污水处理厂设计计算说明书完美.doc

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第一章绪论

1.1设计目的与意义

本毕业设计是对某一污水处理工程的模拟，通过设计，使学生系统的熟悉和掌握环境工程专业图纸设计方面的内容体系、操作程序，培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力，为今后从事工程实际设计或施工工作打下基础。

通过本次毕业设计可以培养学生以下几方面的能力：

（1）加深对所学的基础理论、基本技术能和专业知识的理解，培养学生的综合运用所学知识的能力；

（2）培养学生独立工作、独立思考和分析解决实际问题的能力，特别是培养学生的创新能力和实践能力；（3）培养学生的图纸设计、文件编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、工具使用等基本工作的实践能力。

1.2主要指标和技术参数

1、城市资料

（1）基本资料：

该城镇位于我国辽宁省大连市A区，城市规划人口为16.8万人，占地面积约为11.2km2，拟在该地区新建污水处理厂。

该地区地势呈南北走向，北部地势高，南部地势低；中部高，东西方向略低；平均的坡度为1‰。

从城市布局看，Ⅰ区属于老城区，Ⅱ区属于新城区，Ⅲ区属于开发区，该镇地面平整，属亚粘土区。

城市常年主导风向为西风。

镇南有河流经过，自西向东流。

厂址位于城镇西北部，厂区设计地面标高为99.20m，地下水位标高为-8m（相对地面高度）；粘土土质，冰冻线深度-1.2m，土地承载力为200Kpa，污水厂管底标高为92.32m，其地下埋深为6.88m，管径1000mm，充满度0.706，进水管水面标高93.02m；处理后污水排入附近河流，河水平均水位为99.00m，洪水位为100m；厂区面积根据设计需要自定。

（2）城市各区人口密度与居住区生活污水量标准（平均日）

表1-1城市各区人口密度与居住区生活污水量标准

人口密度（人/公顷）

污水量标准

（升/人·日）

占地面积（hm2）

Ⅰ区

140

140

312.81

Ⅱ区

150

160

511.27

人口密度（人/公顷）

污水量标准

（升/人·日）

占地面积（hm2）

Ⅲ区

160

160

294.33

（3）工业企业与公共建筑的排水量和水质资料：

表1-2工业企业和公共建筑的排水量和水质表

企业或公共建筑名称

平均排水量m3/d

最大排水量m3/h

SS

mg/l

COD

mg/l

BOD

mg/l

总氮

mg/l

总磷

mg/l

PH

水温

℃

火车站

600

50

300

400

200

20

10

7.0

10

造纸厂

4000

200

2400

6000

1100

40

20

7.9

20

游乐场

600

50

300

400

200

20

10

7.0

15

2、气象资料：

（1）气温（℃）等资料

表1-3当地主要气温等资料表

年平均气温

11

月平均最高

24

年最低气温

-24

月平均最低

-20

温度在-10°以下的天数（天）

60

温度在0°以下的天数（天）

90

年最高气温

31

月平均气温

11

降雨量（mm/年）

400

年蒸发量（mm/年）

200

（2）常年主导风向：

西风最大风速：

40m/s

第二章污水处理厂工艺流程的确定

2.1城市污水处理概况

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。

污水一级处理应用物理方法，如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。

污水二级处理主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。

污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。

三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准。

本设计任务仅为污水二级处理处理厂的设计，按照规定（城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002），出水应达到一级标准的A标准。

2.2污水量及污水处理程度的计算

2.2.1污水设计流量

1、平均日流量：

这种流量一般用以表示污水处理厂的公称规模。

用以表示处理总水量；计算污水处理厂的年抽升电耗与耗药量；产生并处理的污泥总量。

式中—；

—

—

2、设计流量：

污水处理厂的进厂水管的设计用此流量。

污水物理厂的各处理构筑物及厂内连接各处理构筑物的管渠，都应满足设计最大流量的要求[2]（P413）。

式中

2.2.2污水水质污染程度计算

式中

污水的污染物浓度计算结果如表2-1。

表2-1污水水质计算表

SS

BOD5

总氮

总磷

浓度

mg/L

305.14

207.71

24.75

5.65

人口标准[12]（P22）

g/cap/d

45

30

3.5

0.5

面积Ⅰ

hm2

312.81

312.81

312.81

312.81

人口密度Ⅰ

cap/hm2

140

140

140

140

面积Ⅱ

hm2

511.27

511.27

511.27

511.27

人口密度Ⅱ

cap/hm2

150

150

150

150

面积Ⅲ

hm2

294.33

294.33

294.33

294.33

人口密度Ⅲ

cap/hm2

160

160

160

160

火车站污水量

m3/d

600

600

600

600

火车站排放指标

mg/L

300

200

20

10

造纸厂污水量

m3/d

4000

4000

4000

4000

造纸厂排指标

mg/L

400

300

40

20

游乐场污水量

m3/d

600

600

600

600

游乐场排放标准

mg/L

300

200

20

10

2.2.3污水处理程度计算

1、污水的SS处理程度计算

（1）按水体中SS允许增加量计算排放的SS浓度

计算处理后污水总出水口的SS浓度：

式中

计算处理浓度：

（2）按二级生物处理后的水质排放标准计算SS处理程度

根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》中规定城市二级污水处理厂一级A排放标准，总出水口处污水的SS浓度为10mg/L。

式中

SS的最终处理程度：

从以上两种计算方法比较得出，方法2得出的处理程度高于方法1，所以本污水处理厂的SS的处理程度为96.72%。

2、污水的BOD处理程度计算（考虑水体自净能力最差情况）

（1）按河流中溶解氧的最低容许浓度计算（用最高温度算）

求出水口处DO的混合浓度：

式中

求出水口处水温的混合温度：

式中

求水温为20°C时的耗氧速率常数k1值：

式中

求水温为20°C时的复氧速率常数k2值：

式中

求起始点的亏氧量DO0和临界点的亏氧量DOc：

式中

求起始点的有机物浓度L0和临界时间tc：

式中

求起始点允许的20°C时BOD5的浓度：

式中

计算污水处理厂允许排放的BOD5浓度：

式中

明显的，允许排放量超过了实际排放量，这是由于小水量排入大水体。

（2）按河流中BOD5的最高允许浓度计算（用最小流量计算）

计算由污水排放口流到下游取水口处的时间：

式中

将20°C标准下河流的BOD5值L5河和河流任意时段最高允许的BOD5值LSST的数值换算成10.1°C时的数值：

，

式中

求10.1°C时的L5eBOD5的值：

将10.1°C的换算成20°C时的BOD5值：

明显的，允许排放量超过了实际排放量，这是由于小水量排入大水体。

（3）按二级生物处理后的水质排放标准计算

根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》中规定城市二级污水处理厂一级A排放标准，总出水口处污水的BOD5浓度为10mg/L。

计算BOD的处理浓度：

从以上三种计算方法可以看出，方法3得出的处理程度较高，所以本污水处理厂的BOD5的处理程度为95.16%。

3、污水的氮磷处理程度计算

4、污水的磷酸盐处理程度计算

2.3设计方案的选择

2.3.1污水处理部分方案的确定

经过对本地区污水水质的计算，再与典型的生活污水水质[2]（P412）进行比较，如下表：

表2-2污水水质对照表

SS

BOD5

总氮

总磷

浓度（mg/L）

本厂接受污水水质

305.14

207.71

24.75

5.65

典型的生活污水水质

高

中

低

高

中

低

高

中

低

高

中

低

350

220

100

400

200

100

85

40

20

15

8

4

很明显，本地区除了SS，BOD5较高外，氮磷也严重超标。

除此之外，以污水处理程度、当地的各项条件、原污水的水量等为依据，并且比较各种处理工艺的优缺点：

选定本设计生化处理部分为SBR即间歇式活性污泥处理工艺，达到同时去除水中BOD5、SS、N、P的目的。

SBR法主要特性：

废水的自我脱氮除磷需要不同的生态环境和条件，在CFS（ContinuousFlowSystemActivatedSludgeProcess，连续流活性污泥法）中通常需要通过A/A/O工艺来达到去除有机物和氮磷的目的。

但SBR法处理工艺可根据具体的净化处理要求，通过不同的控制手段而比较灵活的运行。

由于其在运行时间上的灵活控制，为其实现脱氮除磷提供了极为有利的条件。

SBR工艺不仅可以很容易地实现好氧、缺氧及厌氧状态交替的环境条件，而且很容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间和污泥龄来强化硝化反应及除磷菌过量摄磷过程的顺利完成；也可以在缺氧条件下方便地投加原污水（或甲醇等）或提高污泥浓度等方式以提供有机碳源作为电子供体使反硝化过程更快地完成；还可以在进行阶段通过搅拌维持厌氧条件以促进除磷菌充分地释放磷[3]（P141）。

初定污水处理部分的工艺流程如图2-1。

接触消毒

沉砂池

泵后格栅

污水泵房

初沉池

SBR池

出水

图2-1污水处理工艺流程图

2.3.2污泥处理部分方案的确定

1、污泥的成分

污泥是污水处理过程中的产物，是一种固态，半固态和液态的废弃物，其数量（以含水率97%计）约占处理水量的0.3%~0.5%左右。

城市污水处理产生的污泥，富集了污水中的污染物，除含有灰分和大量水分（95%~99%）外，还含有大量的有机物、病原微生物、细菌、寄生虫卵、挥发性物质、重金属、盐类，以及植物营养素（氮、磷、钾）等。

其体积庞大，且易腐化发臭。

所以，必须进行处理和处置，以防止造成