城市污水處理后用于鍋爐用水設(shè)計說明書

1、城市污水處理后用于鍋爐用水設(shè)計指導(dǎo)書一、設(shè)計目的：通過該設(shè)計，學(xué)生能夠綜合運用課堂上學(xué)過的相關(guān)專業(yè)知識，鞏固和深化課程內(nèi)容，熟悉使用規(guī)范、設(shè)計手冊和查閱參考資料。培養(yǎng)學(xué)生們分析問題、解決問題和獨立思考的能力，并進一步提高學(xué)生的計算、繪圖和編寫說明書的基本技能。二、設(shè)計內(nèi)容：該設(shè)計基本按初步設(shè)計要求，根據(jù)所提供城市污水參數(shù)，確定工藝流程，對各處理構(gòu)筑物進行較詳細(xì)的工藝計算，使用CAD繪制必要的圖紙。三、設(shè)計成果1、設(shè)計說明書：（1）整理后的說明應(yīng)編有章節(jié)目錄，要有摘要和前言。（2）處理構(gòu)筑物的設(shè)計與計算應(yīng)按流程的先后次序分章編寫。（3）對所采用的設(shè)計數(shù)據(jù)（反映了設(shè)計者的設(shè)計思想及設(shè)計原則）應(yīng)作必

2、要的說明。2、圖紙要求：（1）工藝的總工藝流程圖，并附有圖例、建筑物名稱及必要的說明。（2）主要構(gòu)筑物主視圖即剖面圖，圖內(nèi)應(yīng)注明。四、參考資料1、水處理構(gòu)筑物設(shè)計與計算2、鍋爐水處理實用手冊3、鍋爐水處理初步設(shè)計內(nèi)容摘要水是不但是人類生活中必不可缺的資源，也是人類可持續(xù)發(fā)展賴以生存的基礎(chǔ)，而水污染又使得很多水資源無法利用，再加上水資源管理不善，全球水資源危機日益加重。因此對污水的處理回用顯得尤為重要。污水處理達到鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)主要分為兩部分，第一部分為初步處理，即一般的城市生活污水處理流程；第二部分為進一步深度處理，達到鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計主要針對第二部分進行工藝流程設(shè)計以及構(gòu)筑物計算。此次設(shè)計

3、針對水中殘余的BOD5采用高負(fù)荷生物濾池進行進一步的生化處理，針對鍋爐對用水水質(zhì)的離子濃度的要求，采用強酸陽離子交換器降低水中的離子含量，以達到水質(zhì)要求。目 錄設(shè)計指導(dǎo)書內(nèi)容摘要第一章 設(shè)計目的1第二章 工藝流程2第三章 設(shè)計計算33. 高負(fù)荷生物濾池33.1.1 濾池面積33.1.2 校核容積負(fù)荷與表面水力負(fù)荷33.1.3 濾池尺寸計算43. 澄清池43.2.1 第二絮凝室43.2.2 導(dǎo)流室53.2.3 分離室63.2.4 池深及容積63.2.5 配水三角槽73.2.6 第一絮凝室83.2.7 容積計算83.2.8 容積校核93.2.9 進水系統(tǒng)93.2.10 集水系統(tǒng)103.2.11 排

4、泥及排水計算113. 快濾池113.3.1 濾池面積及尺寸123.3.2 濾池高度133.3.3 每個濾池的配水系統(tǒng)133.3.4 洗砂排水槽143.3.5 濾池的各種管渠計算153.3.6 反沖洗高位水箱163. 離子交換柱16參考資料：19第一章 設(shè)計目的將城市生活污水經(jīng)過處理后回用于鍋爐用水。根據(jù)已知參數(shù)設(shè)計相應(yīng)的工藝流程以及計算構(gòu)筑物的設(shè)計參數(shù)。已知參數(shù)：污水水量3000噸/小時，COD含量250400mg/L，BOD5含量180250mg/L，總氮含量2040mg/L，總磷含量1mg/L，固體懸浮物200mg/L，油脂20mg/L，微量重金屬。此次設(shè)計分為兩部分，一部分為初步處理，即

5、一般的城市生活污水處理流程；第二部分為進一步深度處理，達到鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計主要針對第二部分進行工藝流程設(shè)計以及構(gòu)筑物計算。主要是去除水中的有機物以及鈣鎂離子，降低水硬度以達到鍋爐用水的水質(zhì)要求。23第二章 工藝流程考慮經(jīng)過第一部分處理后，污水中仍然殘余部分有機物，所以考慮進行進一步的生化處理以降低水中的有機物含量，由于此時水中的有機物含量并不是很高，并且對處理后出水水質(zhì)有較高要求，因此采用高負(fù)荷生物慮池進行進一步的生化處理。經(jīng)過進一步生化處理后，要考慮去除水中的懸浮物，因此接下來采用機械攪拌式澄清池以及快濾池，進行絮凝、沉淀、過濾以去除水中的懸浮物，同時對水中的離子也有一定的去除作用。最后

6、則是進行離子交換處理，徹底的降低水的硬度，達到鍋爐水的水質(zhì)要求。所以，總體的工藝流程圖如下所示：第三章 設(shè)計計算進水水質(zhì)：BOD5：36-50mg/L COD：70-150mg/L；出水水質(zhì)：BOD5：20mg/L以下3. 高負(fù)荷生物濾池高負(fù)荷生物濾池的用途是對污水進行進一步的生化處理，用以降低水中的有機物濃度。普通生物濾池的BOD去除率較高，但是有機負(fù)荷比較小，濾池的有效高度受到限制，因此濾池的容積很大，占地面積達，在夏季容易滋生濾池蠅，衛(wèi)生條件差，因為采用高負(fù)荷生物濾池。高負(fù)荷生物濾池被看作是生物濾池的第二代工藝，它是在解決和改善普通生物濾池在凈化功能和運行中存在的實際弊端的基礎(chǔ)上開發(fā)出來

7、的。本次設(shè)計采用高負(fù)荷生物濾池考慮到進水已經(jīng)經(jīng)過一次生化處理，因此水中有機物濃度并不是很高，因此采用高負(fù)荷生物濾池。3.1.1 濾池面積 進水BOD5為150mg/L不需進行稀釋，濾池面積負(fù)荷選取為2000gBOD5/(m2·d)，則濾料層高h(yuǎn)2=4m,則濾料總體積為3.1.2 校核容積負(fù)荷與表面水力負(fù)荷 濾池容積負(fù)荷NV為表面水力負(fù)荷Nq為計算值在推薦范圍內(nèi)3.1.3 濾池尺寸計算 設(shè)計6座圓形濾池并聯(lián)運行，則每池面積 單池直徑設(shè)濾池超高h(yuǎn)1=0.8m,底部構(gòu)造層高h(yuǎn)3=1.5m，則濾池總高3. 澄清池機械攪拌澄清池是利用轉(zhuǎn)動的葉輪使泥渣在池內(nèi)循環(huán)流動，完成接觸絮凝和澄清的過程。該

8、型澄清池由第一絮凝室、第二絮凝室和分離室組成。在第一和第二絮凝室內(nèi)，原水中膠體和回流泥渣進行接觸絮凝，結(jié)成大的絮體后，在分離室中分離。清水向上集水槽排出。下沉的泥渣一部分進入泥渣濃縮室經(jīng)排泥管排除，另一部分沿回流縫在進入第一絮凝室進行絮凝。機械攪拌澄清池對原水的濁度、溫度和處理水量的變化適應(yīng)性較強，處理效率高，運行較穩(wěn)定。但需要有一套機械攪拌設(shè)備，日常維修量大，維修技術(shù)要求較高。機械攪拌澄清池的單位面積產(chǎn)水量較大，出水濁度一般不大于10NTU。因此本次設(shè)計采用機械攪拌澄清池?？紤]進水量，建造四個澄清池回流量與設(shè)計凈水量之比采用5:1單池流量3.2.1 第二絮凝室第二絮凝室流量：設(shè)第二絮凝室內(nèi)導(dǎo)

9、流板截面積A=0.035m2，u1=0.04m/s。則第二絮凝室截面積為：第二絮凝室內(nèi)徑為： 絮凝室壁厚1=0.25m。第二絮凝室外徑為：t1取60s。第二絮凝室高度為：3.2.2 導(dǎo)流室導(dǎo)流室中導(dǎo)流板截面積為：A2=A1=0.035m2導(dǎo)流室面積為：2=1=26.04m2導(dǎo)流室內(nèi)徑為：取8.5m導(dǎo)流室壁厚為2=0.1m。導(dǎo)流室外徑為：第二絮凝室出水窗高度為：導(dǎo)流室出口流速u6=0.05m/s。出口面積為：出口截面寬為：出口垂直高度為：3.2.3 分離室取u2=0.001m/s。分離室面積為：池子總面積為：池子的直徑為：半徑為R=9.19m3.2.4 池深及容積如圖1所示。圖1 池深計算圖取水

10、停留時間為1.5h。池子的有效容積為：考慮增加4%的結(jié)構(gòu)容積，則池子的計算總?cè)莘e為：池子的超高取H0=0.3m。池子的直壁高設(shè)為H4=1.8m池子直壁部分容積為：取池圓臺高度H5=3.8m，池子圓臺斜邊傾角為45°。則底部直徑為：本池池底采用球殼式結(jié)構(gòu)，取球冠高H6=1.1m。圓臺容積為：球冠半徑為：球冠體積為：池子的實際有效容積為：實際總停留時間為：池子總高度為：3.2.5 配水三角槽進水流量增加10%的排泥水量，槽內(nèi)流速u3取0.5m/s。三角槽直角邊長為：三角槽采用孔口出流，孔口流速同u3。出水孔總面積為：孔徑為0.1m，每孔面積為0.007854m2，出水孔數(shù)為58.26個，

11、3.2.6 第一絮凝室第二絮凝室底板厚度3=0.15m。第一絮凝室上端直徑為：第一絮凝室高為：傘形板延長線交點處直徑為： 泥渣回流量為,取u4=0.15m/s?；亓骺p寬度為： 取0.14m設(shè)裙板厚4=0.06m。傘形板下端圓柱直徑為：按等腰三角形計算，傘形板下端圓柱體高度為：傘形板離池底高度為：傘形板錐部高度為：3.2.7 容積計算第一絮凝室容積為：第二絮凝室加導(dǎo)流室容積為：分離室容積為：3.2.8 容積校核實際各室容積比為：第二絮凝室：第一絮凝室：分離室=115.46:318.62:697.42=1:2.76:6.04池內(nèi)各室停留時間：第二絮凝室為 115.46×60/750=9.

12、24min第一絮凝室為 9.24×2.76=25.50min分離室為 9.24×6.04=55.8min3.2.9 進水系統(tǒng)進水管管徑為600mm，v6=0.74m/s。出水管管徑為600mm。3.2.10 集水系統(tǒng)集水槽采用輻射式集水槽和環(huán)行集水槽，設(shè)計時輻射槽、環(huán)行槽、總出水槽之間按水面連接考慮。（1） 輻射式集水槽全池共設(shè)12根輻射式集水槽，每根集水槽流量為：設(shè)輻射槽寬b1=0.25m,槽內(nèi)水流速為u51=0.4m/s，槽底坡降為槽內(nèi)終點水深為：槽臨界水深為：槽起點水深為：設(shè)計槽內(nèi)起點水深為0.10m，槽內(nèi)終點水深為0.20m，出流孔口前水位為0.05m，孔口出流跌落

13、0.07m，槽超高0.2m槽起點斷面高為：0.10+0.07+0.05+0.20=0.42m槽終點斷面高為：0.20+0.07+0.05+0.20=0.52m（2） 環(huán)行集水槽取，考慮施工方便槽底為平底，即槽內(nèi)終點水深為：槽內(nèi)起點水深為：設(shè)計環(huán)行槽內(nèi)水深為0.4m。環(huán)行槽超高為0.3m。環(huán)行槽斷面高為：0.4+0.07+0.05+0.30=0.82m3.2.11 排泥及排水計算污泥濃縮室體積為：分設(shè)三斗，每斗的容積為：污泥斗上底面積為：污泥斗下底面積為：污泥斗容積為：三個泥斗容積為：排泥斗總?cè)莘e為池容積的12.24/1131.5=1.08%3. 快濾池普通快濾池又稱四閥濾池，是應(yīng)用歷史最久和應(yīng)

14、用最廣泛的一種濾池。其構(gòu)造主要包括池體，濾料層，承托層，配水系統(tǒng)，反沖洗排水系統(tǒng)，每格濾池的進水、出水、反沖洗水和排水管上設(shè)置閥門用以控制過濾和反沖洗交錯進行。普通快濾池的工作過程包括過濾和沖洗兩部分。過濾時，開啟進水支管與清水支管的閥門，關(guān)閉沖洗支管閥門與排水閥，原水經(jīng)進水總管、支管進入渾水渠后流入濾池，經(jīng)過濾料層、承托層后，由配水系統(tǒng)的配水支管匯集起來，再流經(jīng)配水系統(tǒng)干管渠、清水支渠、清水總管進入清水池。隨著過濾時間的增長，濾料層中的雜質(zhì)數(shù)量不斷增加，濾料間的孔隙不斷減小，水流阻力不斷增大。當(dāng)水頭損失增加到一定值時，濾池的慮速降低較多，或者慮后水的水質(zhì)較差不合格時，濾池進行反沖洗。反沖洗時

15、，關(guān)閉進水支管和清水支管的閥門，開啟排水閥與沖洗支管閥門，沖洗水在壓力作用下由沖洗水總管、支管，經(jīng)配水系統(tǒng)的干管、支管及支管上的許多孔眼流出，由下而上穿過承托層及濾料層，均勻的分布于整個濾池平面上，濾料層在由下而上均勻分布的水流中處于懸浮狀態(tài)，濾料得到清洗。沖洗廢水流入沖洗排水槽，再經(jīng)渾水渠、排水管、廢水渠排掉。反沖洗一直進行到濾料基本洗凈為止。反沖洗結(jié)束后，過濾重新開始。根據(jù)單池面積的大小，普通快濾池可以采用大阻力、中阻力和小阻力配水系統(tǒng)。本設(shè)計采用大阻力配水系統(tǒng)。雙層濾料。3.3.1 濾池面積及尺寸濾池工作時間為24h，沖洗周期為12h。濾池實際工作時間為：T=24-0.1×24

16、/12=23.8h慮速v1=10m/h。濾池面積為：每組濾池單格數(shù)N=10，布置成對稱雙行排列。每個濾池面積為：采用濾池長寬比為2，濾池設(shè)計尺寸為4m×8m，實際濾速為9.45m/h。校核強制濾速v2為：3.3.2 濾池高度承托層高：450mm。濾料層厚：采用雙層濾料，厚h=800mm，其中無煙煤厚400mm，石英砂厚450mm。濾層上最大水深1800mm。超高300mm。濾池高H為（如圖2所示）圖2 濾池高度示意圖3.3.3 每個濾池的配水系統(tǒng)（1） 大阻力配水系統(tǒng)的干管水沖強度q=13/(m2·s),沖洗時間為6min。干管流量為：干管的起端流速為1.47m/s，采用管

17、徑為600mm。（2） 支管支管的中心距離采用aj=0.2m。每池的支管數(shù)為：每根支管的進口流量為：支管的起端流速為2.65m/s，支管直徑為100mm。（3） 孔眼布置支管孔眼總面積與濾池面積之比K采用0.25%。孔眼總面積為：采用孔眼直徑為10mm，每個孔眼面積為78.5mm2。孔眼總數(shù)為：每根支管孔眼數(shù)為：每根支管孔眼布置成兩排，與垂線成45°夾角向下交錯排列。每根支管長度為：每排孔眼中心距為：（4） 配水系統(tǒng)校核支管長度與直徑之比為:干管橫截面積與支管總橫截面積之比為：（5） 孔眼水頭損失支管壁厚采用5mm，孔眼直徑與壁厚之比為2，流量系數(shù)=0.65?？籽鬯^損失為：3.3.

18、4 洗砂排水槽洗砂排水槽中心距采用a=8/5=1.6m，排水槽設(shè)5根，排水槽總長l0=2m。每槽排水量為：采用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面，槽中流速采用0.6m/s。排水槽斷面尺寸為：排水槽底厚度采用=0.05m，砂層最大膨脹率e=50%。洗砂排水槽頂距砂面高度He為：洗砂排水槽總面積為：3.3.5 濾池的各種管渠計算（1） 進水支管進水管的流量為0.84m3/s，渠中流速為1.16m/s采用進水渠寬800mm，水深900mm；各個濾池進水管流量為0.084m3/s，管中流速為0.87m/s。則各進水支管的管徑為：（2） 反沖洗水管流量為，管中流速為2.62m/s。則管徑為：反沖洗水進水渠寬為700mm，水深為300mm，渠內(nèi)水流速度為2m/s。（3） 清水管清水總渠流量為0.84m3/s，渠中流速為1.16m/s，采用渠寬800mm，水深900mm；渠內(nèi)水為壓力流。各個濾池清水管流量為0.084m3/s，管中流速為0.87m/s。則各清水支管的管徑為：（4） 反沖洗排水排水流量為0.416m3/s，管中流速為1.47m/s。反沖洗排水管直徑為反沖洗排水渠寬600mm，高700mm。3.3.6 反沖洗高位水箱反沖洗高位水箱的容積為：水深為2m，直徑為11.96m，超高0.3m。水箱底至濾池配水管之間的沿程及局部損失之和為1.0m。配水系統(tǒng)水頭損