洗车厂废水处理站设计说明

环境与市政工程学院
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题目：洗车厂废水处理站设计
姓名：梁春红学号：*********
专业：环境工程班级: 环工112环境与市政工程学院
课程设计评分表
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年月日
目录
第一章总论 0
1.1设计任务和内容 0
1.2 设计资料 0
1.2.1设计参数 0
1.2.2气象资料 0
1.2.3其他资料 (1)
1.2.4设计任务 (1)
1.2.5设计流程 (1)
第二章物理处理构筑物 (1)
2.1格栅 (1)
2.1.1格栅计算草图 (2)
2.1.2格栅设计参数如下： (2)
2.2隔油沉沙池 (4)
2.2.1隔油沉砂池结构及机理 (4)
2.2.2隔油沉砂池的设计计算 (5)
2.3曝气调节池 (7)
2.3.1曝气调节池的设计说明 (7)
2.3.1曝气调节池设计计算 (7)
第三章混凝沉淀池 (7)
3.1混凝沉淀池设计说明 (7)
3.2混凝剂与助凝剂的选择 (8)
3.3工艺流程如下 (8)
3.4混合池选择及各部分尺寸计算 (9)
3.4絮凝池选择及尺寸计算 (10)
3.4.1絮凝池的设计说明 (10)
3.4.2涡流絮凝池尺寸计算 (11)
3.5沉淀池选择及尺寸计算 (12)
3.5.1沉淀池的设计说明 (12)
第四章其余构筑物设计 (15)
4.1清水池 (15)
4.2 气压供水罐 (16)
4.3 泵的选择 (17)
第一章总论
1.1设计任务和内容
根据统计结果，青岛市入城车辆带进的尘土在城市尘土量中占有很大比重。

因此，设立入城车辆冲洗场可有效减少城市尘土量。

308国道是青岛市两条入城主要干道之一，平均每天入城车辆不少于8700辆，经市有关部门批准，确定在此设立车辆冲洗场，设计冲洗能力8700辆/d。

1.2 设计资料
1.2.1设计参数
参考有关标准，确定每辆车冲洗水量为0.5m3，冲洗能力按8700辆/d算，每日耗水量为Q=1500×[1+(74-36)×5%]=4350m3/d。

最大设计流量为Qmax=150×[1+(74-36)]÷3600=0.121m3/s。

循环水处理量：为了保护环境，节约水资源，该洗车场废水处理后不外排，采用循环水处理系统，处理水量为4350/d。

洗车场废水处理前后的水质及《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920-2002），见表
1.2.2气象资料
气温：该地区最冷月平均-2.5℃，最热月平均25℃，极端最高温度35℃，极端最低温度-15℃。

风向：主风向为西风和东南风。

1.2.3其他资料
进水管管底设计标高54米。

1.2.4设计任务
①设计计算说明 ②绘图2张：一张除油沉砂池单体图，一张混凝池图。

1.2.5设计流程
第二章 物理处理构筑物
2.1格栅
格栅的设计:标高为止H=54.0m.
格栅一般安装在污水处理厂，污水泵站的前面，用来去除那些可能堵塞水泵机组及管道阀门较粗大的悬浮物或漂浮物，并保证后续处理设施能正常运行的一种装置。

格栅一般由格栅条，格栅框和清渣耙三部分组成，倾斜甚至直立地安装
在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部。

2.1.1格栅计算草图
2.1.2格栅设计参数如下：
最大设计流量Qmax=0.121m/s ； 系数k=3；
栅条间距25mm （中格栅15-40mm ）； 前渠道超高h 2取0.3m ；； 总变化系数 Kz=2.4； 栅前水深h=0.45m ； 过栅流速v=0.8m/s (0.8-1.0m/s)； 格栅倾角α=55°（45°-75°）；
栅条宽度S=0.01m ； W1栅渣量取0.08 m 3/s ；（103 m 3
污水） A.栅条间隙数n
128
.045.0025.055sin 121.0sin max =⨯⨯︒
==
bhv Q n α
B.栅槽宽度B(m)
B=s(n-1)+bn=0.01×(12-1)+0.025×12=0.410m 。

C.栅槽总长度L(m)
a 进水渠道渐宽部分长度L 1
设进水渠宽B 1=0.3m ,其渐宽部分展开角度α1=20°； 此时进水渠道内的流速v1=
)/(90.045
.03.,0121
.0h B max 1s m Q =⨯=⨯ )(16.020
tan 230
.0410.0tan 2111m B B L ≈-=-=
︒
α b 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L 2(m) L 2=
)(08..02
16.02L 1m ≈= 则栅槽总长度L=)(27.255
3
.045.00.15.008.016.008.016.02
21m tg tg h h L L =+++++=++
+++︒
α
D.过栅水头损失h 1(m)
设栅条断面为锐边矩形断面，取k=3
h 1=h 0k ανζsin 22
0g h = 34
)(b s
βζ=
式中： h 0—计算水头损失，m ；
g —重力加速度,m/s 2；
k —系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大的倍数，一般取3；
ζ—阻力系数，与栅条的断面形状有关，设计中栅条断面为矩形，β=2.42。

h 1=h 0k=3
4
)(b s β ανsin 22
g k=)(073.0355sin 81.929.0025.001.042.223
4m =⨯︒⨯⨯⨯
⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯
E.栅后槽总高度H(m)
则H=h+h 1+h 2=0.45+0.073+0.3=0.823≈0.82（m ） F.每日栅渣量W （m 3/d ） W=
1000
86400
max ⨯⨯⨯Kz w Q ,
其中总变化系数Kz =
4.24350
24
435max =⨯=Q Q ， 则W =
)/(22.04
.2100005
.0121.0864003d m =⨯⨯⨯，采用机械清渣方式
2.2隔油沉沙池
2.2.1隔油沉砂池结构及机理
工业等产生的含油废水，应分类集中处理，可采用重力分离法去除可浮油和分散油，采用气浮法，电解法等方法去除乳化油。

用于去除浮油的装置称为隔油池常用的隔油池有平流式和斜板式两种形式。

如下图，它与平流式沉淀池在构造上基本相同，本设计采用隔油池的设计计算方法来设计隔油沉砂池的尺寸
隔油沉砂池工作原理：废水从池子的一端流入池子，以较低的水平流速（2-5mm/s ）流经池子，流动过程中，密度小于水的油珠在浮力的作用下上浮到水面，密度大于水的杂质沉于池底，水从池子的另一端流出。

隔油池出水端设置集油管。

由链带式刮油刮泥机刮至集油管，流入集油池，而相对密度大
于1的其他悬浮杂质沉到池底，由链带式刮油刮泥机刮至污泥斗，经排泥管排至池外。

平流式隔油池具有构造简单、除油效果好、运行稳定、管理方便等特点沉砂池的作用是从污水中将砂子、煤渣等比重较大的颗粒加以去除，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。

本设计采用平流式隔油沉砂池。

2.2.2隔油沉砂池的设计计算
A 设计参数
设计标高位置H=54.0m ；
油珠上浮速度h m u f 0.2=（最大不高于3m/h ）， 水平流速v=12m/h(一般取7.2-18m/h),
修正系数α同水平流速v 与油珠上浮速度f u 的比值有关
6
/=f u v 则37.1=α
B.平流式隔油沉砂池表面积A （2
m ）
)(2982
435
37.12max m u Q A f =⨯==α
C.平流式隔油沉砂池的过水断面面积C A (2
m )
)(3612435
2max m v Q A C ===
D.平流式隔油沉砂池的有效水深h 和池宽b
取有效水深h=2.5,池宽b=5，
则有效水深与池宽的比值h/b=0.5，符合要求。

E.平流式隔油沉砂池的池长L(m)
)(215.20
.21237.1)(
m h u v L f =⨯⨯==α 取池长L=21m, 则长宽比L/b=4.2＞4.0,符合要求。

F.平流式隔油沉砂池池底构造 a 沉砂斗所需容积V(3m )
6
max 1086400
⨯⨯=z K XT Q V
)m (26.0104.286400
230121.036
=⨯⨯⨯⨯=
式中 X —城市污水沉沙量，类似于洗车场废水，一般采用3631030m m 污水； T —清除沉沙时间间隔，d ，取d T 2=； z K —生活污水流量总变系数，z K =2.4。

b 每个沉砂斗容积1V (3
m )
设n=2格，每一分格有一个沉砂斗，共有两个沉砂斗,则
)(14.02
28
.031m V == c 沉砂斗各部分尺寸：
设斗底宽m a 5.01=，斗壁与水平面的倾角为︒55，斗高m h 35.0'
3=。

沉砂斗上口宽： 1'
3552a tg h a +︒
=
m tg 0.15.05535
.02=+︒
⨯=
沉砂斗积： ()
2112'
302226
a aa a h V ++= ()
3
2
22.05.025.012126
35
.0m =⨯+⨯⨯+⨯⨯=
d 沉砂池高度:采用重力排砂，设池底坡度为0.02，坡向砂斗 ，
)(02.0'
33a L h h -+=
)(75.0)121(02.035.03m =-⨯+= e 池总高度：设超高m h 3.01=
则56.376.05.23.031=++=++=h h h H (m)
2.3曝气调节池
2.3.1曝气调节池的设计说明
曝气调节池是一种外加动力的水质调节池。

其主要构造为，在水质调节池底设有一系列曝气管道，通过压缩空气搅拌，使不同时刻进入池内的水得到强制性混合，从而使水质得到均衡。

曝气调节池构造简单，均质效果较好，并且，曝气混合方法可以防止悬浮物在池内沉积。

曝气调节池特点：构造简单，均质效果较好，并且，曝气混合方法可以防止悬浮物在池内沉积。

2.3.1曝气调节池设计计算
调节池进水管管底设计标高位置H=53m ，
设曝气调节池的体积为V ，最大生产周期中的平均流量Q 按一天流量的%60算
则)(2610%604350%6032m Q Q =⨯=⨯=
T —最大生产周期里的调节时间，因为洗车场工作时间为24h,所以取1d ；
α—调节池的容积利用系数，通常取7.0。

)(18647
.021
2610232m T Q V =⨯⨯==
α 则设计调节池的实际尺寸为m m m H B L 32030⨯⨯=⨯⨯。

第三章混凝沉淀池
3.1混凝沉淀池设计说明
混凝处理是向水中加入混凝剂，通过混凝剂的水解或缩聚反应而形成的高聚物的
强烈吸附与架桥作用使胶粒被吸附黏结，或者通过混凝记得水解产物来压缩胶体颗粒在扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结的目的。

混凝过程包括凝聚和絮凝两个阶段。

混凝工艺与沉淀设备相结合，有以下作用：
Ⅰ有效去除原水中的悬浮物和胶体物质、降低出水浊度和BOD5
Ⅱ有效的去除水中的微生物、病原菌和病毒
Ⅲ去除污水中的乳化油、色度、重金属离子及其他一些污染物
Ⅳ混凝可去除污水中的磷的90%--95%，是最便宜而高效的除磷方法
Ⅴ投加混凝剂可改善水质，有利于后续处理
3.2混凝剂与助凝剂的选择
A常用的混凝剂如下：
⑴硫酸铝(2)聚合氯化铝（又称碱式氯化铝PAC）
⑶聚合硫酸铁(PAC) (4)聚丙烯酰胺（PAM）（助凝剂）
综上所述，本次设计混凝剂选用聚合氯化铝（PAC），助凝剂选用聚丙烯酰胺（PAM）。

B混凝剂的投配方法
混凝剂可采用干投或湿投。

本次设计采用湿投法。

3.3工艺流程如下
所以，构筑物就分为混合池、絮凝池和沉淀池三部分。

3.4混合池选择及各部分尺寸计算
穿孔混合池一般设有3块隔板的矩形水池，隔板上有较多的孔眼，以形成涡流，其构成如下图
图2-2 穿孔混合池
适用于流量小于1000m 3/h 的废水，适用于本设计Q=4350m 3/s 最后一道隔板后的槽中水深不小于0.4—0.5m 。

该槽中水流速度为0.6m/s ，隔板间距等于槽宽。

孔眼必须有100—150mm 的淹没水深。

孔眼的直径d=20—120mm 。

孔眼间距为（1.5—2.0d ）。

流速为1.0m/s 。

3.4絮凝池选择及尺寸计算
3.4.1絮凝池的设计说明
絮凝过程就是在外力作用下具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，从而形成更大的稳定的絮粒，以适应沉降分离的要求。

絮凝过程需要足够的反应时间。

在水处理构筑物中絮凝池是完成絮凝过程的设备，它接在混合池后面，是混凝过程的最终设备，通常与沉淀池合建。

絮凝池按能量输入方式不同分为水力絮凝和机械絮凝两类。

涡流絮凝池由于絮凝时间短，容积小，便于布置，造价低，适用于水量小于
错误！未找到引用源。

的处理厂。

因此本设计选用涡流絮凝池。

出水管
图2-3 涡流絮凝池
涡流絮凝池为一个倒置的圆锥体，底部锥角为︒
︒45
~
30，水从锥底进入后逐
渐上升，随着锥体面积逐渐变大，流速也随之由大变小，这种变流速反应有利于絮凝体的形成。

其结构见图3-2。

絮凝池数一般不少于两组，絮凝时间采用6～10min 。

超高0.3m 。

进水管流速0.8～1.0m/s ，底部入口流速0.7m/s ，絮凝池上部圆柱部分上升流速4～5mm/s 。

出水流速、出水孔眼流速都不超过0.2m/s 。

絮凝池中每米工作高度的水头损失为0.02～0.05m 。

3.4.2涡流絮凝池尺寸计算
A.圆柱部分有效面积：
1
16.3υn Q
f =
式中 1f ——圆柱部分面积，2m ； Q ——设计流量，h m 3；
n ——池数，设为2个； 1υ——圆柱部分上升流速，取4.5mm/s 。

)(42.135
.426.3435
21m f =⨯⨯=
B. 圆柱部分直径：
)(1.442
.13441
1m f D =⨯=
=
π
π
式中 1D ——圆柱部分直径，m 。

C.圆锥底面积：
223600nv Q f =
=
)(086.07
.023600435
2m =⨯⨯ 式中 2f ——圆锥底部面积。

2υ——底部入口处流速,0.7s m 。

D.圆锥底直径：
)(33.0086
.0442
2m f D =⨯=
=
π
π
式中 2D ——圆锥底部直径，m 。

E.圆柱高度：
12D H =/2=4.1/2=2.1(m)
式中 2H ——圆柱部分高度，m 。

F.圆锥部分高度： )(0.62
35233.01.422211m ctg ctg D D H =︒
⨯-=-=
θ 式中 1H ——圆锥部分高度，m ；
θ——底部锥角，)4530(︒--︒。

取其为︒35
G.池容积：
3
2
21221212214
)(12
4
H D H D D D H D V π
π
π
+
+++
=
)
(75.562
.033.04
0.6)33.033.01.41.4(12
1.21.44
32222m =⨯⨯+
⨯+⨯++
⨯⨯=
π
π
π
式中 V ——每池容积，3m ；
3H ——池底部立管高度，取0.2m 。

H.反应时间：
(min)20250
94
.866060=⨯==
q V T 式中 q ——单池设计流量，取250h m 3 。

3.5沉淀池选择及尺寸计算
3.5.1沉淀池的设计说明
沉淀池的作用主要是去除悬浮于污水中的可以沉淀的固体悬浮物。

在不同工艺中，所分离的固体悬浮物也有所不同。

沉淀池按构造形式可分为平流式沉淀池，辅流式沉淀池，和竖流式沉淀池。

由于沉淀池构造的差别，各种类型的沉淀池具有不同的特点，适用于不同的条件。

根据不同适用条件，本次设计采用辅流式沉淀池。

其计算草图如下：
辐流式沉淀池计算草图
3.5.2辅流沉淀池的设计计算
A.沉淀部分水面面积：
设表面负荷3
'2m
q=/)
(2h
m•，池数n=1
)
(5.
217
2
1
435
2
'
max m
nq
Q
F=
⨯
=
=
B.池子直径:
)
(
17
5.
217
4
4
m
F
D=
⨯
=
=
π
π
C.沉淀部分有效水深:
设沉淀时间t=2h,
则有效水深)(422'2m t q h =⨯==
D.沉淀部分有效容积:
)(8702435max
3'm t n
Q V =⨯==
E.污泥部分所需容积:
设每辆车每日污泥量L S 2=/辆,冲洗车辆数9150=N 辆/d ，贮泥时间
.4h T =,
污泥部分所需容积: )(9.21000
24
/48700210003m n SNT V =⨯⨯==
F.污泥斗容积:
设污泥斗上部上部半径m r 0.21=,污泥斗下部半径m r 0.12=，倾角， 则污泥斗高度：
)(73.160tan )0.10.2(tan )(215m r r h o =⨯-=-=α 则污泥斗容积： )(3
2221215
1r r r r h V ++=
π
)
(68.12)
0.10.10.20.2(3
73
.114.3322m =+⨯+⨯⨯=
G.污泥斗以上圆锥体部分容积：
设池底径向坡度i=0.05,则圆锥体高度：
)(35.005.0)5.12/17()(14m i r R h =⨯-=-= 圆锥体部分污泥容积：
)(3
21124
2r Rr R h V ++=
π
)
(16.34)
225.85.8(3
35
.014.3322m =+⨯+⨯=
H.可贮存污泥体积：
)(84.4616.3468.12321m V V =+=+＞)(1.33m
I.沉淀池总高度
设m h m h 5.0,3.031==，沉淀池总高度：
54321h h h h h H ++++=
)
(88.673.135.05.043.0m =++++ 10.沉淀池池边高度：
)(8.45.043.0321'm h h h H =++=++=
第四章 其余构筑物设计
4.1清水池
4.1.1清水池设计说明
清水池容积是根据工作水泵机组停车时启动备用机组所需时间来计算
的，也就是由水泵开停次数决定的。

当水泵机组为人工管理时，每小时水泵开停次数不宜多余3次，当水泵机组自动控制时每小时开启开启次数由点击的性能决定。

由于现阶段还不能排除人工管理，所以污水泵站的清水池有效容积一般按不小于一台泵的min 5的出水量计算。

清水池的作用是贮存回用水的，因此又叫回用水池。

4.1.2清水池设计计算
水管管底标高位置H=55.0m ，
A. 清水池的有效容积
按2h 的存水量计算，则清水池的有效容积：
)(87024353max m T Q V =⨯==
B. 清水池的有效面积
取有效水深错误！未找到引用源。

，则清水池的有效面积：
)(1865
.487032m h V A ===
C.清水池总高度
取超高m h 4.01=，则总高度：
)(9.45.44.021m h h H =+=+=
D.清水池尺寸
设计清水池呈长方体，则m m m H B L 9.4919⨯⨯=⨯⨯。

4.2 气压供水罐
气压供水罐的作用主要是利用气压罐罐体和气囊之间气体容易被压缩的原理来缓冲系统的压力波动，用在供水设备上可以减少水泵的启动次数延长水泵的休眠时间。

其工作过程如下：①当压力罐内没有水时，电脑控制启动水泵往压力罐内注水，水位上升，罐内的空气被压缩，压力升高，当水位升高到A 点时，电脑控制器控制水泵停机。

②当用户用水时，罐内净水在压缩空气的作用下向用户供水，随着罐内水量减少，压力下降，当水位下降到B 点时，电脑控制启动水泵向罐内和管网注水，这样反复动作达到向用户加压供水的目的。

本次设计采用CQG－G型全自动气压供水设备，是一种由隔膜式气压罐，水泵及电控柜联合组成的单元式隔膜气压供水装置。

其特点：结构紧凑，布置灵活，安装简单，管理方便，价格便宜，维修方便。

4.3 泵的选择
4.3.1污水泵的选择
A.沉淀池与清水池之间需设置提升泵。

泵的选型如下：
设计流量Qmax =h
4573；
m/
扬程估算：局部损失0.1m，高程差H1=(55.0+0.3)-(55.0-0.2-3.3)=3.8m
因此扬程H≥3.8+0.1=3.9m。

因此选择QW型潜水排污泵，型号为200QW400-24-37，
4.3.2离心泵的选择
B.清水池与气压供水罐之间需设置离心泵。

本次设计采用IS型单级悬臂式离心泵。

IS型单级悬臂式离心泵，主要由泵体、泵盖、叶轮、轴、密封环、轴套及悬架轴承部件等组成。

其泵体和泵盖是从叶轮背面出剖分的，其优点是检修方便。

IS型单级悬臂式离心泵是按照国际标准ISO2858设计的统一系列产品。

供输送清水或物理化学性质类似于清水，介质温度不高于80℃的液体。

适用于工业和城镇给水及农业排灌等。

本次设计选用IS200-150-315B型号的离心泵，扬程为24m，转速为1450r/min，轴功率为29.02kw，电动机功率为37kw，效率为78%。