水处理课设 14备用Word文档下载推荐.docx
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A区地面由北向南坡度为1.5%，污水处理厂拟用场地选在A区南段。
此处由西北向东南方向坡度为0.7%，进入污水厂的A区排水管端点的地面标高为221.00m。
根据地形地质、风向、河流等因素的限定，污水处理厂的位置如图1标注所示。
1.4.2水量水质原始资料
根据城市总体规划，某卫星城将在近期内建成以轻工、科研和文教事业为主的小城镇，其中：
工业以五个工厂为主体，人口为22万人。
污水厂的处理水量按最高日最高时流量，污水厂的日处理量为：
该厂按远期5.0万吨/天建设完成。
（1）排水系统：
雨水与污水采用分流制，生活污水与工业废水为合流制，污水处理厂只考虑处理生活污水和工业废水，输入污水厂的污水干管直径为900mm，管底埋深为地面以下5.3m，充满度为0.5；
（2）工业废水与生活污水的水量、水质情况，如表1-2所示。
表1-2水量水质原始资料表
类别
流量
（m3/d）
COD（mg/l）
BOD5（mg/l）
SS
（mg/l）
NH4+-N（mg/l）
pH
生活污水
29,000
450
200
50
6~7
工业废水
甲厂
4,800
700
300
400
100
乙厂
1,200
1,100
500
30
6.8-7.5
丙厂
580
350
10
中性
丁厂
2,800
800
250
180
戊厂
注：
（1）表中数值为日平均值；
（2）工业废水的时变化系数为1.3，生活污水总变化系数为1.4；
（3）污水平均温度为25º
C（夏季），15º
C（冬季）；
（4）工业废水的水质不影响生物处理。
1.4.3气象资料
表1-3气象资料表
项目
资料
风向
全年主导风向为北风，夏季主导风向为南风
年平均风速
3.3m/s
降雨量
年平均900-1200mm，其中2/3集中在夏季，7月15日至8月10日为暴雨集中期
温度
年平均11º
C，极端温度：
最高37.3º
C，最低-20º
C
土壤冰冻深度
0.7~0.83m
地基承载力
各层均在120Kpa以上
地下水位
地面下2.0m
1.4.4污水排水接纳河流资料
据1960-2008年连续观测，河道的最高洪水位标高为214.00m，常水位标高位211m，枯水位标高为209m。
经当地环保部门商定：
城市二级污水处理厂排水满足一级B（GB18918—2002）要求。
表1-4GB18918—2002一级B标准
序号
基本控制项目
一级B标准（mg/L）
1
化学需氧量（COD）
60
2
生化需氧量（BOD5）
20
3
悬浮物（SS）
4
动植物油
5
石油类
6
阴离子表面活性剂
7
总氮（以N计）
8
氨氮（以N计）②
8（15）
9
总磷（以P计）
色度（稀释倍数）
11
6-9
12
粪大肠菌群数（个/L）
104
1.5设计依据
设计依据主要包括：
（1）《中华人民共和国环境保护法》；
（2）地面水环境质量标准（GB3838-2002）；
（3）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）；
（4）《室外排水设计规范》（GB50014－2006）；
（5）《城镇污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2016）；
（6）全国通用给水排水标准图集；
（7）《给排水经济指标》。
第二章设计方案论证
2.1厂址选择
1、厂址应该选择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。
2、处理厂应该尽量不占土地或少占地。
同时，要考虑将来发展的余地。
3、要考虑周围环境卫生条件。
4、处理厂应该设在靠近电源的地方，同时要考虑排水、排泥的方便。
5、处理厂应设在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。
6、污水处理厂应设在地势较低处，便于城市污水自留入厂。
7、设在城镇，工厂厂区及居住区的下游和夏季主导风向的下方。
8、不宜设在雨季易受水淹的低洼处。
防止污染水体。
结合厂址选定原则，拟确定上图中1处为厂址，其中1处满足在城镇、工厂厂区及居住区的下游和夏季主导风向的下方，同时也位于城市地势较低处。
2.2处理工艺流程的选择与确定
污水处理流程组合原则，一般遵循先易后难，先简后繁的规律，即先去除大块垃圾及悬浮物，之后依次取出悬浮固体、胶体物质和溶解性物质。
2.2.1污水处理工艺流程的确定
水体有一定的自净能力，可根据水体自净能力来确定污水处理程度。
设计中既要充分利用水体的自净能力，又要防止水体遭到污染，破坏水体的正常使用价值，采用何种处理流程还要根据污水的水质和水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定，并通过调查研究和经济比较后决定，必要时还应当进行科学论证。
城市生活污水一般以BOD、SS等物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处理法——活性污泥法为主。
生活污水和工业废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能把所有的污染物质去除干净，一种污水往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。
按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级。
一级处理的内容是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后，污水中的BOD只去除30%左右，但仍不能排放，还必须进行二级处理。
二级处理的主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性的有机污染物质（BOD），去除率可达97%以上，去除后的BOD5含量可降低到20～30mg/l.一般，经过二级处理后，污水已具备排放水体的标准了。
一级和二级处理法是城市污水经常采用的，属于常规处理方法。
当对处理过的污水有特殊的要求时，才继续进行三级处理。
我国城市污水多采用生物处理工艺，活性污泥法的种类和构筑物较多，各种生物处理法的优缺点和使用条件如下：
（1）普通活性污泥法
中段水采用推流式的普通活性污泥法处理，对污水处理效果极好，BOD5去除率基本可达90％以上，适用于处理净化程度和稳定程度较高的污水，但也存在耐冲击能力差的缺点。
（2）氧化沟
又称循环曝气池，与传统活性污泥法的曝气池相比较：
①可考虑不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度；
②可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟与二次沉淀池合建，可省去污泥回流装置；
③BOD负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统。
但是，氧化沟工艺占地面积较大。
（3）间歇式活性污泥处理系统
SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。
与传统活性污泥法相比：
①在大多数情况下，无设置调节池的必要；
②SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；
③通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷的反应。
但其也有一定的局限性：
①反应器容积利用率低（由于SBR反应器水位不恒定，反应器有效容积需要按照最高水位来设计，大多数时间，反应器内水位均达不到此值，所以反应器容积利用率低）。
②水头损失大。
③不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力。
而且不连续出水，使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难。
④峰值需氧量高，整个系统氧的利用率低。
⑤设备利用率低。
⑥不适合用于大型污水处理厂（采用SBR工艺的污水处理厂规模一般在20000t以下，规模大于100000t的污水处理厂几乎没有采用SBR工艺的）。
（4）AB污水处理工艺
系吸附——生物降解工艺的简称。
与传统的活性污泥处理相比：
①全系统共分为预处理段、A段、B段等3段。
在预处理段只设格栅、沉砂池等简易处理设备，不设初次沉淀池；
②A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段由曝气池及二次沉淀池组成；
③A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，每段能够培育出各自独特的、适于本段水质特征的微生物种群。
但其也有一定缺点：
①A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。
②当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去除有机物的分配比去除BOD5，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。
③污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。
（5）A/O工艺生物脱氮
A/O工艺有分建式和合建式工艺两种。
分建式即硝化、反硝化与BOD的去除分别在两座不同的反应器内进行；
合建式则在同一座反应器内进行。
A/O工艺有如下优点：
（1）同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用。
（2）反硝化缺氧池不需外加有机碳源，降低了运行费用。
（3）好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高了出水水质。
（4）缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱度可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。
通过比较，结合此地的水质，按一般生活污水性质考虑，故采用A/O生物脱氮工艺法，比较方便。
2.2.2污泥处理工艺的确定
在污水处理的各种不同的过程中，分离和产生出大量的污泥。
这些污泥含大量有机物，易于分解，对环境具有潜在的污染能力。
同时，污泥含水率甚高，体积庞大，处理和运送均很困难。
因此，污泥在最终处置前必须处理，而处理的主要目的是降低污泥中有机物含量并减少其水分，使之在最终处置时对环境的危害减至最小限度，并将其体积缩减以便运输和处置。
由于污泥中含有大量的水分，因此在污泥处理前需要浓缩，降低含水率，以减少处理体积及处理成本。
污泥处理的方法是厌氧消化，使污泥中的有机物质变为稳定的腐殖质，同时可以减少污泥的体积，并改善污泥的性质，使之易于脱水，破坏和控制致病的生物，在厌氧消化过程中产生大量的消化气（即沼气）是宝贵的能源，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化等处理。
2.2.3初定处理工艺流程图
根据确定生物处理工艺，初步确定以普通活性污泥法为生物处理单元的废水处理流程如下。
格栅沉砂池A/O工艺二沉池消毒间
进水出水
2.3污水流量确定
城市水处理厂处理污水包括生活污水和工业生产废水，处理水量按最高日最高时流量。
计算公式：
最高设计流量=平均日综合生活污水量×
综合生活污水量总变化系数+平均日工业废水量×
工业废水量总变化系数
2.3.1生活污水处理量
Qmax1=Kz×
Q1=29000m3/d×
1.4=40600m3/d=1691.67m3/h
Qmax1---最高日最高时生活污水处理量，m3/d；
Kz---综合生活污水量总变化系数，1.4；
Q1---平均日综合生活污水量，m3/d。
2.3.2工业废水处理量
工业废水日变化量很小，日变化系数可视为1。
Q2=4800+1200+1200+2800+4800=14800m3/d
Qmax2=Kz×
Q2=14800m3/d×
1.3=19240m3/d=801.67m3/h
Qmax2---最高日最高时工业废水处理量，m3/d；
Kz---综合工业废水总变化系数，1.3；
Q2---平均日综合工业废水量，m3/d。
2.3.3总设计处理量
计算处理量：
Qsum=40600+19240=59840m3/d
综合总变化系数：
Kz=
=59840/（29000+14800）=1.37
该厂远期处理量为5.0万吨/天，即为50000m3/d，则污水设计流量取60000m3/d，满足计算和远期要求：
Q=60000m3/d=2500m3/h。
根据我国的具体情况，大体上可分为大型、中型和小型污水处理厂。
规模大于10万m3/d的为大型污水处理厂，中型污水处理厂的规模为1～10万m3/d，规模小于1万m3/d的是小型污水处理厂。
由此可知，此水厂是中型污水处理厂。
2.4水质处理程度
水质确定，按类别项目进行加权平均。
具体计算公式如下：
N---平均水质，mg/L;
A---生活污水水质单项平行值，mg/L；
q---生活污水量，m3；
B---工业废水水质单项平行值，mg/L；
Q---工业废水量，m3。
由于城市污水水质中各项均高于标准水质要求，因此在排放污水时需要一定程度的处理，使出水达到允许的排放浓度。
污水处理程度的计算公式为：
E=
E---处理程度，%；
Ci---各项进水浓度，mg/L；
Ce---各项标准浓度，mg/L。
计算确定污水综合水质和处理程度见表2-1。
表2-1污水综合水质和处理程度表
入水水质
（mg/L）
出水水质
污水处理程度
（%）
COD
521.14
88.49
BOD5
224.29
91.08
201.83
90.09
NH4+-N
56.67
85.88
可生化性判断：
BOD5/COD=224.29/521.14=0.43＞0.3，所以适合用生物处理法。
第三章污水的一级处理处理构筑物计算
3.1格栅
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，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，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。
被截留的物质称为栅渣。
根据栅条间距不同分为细格栅（＜10mm）、中格栅（10-20mm）、粗格栅（＞20mm）。
格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。
圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。
格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；
按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅。
污水处理系统或水泵前必须设置粗格栅，防止堵塞水泵和管道阀门，并保证后续处理设施能正常运行的装置。
污水处理厂大多都采用机械格栅；
按照安装方式分为单独设置的格栅和与水泵池合建一处的格栅。
3.1.1设计原则
（1）进厂污水道埋深大，应采用机械格栅；
（2）粗格栅保护水泵，格栅间隙20－25mm；
（3）选用2台以上机械格栅，便于检修切换；
（4）合理设计格栅间，考虑接管、切换、维修和清渣的要求。
（5）机械格栅的动力装置一般设在室内，或采取其他保护设备的措施。
（6）设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。
（7）在北方地区格栅的设置必须考虑防止栅渣结冰的措施。
（8）格栅间内应安运吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修，栅渣的日常清除。
3.1.2设计参数
（1）过栅流速一般采用0.6-1m/s；
（2）格栅前渠道内水流一般采用0.4-0.9m/s；
（3）格栅倾角一般采用45°
-75°
；
（4）通过格栅水头损失一般为0.08-0.15m；
（5）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m；
（6）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。
3.1.3中格栅设计计算
已知：
最大流量Qmax=0.694m3/s;
取栅前明渠水流速度v=0.6m/s。
1.格栅的间隙数
式中：
n——格栅栅条间隙数，个；
Q——设计流量，m3/s；
α——格栅倾角，°
N——设计的格栅组数，组；
b——格栅栅条间隙宽度，m。
设计中取α=60°
，b=0.02m
则
2.格栅栅槽宽度
式中B——格栅栅槽宽度，m；
S——每根格栅条宽度，m。
设计中取S=0.01m，栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3m，
3.进水渠道渐宽部分的长度计算
式中L1——进水渠道渐宽部分长度，m；
α1——渐宽处角度，°
。
设计中取α1=20°
，设进水渠水宽B1=0.5m，
4.进水渠道渐窄部分的长度计算
5.通过格栅的水头损失
式中h1——水头损失，m；
β——格栅条的阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数β=2.42；
k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取k=0.3。
6.栅后槽总高度
设栅前渠道超高h2=0.3m
则栅前槽总高度H1=h+h2=0.8+0.3=1.1m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=1.1+0.12=1.22m
7.格栅总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.52+0.26+1.0+0.5+1.1/tan60°
=2.92m
中格栅示意图如图3-1。
图3-1中格栅示意草图
8.每日栅渣量
式中W——每日栅渣量，m3/d；
设计中取W1=0.07m3/103m3污水
故应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。
3.1.4细格栅设计计算
设计中取格栅栅条间隙宽度b=0.006m，格栅栅前水深h=0.9m，污水过栅流速v=0.9m/s，每根格栅条宽度s=0.01m，进水渠道宽度B1=0.9m，栅前渠道超高h2=0.3m，每日每1000m3污水的栅渣量W1=0.1m3/103m3。
则格栅的间隙数：
格栅栅槽宽度：
进水渠道渐宽部分的长度：
进水渠道渐窄部分的长度计算：
通过格栅的水头损失：
栅后槽总高度：
H=h+h1+h2=0.9+0.52+0.3=1.72m
栅前槽总高度：
H1=h+h2=0.9+0.3=1.2m
栅槽总长度：
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.07+0.035+0.5+1.0+1.2÷
tan60°
=2.48m
每日栅渣量：
应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。
细格栅示意图如图3-2。
图3-2细格栅示意草图
3.2提升泵站
泵房形式的选择主要取决于水力条件和工程造价，其它考虑的因素还有泵站规模大小、泵站性质、水文地质条件、地形地物、挖深及施工方法、管理水平、环境要求、选用的水泵形式以及能否就地取材等。
泵房根据构造形式分干式合湿式两种：
1.干式泵房，集水池合机器间由隔墙分开，只有吸水管和叶轮淹没在水中，机器间可经常保持干燥，以利于对水泵的检修和保养，又可避免污水对轴承、管件、仪表的腐蚀。
2.湿式泵房，电动机没在电机间内，水泵叶轮、轴承、引水管等淹没在机器间下部的集水池中，水泵间与集水池合在一起，其结构比干式泵房简单，单缺点较多，如对水泵部件的腐蚀严重，管理人员工作条件较差，往往要带水维修、换泵，尤其是在合流泵站中，对管理人员的健康影响很大，除在非常年运转的小型雨水泵站或排灌泵站外，一般较少采用。
本次设计采用干式泵房。
3.2.1泵站设计的原则
1.污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量；
如水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次。
2.集水池池底应设集水坑，倾向坑的坡度不宜小于10%。
3.水泵吸水管设计流速宜为0.7～1.5m/s。
出水管流速宜为0.8～2.5m/s。
其他规定见GB50014—2006《室外排水规范》。
3.2
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