/2*h4’’*b=（20+5）/2*0.16*4.8=9.6m3 11）儲泥區(qū)容積 V=V1+V2=35.7+9.6=45.3 m3>14.4m3 （3）設計圖 0.3 20m 6.47 2.25 0.01 0.3 3.46 600 4.5 0.5 4.8 3 .生物接觸氧化池 （1）設計參數(shù) 填料容積負荷Lv=2kgBOD5/（m3d） 填料高度h0=3m 池數(shù)N=5 超高h1=0.5m 填料層上水深h2=0.5m 填料至池底的高度h3=0.5m 1m3污水需氧量D0=17 （2）設計計算 1）有效容積V V=Q（S0-Se）/Lv *10-3 V=Q（S0-Se）/Lv *10-3=1505*（200-20）/2*10-3=135.45m3 2）總面積A和池數(shù)N A=V/h0 N=A/A1 A=V/h0=135.45/3=45.15m3 N=A/A1 A1=A/N=45.15/5=9.03m3<25 m3 3）池深h h=h0+h1+h2+h3 h=h0+h1+h2+h3=3+0.5+0.5+0.5=4.5m 4）有效停留時間t t=V/Q t=V/Q=45.15/1505*24=0.72h 5）供氣量D D=D0Q D=D0Q=17*1505=25585L/s （3）結構圖 穩(wěn)定水層 出水渠 池體 出水 填料 空氣 格柵支架 進水 布氣裝置 4 二沉池 （1）設計參數(shù) 表面水力負荷q=1m3/（m2h） 沉淀時間t=2h 最大設計時水平流速v=3.6mm/s 污泥容重γ=1000kg/m3 污泥含水率p0=96% 兩次排泥時間間隔T=4h 沉淀池超高h1=0.3m 緩沖層高度h3=0.3m （2）設計計算 1）沉淀區(qū)的表面積A A=Qmax/q A=Qmax/q=1505/1=1505m2 2）沉淀區(qū)有效水深h2 h2=qt h2=qt=1*2=2m 3）沉淀區(qū)有效容積V V=Qmax*t V=Qmax*t=1505*2=3010m3 4）沉淀池長度L L=3.6v*t L=3.6v*t=3.6*3.6*2=25.92m 園整取26m 5）沉淀區(qū)的總寬度B B=A/L B=A/L=1505/26=58m 6）沉淀池的數(shù)量n n=B/b 設b=5.5m n=B/b=58/5.5=11 驗算L/b=26/5.5=4.7>4 7）污泥區(qū)的容積Vw Vw= T*（Qmax*24（c0-c1）*100）/（（100-P0）*1000γ） Vw= T*（Qmax*24（c0-c1）*100）/（（100-P0）*1000γ） =4/24*（1505*24（100-20）*100）/（（100-96）*1000*1000） =12.04m3 每個沉淀池污泥容積 V’=V/n=27.09/11=1.09m3 8）沉淀池的總高度H H=h1+h2+h3+h4’+h4’’ 設污泥斗斗底0.5m*0.5m，上口1.5m*1.5m，斗壁傾角600 0. 5m h4’=（1.5-0.5）/2*tan600=0.86m h4’ 0.1 600 設i=0.01 h4’’=（26-5.5）*0.01=0.2m H=h1+h2+h3+h4’+h4’’=0.3+2+0.3+0.86+0.2=3.66m 9）儲泥斗的容積V1 V1=1/3h4’*（S1+S2+√（S1*S2）） V1=1/3h4’*（S1+S2+√（S1*S2））=1/3*0.86*（0.5*0.5+1.5*1.5+√（0.25*2.25））=0.88m3 10）儲泥斗以上梯形部分污泥容積V2 V2=（L1+L2）/2*h4’’*b V2=（L1+L2）/2*h4’’*b=（26+0.5）/2*0.2*5.5=14.6m3 11）儲泥區(qū)容積 V=V1+V2=0.88+14.6=15.5 m3>1.09 m3 （3）設計圖 0.3 26 3.36 2 0.01 0.3 0.86 600 1.5 0.5 1.8 5 接觸消毒池與加氯間 1.設計說明 設計流量Q=100000m3/d=4166.6 m3/h；水力停留時間T=0.5h；設計投氯量為C=6.0~10.0mg/L 2.設計計算 a 設置消毒池一座 池體容積V V=QT=4166.60.5=2043.3 m3 消毒池池長L=60m,每格池寬b=10.0m，長寬比L/b=6 接觸消毒池總寬B=nb=35.0=15.0m 接觸消毒池有效水深設計為H1=2m 實際消毒池容積V`為 V`=BLH1=120015.02=3600m3 滿足要求有效停留時間的要求。 b加氯量計算 設計最大投氯量為5.0mg/L；每日投氯量為W=500kg/d=20.8kg/h。 選用貯 氯量500kg的液氯鋼瓶，每日加氯量為0.5瓶，共貯用20瓶。每日加氯機3臺，2用一備；單臺投氯量為10~20kg/h。 配置注水泵兩臺，一用一備，要求注水量Q3~6m3/h，揚程不小于20m H2O。 C 混合裝置 在接觸消毒池第一格和第二格起端設置混合攪拌機兩臺?；旌蠑嚢铏C功率No為 No= μQTG2/100 式中QT—— 混合池容，m3； μ—— 水力黏度，20℃時μ=1.0610-4kg.s/m2； G—— 攪拌速度梯度，對于機械混合G500s-1。 No=1.0610-40.5830500500/(35100)=0.30kw 實際選用JBK—2200框式調速攪拌機，攪拌器直徑∮2200mm，高度H2000mm，電動機功率4.0KW。 三、 污水處理工藝流程圖 污水中格柵 初沉池 接觸氧化池 污泥回流 二沉池 出水 四、 進行污水處理廠的效益分析和主要技術經濟指標分析。 效益分析 建設污水處理廠主要是三大效益： 1.環(huán)境效益 該城市位于華中地區(qū)，屬于內陸經濟發(fā)達地區(qū)，環(huán)境治理的好壞直接影響到城市的良性發(fā)展。城市中有50%左右的水經瀏陽河排入湘江，使得湘江水體的有機污染進一部加重。湘江江段的出市水中的SS、DO、TP、TN、NH3-N等指標均超出了〈〈地面水環(huán)境質量標準〉〉中III類水體水質標準值。 保護和利用湘江水資源，使其滿足和達到漁業(yè)，飲用水源水質標準的良好狀態(tài)，有利于生活飲用、工農業(yè)和漁業(yè)用水，以及河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。 該污水處理廠處理的污水包括生活污水和工業(yè)污水。其中工業(yè)污水大部分是可生化的有機廢水。經該廠處理后的出水可達到一級排放標準。這樣在減少城市對湘江水體污染的同時又滿足了下游地區(qū)的飲用水和景觀用水的質量。 2.社會效益 工程的實施對湘江河段水質有明顯的改善，也會對該市的社會生產產生巨大的影響。水質的改善將會促進該市的旅游業(yè)發(fā)展，有利于該市在經濟全方面的發(fā)展，在國內及國際聲譽將會進一步提高。同時對下游地區(qū)也會帶來巨大的經濟效益，保證當?shù)丶跋掠蔚貐^(qū)的人民的身體健康，保證湘江兩岸社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。 3.經濟效益 污水處理廠作為一項環(huán)境治理項目，其本身并不產生直接的經濟效益。該污水廠建成后可以提高該市及湘江的環(huán)境質量，減輕污水排放所造成的污染危害。保護該市飲用水源，降低自來水成本，保護市民的健康，由此產生的間接經濟效益尚無法作出定量計算，但定性的講，其間接經濟效益將是巨大的。同時該工程的實施有利于當?shù)氐臐O業(yè)生產，保護洞庭湖的同時有利于長江地區(qū)的防洪。在提高飲用水質量的同時有利于當?shù)厝嗣竦慕】怠? 污水處理廠的污泥含有大量有利于林業(yè)增產的氮、磷、鉀肥分，每年可為林業(yè)提供污泥作林肥。 五、 附錄 一、參考文獻： 1.《環(huán)境工程設計基礎》，邱啟華，楊莉編，北京：機械工業(yè)出版社，2015.9 2.《環(huán)境工程設計基礎》，金毓荃、李堅編，北京：化學工業(yè)出版社，2008.9 3.《環(huán)境工程設計》，趙立軍、陳進富編，北京：中國石化出版社，2013.1 4.《環(huán)境工程專項設計案例分析》，郝飛麟, 陳雪松編著，杭州:浙江大學出版社,2016.02 5.《環(huán)保設備基礎》，李永峰, 李巧燕主編，北京:化學工業(yè)出版社,2017 6.《固體廢物處理工程技術手冊》聶永豐主編 北京:化學工業(yè)出版社,2013 7.《工業(yè)脫硫脫硝技術》李肇全主編 北京:化學工業(yè)出版社,2014 8.《環(huán)境工程工藝設計教程》趙玉明編著 北京:中國環(huán)境出版社,2013 9.《大氣污染控制工程案例教程》潘瓊主編 北京:化學工業(yè)出版社,2014 10《水污染控制案例教程》張尊舉, 倫海波,編 北京:化學工業(yè)出版社,2014 11.《廢氣處理工程技術手冊》王純等編 北京:化學工業(yè)出版社,2013.01 12.《廢水污染控制技術手冊》潘濤等編 北京:化學工業(yè)出版社,2013.01