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科技學(xué)院 《環(huán)境工程綜合設(shè)計》大作業(yè) (2017--2018年度第一學(xué)期) 名 稱： 環(huán)境工程綜合設(shè)計 院 系： 動力工程系 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 成 績： 日期： 2017年 12 月 目錄 一、 設(shè)計水質(zhì)水量 1 1 設(shè)計處理水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn) 1 2 排放標(biāo)準(zhǔn) 1 3 進(jìn)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(gòu)筑物或設(shè)施所采用的設(shè)計參數(shù)和計算數(shù)據(jù)； 3 1 格柵 3 （1）設(shè)計參數(shù) 3 （2）設(shè)計計算 3 2 初沉池 5 （1）設(shè)計參數(shù) 5 （2）設(shè)計計算 5 （3）設(shè)計圖 8 3 .生物接觸氧化池 8 （1）設(shè)計參數(shù) 8 （2）設(shè)計計算 9 （3）結(jié)構(gòu)圖 10 4 二沉池 10 （1）設(shè)計參數(shù) 10 （2）設(shè)計計算 11 （3）設(shè)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(jìn)行污水處理廠的效益分析和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。 16 五、 附錄 17 一、 設(shè)計水質(zhì)水量 1 設(shè)計處理水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn) 某污水處理廠服務(wù)約30萬人，匯水面積為40km2，設(shè)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(jìn)水質(zhì)見下表。 項 目 BOD5（mg/L） COD(mg/L) SS(mg/L) pH值 有毒物質(zhì) 重金屬 進(jìn)水 100-200 150-350 80-200 7-9 - 微量 2 排放標(biāo)準(zhǔn) 污水經(jīng)處理后通過管道排放到市郊，再經(jīng)15km的明渠排入周圍河流。出水水質(zhì)達(dá)到國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出水水質(zhì)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(wǎng)匯集并輸送到污水處理廠進(jìn)行處理。 城市污水處理工藝一般根據(jù)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(yīng)的處理工藝。處理后的污水，無論用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)或是回灌補(bǔ)充地下水，都必須符合國家頒發(fā)的有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)代污水處理技術(shù)，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(yīng)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(zhì)。污水二級處理主要是應(yīng)用生物處理方法，即通過微生物的代謝作用進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程，將污水中的各種復(fù)雜的有機(jī)物氧化降解為簡單的物質(zhì)。生物處理對污水水質(zhì)、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(chǔ)上，應(yīng)用混凝、過濾、離子交換、反滲透等物理、化學(xué)方法去除污水中難溶解的有機(jī)物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)。污水中的污染物組成非常復(fù)雜，常常需要以上幾種方法組合，才能達(dá)到處理要求。 污水一級處理為預(yù)處理，二級處理為主體，處理后的污水一般能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級處理為深度處理，出水水質(zhì)較好，甚至能達(dá)到飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但處理費(fèi)用高，除在一些極度缺水的國家和地區(qū)外，應(yīng)用較少。目前我國許多城市正在籌建和擴(kuò)建污水二級處理廠，以解決日益嚴(yán)重的水污染問題。 3 進(jìn)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(diǎn) 缺點(diǎn) 適用條件 活性污泥法 處理程度高；負(fù)荷高；占地面積??；設(shè)備簡單 能耗高；運(yùn)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(fù)荷下實現(xiàn) 城市污水處理；有機(jī)工業(yè)污水處理；適用于大中小型污水處理廠 生物膜法 運(yùn)行穩(wěn)定；操作簡單；耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；能耗較低；產(chǎn)生污泥量少，易分離；凈化能力強(qiáng)，具有脫氮功能 負(fù)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(jī)工業(yè)污水處理；特別適用于低含量有機(jī)廢水處理；適用于中、小型污水處理廠 厭氧法 運(yùn)行費(fèi)用低，可回收沼氣；耐沖擊負(fù)荷，對營養(yǎng)物質(zhì)要求低 處理程度低，出水達(dá)不到排放要求；負(fù)荷低，占地面積大；產(chǎn)生臭氧，啟動時間長 高有機(jī)廢水處理；污泥處理 穩(wěn)定塘 充分利用地形，工程簡單，投資??；能耗低，維護(hù)方便，成本低；污水處理和利用相互結(jié)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(dāng)，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(jī)工業(yè)廢水處理 結(jié)合上表分析，選擇生物膜法處理工藝。 二、 污水主要處理構(gòu)筑物或設(shè)施所采用的設(shè)計參數(shù)和計算數(shù)據(jù)； 1 格柵 （1）設(shè)計參數(shù) 最大設(shè)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(shè)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(jìn)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h(yuǎn)2=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(jī)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(shè)計參數(shù) 表面水力負(fù)荷q=1.5m3/（m2h） 沉淀時間t=1.5h 最大設(shè)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h(yuǎn)1=0.3m 緩沖層高度h3=0.3m （2）設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計參數(shù) 填料容積負(fù)荷Lv=2kgBOD5/（m3d） 填料高度h0=3m 池數(shù)N=5 超高h(yuǎn)1=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(shè)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(jié)構(gòu)圖 穩(wěn)定水層 出水渠 池體 出水 填料 空氣 格柵支架 進(jìn)水 布?xì)庋b置 4 二沉池 （1）設(shè)計參數(shù) 表面水力負(fù)荷q=1m3/（m2h） 沉淀時間t=2h 最大設(shè)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h(yuǎn)1=0.3m 緩沖層高度h3=0.3m （2）設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計說明 設(shè)計流量Q=100000m3/d=4166.6 m3/h；水力停留時間T=0.5h；設(shè)計投氯量為C=6.0~10.0mg/L 2.設(shè)計計算 a 設(shè)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(shè)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(shè)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(jī)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(yáng)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(shè)置混合攪拌機(jī)兩臺?；旌蠑嚢铏C(jī)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(jī)械混合G500s-1。 No=1.0610-40.5830500500/(35100)=0.30kw 實際選用JBK—2200框式調(diào)速攪拌機(jī)，攪拌器直徑∮2200mm，高度H2000mm，電動機(jī)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(jìn)行污水處理廠的效益分析和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。 效益分析 建設(shè)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(nèi)陸經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)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(jīng)瀏陽河排入湘江，使得湘江水體的有機(jī)污染進(jìn)一部加重。湘江江段的出市水中的SS、DO、TP、TN、NH3-N等指標(biāo)均超出了〈〈地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)〉〉中III類水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。 保護(hù)和利用湘江水資源，使其滿足和達(dá)到漁業(yè)，飲用水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的良好狀態(tài)，有利于生活飲用、工農(nóng)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(jī)廢水。經(jīng)該廠處理后的出水可達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。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(zhì)量。 2.社會效益 工程的實施對湘江河段水質(zhì)有明顯的改善，也會對該市的社會生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的影響。水質(zhì)的改善將會促進(jìn)該市的旅游業(yè)發(fā)展，有利于該市在經(jīng)濟(jì)全方面的發(fā)展，在國內(nèi)及國際聲譽(yù)將會進(jìn)一步提高。同時對下游地區(qū)也會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，保證當(dāng)?shù)丶跋掠蔚貐^(qū)的人民的身體健康，保證湘江兩岸社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 3.經(jīng)濟(jì)效益 污水處理廠作為一項環(huán)境治理項目，其本身并不產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益。該污水廠建成后可以提高該市及湘江的環(huán)境質(zhì)量，減輕污水排放所造成的污染危害。保護(hù)該市飲用水源，降低自來水成本，保護(hù)市民的健康，由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益尚無法作出定量計算，但定性的講，其間接經(jīng)濟(jì)效益將是巨大的。同時該工程的實施有利于當(dāng)?shù)氐臐O業(yè)生產(chǎn)，保護(hù)洞庭湖的同時有利于長江地區(qū)的防洪。在提高飲用水質(zhì)量的同時有利于當(dāng)?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(chǎn)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(xiàn)： 1.《環(huán)境工程設(shè)計基礎(chǔ)》，邱啟華，楊莉編，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.9 2.《環(huán)境工程設(shè)計基礎(chǔ)》，金毓荃、李堅編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.9 3.《環(huán)境工程設(shè)計》，趙立軍、陳進(jìn)富編，北京：中國石化出版社，2013.1 4.《環(huán)境工程專項設(shè)計案例分析》，郝飛麟, 陳雪松編著，杭州:浙江大學(xué)出版社,2016.02 5.《環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)》，李永峰, 李巧燕主編，北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2017 6.《固體廢物處理工程技術(shù)手冊》聶永豐主編 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013 7.《工業(yè)脫硫脫硝技術(shù)》李肇全主編 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2014 8.《環(huán)境工程工藝設(shè)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(xué)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(xué)工業(yè)出版社,2014 11.《廢氣處理工程技術(shù)手冊》王純等編 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.01 12.《廢水污染控制技術(shù)手冊》潘濤等編 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.01