污水处理工程设计 28页

'本科生毕业设计目录引言11概况11.1社会环境概况11.2自然条件21.2.1地理位置21.2.2地形、地貌21.2.3水文地质21.2.4气候特征32设计目的、任务及设计依据42.1设计目的42.2设计任务42.3设计依据53污水水质及排放要求53.1污水量及建设规模确定53.1.1污水量53.1.2建设规模的确定53.2污水水质53.3出水排放要求64污水处理厂厂址的选择65污水及污泥处理工艺选择65.1污水处理工艺选择65.1.1污水处理工艺选择原则65.1.2污水处理工艺比较选择75.2污泥处理工艺85.3污水处理工艺流程86主要处理构筑物设计及主要设备选型96.1设计流量96.2粗格栅96.3提升泵房116.4细格栅126.5旋流沉砂池136.5.1进水渠道计算及校核136.5.2池体设计计算146.5.3配备设备14I 本科生毕业设计6.6A2/O工艺146.6.1设计参数146.6.2设计计算156.7二沉池166.7.1二沉池表面面积166.7.2池体有效水深176.7.3径深比176.7.4沉淀池污泥区的容积176.7.5沉淀池总高度176.8纤维转盘滤池186.9接触消毒池186.9.1设计接触池各部分尺寸186.9.2配备设备196.10污泥的处理与处置196.10.1浓缩池196.10.2污泥脱水间217处理构筑物平面布置218处理构筑物高程布置219工程概预算229.1工程投资估算229.2运行成本概算2210综合效益分析2310.1环境效益分析2310.2社会效益分析2410.3经济效益分析2410.4技术可行性分析2411工程实施计划25致谢26参考文献26附录28I 本科生毕业设计河北省邯郸市广平县第二污水处理厂污水处理工程设计引言水是经济发展和社会可持续发展的重要因素。随着人类文明的不断进步，世界经济的快速发展，我国人民生活水平的不断提高，城镇化也被中央政治局会议当做经济工作重点之一。与之而来的城镇污水问题已收到世界各国的高度重视，城镇污水处理成为国内外的重点研究对象。人口剧增与城镇扩建使得污水日排放量逐年增加，再加上我国城镇污水处理技术的限制，大部分地方城镇污水没有经过任何处理排放到环境水中，对自然环境造成很大伤害。同时，淡水资源严重缺失，人们在提倡节约用水的同时，完善污水处理技术、兴建污水处理设施是现阶段解决城镇化水污染严重一级水资源短缺的有效措施。广平县位于河北省邯郸东部，自然条件优越，农副产品资源丰富，具有良好的开发前景。广平县的工业基础也较好，现有规模以上工业企业15家。在国家政策以及《广平县招商引资优惠政策》下，广平县经济飞速发展，人民生活水平不断提高。目前，随着广平县新型建材工业聚集区入驻企业及居民的增加，区域排水量不断增加，必将导致大量污水直接进入环境，成为当地经济和社会发展的制约因素。然而，第一污水处理厂处理系统已建成并投入使用，现有污水处理厂以基本达到满负荷，且周边可利用场地严重不足，已不适合在其基础上进行扩建。此外，广平县新型建材工业聚集区紧邻广平县城，区域内现状无完整的排水系统和污水处理设施，区域内生活污水未经处理直接进入环境，造成当地环境污染。为此，广平县污水处理厂你投资9060.58万元在广平县长春大道南段东侧新建广平县第二污水处理厂工程，用于处理广平县新型建材工业聚集区规划范围内居民的居民生活污水和企业废水，解决区域内无水无处排放的问题，保护环境。本设计根据相关部门提供资料进行了该污水处理厂的整体设计，作为本人的毕业设计。1概况1.1社会环境概况广平县位于河北省南部，西依太行、身卧华北平原，东连胶东半岛，南街商城郑州，北与石家庄相通。雄居晋、冀、鲁、豫四省交汇处，总面积320km²，辖2镇5乡，169个行政村，24.5万人口。广平县自然条件优越，农副产品资源丰富。具有良好的开发前景。广平属温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，全县地势平坦土壤肥沃，盛产小麦、玉米、棉花、大豆等。广平大葱、鸭梨、苹果、辣椒等特产颇负盛名。近年来高效农业发展迅速，10万亩日光温室蔬菜连片开发基地，5万头牛养殖基地和200万只蛋、肉鸡养殖基地等五大基地初具规模。农业开发标准高，效果好，被命名为“全国农业综合开发先进县”。广平工业基础较好，现有规模以上工业企业15家，其中力尔公司被评为“中国品牌500强”企业。重点培育“新型建材、汽车制造、服装加工、木器加工”25 本科生毕业设计等四大支柱产业，把于康、力尔、广田、金广源、昌盛等骨干企业进一步做大做强，使之成为县域经济的支撑。县域经济综合实力显著增强，经济结构进一步优化。2011年，全县生产总值完成万元，按可比价格计算，比上年增长12.0%。三次产业结构比例由上年的15.5:30.7调整为近年的17.0:51.9:31.1。工业生产较快增长。全部工业增加值完成万元，按可比价格计算比上年增长13.6%。教育事业协调发展，全县公办普通高中1所，在校学生4070人；职业中学1所，在校生4219人；普通初级中学14所，在校生1184人。初中适龄人口入学率99.9%；小学学龄人口入学率为100%。全县高中、职中、初中、小学专任教师分别为312人、82人、956人、1239人。卫生事业健康发展，新型农村合作医疗制度稳步推进，全县有县医院1所，县中医院1所，疾病控制中心和妇幼保健站各1所，乡镇卫生所6所，中心卫生所1所，村卫生所169个，村卫生室149个。全县现有执业医师165名（其中中医10名），执业助理医师25名，执业护士45名，其他具备职业资格的医务人员27名，正在执业的乡村医生318名。1.2自然条件1.2.1地理位置广平县位于河北省邯郸市东部。地处东经114°49′～115°10′，北纬36°23′～36°37′。东北、东与馆陶县、大名县交界，北与曲周县接壤，西北、西与肥乡县、成安县毗邻，南与魏县相邻。东西横距15km，东西与西南纵距50km，总面积320km²。广平县距邯郸市区45km，距省会石家庄176km，兰州至荣成的309国道、邯郸至大名、曲周至魏县的升级公路从县内穿过。广平县交通位置图见图1-1。拟建工程位于广平县南部长春大道南段东侧，厂区地理中心坐标为北纬36°26′52.60″，东经114°56′30.24″，厂区四周均为规划的工业用地。1.2.2地形、地貌广平县地处漳河携带物沉积而形成的扇形冲击平原的中下部。全县地势自西南向东北逐渐倾斜，地面坡度在1/4000，海拔高度为40～53.9m，最高点在县城西南双庙乡崔营，最低点在县城东北东张孟县大屯。改线地貌类型属于山前平原，主要地貌类型有故河道、自然低缓岗、准缓岗、二坡地、低平地和各种类型的洼地等。1.2.3水文地质广平县境内没有天然河流，县域内有老沙河和东风渠两条河渠，均属老沙河水系，位于水系上游，为季节性河渠，是区域性排水水系。东风渠全长74.29公里，经魏县北善村引卫河水源，经广平、肥乡县曲周入安寨渠后入秋县老沙河。冯刘渠主要担负14支渠以北，冯刘渠以南，朱宋固、史宋固、杨宋固以东，军营以西的村庄和耕地沥水排泄，下泄至东风渠。地下水主要赋存于第四系多层交迭的各种砂、卵砾石层及亚砂土孔隙中，是一个多种成因类型构成的含水地质体。在水平分布规律上，由西向东有全淡水层向有咸水层过度，含水层的厚度由山前顺沉积岩方向由薄增厚，层次由少增多，至中部平原边缘，厚度又逐渐变薄，层次增多，复又沿沉积方向有加厚的趋势，其层次数目及厚度随古河道带的富集程度而变化，空间分布较复杂，至滨海平原厚度逐次变薄，层次数目减少。含水层底板形态受古地貌、构造等因素的控制和影响，由西向（或自西北向南）斜坡降减，中部平原以东地区，含水层呈条带状主要做北东向延伸，其底板呈波状起付。在垂直上以第四系划分为基础，水文地质要素为依据，将本区第四水系含水层划分为四个含水组。25 本科生毕业设计第Ⅰ含水组：该组厚度40m左右，底界埋深约为40m，主要含水层为2层，总厚度为13m，含水层岩性细沙、粉细砂、水化学类型H-NM型水。第Ⅱ含水层：该组厚度260m左右，底界埋深约为300m，主要含水层为4层，总厚度为20m，含水层岩性以粉砂、中细砂为主，水化学类型LSH-NM型水。与第Ⅰ含水层组以粘土、淤泥质亚砂土相隔，厚度约14m左右。第Ⅲ含水组：该组厚度约72m左右，底界埋深约为360m，主要含水层为7层，总厚度为50m，含水层岩性以中砂、细砂为主，水化学类型H-N型水。与第Ⅱ含水层组以粘土、亚粘土相隔，厚度约15m左右，隔水性能好。第Ⅳ含水组：该组厚度约148m左右，底界埋深约为520m，主要含水层为5层，总厚度为45m，含水层岩性以粉砂、中砂、中细砂为主，水化学类型H-N型水。与第Ⅲ含水层组以粘土夹亚粘土相隔，厚度约30m左右，隔水性能好。广平县城区及其附近深层地下水以开采第Ⅱ组（Q2）底部和第Ⅲ组（Q3）为主，部分开采井开采段包括第Ⅳ组（Q1）上部，主要开采段深度150～300m。其补给来源主要有浅层地下水的越流补给和深层地下水的侧向径流补给，其排泄方式主要为人工开采地下水和侧向径流排泄。随着社会的发展和人民生活水平的提高，对地下水的需求量不断增加，而浅层地下水由于易受污染，深层地下水愈来愈受到人们的重视，开采量越来越大。由于深层地下水补给困难，开采量大，水位以下降为主。全县地下水分布一般上层为淡水，中间为咸水，下层为深层淡水。深层淡水顶板埋深在125－145m之间。由于第四纪埋深厚度较大，沙层较丰富。全县多年平均水资源总量6166万m3，地下水资源量5762万m3。广平县由于地下水（包括深、浅层）连年超载，造成一系列生态环境问题，形成了一个以广平镇大马庄村为中心面积约50km²地下水位漏斗；漏斗内浅层地下水埋深39m，深层埋深82m。1.2.4气候特征广平气候属暖温带半湿润大陆季节性气候。全境四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季气温凉爽，冬季寒冷雨雪稀少。广平县多年平均气候见表1-1项目所在地10公里图1-1广平县交通位置图25 本科生毕业设计表1-1广平县多年平均气象数据序号项目名称数据1气温多年平均气温13℃1月平均气温-2.8℃7月平均气温26.7℃极端最低气温-21.7℃（1071年）极端最高气温42.0℃（1966年）2降水年平均降水量532.7mm最大平均降水量1071.8mm最小平均降水量225.0mm3风速年平均风速2.6m/s最大瞬时风速17.0m/s4日照年平均日照时数2602小时年平均日照率59%年平均太阳辐射强度116.46kcal/cm25湿度年平均相对湿度68%6冻土最大冻土深度390mm2设计目的、任务及设计依据2.1设计目的在国家政策以及《广平县招商引资优惠政策》下，广平县经济飞速发展，人民生活水平不断提高。但是，随着广平县新型建材工业聚集区入驻企业及居民的增加，区域排水量不断增加，必将导致大量污水直接进入环境，成为当地经济和社会发展的制约因素。然而，第一污水处理厂处理系统已建成并投入使用，现有污水处理厂以基本达到满负荷，且周边可利用场地严重不足，已不适合在其基础上进行扩建。此外，广平县新型建材工业聚集区紧邻广平县城，区域内现状无完整的排水系统和污水处理设施，区域内生活污水未经处理直接进入环境，造成当地环境污染。因此，建设广平县第二污水处理厂工程势在必行。2.2设计任务本次设计的主要任务是完成河北省邯郸市广平县第二污水处理厂近期工程目标设计。工程设计内容包括：（1）通过调研收集资料，确定污水处理厂的设计水量、水质； （2）进行污水处理厂方案的总体设计，确定污水处理工艺方案、污泥处理工艺方案；进行污水厂总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计； （3）污水处理厂各处理构筑物设计计算；（4）污泥处理系统设计计算； （5）辅助构建筑物的初步设计；完成设备选型等。 25 本科生毕业设计2.3设计依据（1）河北省环境保护“十二五”规划重点工程项目（2010）；（2）《产业结构调整指导目录(2011年本)》（修正）；（3）《地下水质量标准》（GB/T14848-1993）；（4）《广平县第二污水处理厂工程环境影响报告书》；（5）《邯郸市城市总体规划（2008-2020）》；（6）《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000）；（7）《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）；（8）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；（9）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）；（10）《给水排水工程构筑物设计规范》（GB50069-2002）；（11）《泵站设计规范》（GB/T50265-97）；（12）《城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准》（GJJ31-89）。3污水水质及排放要求3.1污水量及建设规模确定3.1.1污水量污水的平均处理流量为：30000m³/s，污水的最大处理流量为：42600m³/s。总变化系数经计算取1.42。广平县属于二区小城市，对于人均综合生活用水量指标：在《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）提出的人均综合生活用水量指标为：二区小城市：190~350万L/人·d；结合广平县现状用水量情况，近期人均综合生活用水量指标为260L/人·d，广平县第二污水处理厂纳污范围近期人口数为6.9万人，污水排放系数按用水量的85％计，则广平县第二污水处理厂纳污范围近期生活污水量为1.44×104m3/d。广平县新型建材工业聚集区产生的工业废水量为1.24×104m3/d。3.1.2工程服务范围广平县第二污水处理厂的服务范围为广平县县城建成区及县城规划范围和广平县新型建材工业聚集区，服务面积约8.24km²；服务人口6.9万人。3.1.2建设规模的确定根据污水量预测，规划广平县第二污水处理厂近期建设规模30000m3/d，占地总面积33333m²，新建污水收集管网30.479km。目前采用二次生物处理+深度处理工艺。设计近期收水面积8.24km²，远期为13.55km²。污水经过处理达到排放标准后，排入东风渠。本次设计按近期建设规模3万m3/d进行。3.2污水水质广平县第二污水处理厂的服务范围为广平县县城建成区及县城规划范围和广平县新型建材工业聚集区。水污染物主要来自工业废水和生活污水，工业废水主要来自广平县新型建材工业聚集区25 本科生毕业设计。新型建材工业聚集区现有力尔型材有限公司、河北正通塑胶制品有限公司、河北颐通管业有限公司等数家企业，工业园区设有污水处理站，经处理后达到污水处理厂管网进水标准，排入污水管道。生活污水主要来自广平县县城建成区。根据相关资料显示的目前排入广平县第二污水处理厂的污水水质，具体见表3-1。表3-1广平县第二污水处理厂进水水质（单位：mg/L）污染物指标CODcrBOD5SS氨氮总氮总磷污水水质450200250253533.3出水排放要求广平县第二污水处理厂尾水通过专用污水管道排入东风渠。受纳水体东风渠的主要功能为排沥洪水，执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）ⅴ类标准。污水处理厂处理后的废水按《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准中的A标准其标准值见表3-2。表3-2污水处理出水水质项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)总氮(mg/L)总磷(mg/L)《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准中的A标准≤50≤10≤10≤5≤15≤0.54污水处理厂厂址的选择污水处理厂位置的选择，应符合城镇总体规划和排水工程总体规划的要求，并应根据下列因素综合确定：（1）有良好的工程地质条件；（2）在城镇水体的下游；（3）在城镇夏季最小频率风向的上风侧；（4）有扩建的可能；（5）少拆迁，有一定的卫生防护距离；（6）便于污水、污泥的排放和利用；（7）有方便的交通、运输和水电条件；（8）厂区地形有良好的排水条件。综合考虑以上因素，并根据《产业结构调整指导目录(2011年本)》（修正），广平县第二污水处理厂厂址初选为广平县长春大道南段东侧。5污水及污泥处理工艺选择5.1污水处理工艺选择5.1.1污水处理工艺选择原则（1）满足处理工能与效率要求；（2）规模与工艺标准因地制宜；（3）技术成熟可靠切实可行；（4）经济合理效益显著；（5）城市污水处理工艺选择的水质因素。25 本科生毕业设计5.1.2污水处理工艺比较选择根据广平县第二污水处理厂纳污范围的近期供水情况，以及水质情况和要求达到的排放标准，结合多年来国内外治理污水的经验，进行个方案技术经济比较，主要有SBR法和A²/O法。下面对SBR法和A²/O法进行比选，以确定污水处理厂的工艺。SBR法 工艺流程： 污水 → 一级处理→ 曝气池 → 处理水 工作原理： 1）流入工序：废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速搅拌三种， 2）曝气反应工序：当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，除P脱N应进行相应的处理工作。 3）沉淀工艺：使混合液泥水分离，相当于二沉池， 4）排放工序：排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥。 5）待机工序：工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。 特点： ①大多数情况下，无设置调节池的心要。 ②SVI值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。 ③通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。④自动化程度较高。 ⑤得当时，处理效果优于连续式。 ⑥单方投资较少。 ⑦占地规模大，处理水量较小。A2/O工艺流程：缺氧池好氧池厌氧池进水回流污泥出水剩余污泥沉淀池混合液回流优点： ①该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺 。 ②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。 ③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。 ④运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。25 本科生毕业设计从上面的对比中我们可以得到如下结论：SBR法主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。但后处理设备要求大，处理水量较小，适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理及中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。这与广平县的实际情况不符。而A2/O法，其具有良好的除磷脱氮功能，并能改善污泥沉降性能，减少污泥排放量，运行效果稳定。技术先进成熟，运行稳妥可靠，且运行费用较低。温度对脱氮除磷影响较小，水质稳定，适用于北方地区。综上所述，本次设计选择A2/O法较适宜。5.2污泥处理工艺二沉池的沉淀污泥一部分污泥由污泥回流泵输送至厌氧池，剩余污泥由剩余污泥泵输排入污泥浓缩池，经浓缩后再送到污泥脱水机房进行脱水处理，脱水后形成泥饼，外运。5.3污水处理工艺流程广平县第二污水处理厂采用A2/O工艺，其具体流程图如图5-2泥饼外运污泥脱水机房氧化沟好氧段氧化沟缺氧段厌氧池二沉池粗格栅细格栅提升泵房旋流沉砂池进水栅渣栅渣砂水分离器沉砂污泥泵房房混合液回流上清液接触消毒池东风渠纤维转盘滤池ClO2浓缩池回流污泥25 本科生毕业设计图5-2污水处理工艺流程简图6主要处理构筑物设计及主要设备选型6.1设计流量平均流量Qa1=30000t/d≈30000m3/d=1250m3/h=0.347m3/s根据公式Kz=2.7/Qa10.11，总变化系数取Kz=1.42∴设计最大流量近期Qmax=Kz×Qa1=1.42×30000=42600m3/d≈1775m3/h≈0.493m3/s6.2粗格栅格栅是由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较大的悬浮物和漂浮物。粗格栅的主要功能是去除污水中粗大的漂浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组等处理构筑物配水设施，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。设计参数：栅条宽度s＝10.0mm栅条间隙宽度d=40.0mm栅前水深h＝0.4m过栅流速n=0.7m/s安装倾角a=60°粗格栅土建按照3m3/d天设计，数量1座。（1）格栅的间隙数量n式中：n——栅条间隙数，个；Qmax——最大设计流量，m3/s，Qmax=0.493m3/s；a——格栅倾角，，取a=60；d——栅条间隙，m，取d=0.04m；h——栅前水深，m，取h=0.4m；n——过栅流速，m/s，取n=0.7m/s；Kz——总变化系数，根据相关资料Kz=1.42（2）格栅的建筑宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m，取0.2m；式中：S——栅条宽度，m，取0.01m。（3）通过格栅的水头损失h2h2=h0kh025 本科生毕业设计式中h2——设计水头损失，m；h0——计算水头损失，m；g——重力加速度，m/s2；k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大系数，一般采用3；ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42。（4）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h1=0.3m式中h——栅前水深，m；h2——格栅的水头，m；h1——格栅前渠道超高，m，一般h1=0.3m。（5）格栅的总建筑长度L已知B=1.42m，根据B/B1=1.2~1.8，可设B1=0.95m，进水渠道渐宽部位的展开角度a1，一般取20°，进水渠道渐宽部位的长度=栅前渠道深格栅的总建筑长度式中：L1——进水渠道渐宽部分的长度，m；B1——进水渠宽，m；a1——进水渠道渐宽部分的展开角度，，取a1=20；L2——栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，m，一般L2=0.5L1；H1——栅前渠道深，m。（6）每日栅渣量W设每日栅渣量W1为0.06m3/103m3，KZ＝1.41式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙30~50mm时，W1=0.03~0.01m3/103m3污水；本工程粗格栅间隙为40mm，取W1为0.02m3/103m3。宜采用机械清渣，选择格栅型号：HG-1500回旋式机械格栅（7）校核25 本科生毕业设计∴0.6＜＜1.0符合设计要求。6.3提升泵（1）水泵的选择提升泵房是整个污水处理厂的关键部分之一，用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水净化。提升泵站土建按照3m3/d设计，数量1座。设计最大流量1775m3/h，选择用3台提升泵(2用1备)。采用型号250WL900-18型潜水排污泵：流量为900m3/h，扬程为18m，功率57.8kw。 （2）集水池集水池容积，按两台泵最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积集水池面积，取有效水深H=3m，则面积集水池长度取10m，则宽度集水池平面尺寸L×B=10m×6m保护水深为1.2m，实际水深4.2m潜水电泵直接置于集水池内，电泵检修采用移动吊架。6.4细格栅细格栅的功能是进一步去除污水中较大的漂浮物，保证后续处理的正常运行。与机械细格栅配套设置螺旋输送压榨机一台。栅渣经提升、输送、压榨后外运。设计参数：栅条宽度s＝10.0mm栅条间隙宽度d=5mm栅前水深h＝0.9m过栅流速=0.7m/s安装倾角=60°细格栅土建按照3万吨/天设计，数量1座。格栅计算示意图如图6-1。（1）格栅的间隙数量n式中：n——栅条间隙数，个；Qmax——最大设计流量，m3/s，Qmax=0.493m3/s；25 本科生毕业设计a——格栅倾角，，取a=60；d——栅条间隙，m，取d=0.005m；h——栅前水深，m，取h=0.9m；n——过栅流速，m/s，取n=0.7m/s；Kz——总变化系数，根据相关资料Kz=1.42。（2）格栅的建筑宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m,取0.2m；式中：S——栅条宽度，m，取0.01m。（3）通过格栅的水头损失h2h2=h0kh0式中h2——设计水头损失，m；h0——计算水头损失，m；g——重力加速度，m/s2；k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大系数，一般采用3；ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42。（4）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h1=0.3m式中h——栅前水深，m；h2——格栅的水头，m；h1——格栅前渠道超高，m，一般h1=0.3m。（5）格栅的总建筑长度L已知B=2.365m，根据B/B1=1.2~1.8，可设B1=1.577m，进水渠道渐宽部位的展开角度a1，一般取20°，进水渠道渐宽部位的长度=栅前渠道深格栅的总建筑长度25 本科生毕业设计式中L1——进水渠道渐宽部分的长度，m；B1——进水渠宽，m；a1——进水渠道渐宽部分的展开角度，，取a1=20；L2——栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，m，一般L2=0.5L1；H1——栅前渠道深，m。（6）每日栅渣量W设每日栅渣量W1为0.02m3/103m3，KZ＝1.42；式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙6~20mm时，W1=0.10~0.06m3/103m3污水；本工程细格栅间隙为5mm，取W1为0.08m3/103m3。拦截污物量大于0.2m3/d，须采用机械细格栅。选用GSLY-1200回转格栅链。（7）校核∴0.6＜＜1.0符合设计要求。6.5旋流沉砂池旋流式沉砂池具有占地省、除砂效率高、操作环境好、设备运行可靠等优点。设计中土建按照30000m3/d设计，先建2座旋流沉砂池，在沉砂池工房内安装砂水分离器及罗茨鼓风机。污水在沉砂池中经旋流作用，水中的砂砾沉入池底，经气提排至砂水分离器。污水则经管道进入生化处理构筑物，干砂外运处置。6.5.1进水渠道计算及校核设计最大流量Q=0.493m3/s，设计水力停留时间为t=45s，进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s，水深h＝0.5m，以最大流量计算，则进水渠道的宽度B1：进水渠道宽0.876m，进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5米，以创造平稳的进水条件，因此，进水渠道直段长度设计为6.10m。用最小流速时校核：在最小流量时（根据经验通常为最大流量的1/3）水平流速符合标准。25 本科生毕业设计6.5.2池体设计计算旋流沉砂池有一定的规格，可根据流量的不同选取不同规格。根据设计水量选取规格图下的池体,具体见表6-1。表6-1沉砂池池体尺寸项目沉砂池直径沉砂池深度砂斗直径砂斗深度驱动机构浆板转速数值2.44m1.22m0.91m1.52m0.86kw20n/min核算水力停留时间：有效体积：水力停留时间：，在旋流沉砂池中水力停留时间为20～60s,符合标准。6.5.3配备设备采用空气提升器排砂，排砂时间每天一次，每次1-2小时，所需空气量为空气量的15-20倍。排砂经砂水分离器，水排至提升泵，砂晒干外运填埋。砂水分离器：本设计采用LSSF螺旋式砂水分离器。6.6A2/O工艺本次设计先按一期30000m3/d设计，土建每座按照1.5万吨/天设计，共建2座。6.6.1设计参数（1）设计流量：0.347m3/s；（2）设计进水水质和出水水质，见下表6-2：表6-2进、出水水质参数进水水质/mg.L-1出水水质/mg.L-1设计值设计值COD45050BOD520010SS25010氨氮255TN3515TP30.5（3）溶解氧DO/（mg/L）厌氧池<0.2,缺氧段≤0.5,好氧段=2（4）BOD5污泥负荷：N=0.12kgBOD5/(kgMLSS·d)；回流污泥浓度XR=6600(mg/L)污泥回流比R=100%混合液悬浮固体浓度25 本科生毕业设计TN去除率混合液回流比取R内=200%。6.6.2设计计算（1）判断是否可采用A2/O法符合要求，可采用A2/O法。（2）反应池容积V（3）反应池总水力停留时间t介于10～24h之间，满足要求。（4）各段水力停留时间和容积厌氧∶缺氧∶好氧=1∶1∶3厌氧池水力停留时间：厌氧池容积：缺氧池水力停留时间：缺氧池容积：好氧池水力停留时间：好氧池容积：（5）校核氮磷负荷好氧段总氮负荷符合要求；厌氧段总磷负荷符合要求。25 本科生毕业设计（6）剩余污泥ΔX=Px＋PsPx=YQa1(S0－Se)－KdVXvPs=(TSS－TSSe)Qa1×50%取污泥增殖系数Y=0.60，污泥自身氧化率Kd=0.05，将各值代入Px=0.60×30000×(0.2－0.01)－0.05×15151.52×3300×10-3×0.7=3420－1750=1670(kg/d)Ps=(0.25－0.01)×30000×50%=3600(kg/d)ΔX=Px＋Ps=1670+3600=5270(kg/d)（7）反应池主要尺寸反应池总容积V=15151.52m3，反应池2座，单座池容积V单=V/2=15151.52/2=7575.76m3有效水深4m，则S单=V单/4=7575.76/4=1893.94m2采用5廊道式推流式好氧反应池，廊道宽b=7.5m∴单座反应池长度校核：(满足b/h=1~2)(满足L/b=5~10)取超高为1m，则反应池总高H=4+1=5m。6.7二沉池为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、排泥更方便，常采用圆形辐流式沉淀池。本次设计幅流式沉淀池按3万m3/d设计，土建每座按照1.5万m3/d设计，共建2座。二沉池面积表负荷法计算，水力停留时间t=2.5h，表面负荷为1.2m3/(m2.h)。以下为池体设计计算：6.7.1二沉池表面面积式中A——沉淀部分有效面积，m2；Qmax——设计最大流量，m3/s；q——表面负荷，[m3/(m2·h)]；N——座数，本设计N=2座。二沉池直径，为与机械刮泥机配套，池子直径取为D=30m。25 本科生毕业设计6.7.2池体有效水深6.7.3径深比符合径深比6~12要求。6.7.4沉淀池污泥区的容积混合液悬浮固体浓度X=3300mg/L，回流污泥浓度为XR=6600mg/L，为保证污泥回流浓度，二沉池的存泥时间不宜小于2h，取T=2h，二沉池污泥区所需存泥容积Vw式中Vw——污泥部分所需容积，m3；Qa1——污水平均流量，m3/h，取0.347m3/s即1250m3/h；R——污泥回流比，%；X——A2/O反应池中污泥浓度，mg/L；XR——二沉池排泥浓度，mg/L；∴每座沉淀池污泥区的容积6.7.5沉淀池总高度式中H——沉淀池总高度，m；h1——沉淀池超高，m，一般采用0.3～0.5m；h2——沉淀池有效水深，m；h3——沉淀池缓冲层高度，m，一般采用0.3m；h4——沉淀池底部圆锥体高度，m；h5——沉淀池污泥区高度，m。设计中取h1=0.4m，h2=4.0m，h3=0.3m，采用半桥式刮泥机连续排泥，池底坡度为0.05。式中r—沉淀池半径，m；ri—沉淀池进水竖井半径，m，一般采用1.0m；i—沉淀池池底坡度。设计中r=30/2=15m，r1=1.0m，i=0.05，则式中V2—沉淀池底部圆锥体容积，m3；25 本科生毕业设计∴6.8纤维转盘滤池纤维转盘滤池是清华大学自主研发的一项先进的污水深度处理技术，是一项优于其它传统工艺的技术。设备的核心装置就是中间的过滤转盘，它由6块扇形组成，上面包裹着滤布，属于插拔式结构，运输维修特别方便。微滤布过滤机是目前世界上先进的过滤器之一，目前在全世界已经有350个污水厂采用该项技术。微滤布过滤系统与砂滤相比，在技术和经济指标方面都有很多优势。技术上：处理效果好并且水质水量稳定；运行维护简单方便。经济上：设备闲置率低，总装机功率低；设备简单紧凑，附属设备少，整个过滤系统的投资低并且占地小。微滤布过滤机的处理效果好，出水水质好。规格及设计参数：进水水质：SS=30mg/L，出水水质SS≤5mg/L；设计平均滤速：9m3/h.m2；平均污泥负荷：5kgTSS/m2.d；水头损失：滤布0.3m；反冲洗泵：Q=30m3/h，H=11m，N=2.2kw；反洗水量：2%；瞬时反洗面积：1%；旋转驱动电机：0.6KW;根据本设计的污水处理量，选择纤维转盘过滤器如表6-1，选用3台（2用1备）。表6-3纤维转盘过滤器尺寸型号处理能力规格尺寸进水管处水管益流管排污管转盘直径HZ-1500015000T/D6.3m×3.3m×3.4mDN400DN450DN350DN65Φ20006.9接触消毒池广平县第二污水处理厂尾水通过专用污水管道排入东风渠，因此须采取消毒措施，一般消毒方法包括液氯、O3法、ClO2法、紫外线法、漂粉法及氯片法等。其中漂粉精和氯片的购买和储存不易，且处理效果不稳定，在此不予考虑。通过表经济综合比较，从采用消毒剂的使用效果、对环境的安全性、运行成本等方面考虑，本设计采用ClO2消毒法。6.9.1设计接触池各部分尺寸（1）接触池容积V式中V——接触池单池容积，m3；Qmax——污水设计最大流量，m3/h；t——消毒接触时间，h，一般采用0.5h。25 本科生毕业设计采用矩形隔板式接触池2组，则每组池容积V1=887.5/2=443.75m3（2）表面积A则每组池表面积A1=443.75/2=221.875m3式中A——消毒接触池单池表面积，m2；h2——消毒接触池有效水深，m；设计中取2m。（3）池长L′L′=18b=18×1.8=32.4m、、L=72b=72×1.8=129.6m式中L′—消毒池池长，m；L—水流长度，m，水流长度：宽度=72:1；b—消毒接触池每组单宽，m，设计中取b=1.8m。池长：单格长=18:1；消毒接触池建设2组，每组接触池的分格数n：（4）复核池容由以上计算可知，接触池宽B=nb=4×1.8=7.2mV1=L′×B×h=32.4×7.2×2=466.58>450(m3)式中h1——水深，m，采用2.0m。接触池出水设溢流堰。(5)投药量GG=0.001×7×1250=8.75（kg/h）6.9.2配备设备选用两台HB-9000型二氧化氯发生器，每台产气量9000mg/L，一用一备，日常运行时，交替使用。剩余污泥泵3台（2用1备），规格为潜污泵，流量40m3/h，扬程10m，功率1.1kw。6.10污泥的处理与处置本设计不予考虑污泥消化处理，污泥处理工艺拟采用直接从浓缩池用污泥泵抽至污泥处理间进行脱水处理。污泥浓缩池配备潜水搅拌机1台，1.5kw/台。6.10.1浓缩池（1）中心进泥管面积f进入浓缩池的剩余污泥量为3500m3/d，即0.040m3/s，采用两座浓缩池，则单池流量Q1=0.02m3/s。25 本科生毕业设计式中f——浓缩池中心进泥管面积，m2；Q1——中心进泥管设计流量，m3/s；v0——中心进泥管流速，m/s，一般采用v0≤0.03m/s，设计中取0.03m/s；d0——中心进泥管直径，m。每池的进泥管采用DN250mm，则管内流速（2）中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3式中h3——中心进泥管喇叭口与反射板之间的板缝高度，m；v1——污泥从中心管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度，m/s，一般采用0.02～0.03m/s，设计中取0.03m/s；d1——喇叭口直径，m，一般采用d1=1.35d0=1.350.92m。（3）浓缩后分离出的污水量q式中q——浓缩后分离出的污水量，m3/s；Q1——进入浓缩池的污泥量，m3/s；P——浓缩前污泥含水率，设计中取P=99.3%；P0——浓缩后污泥含水率，设计中取P0=80%。（4）浓缩池水流部分面积A式中A——浓缩池水流面积，m2；v——污水在浓缩池内上升流速，m/s，一般采用v=0.00005～0.0001m/s，设计中取0.0001m/s。（5）浓缩池直径D（6）有效水深h2式中t——浓缩时间，s，设计中取10h。（7）浓缩后剩余污泥量Q（8）浓缩池污泥斗容积V25 本科生毕业设计污泥斗设在浓缩池的底部，浓缩池设机械刮泥，采用重力排泥，污泥斗下直径,上底直径。式中h5——污泥斗高度，m；a——污泥斗倾角，圆形池体污泥斗倾角≥55°，设计中取55°。污泥斗容积：（9）污泥在污泥斗中停留的时间T（10）浓缩池总高度h式中h——浓缩池总高，m；h1——超高，m，设计中取0.3m；h4——缓冲层高度，m，设计中取0.3m。6.10.2污泥脱水间剩余污泥量为3500m3/d,含水率为99.5%，经脱水后含水率达到80%，产泥饼量为式中：P1——污泥浓缩前含水率，%，取P1=99.5%则：Q=700m3/d选用DY—2500带式脱水机，带宽2.5m，单台系统总功率N=22KW；配套清洗水泵、加药系统、空气压缩机，通风机等；外形尺寸长×宽×高=（7.3×4.59×3.047）m2。7处理构筑物平面布置污水处理厂平面布置的主体是各种处理构筑物。作平面布置时，要根据各构筑物的功能要求和流程的水力要求，结合厂址地形、地质条件，确定它们在平面图上的位置。污水处理厂征地面积约为33333m²。布置时组合池一体化构造，造型美观，并通过绿化以美化厂内环境，预留远期用地。具体平面布置图见附图A。8处理构筑物高程布置污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算并决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间畅通的流动，保证污水处理厂的正常运行。具体高程布置见附图B。25 本科生毕业设计9工程概预算9.1工程投资估算项目总投资约为9060.56万元。实际工程费用以竣工决算为准。土建工程造价见表9-1，主要设备费用估算见表9-2，处理厂技术服务费用估算见表9-3.9.2运行成本概算废水处理站运行成本=电费+工资费用+维修费+药剂费+折旧费电费：每小时平均耗电约70kw，70×24×365×0.8=61.32（万元/年）维修费：按工程投资的3%计算，每年为9060.58×5％=271.82（万元/年）。员工工资与福利费用=50000/人·年×10=50万元/年药剂费：按500元/天，药剂费=500×365=18.25（万元/年）；折旧费:按工程投资的1%计算，每年为9060.58×5％=453.03（万元/年）。全年运行费用=61.32+271.82+50+18.25+453.03=1035.63万元/年每年处理废水量为30000×365=854.42（万吨/年）,折合水经营成本854.42/1095=0.78元/吨。表9-1土建工程造价一览表序号名称规格/尺寸（m）数量估价（万元）11格栅井2322集水池10×6×4.2121.4233旋流沉砂池D=2.44,H=1.2223.844A²/O池50.49×7.5×52106455二沉池D=30,H=3245866消毒池32.4×7.2×2146677污泥浓缩池D=15.71,H=8.6518.98其他285小计2310表9-2主设备费用估算序号名称规格型号数量单位估价（万元）1粗格栅HG-1500回旋式机械格栅1台0.925 本科生毕业设计2潜污泵250WL900-18型潜水排污泵3台2.43细格栅GSLY-1200回转格栅链1台3.54栅渣压榨机SY型栅渣压榨机2台25带式压滤机DYL带式压滤机2个126砂水分离器LSSF螺旋式砂水分离器1台0.77推流式潜水搅拌机QJB/4-1800/2-63P6台3.068鼓风机D17503台29混合液回流泵PW型卧式污水泵4台3.210剩余污泥泵QJB-W型潜水污泥回流泵3台4.811纤维转盘过滤器HZ-150003台4512加氯机HB-9000型二氧化氯发生器2台0.213刮泥机ZXG型中心传动刮泥机2台1014带式脱水机DY型带式污泥脱水机2台5总计94.76表9-3处理厂技术服务费用估算表序号设计金额（万元）1工程设计费3502工程调试费1603人员培训费4.5小计514.525 本科生毕业设计10综合效益分析10.1环境效益分析本设计采取的环保设施运营期废水治理、废气治理、噪声治理、固废堆放2一级厂区绿化等。本项目环保投资740万元，占总投资8.2%。由于项目对废弃、废水、噪声及固废等采取了有效的治理及处置措施，从而使污染得到了有效地控制，不仅减少了污染物的排放，也减轻了对区域环境的影响。通过预测结果也可以看出，工程投产后，污染物的排放对环境的不利影响较小。本工程污染防治措施具有较好的环境效益。10.2社会效益分析本项目是城市污水处理工程，属公用事业和城市建设基础设施，它所产生的效益除一部分可以定量分析，其他往往表现为许多难以用货币量化的社会效益。本项目符合城市国民经济建设发展的需要，是城市经济建设必不可少的基础设施项目。污水处理厂的建设，可明显地改善地表水体环境质量，改善该地区的自然环境，有利于增加城镇居民的身心健康。完善城镇基础设施，营造了良好的投资环境，将更加吸引外来企业家的投资，是实现可持续发展的工程之一。10.3经济效益分析污水处理工程的评价主要看环境效益和社会效益。如果不注意适当的经济效益，也不可能更快的发展环境治理。污水处理工程是一项社会公用事业项目，它应该一个盈利性企业，随着市场经济的发展和谁污染谁治理的原则，必须将处理后的污水当作产品进入市场。在既不能高收费，保证收入平衡，略有节余，又要遵循在项目报务年限内累计净现值大于零的原则。本项目投产达到设计处理能力后，每年处理水量1460万吨。从投产后起每吨水收费0.5元（以4万吨/日计）。从上面的工程总投资及工程运行成本可以看出，财务净现值为可观。10.4技术可行性分析河北省邯郸市广平县第二污水处理厂采用的工艺为A²/O工艺。此工艺节省占地面积、运行费用低，且具有一定的耐冲击负荷能力，处理效果良好，最终的出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。各构筑物具体去除情况见表10-1。表10-1河北省邯郸市广平县第二污水处理厂污染物质去除表（单位：mg/L）CODBOD5SSTNTP进水450200250353旋流沉砂池405190200--A²/O池48.613.37013.651.38二沉池46,179.3130.02--纤维转盘滤池--9.8-0.455-25 本科生毕业设计出水501010150.5处理效率（%）89.795.596.1618411工程实施计划在污水处理厂工程建设完成的同时，须完成与该污水处理厂相配套的污水管网及泵站工程的建设，以保证污水处理厂顺利运行。按照国内同类污水处理厂建设经验，本工程（一期）总建设期约为1年，具体实施计划安排如下：具体工程进度计划表如表11-1。表11-1广平县第二污水处理厂工程进度计划表工程阶段678910111212345施工图设计土建施工安装工程调试运行竣工验收致谢通过本次的毕业实习，我学到了很多实践知识，并将理论与实践很好地结合在一起，为以后我的学习与工作积累了一定的经验。在编写毕业设计期间，感谢我的导师。老师从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇文论的完成，都非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误。她对的环境工程专业研究和对该课题深刻的见解，使我受益匪浅。老师诲人不倦的工作作风，一丝不苟的工作态度，严肃认真的治学风格给我留下深刻的影响，值得我永远学习。在此，谨向导师老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！参考文献[1]韩洪军，杜茂安 《水处理工程设计及计算实例》，中国建筑工业出版社，2006.[2]张希衡主编.水污染控制工程（第2版）.北京：冶金工业出版社.2002.[3]高峻发，王社平编.污水处理厂工艺设计手册.北京：化学工业出版社.2003.[4]丁尔捷，张杰主编.给排水工程快速设计手册2排水工程.北京：中国建筑工业出版社.1998.[5]张希衡主编.水污染控制工程（第2版）.北京：冶金工业出版社.2002.[6]白春明，高铁军，杨友良.旋流式沉砂池[P].中国专利：CN.0，2001/04/02.[7]尹士君李亚峰编.水处理构筑物设计计算.北京：化学工业出版社.2003.[8]李涛.沉砂池的设计及不同池形的选择.中国给水排水，2001,17（9）；37-42.25 本科生毕业设计[9]张自杰．排水工程．［M］．北京：中国建筑工业出版社，2000．[10]北京市市政工程设计研究总院．给水排水设计手册（5城镇排水）［M］．北京：中国建筑工业出版社，2004．[11]潘涛，田刚.废水处理工程技术手册.化学工业出版社，2010.[12]娄金生，王宇等．水污染治理新工艺与设计[M]．北京：海洋出版社，2002：107-109．附录附图A污水处理厂平面布置图附图B污水处理厂高程布置图25'