[工学]设计概论课件

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廖艳：副教授电话：13686707640E-mail:liaoyanhbao@163.com环境工程设计基础\n课程内容《污水处理构筑物设计和计算》期末作业为考试成绩占50％课堂提问和考勤为平时成绩占50％考核方式十一周交作业\n第一章城市污水处理工程规划第一节　　污水处理工程设计的基本原则第二节　　污水处理工程设计的基本资料和设计文件第三节　　设计步骤第四节　　设计的基本要求第五节　　污水处理工程的厂址选择第六节污水处理工艺流程的选择\n第一节污水处理工程设计的基本原则生活污水以二级生物处理为主工业废水处理后送污水厂单独处理排放用生活污水稀释处理\n二、工业废水的处理(1)本厂工业废水的特点，包括污染环境的是有毒物、有机物，还是特殊物质(如油、酸、碱、悬浮物等)，水量多少，变化如何；(2)循环给水和压缩废水量的可能性；(3)回收利用废水中的有用物质的方式方法；(4)废水排入城市沟道的可能性；(5)生活污水情况。在具体确定工厂的废水处理方案之前，先要调查研究下列各点：\n(1)确定废水的处理要求；(2)经过处理后的废水是循环使用、灌溉农田、排入城市沟道，还是排放入天然水体；(3)哪些废水就地(车间)解决，哪些废水集中处理，哪些废水就地进行预处理后再集中处理，哪些废水能同本厂生活污水一起处理。在调查研究的基础上，顺次解决下列各问题：在解决上述问题后，可研究各分散处理和集中处理的方法和流程。\n一、有关明确设计任务和方向的资料1）工程设计范围和设计项目资料2）目前城市的污水排放情况、工业废水污染所造成的危害情况和排水管道系统分布情况，以及今后城市的发展规划3）工业废水和生活污水的水量、水质及其变化情况，污水回收利用等方面资料。4）处理后水的重复利用及污泥处理、综合利用领域方面的有关资料。第二节　　污水处理工程设计的基本资料和设计文件\n二、有关自然条件的资料1）本地区气象特征数据、气象资料、雨量资料、土壤冰冻资料和风向玫瑰图等。2）水文资料，有关河流的水位（最高水位、平均水位、最低水位等）、水体本身自净能力、水质变化情况及环境卫生指数等。3）水文地质资料，包括该地区地下水位及地表水和地下水相互补给情况。4）地质资料，包括污水处理工程所处地区的地质钻孔柱状图、地基的承受能力、地下水位、地震等级等资料。\n三、有关地形资料工程所处地段的地形图（通常为1:500~1:1000）及室外给水排水管网系统图和总排放口位置的地形图。四、有关编制概算、预算和组织施工方面的资料1）关于当地建筑材料（主要以钢材、水泥和木材等三材）、设备的供应情况和价格。2）关于施工力量（技术水平、设备、劳动力）的资料。3）关于编制概算、预算的定额资料，包括地区差价、间接费用定额、运输费用等情况。4）关于污水处理工程所处地段周围建筑物情况，施工前拆迁补偿等规章和办法。\n污水处理厂的基本建设程序规划项目建议书工程可行性研究报告初步设计扩大初步设计施工图设计土建施工设备安装设计院审批批准评审评审设计监理施工监理设计院调试运行批准施工安装单位\n一、可行性研究阶段二、扩大初步设计三、施工图设计第三节　　设计步骤项目建设是否必要技术方案是否可行生产建设条件是否具备项目投资是否经济合理\n一、可行性研究阶段二、扩大初步设计三、施工图设计第三节　　设计步骤工程规模建设目的总体布置工艺流程设备选型主要构筑物建筑工期劳动定员投资效益设备材料清单\n一、可行性研究阶段二、扩大初步设计三、施工图设计第三节　　设计步骤以扩大初步设计的说明书和图纸为依据，项目根据土建施工、设备安装、组（构）件加工及管道安装所需要的程度，将扩大初步设计精确具体化。\n工艺上可靠经济上合理技术上先进系统上最优形式上美观第四节　　设计的基本要求\n图纸绘制要求图幅和标题栏比例图线尺寸标注线标高绝对高程、相对高程标高应以“m”为单位，保留三位小数顶标高、底标高、水面标高风向玫瑰图\n风向玫瑰图又称风向频率玫瑰图，是在极坐标图上绘出一地在一年中各种风向出现的频率。因图形与玫瑰花朵相似，故名。“风向玫瑰图”是一个给定地点一段时间内的风向分布图。通过它可以得知当地的主导风向。最常见的风向玫瑰图是一个圆，圆上引出16条放射线，它们代表16个不同的方向，每条直线的长度与这个方向的风的频度成正比。静风的频度放在中间。有些风向玫瑰图上还指示出了各风向的风速范围。\n风向是指来风方向，即从外面吹向地区中心，风向频率指在一定时间内各种风向出现的次数占所有观测次数的百分比。在工程设计平面图中，一般以指北针表明管道或建筑物的朝向，指北针用细实线绘制，圆的直径为24mm，指北针头部为针尖形，尾部宽度为3mm，用黑实线表示。\n图纸绘制要求图纸折叠方法1）不装订的图纸折叠时，应将图面折向外方，并使右下角的图标露在外面。图纸折叠后的大小，应以4号基本幅画的尺寸（297mm×210mm）为准。2)需装订的图纸折叠时，折成的大小尺寸为297mm×185mm，按图的顺序装订成册。\n第五节　　污水处理工程的厂址选择\n选择厂址或站址(在工厂、企业内，往往将污水处理厂称为废水站)时，一般应考虑以下一些问题：（1）处理厂应尽量少占土地和不占良田。同时，要考虑今后有适当的发展余地。（2）必须位于集中给水水源的下游，并应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主风向的下风向，还要考虑周围环境卫生条件。（3）处理厂应设在靠近电源的地方，并考虑排水、排泥的方便。（4）处理厂要充分利用地形，应选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。（5）厂址应选在地质条件较好的地方。地基较好，承载力较大，地下水位较低，便于施工。\n第六节污水处理工艺流程的选择现代污水处理程度划分：（1）一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。（2）二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD、COD），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。（3）三级处理，是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。\n\n一、城镇污水厂的流程按照处理效率，污水厂可以分为三级：一级处理厂沉淀法二级处理厂生物处理法一级加强处理厂化学混凝沉淀法化学生物絮凝处理生物处理法\n一级污水处理厂\n一级处理（沉淀法）\n一级强化污水处理厂一级强化处理（混凝沉淀法）\n一级强化污水处理厂一级强化处理（快速生化法）\n二级生化污水处理厂\n\n高碑店污水处理厂工艺流程图\n邯郸市东污水处理厂工艺流程图\n\n\n\n\n\n流程选择原则1：技术上可行\n流程选择原则2：经济上合理已知条件原污水水质、水量及自然状况约束条件处理水应达到的水质指标目标函数总造价和运行费用减少占地面积充分利用水体自净能力处理后污水的出路其它影响因素\n污水特征有毒污染物生物污染物感官性污染物热污染固体污染物需氧污染物营养污染物酸碱污染物水质标准《污水综合排放标准》（GB8978--96）教材第九章《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918--2002）\n污水处理工程设计实例P208\n大学阶段设计步骤获取资料可行性分析污水特征分析设计水量和处理程度的确定污水处理工艺的比较和流程确定初步设计计算\n某城市是全国50个严重缺水城市之一。随着工业化及城市化进程的加快，该市的水环境污染问题日趋严重，城市周边水环境质量很差，严重危及市区20万人的生活用水和工业用水。为此，该市决定建设城市污水处理厂\n一、设计原始资料\n常年主导风向？西南风入流口方位接纳水体方位\n二、设计步骤厂址选择污水处理程度的确定处理工艺流程的选择各处理单元的确定和计算附属建筑物处理厂规划污水提升泵站的设计\n污水处理程度的确定1、设计流量该城市每天污水的平均流量为设计流量为\n生活污水中的BOD5及SS值分别取30g/（人∙d）和45g/（人∙d）2、设计人口数\n\n3、污水水质污染程度每人每天生活污水排放量为生活污水平均悬浮物浓度为生活污水平均五日生化需氧量浓度为\n生活污水与工业废水混合后，浓度为生活污水与工业废水混合后，浓度为420mg/L364mg/L\n4、计算允许排放的悬浮物浓度按水体中悬浮物允许增加量计算排放的悬浮物浓度法①\n4、计算允许排放的悬浮物浓度按《污水综合排放标准》计算排放的悬浮物浓度法②比较两种计算方法，一般法②的处理程度高于法①94.63%81.47%\n5、计算允许排放的BOD5浓度按水体中溶解氧最低允许质量浓度计算按水体中BOD5最高允许质量浓度计算按《污水综合排放标准》计算排放的BOD5浓度比较三种计算方法，一般法③的处理程度高于法①②91.75%29.2%、86.6%\n6、确定处理程度原则：根据几种方法比较得出SS处理程度从这两种计算方法中比较得出，方法b的处理程度高于方法a的，所以本处理厂得出SS处理程度定为94.63%\n通常以排放标准作为处理程度确定依据BOD5处理程度\n处理工艺流程的选择一般课程设计由老师确定流程，毕业设计自行确定流程\n各处理单元计算格栅沉砂池初次沉淀池曝气池二沉池消毒接触池污水计量设备污泥处理单元\n污水的水质水量变化对污水处理设备，特别是生物处理设施正常发挥其净化功能是不利的，甚至还可能遭到破坏。在这种情况下，经常采取的措施是，在污水处理系统之前，设均和调节池，用以进行水量的调节和水质的均和，以保证污水处理设施的正常运行。此外，调节池还可以起到临时贮存事故排水的作用。调节系统包括集水池、格栅和调节池。\n集水池集水池有效容积集水池有效容积根据进水水量变化、水泵能力和水泵工作情况等因素确定，一般不得小于最大一台水泵5min的出水量。如水泵机组为自动控制时，每小时开启水泵不得超过6次。中途排水泵站集水池的容积，应按上下游泵站联合工作的制度决定。集水池是汇集准备输送到调节池或其他处理构筑物去的污水或污泥的一种小型贮水池。\n集水池集水池最低水位根据自灌式泵站中不同类型水泵的吸水喇叭口的安装条件确定叶轮的淹没深度集水池最高水位污水泵房集水池的最高水位应满足有效容积的要求，一般可采用与进水管渠的设计水面标高相平。在任何情况下集水池最高水位不得超过进水管的管顶。集水池的构造集水池内应保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞流，必要时可设置导流墙。\n格栅的设计与计算\n格栅的建筑尺寸1.格栅明渠宽度B1式中：Q设计——最大设计流量，m3/s；N1——明渠数；h0——明渠水深，m；v1——明渠内污水流速，m/s。格栅型式：平面型，倾斜安装机械格栅城市排水系统为暗管系统，且有中途泵站，仅在泵前格栅间设计中格栅。格栅过栅流速不宜小于0.6m/s，不宜大于1.5m/s。格栅水深应与入厂污水管规格（DN1800mm）相适应，一般取管径0.7倍。格栅尺寸计算的参数选择宜选中间值。\n格栅的建筑尺寸2.格栅的间隙数量n式中：Q设计——最大设计流量，m3/s；N——格栅数；b——栅条间距，m；α——格栅倾角；v——污水流经格栅的速度，m/s。3.格栅的建筑宽度B式中：B——格栅的建筑宽度；s——栅条宽度，m。4.栅后槽的总高度h总式中:h——栅前水深，m；h1——格栅的水头损失,m；h2——格栅前渠道超高，一般h1=0.3m。\n通过格栅的水头损失h2的计算：式中：h0——计算水头损失，m；v——污水流经格栅的速度，m/s；ξ——阻力系数，其值与栅条断面的几何形状有关；α——格栅的放置倾角；g——重力加速度，m/s2；k——考虑到格栅受污染物堵塞后阻力增大的系数，可用式：k=3.36v-1.32求定，一般采用k=3。城市污水一般取0.1~0.4m。格栅的设计与计算\n《水控》第三版\n5.格栅的总建筑长度L式中：L1——进水渠道渐宽部位的长度，m；其中:B1——进水渠道宽度m；α1——进水渠道渐宽部位的展开角度，一般α1=20°；L2——格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，一般L2=0.5L1；H1——格栅前的渠道深度,m。6.每日栅渣量W式中：W1——栅渣量，m3/(103m3污水)；KZ——生活污水流量总变化系数。格栅的建筑尺寸\n调节池在调节池容积计算上，应当考虑能够容纳水质变化一个周期所排放的全部水量，例如，一处小区排放生活污水和工业废水，上午排放的污水污染物高，呈强碱性，下午排放的污水污染物低，呈酸性，则调节池的容积应取这天上午和下午水量之和，这样均和，可使二股pH值不同的污水中和而进行自身调节。如水质无明显的变化周期，而水量又不很大，则调节池的容积越大也越有利于调节，这一关系可以从图3.4所示的某处排放的污水pH值变化曲线中清楚看到。\n沉砂池目前，应用较多的沉砂池池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和涡流沉砂池，几种沉砂池各有特点，应结合实际情况综合考虑选定。本设计中选用曝气沉砂池，它是通过曝气作用使水流旋转，产生离心力，去除泥砂，排除的沉砂较为清洁，处理起来比较方便。\n曝气沉砂池特点1）由于曝气的作用，污水中的有机颗粒经常处于悬浮状态，使砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，能够去除砂粒上附着的有机污染物，有利于取得较为纯净的砂粒。从曝气沉砂池中排出的沉砂，有机物只占5%左右，一般长期搁置也不腐败。2）在曝气的作用下，污水在池内呈螺旋状前进的流动形式，水流旋转速度在池过水断面中心处最小（几乎等于零），而在四周最大，砂粒被甩向四周沿池壁下沉至池底。3）沉渣中无机物含量多，有利于消化池的正常运行，避免消化池中无机砂粒的沉积而减少消化池有效容积。\n\n\n曝气沉砂池\n沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分离器，脱水后的清洁砂粒外运，分离出来的水回流至泵房吸水井。\n初次沉淀池采用普通辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，共2座，表面负荷q取2m3/(m2﹒h),则\n\n污泥部分所需容积如果已知污水悬浮固体浓度与去除率，污泥区的总容积式中：Qmax——最大时流量(m3／d)；C0——原污水中悬浮物质浓度，mg／L；C1——出水中悬浮物质浓度，mg／L；Po——污泥的含水率，％；γ——污泥的密度，kg/m3，当污水含水率在95%以上，其容重可按1000kg／m3考虑；t——一次排泥的间隔时间(d)，一般按2d考虑.\n污泥斗的结构尺寸则根据污泥容积和所选泥斗的形状作几何测算得污泥区的设计\n\n\n沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣。沉在底部的沉泥通过刮泥机刮至污泥斗，依靠静水压力排除。出水槽采用双侧集水，出水槽宽度为0.5m，水深0.4m，槽内水流速度为0.59m/s，堰上负荷为1.66L/(m﹒s)，小于2.9L/(m﹒s)，满足要求。初次沉淀池的出水通过渠道流回初沉池集配水井外层套筒，渠道宽度为700mm，渠道内水深0.5m，渠道内水流速度为0.85m/s。\n曝气池①污水处理程度的计算及曝气池的运行方式污水处理程度的计算\n曝气池的运行方式在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性和多样化，即以传统活性污泥法系统作为基础，又可按阶段曝气系统和吸附-再生曝气系统运行。这些运行方式的实现，是通过进水渠道的布设和闸板的控制来实现的。\n②曝气池的计算和各部位尺寸的确定K2：有机物最大比降速度与饱和常数的比值，一般取0.0168~0.0281f：MLVSS/MLSS，一般取0.7~0.8\n\n在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有5个进水口，如图7.7所示。\n\n推流式曝气池的运行方法传统活性污泥法曝气池为推流式，污水从池一端进入曝气池内，回流污泥也从此同步流入。混合液从池尾部流出进入二次沉淀池进行泥水分离，污泥由二次沉淀池底部排出，剩余污泥排出系统，回流污泥回流至曝气池，其工艺流程图见图4.5\n阶段曝气活性污泥法污水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力污水沿池长度分段注入曝气池，有机物负荷分布比较均衡，改善了供氧速率与需氧速率之间的矛盾，有利于降低能耗，又能够比较充分地发挥活性污泥生物的降解功能；\n\n吸附-再生活性污泥法将活性污泥对有机污染物降解的两个过程吸附、再生分别在各自的反应器内进行。\n吸附池与再生池容积之和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低。本方法具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池内的污泥予以补救。主要缺点是对污水的处理效果低于传统活性污泥法，此外，对溶解性有机物含量较多的废水，处理效果要更差一些。\n曝气池池型布置应能灵活地改变运行方式，可按传统活性污泥法运行设计，污水从池首端流入，由池末端流出；也可以按阶段曝气活性污泥法运行设计，污水沿配水渠不同距离分散多点进水；或者按吸附再生活性污泥法运行，污水沿配水渠的中部某一点进水，池前段为再生池，池后段为吸附池。\n按传统活性污泥法系统运行，污水及回流污泥同步从廊道Ⅰ的前侧进水口进入；按阶段曝气系统运行，回流污泥从廊道Ⅰ的前侧进入，而污水则分别地从两侧配水渠道的5个进水口均量地进入；按吸附-再生曝气系统运行，回流污泥从廊道Ⅰ的前侧进入，以廊道Ⅰ作为污泥再生池，污水则从廊道Ⅱ的后侧进水口进入，在这种情况下，再生池容积为全部曝气池的20%，或者以廊道Ⅰ及廊道Ⅱ为再生池，污水则从廊道Ⅲ的前侧进水口进入，此时，再生池容积为全部曝气池的40%。\n曝气系统设计双膜理论影响氧转移的因素\n曝气设备供氧量R0曝气设备供气量GS供气量GS计算途径生化过程需氧量R非标准条件下标准条件下曝气设备充氧能力混合液中氧平均饱和浓度氧转移效率EA\n氧利用效率EA的计算GS——供气量，m3/h对鼓风曝气，EA是生产厂商提供，设计中需要求的是GS。EA定义为需氧量R0与供氧量S的比值，通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为％。而供氧量S与供气量GS的关系为S=0.28GS。\n课堂练习已知条件：（1）进入曝气池的生活污水量Q=10000m3/d（最高值），KV=1.6（2）进入曝气池的BOD5=175mg/L；（3）BOD5的去除效率η=90%；（4）污泥负荷NS=0.3（kgBOD/MLSSkg∙d-1）；（5）曝气池的MLVSS浓度为Xv=2.5g/L,f=0.75；（6）曝气池DO浓度cL=2mg/L；请进行曝气池中曝气设备供气量的计算。（已知条件里没有的设备和相关参数选取以教材第七章为准！）\n③曝气系统的设计与计算本设计采用鼓风曝气系统。\n\n采用WM-180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器的服务面积0.49m2，敷设于距池底0.2m处，淹没深度4.0m，计算温度定为30℃.④供气量的计算\n\n\n\n校核每立方米污水的需气量校核每千克BOD的需气量\n除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R值50%，这样，提升回流污泥所需空气量（m3/h）为\n123456空气管道计算空气管道的直径DN、流量Q、流速v之间的关系可由图4.39查出\n管渠的水头损失(沿程损失局部损失)当流体流动方向沿流程不变时，流动阻力中只有沿程不变的切应力，称沿程阻力。由沿程阻力所引起的压力损失称为沿程阻力损失。当流体的固定边界发生突然变化，引起流速分布或方向发生变化，从而集中发生在较短范围的阻力称为局部阻力。由局部阻力所引起的压力损失称为局部阻力损失。\n空气管道的沿程损失，可按右式计算b.局部损失可按右式换算成管道的当量长度式中i——单位管长沿城阻力，pa/m；ν——风管中空气平均流速，m/s；d——管径，mm；L0——局部阻力换算成管道的当量长度，m；d——管径，m；K——长度换算系数，见下表\n配件K配件K三通：气流转弯1.33直流异口径0.42~0.67异型管0.1~0.2球阀2.0四通2.66角阀0.9弯头0.4~0.7闸阀0.25长度换算系数\n空气管路系统计算计算空气扩散器总数确定每个空气扩散器的配气量计算每根竖管的空气扩散器数计算曝气池面积每根干管上成对设置竖管计算每根竖管的供气量在相邻廊道设置干管\n按图7.7所示的曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管。在每根干管上设7对曝气竖管，共14条配气竖管。曝气池共设70条配气竖管，每根竖管的供气量（m3/h）为曝气池平面面积（m2）为⑤空气管路系统计算\n每个空气扩散器的服务面积按0.49m2计，则所需空气扩散器的总数（个）为每个竖管上安装的空气扩散器的数目（个）为每个空气扩散器的配气量（m3/h）为\n选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路。在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管路计算，计算结果见表7.14\n⑤空气管路系统计算\n空气管路计算结果\n空气管路计算结果\n经过计算得到空气管路系统的总压力损失（kPa）为137.53×9.8/1000=1.35网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa，则总压力损失（kPa）为5.88+1.35=7.23为安全计，设计取值9.8kPa。\n空气扩散装置安装在距离曝气池底0.2m处，水头损失按1.0m计，因此，空压机所需压力为\n\n根据所需压力和空气量，决定采用LG60型空压机6台，该型空压机风压50kPa，风量60m3/min正常条件下，4台工作，2台备用；高负荷时，5台工作，1台备用曝气池的出水通过管道送往二沉池集配水井，输水管道内的流量按最大时流量加上回流的污泥量进行设计，回流比为50%，则输水管的管径为1000m，管内最大流速为0.90m/s，二沉池集配水井的结构同初沉池集配水井\n二次沉淀池二次沉淀池的表面负荷一般取水力负荷0.8~1.5m3/（m2﹒h），对于出水SS要求严格的处理工程，表面负荷取小一些，最小可取0.5m3/（m2﹒h）左右二次沉淀池活性污泥的另一特点是质轻，易被出水带走，并容易产生二次流现象，使实际的过水断面远远小于设计的过水断面。因此，设计二次沉淀池时，最大允许的水平流速要比初次沉淀池（最大为10mm/s）的小一半；池子的出水溢流堰常设在池另一端的一定距离的范围内辐流二次沉淀池也可以用周边进水周边出水的方式提高混合液在池内流动的距离和沉淀效果\n浓缩一般不超过2小时\n二次沉淀池\n二次沉淀池\n可见，污泥所需容积较大，无法设计污泥斗容纳污泥。所以，在设计中采用机械刮吸泥机连续排泥，而不设污泥斗存泥，只按构造要求在池底设0.05坡度及一个放空时用的泥斗。\n设泥斗高度为0.5m\n\n消毒接触池污水经二次沉淀池澄清后水质得到改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒，特别是医院、生物制品所及屠宰场等有致病菌污染的污水，更应严格消毒目前常用的污水消毒剂是液氯，其次是漂白粉、臭氧、次氯酸钠、氯片、氯胺、二氧化氯和紫外线等\n\n1.污水消毒剂投量的确定如果采用液氯消毒，一级处理后的污水投加量为20~30mg/L；完全人工二级处理后的污水投加量为10~15mg/L；不完全人工二级处理的污水投加量为5~10mg/L2.消毒剂的混合与接触氯与污水的接触时间（包括从接触池出来后在管渠中流动的全部时间），一般采用30min，并保证剩余氯不少于0.5mg/L\n126本设计采用两组三廊道平流式消毒接触池，接触时间t=30min，液氯消毒。每座接触池的容积V为\n设经曝气处理后污水产生的污泥量为0.03L/（人﹒d），含水率为96%，则接触池中每天产生的污泥量W为产生的污泥由刮泥机刮至进水端，然后由排泥管送至污泥脱水机房。设接触池的超高为0.3m，池底坡度为0.05，则接触池总高H为\n污水计量设备为了提高污水厂的工作效率和运转管理水平，积累技术资料，应准确掌握污水量的变化情况。测量污水流量的设备和装置要求应当是水头损失小、精度高、操作简便且不易沉淀杂物。本设计中采用巴氏计量槽，污水流量测定范围在0.055~0.650m3/s之间\n污泥处理单元栅渣浮渣初沉污泥二沉活性污泥\n123\n污泥浓缩池贮泥池污泥消化池污泥脱水设备\n污泥浓缩池采用竖流式污泥浓缩池，浓缩来自二沉池的剩余污泥，浓缩前污泥含水率为99.2%，浓缩后污泥含水率为97%，浓缩部分上升流速v取0.1mm/s，浓缩时间t=10h，池数n=2（1用1备），则\n竖流式污泥浓缩池\n污泥浓缩池计算污泥流量QS浓缩池主体直径D浓缩后分离出的污水流量q剩余污泥量ΔX剩余污泥浓度污泥体积和含水率的关系\n将各值带入后得中心管尺寸计算\n设计中取12000mg/L\n\n浓缩后分离出来的污水流量q为浓缩池有效面积F为浓缩池的直径D为\n浓缩后的剩余污泥量Q’（L/s）=Qs-q=0.48-0.352=0.128计算得H为5.9\n贮泥池采用矩形贮泥池，贮存来自初次沉淀池和浓缩池的污泥量。来自初沉池的污泥量Q1为（按初沉池悬浮物去除50%）92～98%\n贮泥池底部为斗型，下底为0.6m×0.6m，高度h3=3m，设超高ｈ１＝０.5m\n污泥消化池污泥消化的目的常用的污泥消化方法污泥厌氧消化的机理甲烷菌的温度范围\n厌氧消化池是消化池在无氧条件下，借兼性菌及专性厌氧细菌降解有机污染物，分解产生以甲烷为主的污泥气（即沼气）这一基本原理来处理剩余污泥。厌氧消化是一个极其复杂的过程，多年来厌氧消化被概括为两阶段过程，第一阶段是酸性发酵阶段，有机物在产酸细菌的作用下，分解成脂肪酸及其他产物，并合成新细胞；第二阶段是甲烷发酵阶段，脂肪酸在专性厌氧菌——产甲烷菌的作用下转化成CH4和CO2事实上第一阶段的最终产物不仅仅是酸，发酵所产生的气也并不都是从第二阶段产生的。因此，第一阶段比较恰当的提法是非产甲烷阶段与第二阶段称为产甲烷阶段。\n温度的适应性可分为两类，即中温甲烷菌（适应温度为30~35℃）、高温甲烷菌（适应温度为50~53℃），在两区域之间的温度，反应速度反而减退。可见消化反应与温度之间的关系是不连续的。投配率厌氧消化池的水力停留时间可用污泥投配率来表达，每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数，即\n一般城市污水处理厂污泥中温消化的投配率以3%～5%为宜，相应的消化时间为20～30天。厌氧消化池一般由集气罩、池盖、池体与下锥体等四部分组成，并附有搅拌与加温设备，\n\n常用搅拌方式\n\n压缩的沼气通过配气总管到达各根曝气立管，每根立管按通过的气体流速为7～15m/s进行设计，其单位用气量通常取5～7L/(m3∙min)。管口延伸到距池底1～2m的同一平面上。集气罩h1上椎体h2池体h3下椎体h4d1d2\n\n硝化池计算公式池容\n每个池的容积弓形部分高度下椎体体积V1=π∙h2（3D2+4h22）/24\n本设计采用固定盖式消化池，两级消化。一级消化池污泥投配率为5%，二级消化池污泥投配率为10%，消化温度为33~35℃。一级消化池进行加温、搅拌；二级消化池不加热、不搅拌，利用一级消化池的余温。①消化池容积计算\n(1)消化池直径D，设计中取17m；(2)集气罩的直径d1，一般采用1~2m，设计中取2m；(3)集气罩高度h1，一般采用1~2m，设计中取2m；(4)上部弓形部分高度h2取3m，(5)消化池柱体高度h3应大于D/2，采用9m，(4)池底锥底直径d2取2m，高度h4采用1m；则消化池总高度为15m\n\n前面计算得二级消化池共设1座，与2座一级消化池串联，二级消化池的各部分尺寸与一级消化池相同\n②消化池各部分表面积计算\n③消化池热工计算消化池耗热量提高新鲜污泥温度的耗热量消化池池体的耗热量消化池耗热量\n③消化池热工计算提高新鲜污泥温度的耗热量1W=1J/sKW\n③消化池热工计算提高新鲜污泥温度的耗热量中温消化温度TD=35℃，新鲜污泥年平均温度TS为17.3℃，日平均最低温度为12℃。每座一级消化池投配的最大生污泥量为则全年平均耗热量为则全年最大耗热量为KJ应为KJ/h\n消化池池体的耗热量式中：W2——耗热量（KJ/h）F——表面积（m2）TA——室外大气温度（℃）K——传热系数[kcal/(m2﹒h﹒℃)\n消化池池体各部分传热系数采用池盖K=0.7[kcal/(m2﹒h﹒℃)池壁在地面以上部分为K=0.6[kcal/(m2﹒h﹒℃)池壁在地面以下部分为K=0.45[kcal/(m2﹒h﹒℃)池外介质为大气时，全年平均气温TA=11.6℃冬季室外计算温度为TA=–9℃池外介质为土壤时，全年平均气温为TB=12.6℃冬季室外计算温度为TB=–4.2℃\n消化池池体耗热量计算包括池盖池壁地上部分池壁地下部分池底\n\n\n每座消化池总耗热量，全年平均耗热量为每座消化池总耗热量，全年最大耗热量为\n④沼气混合搅拌计算消化池的混合搅拌采用多路曝气管式（气通式）沼气搅拌压缩的沼气通过配气总管到达各根曝气立管，每根立管按通过的气体流速为7~15m/s进行设计，其单位用气量取5~7L/(m3﹒min)。管口延伸到距池底1~2m的同一平面上，或在池壁与池底连接面上。\n所需立管的总数（根）则为\n⑤产气量\n消化池设计内容消化池容积消化池各部分表面积消化池耗热量曝气管数量产气量\n污泥脱水设备采用带式压滤机，污泥消化过程中由于分解而使体积减少，按消化污泥中污泥含水率为95%，有机物含量占60%，分解率为50%，则由于含水率降低而剩余的污泥量为\n选择双网带式压滤机2台（1用1备），每台处理污泥能力4m3/h，每天工作20h。脱水后，污泥的含水率为75%，污泥体积为16.04m3，可用车外运或在厂内晾晒。\n\n附属建筑物污水处理厂的辅助建筑物有办公楼、化验室、仓库、食堂、浴室、单身宿舍、维修车间、锅炉房、车库、值班室、警卫室等，其规模和取舍随污水厂的规模和需要确定。在大型处理厂内，还需建托儿所、幼儿园和接待室等。\n行政办公用房，每人（即每一编制定员）平均面积为5.8~6.5m2。化验室是检验污水处理工艺成果的地方，两者都是污水处理厂必不可少的建筑物。化验室面积和定员应根据污水厂规模和污水处理级别等因素确定，其面积和定员应按表7.4采用。中、小型处理厂中，办公室和化验室可建在同一建筑物内\n\n\n处理厂规划（1）平面布置布置原则紧凑按流程顺序满足施工要求考虑风向事故放水绿化预留地布置内容主体构筑物各种管线风向玫瑰图辅助构筑物总平面的绘制比例1：200~1：1000\n\n（2）高程计算与布置目的：确保污水能依靠重力自流主要内容:流经构筑物的水头损失管渠的水头损失(沿程损失局部损失)计量设备的水头损失计算方法:逆水流倒推推荐参考书:《给排水设计手册》（1、5）\n水头损失流体克服阻力所消耗的机械能，称为水头损失。流经构筑物的损失\n管渠的水头损失(沿程损失局部损失)当流体受固定边界限制做均匀流动（如断面大小，流动方向沿流程不变的流动）时，流动阻力中只有沿程不变的切应力，称沿程阻力。由沿程阻力所引起的水头损失称为沿程水头损失。当流体的固定边界发生突然变化，引起流速分布或方向发生变化，从而集中发生在较短范围的阻力称为局部阻力。由局部阻力所引起的水头损失称为局部水头损失。\n沟管的沿程水头损失：按所定的坡度计算b.局部水头损失：按流速水头的倍数计算式中hf——沿程水头损失，m；L——管渠长度，m；i——管渠坡度；v——过水断面平均流速，m/s；hj——局部水头损失，m；ξ——局部阻力系数，见表3-4\n如何求取i、v根据流量值Q和选定的管径D，查水力计算表得\n计量设备的水头损失计量堰上水头按有关堰流公式计算或取经验值0.02~0.04配件、附件或设施ξ配件、附件或设施ξ全开闸阀0.1990°弯头0.950％开启闸阀2.0645°弯头0.4截止阀3～5.5三通转弯1.5全开蝶阀0.24三通直流0.1\n高程计算注意的问题：按最大流量计算应选择平面管道布置中最长、损失最大的流程长度来计算污泥的高程计算污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量高程图的具体要求：(1)横向1:500、纵向1:50～1:100;(2)绘出各种构筑物及水位标高;(3)标注构筑物外形高度及相应的水面高度；（4）绝对标高,不用加注单位(m)；356.1\n\n\n污泥高程计算中的i、v污水厂内部重力输泥管道坡度采用0.01～0.02，管中流速为1.0～1.5m/s时，处于层流状态；大于1.5m/s时，处于紊流状态。在设计污泥管道时，应采用较大流速，使污泥流动处于紊流状态以减少污泥流动阻力。\n\n开启度\n污水提升泵站设计1、水泵的选择根据污水高程计算的结果，设泵站内的总损失为2m，吸压水管路的总损失为2m，则可确定水泵的扬程H为水泵提升的流量按最大时流量考虑，Q=469.7L/s。按此流量和扬程来选择水泵。\n选择KDW250-250A型卧式离心泵，共4台，3用1备，单泵性能参数为：流量为166.7L/s，扬程为14m，电机功率37kW。2、泵房形式及其布置采用半地下式矩形结构。水泵为单排并列式布置，水泵基础尺寸为：1.2×0.8m，泵房跨度为9m，长度为21m。吸水井与提升泵站合建，宽度为6m，吸水井有效水深为2.0m。水泵为自灌式，在吸水管上安装阀门，吸水管管径为450mm，压水管管径为350mm。\n三、土建与公共工程四、投资估算五、劳动定员六、运行费用和成本核算七、环境影响评价分析\n三、土建与公共工程1、土建工程所有构筑物均为钢筋混凝土结构，以提高池体的防渗能力；附属建筑均采用砖混结构，包括综合办公楼、维修间、仓库、食堂、浴室、变电所、锅炉房、车库、传达室、加氯间、鼓风机房、中心控制室等；回流污泥泵房地下为钢筋混凝土结构，地上为砖混结构；污泥脱水机房采用框架结构。\n2、公用工程供电自动控制与检测\n\n\n供水本污水处理厂每日需水约100m3，主要用于生活饮用、加氯机、污泥脱水机、绿化及冲洗地面，水源引自市政自来水管网。今后拟将处理厂最后出水进行深度处理后，作为非饮用水回用。\n四、投资估算1、估算范围2、编制依据土方工程《ХХ省市政工程费用定额》《全国市政工程预算定额ХХ省市政工程单位估价表》对基价进行调整，调整系数取值工艺设计方案\n3、投资估算土建工程安装工程设备购置工具购置其它费用第一部分工程第二部分工程预备费建设期贷款利息4092.8285225115.14717.9\n五、劳动定员1、生产组织生产机构：包括生产科、技术科、动力科、机修科与化验科。管理科室：设办公室、财务科、经营科、人保科等。技术人员配备以下专业：给排水（或环境工程）、电气、机械、工业自动化等。生产工人配备以下工种：运转工、机修工、电工、仪表工、泥（木）工、司机、杂工等。\n2、劳动定员全厂劳动定员为45人管理人员5人，生产工人40员，按“四班三运转配备”，每班生产工人10名。3、人员培训为了使本厂建成后高效运转，专业技术人员和技术工人应在国内和与本厂工艺类似，且运行管理好的城市污水处理厂进行实践培训。\n六、运行费用和成本核算1、成本估算的有关单价基本电价为0.5元/(KWh)工资福利：每人每年1.2万元/（人﹒年）高分子絮凝剂：1.9万元/t液氯：0.08万元/t混凝剂及助凝剂：0.10万元/t大修提成率按第一部分工程总投资21%计维护修理费率1.0%~5%\n2、运行成本估算动力费——每年电费每日基础用电量每日基础电费每日电贴电费每日总电费每月总电费每年总电费16204.28102.13838485.12545533054636\n2、运行成本估算动力费——每年电费工资福利费药剂费用按脱水后干污泥体积的0.2%计水费运费维护修理费管理费前述费用总和的8%3、运行成本核算每立方米污水运行处理成本为0.51元305.46万元54万元5.56万元3.65万元126.88万元2.34万元\n七、环境影响评价分析1、项目简介及评价思路项目意义工程概况建设规模设计水质和处理标准污水处理工艺相关工程：污水管线和泵站、采暖、给水、供电等\n周边环境工程污染分析建设期营运期评价思路项目特点评价重点评价技术路线2、预测评价污水处理工艺评价污泥处理工艺评价水污染负荷消减量预测地表水影响预测恶臭评价\n3、污染防治措施及综合利用建设期污染防治措施营运期污染防治措施综合利用污水再利用污泥利用与处置4、评价结论厂址选择可行性结论总结与建议\n总结与建议工程设计是否可行投产后的处理能力和污染物消减量地表水水质预测及前后对比恶臭是否可控污泥最终处置途径排放水是否回用\n平面布置图八、图纸绘制\n主要构筑物一览表毕业设计时在平面布置图上体现课程设计时在设计说明书中体现高程布置图\n