污水处理厂污水处理工艺初步设计--课程设计 34页

'x大学毕业设计课程设计报告课程设计题目：水质课程设计2学生姓名:专业:给排水科学与工程班级:指导教师: x大学毕业设计目录目录绪论.............................................................................................................................................11.1设计目的......................................................................................................................11.2设计背景......................................................................................................................11.设计任务书............................................................................................................................21.1设计项目.......................................................................................................................21.2设计时间.......................................................................................................................21.3设计安排.......................................................................................................................22.设计说明书............................................................................................................................52.1城市污水来源..............................................................................................................52.2城市污水水量..............................................................................................................52.3城市污水水质特点.......................................................................................................62.4污水处理厂厂址选择..................................................................................................62.5平面布置基本原则......................................................................................................72.6污水处理工程设施组成..............................................................................................72.7高程布置的基本原则..................................................................................................72.8污水处理方案的选择..................................................................................................82.8.1城市污水主要处理方法...................................................................................82.8.2污水处理方案的选择.......................................................................................93.设计计算书..........................................................................................................................113.1设计流量确定............................................................................................................113.2粗格栅间....................................................................................................................113.2.1格栅设计参数.................................................................................................113.2.2设计计算.........................................................................................................113.3细格栅间....................................................................................................................123.3.1设计参数.........................................................................................................123.3.2设计计算.........................................................................................................123.4污水提升泵房和集水池设计计算............................................................................133.4.1泵房设计说明.................................................................................................133.4.2提升泵房设计计算.........................................................................................143.4.3集水池设计说明.............................................................................................143.4.4集水池设计计算.............................................................................................153.5沉砂池........................................................................................................................15 x大学毕业设计目录3.5.1设计说明.........................................................................................................153.5.2设计参数.........................................................................................................163.5.2设计计算.........................................................................................................163.6生化池........................................................................................................................183.6.1设计说明书.....................................................................................................183.6.2厌氧池计算.....................................................................................................193.6.3缺氧池计算.....................................................................................................193.6.4曝气池计算.....................................................................................................193.7二沉池........................................................................................................................213.7.1设计参数.........................................................................................................213.7.2设计计算.........................................................................................................213.8污泥处理构筑物设计与计算....................................................................................223.8.1污泥浓缩池计算.............................................................................................223.8.2浓缩污泥量的计算.........................................................................................223.8.3浓缩池各部分尺寸计算.................................................................................233.8.4贮泥池设计计算.............................................................................................244.污水处理厂的布置.............................................................................................................254.1污水处理厂平面设置................................................................................................254.1.1平面布置原则..................................................................................................254.2污水处理厂高程布置................................................................................................274.2.1高程布置原则.................................................................................................274.2.2高程布置结果.................................................................................................27致谢.......................................................................................................................................30参考文献...................................................................................................................................31 x大学毕业设计绪论绪论1.1设计目的通过课程设计，加深理解所学专业知识，培养学生运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图方面得到锻炼，初步学会针对污水处理设计任务如何选择处理工艺方法，如何组织工艺流程，如何计算和确定主要的构筑物、如何选择设备。1.2设计背景水是人类生活和生产活动不可缺少、不可替代的宝贵资源，是社会可持续发展的重要因素。由于城市化、工业化和农业集约化的迅速发展，以及人类对水资源、水污染认识上存有一些误区，使得许多城市原有水资源不敷所用，许多地区进入水资源的污染物超过其环境容量，从而导致水体污染。而我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，这都是长期以来城市排水工程欠账太多之故，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。水资源的短缺和水污染的加重，使人们已警觉到污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展、关系到子孙后代的可持续生存。1 x大学毕业设计任务书1.设计任务书1.1设计项目x县污水处理厂污水处理工艺初步设计1.2设计时间2017年10月16日至2017年10月29日共2周。1.3设计安排根据所给的设计原始资料，设计污水处理厂，具体内容包括：1、确定污水处理厂的工艺流程，选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸；2、画出污水处理厂工艺平面布置图，内容包括表示出处理厂范围内全部处理构筑物及辅助构筑物，主要管线的布置、主干道及处理构筑物远期发展的布置；3、按扩初设计要求，画出污水处理厂工艺流程高程布置图，表示进水管、各处理构筑物的高程关系，水位高程及处理出水的出产方式；4、按扩初设计要求，画出主要构筑物单体的平面、剖面图；5、编写设计说明书、计算书。1.4设计基本资料1、项目提出的背景及投资的必要性随着工业化及城市化的迅速发展，水环境污染问题日趋严重。流经城区的昌江河流均受到较为严重的污染。为减轻水环境污染，有利于水的可持续利用，新建x（市、县、镇）污水处理厂，将城市污水处理后达标排放。2、城市环境条件概况（以学生家乡所在市、县查阅相关资料补充，设计说明书要有相关内容。）（1）自然地理①地理位置（后面就按这个来补充）2该（市、县、镇）位于赣东北，全市辖区总面积为4215Km，其中市区建成面积为2 x大学毕业设计任务书2Km。②地形地貌：x县地处东径116°23′45″至117°06′15″，北纬28°46′26″至29°42′03″之间，位于江西省的东北部，x湖的东岸，北与彭泽县和安徽省东至县交界；南同余干、万年接壤；东于景德镇、乐平市为邻；西北同都昌县山水相连。县境内东北高为低山，向西南方向渐变为丘陵和湖区平原，东西宽71.8公里，南北长90.2公里，总面积为4215平方公里。（2）气象水文①气象气候：x县属典型的中亚热带季风区，四季分明，热量丰富，雨量充沛，年平均日照数达2098小时，平均气温在16.9℃-17.7℃，1-2月为最冷天气，月平均气温为4℃-5℃，极冷最低温度日为零下8℃，7-8月份平均气温高达28.8℃-30℃，一年中极端最高温度为39.9℃。年平均降雨量1300-1700毫米，4-6月为集中雨季占全年降水量50%以上，7-9月为台风雨季带，全年无霜期275天，太阳辐射数为115千卡/平方厘米。②水文及水文地质：水域面积948.7平方公里，占国土面积的22.5%，其中x湖约有313平方公里水域在该县范围内，境内大小河流225条，总长2070公里，大、中、小型水库359座，总库容6.5亿立方米，水资源非常丰富。3、污水处理厂设计相关①生活污水量现状供水区现状人口为12万人，综合生活用水定额为200L/（人·d），（根据工程所在地和城市规模按规范取定），生活用水排放系数为0.9（据管网完善程度及地下水位情况选定）。②工业废水水量现状据该市市区有3个主要企业的工业用水量及排放废水量调查统计，总工业废33水年排放量为78.84万m，相当于每天0.216万m/d。（工业污水的排放量自己确定，排污量可按生活污水的10~20%大致取定。③设计进水水质CODcr=250~400mg/L；BOD=90~180mg/L；SS=180~250mg/L；T-N=20~35mg/L；T-P=2~4mg/L；Ph=7~8，总碱度=260~290mg/L。④设计出水水质根据GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的相关规定，要求出水水质达到一级标准A标准。水质情况如下：CODcr=50mg/L；BOD=10mg/L；SS=10mg/L；T-N=15mg/L；T-P=0.5mg/L；pH=6~9⑤城市自然状况气候：中亚热带季候风；3 x大学毕业设计任务书气温：最低温度-8℃最高气温：39.9℃夏季平均气温：28.8℃-30℃冬季平均气温：4℃-5℃⑥污水处理厂厂区概况该污水处理厂为新建污水厂，根据规划位于城市下游，主城区高程约在0m，污水厂规划用地长宽分别为，场地较为平整，场地内高差约2m（2~4m），污水厂进水管位于厂区东侧，进水管的标高为地面标高以下6m（6~7m）m。污水处理厂出水可重力排入厂区西侧的昌江，该河符合《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类标准。该河50年一遇水位为3m，20年一遇水位为0m，最高水位为3m。厂区地下水位深度为3-4m。4 x大学毕业设计设计计算书2.设计说明书2.1城市污水来源1.生活污水生活污水主要来自家庭。商业、机关、学校、医院、城镇公共设施及工厂的餐饮、卫生间、浴室、洗衣房等，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣排水、沐浴排水及其他排水等。生活污水的主要成分为纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机物质，氮、磷、硫等无机盐类及泥沙等杂质，生活污水中还含有多种微生物及病原体。这些物质按化学性质来分，可分为无机物和有机物；按其物理性质来分，可分为不溶性物质、胶体性物质和溶解性物质。生活污水的水质一般较稳定，浓度较低，也较容易通过生物化学方法进行处理。2.工业废水工业废水主要是在工业生产过程中被生产原料、中间产品或成品等物料所污染的水。工业废水中由于种类繁多，污染物成分及性质随生产过程而异，变化复杂。一般而言，工业废水比较严重，往往含有有毒有害物质，需局部处理达到要求后才能进入城镇排水系统，是城镇污水有毒有害污染物的主要来源。3.初期雨水初期雨水是雨雪降至地面形成的初期地表水径流。初期雨水的水质水量随区域环境、季节和时间变化，成分比较复杂。影响初期雨水被污染的主要因素有大气质量、气候条件、地面及建筑物环境质量等。4.城镇污水城镇污水包括生活污水、工业废水等，在合流制排水系统中包括雨水，在半分流制排水系统中包括初期雨水。城镇污水成分性质比较复杂，不仅各城镇间不同，同一城市中的不同区域也有差异，需要进行全面细致的调查研究，才能确定其水质成分及特点。2.2城市污水水量污水水量还会与降雨有一定关系，不过现如今的城市管道系统绝大部分采用的是分流系统，即污水管道与雨水管道分开，这样在很大程度上减少了降水对于污水处理厂的压力，雨水经过收集后只需要经过较少的处理就能到排放标准排入自然水体。5 x大学毕业设计设计计算书2.3城市污水水质特点城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城市，因工业的规模和性质不同，城市污水的水质也受工业废水和水量的影响而明显变化。城市污水中90%以上是水，其余是固体物质。水中普遍含有以下各种污染物：悬浮物：一般为200～500毫克/升，有时候可超过1000毫克/升。其中无机和胶体颗粒容易吸附有机毒物、重金属、农药、病原菌等，形成危害大的复合污染物。悬浮物可经过混凝、沉淀、过滤等方法与水分离，形成污泥而去除。病原体：包括病菌、寄生虫、病毒三类。常见的病菌是肠道传染病菌，每升污水可达几百万个，可传播霍乱、伤寒、肠胃炎、婴儿腹泻、痢疾等疾病。常见的寄生虫有阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等，可造成各种寄生虫病。病毒种类很多，仅人粪尿中就有百余种，常见的是肠道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、传染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可达50万到7000万个。需氧有机物：包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等。其浓度常用五日生化需氧量(BOD5)来表示。也可用总需氧量(TOD)、总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)等指标结合起来评价。常用BOD5与COD的比例来反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量随时间变化曲线来反映生化降解的快慢。城市污水BOD5一般为每升300～500毫克，造纸、食品、纤维等工业废水可高达每升数千毫克。植物营养素：生活污水、食品工业废水、城市地面径流污水中都含有植物的营养物质──氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年来由于大量使用含磷洗涤剂，含量显著增加。来自洗涤剂的磷占生活污水中磷含量的30～75%，占地面径流污水中磷含量的17%左右。氮素的主要来源是食品、化肥、焦化等工业的废水，以及城市地面径流和粪便。硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐和一些有机磷化合物都是植物营养素，能造成地面水体富营养化、海水赤潮和地下肥水。硝酸盐含量过高的饮水有一定的毒性，能在肠胃中还原成亚硝酸盐而引起肠原性青紫症。亚硝酸盐在人体内与仲胺合成亚硝胺类物质可能有致畸作用、致癌作用。城市污水中除含以上四类普遍存在的污染物外，随污染源的不同还可能含有多种无机污染物和有机污染物，如氟、砷、重金属、酚、氰、有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等。2.4污水处理厂厂址选择城市污水处理厂位置的选择宜符合下列要求：1.在城市水系的下游并应符合供水水源防护要求；6 x大学毕业设计设计计算书2.在城市夏季最小频率风向的上风侧；3.与城市规划居住。公共设施保持一定的卫生防护距离；4.靠近污水、污泥的排放和利用地段；5.应有方便的交通、运输和水电条件。2.5平面布置基本原则1.以处理构筑物为主体，辅助建筑物应服从处理构筑物；2.应满足功能和水力上的要求；3.各构筑物互相联系应考虑日常管理工作的方便；4.应考虑构筑物与建筑物之间的相互位置与间距；5.构筑物之间的连接管道应走向简捷、距离短；6.土方量要基本平衡；各种管线的平面布置避免相碰、互相干扰。2.6污水处理工程设施组成污水处理工程中主要有以下几方面：1.生产性构筑物：处理污水池、污泥反应池、泵站、鼓风机房等2.辅助设施：仓库、办公室、生活区等3.管道、渠：厂区给排水，加药管等4.绿化、道路2.7高程布置的基本原则1.以距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算；2.水力计算时以近期的Qmax作为设计流量来计算其水头损失；3.涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期的Qmax计算；4.控制点：受纳污水水体的最高水位，然后逆处理流程向上倒推计算，以使洪水季节能自流排出；5.污水、污泥流程应配合好，尽量减少需抽升的污泥量；6.比例：横向1:500、纵向1:50～1:17 x大学毕业设计设计计算书2.8污水处理方案的选择2.8.1城市污水主要处理方法城市污水处理厂的方案，要考虑有效去处BOD5，又要适当去除N、P故可采用SBR法、氧化沟法或A2O法。（1）SBR法SBR法为序批式活性污泥法，它比连续流活性污泥法出现的更早，但由于当时运行管理条件限制而被连续流系统所取代。随着自动化控制水平的提高，SBR法重新被人们重视，该工艺在国内已广泛应用于屠宰、啤酒、化工、鱼品加工、制药等工业废水和生活污水的处理。表2—1SBR法特点优点缺点1.同时脱氮除磷；1.同时脱氮除磷时操作复杂；2.静置沉淀可获得低SS出水；2.滗水设施的可靠性对出水水质影响大；3.耐受水力冲击负荷；3.设计过程复杂，池体容积大；4.操作灵活性好，兼具二沉池功能4.不适合5万吨/天以上污水量的处理；5.维护要求高，运行对自动控制依赖性强（2）氧化沟法本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：帕式(Passveer)简称单沟式，奥式(Orbal)简称同心圆式，卡式(Carrousel)简称循环折流式和三沟式氧化沟(T型氧化沟)等。氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率［达2.5～3.0kgO2/(kW·h)］。8 x大学毕业设计设计计算书表2—2氧化沟法特点优点缺点1.工艺流程简单，运行管理方便；1.溶解氧量难以控制；2.耐受水力冲击负荷；2.污泥容易沉积；3.污泥量少、性质稳定3.脱氮除磷效果不显著4.出水水质较好（3）A2O法城市生活含有大量的氮磷，由于氮磷的富集会对天然水体造成富营养化，导致湖泊河流的藻类泛滥破坏生态环境及影响水生生物的生存和人类生活。故对城市污水提出脱氮除磷的要求。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区的过程中，污水在厌氧区(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统达到除磷目的，同时污水进入缺氧区（DO<0.7mg/L），由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。表2—3A/A/O工艺特点优点缺点1.工艺流程简单，运行管理方便；1.聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物；2.同时脱氮除磷；2.回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效3.污泥沉降性能好果有影响；4.反硝化过程为硝化过程提供碱度；3.脱氮受内回流比影响；5.反硝化过程同时去除有机物（COD）；6.厌、缺、好氧环境交替运行，丝状菌不能大量繁，不会发生污泥膨胀；7.厌、缺氧环境为系统节能，减少经济费用2.8.2污水处理方案的选择本项目污水处理的特点为：（1）污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.75>0.3,可生化性比较好，重金及其他难9 x大学毕业设计设计计算书以生物降解的有毒有害污染物一般不超标。（2）污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值为典型城市污水值。此外考虑到氨氮出水浓度排放要求比较高，因此需要采用能够同时脱氮除磷降磷且效果较好的工艺。（3）从上述比较分析，可知SBR间歇运行，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，变水位运行，电耗增大；而且除磷脱氮效果一般，所以不采用。对于本设计而言，工程规模较大，为大中型规模的污水处理厂。其主要污水来源为生活污水，污水生化性好，难降解污染物少，氧化沟的一些优点得难以得到体现。而且，污水处理2厂冬季气温低，若采用氧化沟工艺的话，设备检修困难。AO工艺虽然基建费用相对较高，但运行费用低，管理维护相对方便，出水水质稳定，脱氮除磷效果显著，优势相对突出。而再根据本城市污水的特点：其主要污水来源为生活污水，污水生化性好，难降解污染物少，氧化沟的一些优点难以得到体现。而且，污水处理厂冬季气温低，若采用氧化沟工艺的话，设备检修困难。A2O工艺虽然基建费用相对较高，但运行费用低，管理维护相对方便，出水水质稳定，脱氮除磷效果显著，优势相对突出。通过对各种工艺2比选、城镇污水自身的特点以及对投资费用，运行管理的考虑，本工程设计决定采用AO工艺来处理城市污水，具体的污水处理工艺流程图2—1如下：进水粗格栅泵房细格栅沉砂池混合液回流厌氧池缺氧池好氧池二沉池回流污泥泥饼外运消毒池污泥浓缩脱水车贮泥池间排加放药图2—1城市生活污水处理工艺流程10 x大学毕业设计设计计算书3.设计计算书3.1设计流量确定平均流量：ʹ污水日变化系数：䁕䁕䁕Ǥ最大日设计流量：ʹ䁕ǤǤ䁕ʹǤ䁕ʹᦙ䁤3.2粗格栅间格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。3.2.1格栅设计参数栅条宽度S＝10.0mm；栅条间隙宽度b=50.0mm；栅前部分长度0.5m；过栅流速v=0.9m/s；栅前渠道流速u=0.6m/s；栅前倾角α=60°3.2.2设计计算䁕1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q计算得栅前槽宽䁕9ʹm，取䁕栅前水深hǤᦙ䁤sin2）栅条的间隙数n个:nǤ䁕ʹsinʹǤ9䁕㘮格栅建筑宽度B:BS䁕䁕䁕䁕ʹ䁕䁕,取䁕䁕。11 x大学毕业设计设计计算书3）由上可知进水渠道宽度䁕＝9ʹm，其渐宽部分展开角度为䁕＝°。䁕进水渠渐宽部分长度:䁕䁕tan栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长：ʹ䁕ʹ4）通过格栅的水头损失㘮䁕（格栅条断面形状为锐边矩形,故βǤ，k）设计水头损失为：㘮䁕㘮ǤsinǤ䁕9Ǥʹ䁕9栅后槽总高度H:Hh㘮䁕㘮Ǥ䁕其中栅前渠道超高㘮䁕Ǥ5）栅槽总长度L:L䁕䁕ʹ䁕ʹ䁕ʹ䁕tan䁕tan3.3细格栅间3.3.1设计参数设计流量Ǥ䁕ʹǤ䁕ʹ，ᦙ䁤过栅流速vms栅条间隙宽度b䁕mm，栅前长度䁕䁕m，栅后长度䁕m格栅倾角α°，栅条宽度S䁕mm，栅前渠超高㘮ʹm3.3.2设计计算䁕1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q计算得栅前槽宽䁕䁕m，取栅䁕前水深hʹ12 x大学毕业设计设计计算书ᦙ䁤sin2）栅条的间隙数n个:nǤ䁕ʹsin䁕ʹ9Ǥ㘮格栅建筑宽度B:BS䁕䁕9Ǥ䁕䁕9Ǥ䁕,取䁕9。3）由上可知进水渠道宽度䁕＝䁕m，其渐宽部分展开角度为䁕＝°。䁕进水渠渐宽部分长度:䁕䁕Ǥtan栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长：ʹ䁕4）通过格栅的水头损失㘮䁕（格栅条断面形状为锐边矩形,故βǤ，k）设计水头损失为：㘮䁕㘮ǤsinǤ䁕Ǥ䁕䁕9䁕栅后槽总高度H:Hh㘮䁕㘮ʹ䁕䁕䁕其中栅前渠道超高㘮䁕ʹ5）栅槽总长度L:L䁕䁕ʹ䁕Ǥ䁕ʹtan䁕tan3.4污水提升泵房和集水池设计计算3.4.1泵房设计说明污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房，其作用主要是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。特点及组成它的工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量随时都在变化。污水泵房的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间。机器间内设置水泵机组和有关的附属设备。提升泵房说明：（1）泵房进水角度不大于45度；（2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动机容量大于55KW时，则不得13 x大学毕业设计设计计算书小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m；（3）泵站为半地下式；（4）水泵为自灌式；3.4.2提升泵房设计计算本设计采用传统活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提升后入沉砂池，然后自流通过生化池、二沉池，最后由出水管道排入河流。1）集水池最高水位污水进水总管管底标高为-6m，相对地面符合要求。粗格栅的水头损失为0.03m,则最高水位为−Ǥ−−ʹʹʹ细格栅的栅前水位标高为1.99m1.99－（－5.55）=7.54m2）水泵总扬程估算泵站内的管线水头损失假设为2m，考虑自由水头为2m水头总扬程为H=7.54+2+2=11.54m3）单台水泵设计流量722.7m3/h，故考虑选用选用3台300QW800-1575型潜污泵（流量800m3/h，扬程15m，转速990r/min，功率75kw），两用一备。3.4.3集水池设计说明集水池的作用是汇集、储存和均衡废水的水质水量。各个车间的生产废水，其排出的废水水量和水质一般来说是不均衡的，生产时有废水，不生产时就没有废水，甚至在一日之内或班产之间都可能有很大的变化，如果清浊废水不分流，则工艺浓废水与轻污染废水的水质水量变化很大，这种变化对废水处理设施设备的正常操作及处理效果是很不利的，甚至是有害的。因此废水在进入主要污水处理系统前，都要设置一个有一定容积的废水集水池，将废水储存起来并使其均质均量，以保证废水处理设备和设施的正常运行。集水池容积要满足水工布置、格栅及污水提升泵吸水管的安装要求,在及时将来水抽走和避免水泵起闭频繁的基础上,尽量减小池容,以减低费用和减少污物在池内淤积和腐化。集水池容积包括死水容积和有效容积两部分。死水容积是指最低水位以下的容积,有效容积是指集水池内最高水位和最低水位之间的容积。将废水储存起来并使其均质14 x大学毕业设计设计计算书均量，以保证废水处理设备和设施的正常运行。集水池实际参数及其要求：（1）集水池的有效容积不宜小于最大一台污水泵5min的出水量；（2）污水泵每小时启动次数不宜超过6次。3.4.4集水池设计计算（1）选择集水池与机器间合建的半地下式圆形泵站，用3台泵（2用1备）。（2）每台泵最大流量0.21m3/s（3）集水池容积V集水池容积不小于最大一台泵的5min出水量VQt䁕ʹ（4）集水池面积S（集水池有效水深一般为1.5~2.0m，本设计中取2.0m）VS䁕ʹh（5）集水池长度L取集水池宽B=6mSLʹʹmB（6）泵位及安装排污泵直接置于集水池内，排污泵检修采用移动吊架。3.5沉砂池3.5.1设计说明污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。沉砂池主要用于去除污水中相对密度大于2.65、粒径大于0.2mm沙粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础，故应控制沉砂池的进水流速，使得比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒能够随水流带走。沉砂池主要有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计15 x大学毕业设计设计计算书采用平流式沉砂池。3.5.2设计参数表3—1沉砂池参数名称数值名称数值设计座数2座沉砂斗容积V300.2m（每个沉砂斗）每座沉砂池设计流量0.2m3/s沉砂斗底宽a10.3m设计流速v0.3m/s斗壁与水平面倾角α60°水力停留时间t30s斗高hd0.5m沉砂池长度L9m斗部上口宽a0.88m有效水深h20.7m超高h10.3m3.5.2设计计算1）沉砂池长度：Lvt9m2）水流断面积：ᦙ䁤Ǥ䁕ʹA䁕Ǥ3）池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=1m>0.6m，池总宽B=2b=2m4）有效水深：㘮5）沉砂斗所需总容积Ǥᦙ䁤䁕Ǥ䁕式中：V——沉砂斗所需容积（m3）；X——城市污水沉砂量,m3/106m3污水,取X=30m3/106m3；T——清除沉砂的间隔时间d，取T=2d；Kz——污水流量总变化系数，取Kz＝1.466）每个沉砂斗容积V0设每一分格有2个沉砂斗，共有2n=2×2=4个沉砂斗，则7）沉砂斗上口宽a16 x大学毕业设计设计计算书㘮aᦙ䁕tan式中：hd——沉砂斗的高度，取hd=0.6m；a1——沉砂斗的底宽，取a1=0.3m；α——斗壁与水平方向的倾角，取α=60°.8）沉砂斗实际容积：㘮ᦙᦙᦙ䁕ᦙ䁕䁕9）沉砂室高度h3采用重力排砂，设池底坡度为0.04，坡向砂斗。沉砂室有两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分ᦙ9ʹm(为二沉砂斗之间隔壁厚)㘮㘮ǤǤ䁕10）沉砂池总高度HH㘮䁕㘮㘮䁕Ǥ䁕式中：H——沉砂池总高度，m；h1——沉砂池超高，m，一般采用0.3～0.5m，取h1=0.3m。11）验算最小流速在最小流量时，只用1格工作n=1䁕ʹ䁕9͸䁕ʹ㘮式中：Qmin——最小流量（m/s）；n——最小流量时工作的沉砂池的数目（个）。12）计算草图如下：进水出水17 x大学毕业设计设计计算书图3—1平流式沉砂池3.6生化池3.6.1设计说明书表3—2进出水水质指标序号基本控制项目进水水质出水水质去除率1BOD590～180mg/L10mg/L93%2SS180～250mg/L10mg/L95%3CODCr250～400mg/L50mg/L83%4T-N20~35mg/L15mg/L55%5T-P2~4mg/L0.5mg/L83%6Ph7~86~97总碱度260~290mg/LCODTNǤʹ䁕䁕Ǥ͸TPBODǤ䁕<，符合使用A2O的条件生物池是A2O工艺的核心部分，由三座池组成，根据污水的流动方向，可将生物池细分为厌氧池、缺氧池和好氧池。1）厌氧反应器，原污水与从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入，本反应器主要功能是释放磷，同时污水中有机物进行厌氧发酵，在酸化阶段有机物转化为挥发性脂肪酸；聚磷菌利用挥发性脂肪酸合成体内所需的聚-β-羟丁酸、聚-β-羟戊酸。2）缺氧反应器，首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（Q为原污水流量）；相对厌氧和好氧来讲，一般是指溶解氧控制在0.2-0.5mg/l之间的生化系统。3）好氧反应器——曝气池，这一反应单元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等均在此处进行。流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧反应器。曝气是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于水中，或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。换言之，它是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。它还有其他一些重要作用，如混合和搅拌。空气中的氧通过曝气传递到水中，氧由气相向液相进行传质转移。18 x大学毕业设计设计计算书3.6.2厌氧池计算1)设计流量：最大日最大时流量Ǥ䁕ʹǤ䁕ʹᦙ䁤2)设计座数：2座3)各生化池水力停留时间之比为䁕∶䁕∶Ǥ，水力停留时间：䁕h4)氧池容积：V䁕ᦙ䁤5)厌氧池尺寸：水深取㘮Ǥ；考虑0.5m的超高，故池总高为H䁕㘮䁕ʹǤʹm。䁕则单座厌氧池面积：Aʹ；㘮Ǥ厌氧池分为两格，设每格为两条廊道式缺氧池，每条廊道宽Ǥ；则池长：9，取长为30m。3.6.3缺氧池计算1)设计流量：最大日最大时流量Ǥ䁕ʹǤ䁕ʹᦙ䁤2)设计座数：2座3)水力停留时间：䁕h4)缺氧池容积：V䁕ᦙ䁤5)缺氧池尺寸：水深取㘮Ǥ；考虑0.5m的超高，故池总高为H㘮ʹǤʹm。䁕则单座缺氧池面积：Aʹ；㘮Ǥ缺氧池分为两格，设每格为两条廊道式缺氧池，每条廊道宽Ǥ；则池长：9，取长为30m。3.6.4曝气池计算3.6.4.1污水处理程度的计算原污水BOD5值（S0）为180mg/L，经初沉池及厌氧池、缺氧段处理，按降低25%19 x大学毕业设计设计计算书考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值（Sα）为：S＝䁕（䁕ʹ％）＝䁕ʹmgL计算去除率，对此，首先按式BODʹ＝ʹ（䁕ǤbXC）䁕ǤmgL计算处理水中的非溶解性BOD5值,上式中：C——处理水中悬浮固体浓度，取用综合排放一级标准10mg/L；b——微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，取0.05；X——活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4处理水中溶解性BOD5值为：S䁕䁕ǤmgL；䁕ʹ−去除率η䁕%9%䁕ʹ3.6.4.2曝气池的计算与各部位尺寸的确定1)曝气池按BOD污泥负荷率确定拟定采用的BOD-污泥负荷率为kgBODʹ(kgMLSS·d)，但为稳妥计，需加以校Sfʹ核，校核公式：kgBODʹ(kgMLSS·d)η9%式中：Ns——污泥负荷，kgBOD5/（kgMLSS·d）；K2——系数，对于城市污水一般在0.0168~0.0281之间，取0.026；Se——处理水中BOD5浓度，8.6mg/L；f——曝气池混合液挥发性悬浮固体与混合液悬浮固体比值，即MLVSS/MLSS，城市污水一般取0.75~0.85之间，取0.85；ƞ——原污水BOD5去除率，即（Sa-Se）/Sa，为93.6%。计算结果确证，Ns取0.2是适宜的2)确定混合液污泥浓度（X）根据已确定的Ns值，查相关资料得相应的SVI值为70-100，取值100䁕由式XrǤgMLSS䁔䁕X——曝气池混合液污泥浓度R——污泥回流比50%r——取1.23)确定曝气池容积：20 x大学毕业设计设计计算书VǤ名义水力停留时间：ʹ䁕㘮设两座曝气池，每座容积为3700；池深h=4m，取超高0.5m，则池总高为HǤʹ＝Ǥʹm；则每座曝气池面积：9ʹ；采用每格采用五廊道式推流式曝气池，廊道宽B3=6m；则每座曝气池长：Lm，取31mʹ校核：䁕ʹ（介于1~2）㘮ʹ（介于5~10）3.7二沉池3.7.1设计参数1)设计进水流量：最大日最大时流量Ǥ䁕ʹǤ䁕ʹ；ᦙ䁤2)设计座数：2座（周进水辐流式沉淀池）；3)水力停留时间：䁕ʹh；4)表面负荷：q范围为1~1.5m3/m2•h，取q=1m3/m2•h。3.7.2设计计算1）单座沉淀池面积：ᦙ䁤按表面负荷计算：FǤ䁕m；Ǥ2）沉淀池直径：DǤ，取25m；3）有效水深为：hqTm<Ǥm，4）沉淀池有效容积：V䁕ǤǤʹǤ；污泥部分所需容积：设SʹL(人∙d)，贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所21 x大学毕业设计设计计算书需存泥容积：；䁕污泥斗容积：设䁕䁕αǤʹ°，则㘮ʹ䁕tanǤʹ䁕㘮ʹ䁕䁕䁕5）污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：设池底坡度为0.05则沉淀池底坡落差：㘮Ǥʹ䁕ʹ锥体部分容积为：㘮Ǥ䁕䁕䁕6）污泥总容积：V䁕䁕䁕͸䁕7）二沉池总高度：设超高h䁕，缓冲层高度hʹ,则二沉池总高度：H＝h䁕hhhǤhʹʹm则池边总高度为：H＝h䁕hhD8）校核径深比：，在6-12之间，符合要求。h3.8污泥处理构筑物设计与计算3.8.1污泥浓缩池计算污泥含水率高，体积大，从而对污泥的处理、利用及输送都造成困难，所以对污泥进行浓缩。重力浓缩法是利用自然的重力沉降作用，使固体中的间隙水得以分离。重力浓缩池可分为间歇式和连续式两种，本设计选用间歇式重力浓缩池。3.8.2浓缩污泥量的计算1)剩余污泥量计算：∆XYᦙ䁤ʹʹ䁕ʹ9ʹ9式中：∆X——降解有机物所产生的污泥增殖，kg/d；Y——污泥产率系数，即微生物每代谢1kgBOD所合成的MLSS量，一般取0.4~0.8，本设计取0.6；——活性污泥微生物的自身氧化率（或衰减系数），d-1，一般为0.04~0.075，22 x大学毕业设计设计计算书本设计取0.06；——曝气池体积，VǤ；——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度（gMLSS/L）；ǤgMLSSfXʹǤL∆2)综上所述污泥量：䁕d䁕式中：回流污泥浓度䁕䁔d，含水率P采用间歇式排泥，剩余污泥量为䁕1＝99.5%(即污泥浓度0=5/3)；浓缩后的污泥浓度为Ckgm，含水率P2＝97%。3.8.3浓缩池各部分尺寸计算1)浓缩池面积：䁕ʹA式中：Q—污泥量，；—污泥固体浓度，k；kgC—污泥固体通量，2)浓缩池之径D：设计采用2座圆形辐流池，单池面积为：䁕䁕浓缩池直径D:Ǥ䁕Ǥ䁕DǤm，取Dʹm。䁕Ǥ3)浓缩池深度H：有效水深㘮：䁕䁕㘮ʹm，取㘮ǤǤ式中：T—污泥浓缩时间，采用12h设超高㘮䁕m，缓冲层高度㘮m，浓缩池设机械刮泥设备，池底坡度=0.02，则池底坡度造成的深度㘮Ǥ为：ʹ㘮Ǥʹm23 x大学毕业设计设计计算书污泥斗上底半径䁕，下底半径䁕，泥斗倾角，取45°，污泥斗高度㘮ʹ为：㘮ʹ䁕tanʹʹ°䁕tanǤʹ°m则浓缩池总高度为：H㘮䁕㘮㘮㘮Ǥ㘮ʹʹǤǤʹm4)污泥斗容积：㘮ʹ䁕䁕䁕䁕5)排泥管剩余污泥泥量很小，采用最小管径DN200mm，连续地将污泥排入贮泥池里。3.8.4贮泥池设计计算浓缩后的剩余污泥进入贮泥池，本设计采用2座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。1)由于该设计没有初沉池所以只有浓缩后的二沉池污泥，其为䁕d，贮泥时间为12h,即0.5d。䁕ʹ2)单座贮泥池容积：VʹǤʹ；设尺高㘮m，则贮泥池表面积：A䁕；㘮设贮泥池宽BǤm，则池长L为：LǤ；贮泥池底部为斗形，下底为mm，高度㘮，超高㘮䁕m；则贮泥池总高度为：H㘮䁕㘮㘮Ǥ䁕。24 x大学毕业设计处理厂的布置4.污水处理厂的布置在污水处理厂的厂区内有各处单元的构筑物；连通个处理构筑物之间的管渠及其他管线；辅助性建筑物；道路以及绿地等。因此，要对污水处理厂区各种工程设施进行合理的平面规划。4.1污水处理厂平面设置污水处理厂的平面布置包括：生产性的处理构筑物和泵房、鼓风机房、维修间、化验室等辅助性建筑物以及各种管线等的布置。在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿地设施。4.1.1平面布置原则1、污水厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并作出分期建设的安排，合理确定近期规模，近期工程投入运行一年内水量宜达到近期设计规模的60％。2、污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气候和地质条件，优化运行成本，便于施工、维护和管理等因素，经技术经济比较确定。3、污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观，节省材料，选材适当，并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调。4、生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并应与处理构筑物保持一定距离。5、污水和污泥的处理构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、合理，符合国家现行的防火规范的要求，并应满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各种管道以及养护、维修和管理的要求。6、污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用地形，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求。7、厂区消防的设计和消化池、贮气罐、污泥气压缩机房、污泥气发电机房、污泥气燃烧装置、污泥气管道、污泥干化装置、污泥焚烧装置及其他危险品仓库等的位置和设计，应符合国家现行有关防火规范的要求。8、污水厂内可根据需要，在适当地点设置堆放材料、备件、燃料和废渣等物料及25 x大学毕业设计处理厂的布置停车的场地。9、污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道，通道的设计应符合下列要求：1）主要车行道的宽度：单车道为3.5～4.0m，双车道为6.0～7.0m，并应有回车道；2）车行道的转弯半径宜为6.0～10.0m；3）人行道的宽度宜为1.5～2.0m；4）通向高架构筑物的扶梯倾角一般宜采用30°，不宜大于45°；5）天桥宽度不宜小于1.0m；6）车道、通道的布置应符合国家现行有关防火规范要求，并应符合当地有关部门的规定。10、污水厂周围根据现场条件应设置围墙，其高度不宜小于2.0m。11、污水厂的大门尺寸应能容运输最大设备或部件的车辆出入，并应另设运输废渣的侧门。12、污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。13、污水厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，应采用明渠。管廊内宜敷设仪表电缆、电信电缆、电力电缆、给水管、污水管、污泥管、再生水管、压缩空气管等，并设置色标。管廊内应设通风、照明、广播、电话、火警及可燃气体报警系统、独立的排水系统、吊物孔、人行通道出入口和维护需要的设施等，并应符合国家现行有关防火规范要求。14、污水厂应合理布置处理构筑物的超越管渠。15、处理构筑物应设排空设施，排出水应回流处理。16、污水厂宜设置再生水处理系统。17、厂区的给水系统、再生水系统严禁与处理装置直接连接。18、污水厂的供电系统，应按二级负荷设计，重要的污水厂宜按一级负荷设计。当不能满足上述要求时，应设置备用动力设施。19、污水厂附属建筑物的组成及其面积，应根据污水厂的规模，工艺流程，计算机监控系统的水平和管理体制等，结合当地实际情况，本着节约的原则确定，并应符合现行的有关规定。20、位于寒冷地区的污水处理构筑物，应有保温防冻措施。21、根据维护管理的需要，宜在厂区适当地点设置配电箱、照明、联络电话、冲洗水栓、浴室、厕所等设施。22、处理构筑物应设置适用的栏杆，防滑梯等安全措施，高架处理构筑物还应设置26 x大学毕业设计处理厂的布置避雷设施。4.2污水处理厂高程布置为使污水能在各处理构筑物之间通畅流动，以保证处理厂的正常运行，需进行高程布置，以确定各构筑物及连接管高程。为降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动已按重力流考虑为宜；污泥也最好利用重力流动，若需提升时，应尽量减少抽升次数。为保证污泥的顺利自流，应精确计算处理构筑物之间的水头损失，并考虑扩建时预留的储备水头。4.2.1高程布置原则1、保证污水在各构筑物之间顺利自流。2、认真计算管道沿程损失、局部损失，各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定的余地；还应考虑当某座构筑物停止运行时，与其并联运行的其余构筑物及有关的连接管渠能通过全部流量。3、考虑远期发展，水量增加的预留水头。4、选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。5、计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。6、设置终点泵站的污水厂，水力计算常以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以防处理后的污水不能自由流出。二泵站需要的扬程较小，运行费用较低。但同时应考虑挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。7、在作高程布置时，还应该注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需要提升的污泥量。8、协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又有利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。4.2.2高程布置结果27 x大学毕业设计处理厂的布置由于该污水处理厂出水排入市政排水总干管后，经终点泵站提升才排入河流，故污水处理厂高程布置由自身因素决定。采用普通活性污泥法，辐流式二沉池、工艺、初沉池占地面积较大，如果埋深设计过大，一方面不利于施工，也不利于土方平衡，故按尽量减少埋深。则相应的构筑物和设施的高程可以从出水口逆流计算出其水头损失,从而算出来；使用普通铸铁管，厂区内污水在处理流程中的水头损失如下表：表4—1构筑物及管渠水力计算表名称流量管径流速LHfm3/smmm/smm粗格栅0.03细格栅0.21细格栅至沉砂池0.40156000.85250.0018沉砂池0.2沉砂池至厌氧池0.40158000.639400.006厌氧池0.4厌氧池至缺氧池0.40156000.85220.00072缺氧池0.4缺氧池至曝气池0.40156000.85220.00072曝气池0.4曝气池至二沉池0.40156000.852750.0267二沉池0.5出水管0.401510000.515100.01从降低土建工程投资等因素考虑，出水口水面高程定为0.0m，根据进出水管管径算出设计管中心高程，然后根据各构筑物间的水头损失，推出其他构筑物的设计水面高程，经计算，各污水构筑物的设计水面高程见下表：表4—2各构筑物地面高程及池底高程水面高程池底高程水深建筑物高程序号构筑物名称（m）（m）（m）（m）1进水管-5.52-60.48——2粗格栅前-5.52——0.48——3粗格栅后-5.55——0.477——4细格栅前1.991.490.5——5细格栅后1.781.490.39——6沉砂池1.770.4290.72.0728 x大学毕业设计处理厂的布置7厌氧池1.35-2.6541.85续上表8缺氧池0.95-3.0541.459曝气池0.54-3.4641.0410二沉池0.01-2.9930.3111出水管0——————29 x大学毕业设计致谢致谢课程设计即将结束，回顾这将近两周来的时间，收获颇丰。在这段时间里，不仅使我的专业知识得到了巩固，同时也使我的知识面得到了扩展。在设计过程中，我们遇到了很多问题，缺乏实际经验，在有些问题的思考总是存在欠缺，通过同学和老师的帮助，使得想法更加完整，思考问题更加全面，在此衷心感谢。课程设计已经到了结尾工作，虽然忙碌，但是很充实，使我的知识面得到了很大程度上的拓展。同时在设计中，我也发现自己在专业知识中存在的薄弱环节，明确了自身的不足，这也将指明我今后需要努力的地方。作为一名水资源环境工作者，扎实的专业知识是必备的，在以后的学习和工作中我会不断充实自己，最终把我所学知识奉献给水资源净化事业。30 x大学毕业设计参考文献参考文献【1】张自杰等.《排水工程》（下，第四版），北京：中国建筑工程出版社【2】高廷耀等.《水污染控制工程》，北京：高等教育出版社【3】建设部等组织编写.《给水排水设计手册》第一、五（城镇排水）、十、十一册，北京：中国建筑工程出版社【4】建设部.《室外排水设计规范》（GB50014－2006），北京：中国建筑工程出版社31'