水污染控制毕业课程设计.docx
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水污染控制毕业课程设计
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扬州市经济开发区污水处理厂工艺设计
摘要：
本设计是扬州市经济开发区污水处理厂工艺设计。
设计规模为：
.设计要求污水处理厂排放水质须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》估算处理厂应处理的程度；污水处理工艺流程的选择，进行技术分析；主要构筑物的设计计算；水厂平面布置；水厂高程布置。
根据出水要求，采用具有脱氮除磷效果的污水处理工艺----厌氧池+卡罗塞尔氧化沟工艺，工艺流程如下：
污水→→中格栅→→提升泵房→→细格栅→→沉砂池→→厌氧池→→卡罗塞尔氧化沟→→二沉池→→管式静态混合器→→接触池→→出水
关键词：
扬州市经济开发区、污水处理、卡罗塞尔氧化沟工艺
第一部分设计说明书
第一章设计任务及设计资料
.设计任务
扬州市经济开发区污水处理厂工艺设计
．设计资料
.地理位置及自然条件
YZ市位于江苏省西部，全市东西宽30km,南北长39km,介于北纬32°14′~32°26′，东经119°02′~119°20′，土地面积903km2（其中长江水域21.4km2）。
市区位置在长江北岸。
YZ市属于亚热带沿江季风气候区，四季变化分明，冬季达四个月，夏季约四个月，春秋季各为两个月，冬夏冷暖悬殊较大，最热月7、8两个月，最冷月1月，两者气温之差平均为25.7℃。
年平均气温为18.5℃,最高气温为42.1℃，最低气温为-6.5℃。
雨热同季，一年中夏季雨水偏多，多数年份从6月中旬至7月中旬属“梅雨”季节，年平均降雨量1028,5mm,日最大降雨量275.6mm。
干旱、雨涝、低温、连阴雨、台风、冰雹等气象间有出现，无霜期较长，为224天，最大积雪深度500mm，最大冻土深度80mm。
主导风向：
夏季：
东南风，冬季：
西北风。
年历平均风速3.18ms；最大风速15.8ms。
.厂址及排水现状
拟建污水处理厂位于该市经济开发区。
厂址东侧靠近胥浦河，西侧为规划经四路，南侧为规划港区用地，北侧紧靠规划扬子路。
排水现状：
城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流。
3.占地面积
污水处理厂面积4000m2。
4.标高
采用相对标高，以污水处理厂自然地面为±0.00m。
污水进水管中心标高：
-3.8m。
5.受纳水体
原水经污水处理厂处理达标后，排放至长江。
长江最高水位为地面以下2.00m。
6.进入污水处理厂的污水量（平均日）为水质情况如下：
BOD5=150mglCODcr=300mglSS=200mglTN=50mgl
NH3-N=35mglTP=5mgl
4、污水处理厂受纳的污水为城市污水，其中大部分是城市生活污水，少部分是工业废水，根据试验资料，设计参数选用如下：
污泥产率系数a=0.61kgMLSSkgBOD5
污泥自身氧化率b=0.0725d-1
代谢每kgBOD5所需氧量a’=0.475kgO2kgBDO5
污泥自身氧化需氧率b’=0.15kgO2（kgMLSS·d）
有机物降解常数K2=0.0175
污水充氧修正系数α=0.86，β=0.92
.设计内容
1、根据排入水体的要求，估算处理厂应处理的程度；
2、污水处理工艺流程的选择，进行技术分析；
3、主要处理构筑物的设计计算；
4、水厂平面布置；
5、水厂高程布置。
第二章污水处理厂总体设计
.设计规模的确定
1、污水处理厂设计规模
由设计资料可知，污水处理厂的设计规模为。
2、设计流量
计算值Ls设计值Ls
平均日平均时46.3047
总变化系数
3、处理程度
1、进水水质
根据原始资料，污水处理厂进水水质见表
。
表
污水设计进水水质、出水水质标准
水质指标
设计进水水质（mgL）
出水水质标准（mgL）
BOD5
150
10
CODcr
300
50
SS
200
10
TN
50
15
NH3-N
35
5
P
5
0.5
2、设计出水水质
根据设计资料说明，设计出水排入水体为长江，要求执行一级A标准，出水水质标准如表
所示。
根据出水水质要求，污水处理厂既要求有效地去除BOD5，又要对氮磷进行适当的处理，防止长江水体富营养化。
3、处理程度计算
1）、BOD5的去除率
2）、CODcr的去除率
3）、SS的去除率
4）、总氮的去除率
5）、NH3-N的去除率
6）、P的去除率
项目
BOD5
CODcr
SS
TN
NH3-N
P
进水
150
300
200
50
35
5
出水
10
50
10
15
5
0.5
去除率
93.33%
83.33%
95.00%
70.00%
85.71%
90.00%
.工艺方案流程的确定
1、工艺流程方案的提出
由上述计算，该设计在水质处理中要求达到如表三的处理效果。
即要求处理工艺既能有效地去除BOD5、CODcr、SS等，又能达到脱氮除磷的效果。
为达到该处理要求，现提出两种可供选择的处理工艺：
①、厌氧池+氧化沟处理工艺
②、CASS处理工艺
2、方案比较
两个方案见图一和图二。
两个方案的技术比较见表四。
总的说来，这两个方案都比较电耗较小，运行费用低。
好，都能达到要求处理的效果，但方案一工有较大的脱氮能力，电耗较小，运行费用低。
所以，本设计采用方案一作为污水厂处理工艺。
图一厌氧池+氧化沟处理工艺流程
图二CASS处理工艺流程
表四工艺流程方案技术比较表
方案一（厌氧池+氧化沟工艺）
方案二（CASS处理工艺）
优点：
（1）、氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物絮凝作用，而且可以将其工作区分为富氧区、缺氧区，用以进行消化和反消化作用，取得脱氮的效果。
（2）、不使用初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。
（3）、氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用低。
（4）、脱氮效果还能进一步提高。
因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量。
而氧化沟的内循环量从理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有较大的脱氮能力。
缺点：
（1）、污泥膨胀问题。
当废水中的碳水化合物较多，N、P量不平衡，pH值偏低，
氧化沟中的污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，
排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀。
（2）、泡沫问题
（3）、污泥上浮问题
（4）、流速不均及污泥沉积问题
（5）、氧化沟占地面积很大
优点：
（1）、工艺流程简单、管理方便、造价低。
CASS工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥汇流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比活性污泥工艺节省基建投资30%以上，而且布置紧凑，节省用地。
（2）、处理效果好。
反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程中，因此处理效果好。
（3）、有较好的脱氮除磷效果。
CASS工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高脱氮除磷效果。
（4）、污泥沉降性能好。
CASS工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。
同时由于CASS工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。
（5）、CASS工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质的波动。
缺点：
由于进水贯穿于整个运行周期，沉淀阶段进水在主流区底部，造成水力紊动，影响泥水分离时间，进水量受到一定限制，水力停留时间较长。
第二部分设计计算书
第一章泵前中格栅
、设计依据
⑴在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2），一般应采用机械清渣。
⑵机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。
⑶过栅流速一般采用0.6～1.0米秒。
⑷格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9米秒。
⑸格栅倾角一般采用45°～75°。
人工清除的格栅倾角小时，较省力，但占地多。
⑹通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15米。
⑺格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5米。
工作台上应有安全和冲洗设施。
⑻格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7米。
工作台正面过道宽度：
人工清除不应小于1.2米；
机械清除不应小于1.5米。
⑼机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。
⑽设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。
⑾格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修，栅渣的日常清除。
《给水排水常用数据手册》（第二版）[4.1.1]
《给水排水设计手册》第5册[5.1.1]
、设计计算
中格栅与提升泵站合建,
中格栅主要用于拦截较大的颗粒悬浮物，保护水泵。
1.最高日最高时
2.栅前水深h=0.10m,v=0.9ms,栅条间隙e=20mm,格栅安装倾角a=60°，
栅条间隙数
取12，设计两组并列格栅，则每组格栅间隙数n=6,S=0.01m。
3.栅槽宽度
。
4.进水渠道渐宽部分长度：
进水渠宽B1=0.16m,渐宽部分展开角a1=20°,进水渠道内的流速0.77ms,
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：
。
5.过栅水头损失：
取k=3,
，
6.槽后槽总高度：
取栅前渠道超高，栅前槽高，
7.栅槽总长度：
8.每日栅渣量，取，
，宜采用机械清渣。
9.设备选型
细栅除污机
本设计选择杭州杭氧环保设备有限公司生产的HG-900型回转式格栅除污机，有效宽度900mm，整机功率1.5kW，安装角度60°，选两台。
螺旋压榨机
本设计选择新乡新航液压有限公司生产的YZJ-5型螺旋压榨机，功率7.87kW。
处理水经的明渠进入提升泵站。
第二章污水提升泵房
、设计依据
⑴污水泵站的设计流量，应按泵站进水总管的最高日最高时流量计算确定。
⑵污水泵和合流污水泵的设计扬程，应根据设计流量时的集水池水位与出水管渠水位差和水泵管路系统的水头损失以及安全水头确定。
⑶集水池的容积，应根据设计流量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定。
一般应符合下列要求：
⑷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。
⑸污水泵站集水池的设计最高水位，应按进水管充满度计算。
⑹集水池的设计最低水位，应满足所选水泵吸水头的要求。
自灌式泵房尚应满足水泵叶轮浸没深度的要求。
⑺水泵的选择应根据设计流量和所需扬程等因素确定。
、设计计算
提升泵站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，从而达到污水的净化。
本工程污水只经一次提升。
泵站按远期规模设计，水泵机组按近期规模配置。
泵站选用集水池与机器间合建式泵站。
1.水泵的设计流量为47Ls,采用3台泵（两用一备），每台设计流量为25Ls。
2.水泵的扬程
提升净扬程Z=提升后最高水位-泵站吸水池最低水位=4.4—（—4.3）=8.7m
水泵水头损失h取2m
水泵的扬程H=Z+=9，栅条宽度S=0.01m,
2.栅槽宽度
。
3.进水渠道渐宽部分长度：
进水渠宽B1=0.16m,渐宽部分展开角a1=20°,进水渠道内的流速0.77ms,
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：
。
4.过栅水头损失：
取k=3,
，
5.槽后槽总高度：
取栅前渠道超高，栅前槽高，
6.栅槽总长度：
7.每日栅渣量，取，
，宜采用机械清渣。
11、设备选型
⑴细栅除污机
本设计选择杭州杭氧环保设备有限公司生产的HG-700型回转式格栅除污机，有效宽度700mm，整机功率1.5kW，安装角度60°，选四台。
⑵螺旋压榨机
本设计选择江苏宜兴市博高环保设备有限公司的LY-400型螺旋压榨机，转速5～5.2rpm，输送量4m3。
当池子直径较小，且无配套的排泥机械时，可考虑多斗排泥，但管理较麻烦。
、设计计算
1．沉淀池表面面积A
2.二沉池直径
设计中选取D=16.00m
3.池体有效水深H1，二沉池有效水深为：
。
、设计计算
1．消毒剂的选择
由原始设计资料可知，该水厂属中型污水处理厂，受纳水体卫生条件无特殊要求，设计中采用液氯作为消毒剂对污水进行消毒。
2．消毒剂的投加
1）.加氯量计算
每日加氯量为：
=2.39kg
3）.平流式消毒接触池
本设计采用两个平流式消毒接触池，
消毒接触池容积：
消毒接触表面积：
式中L’----消毒池池长廊道总长（m）；
B----消毒接触池廊道单宽（m）；设计中取B=5
校核长宽比：
，符合要求
池高
式中），一般采用0.3m；
）。
进水管
消毒接触池的进水管管径D=350mm，v=0.87ms，1000i=3.35
混合
采用管道混合方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增强混合效果，加氯点后接D=350mm静态混合器。
第八章污泥处理构筑物的设计计算
、污泥污泥提升泵房
采用回流污泥泵房与剩余污泥泵房合建。
设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=50％－100％。
按最大考虑，即QR=100%Q=47Ls=4000d
1.回流污泥泵的选择
1）扬程的估算H=9.0m左右
2）流量按最大流量计Q=4000d=166.67
3）水泵选型
查《给水排水设计手册》（第11册常用设备）
功率N=45kW。
2.剩余污泥泵的选择
1）扬程的估算H=8.5m左右
2）流量按最大流量计Q=72d=3
3）水泵选型
查《给水排水设计手册》（第11册常用设备）
功率N=1.5kW。
3）水泵选型
查《给水排水设计手册》（第11册常用设备）
率N=1.5kW。
3.泵房平面尺寸
污水提升泵房的集水池容积：
设集水池的水深为2m,则集水池的面积为8m2
所以选择集水池的长为4m,宽为2m。
、贮泥池
1.计参数
进泥量：
；
2.计计算
池容为
，取2m3
贮泥池尺寸为，有效容积为2m3
、污泥浓缩脱水间
本设计采用污泥浓缩脱水一体机对污泥进行浓缩脱水。
1.选型
选用上海安碧环保设备有限公司生产的DYH-100型转鼓污泥浓缩脱水一体机2（1用1备），处理量为90-230kg干污泥小时，外形尺寸为L2730×B1600×H2630,虑带宽1000mm，总功率2.5kw。
2.平面尺寸L×B=3×1m
第三部分污水处理厂总体设计
、设计依据
污水厂位置的选择，应符合城镇总体规划和排水工程专业规划的要求，并应根据下列因素综合确定：
⑴在城镇水体的下游。
⑵便于处理后出水回用和安全排放。
⑶便于污泥集中处理和处置。
⑷在城镇夏季主导风向的下风侧。
⑸有良好的工程地质条件。
⑹少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离。
⑺有扩建的可能。
⑻厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有良好的排水条件。
⑼有方便的交通、运输和水电条件。
⑽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％。
⑾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。
⑿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。
⒀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。
⒁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。
⒂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。
⒃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停车的场地。
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：
⑴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
⑵车行道的转弯半径宜为6.0～10.0m；
⑶人行道的宽度宜为1.5～2.0m；
⑷通向构筑物的扶梯倾角一般宜采用30°，不宜大于45°；
⑸天桥宽度不宜小于1.0m；
⑹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。
⑺处理构筑物应设排空设施，排出水应回流处理。
⑻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。
、估算占地面积
面积在4.0～6.0公顷之间。
、
参考文献
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中国建筑工业出版社，1999
中国计划出版社，2006
[3]、《给水排水工程快速设计手册2—排水工程》，于尔捷，中国建筑工业出版社
[4]、《城市污水厂处理设施设计计算》，崔玉川，刘振兴.北京：
化学工业出版社，2004
[5]、《给水排水设计手册》第5册（城市排水），北京市市政设计院主编.北京：
中国建筑工业出版社，1985
[6]、《给水排水设计手册》第1册（常用资料），北京市市政设计院主编.北京：
中国建筑工业出版社，1985
[7]、《给水排水设计手册》第1册（常用设备），北京市市政设计院主编.北京：
中国建筑工业出版社，1985
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化学工业出版社，2004.3
[9]、《给水排水工程专业工艺设计》，南国英、张志刚.北京：
化学工业出版社，2004.7
[10]、《给水排水常用数据手册》，建筑工程常用数据系列手册编写组编.-2版.北京：
中国建筑工业出版社，2001
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