水污染控制工程 课程设计.docx
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水污染控制工程课程设计
水污染控制工程
课程设计任务书
设计人：
董益良
环治10
2012年11月22日星期四
目录
第一章总论
1.1设计任务和内容
1.2基本资料
第二章污水处理工艺流程说明
第三章处理构筑物设计
2.1格栅间和泵房
2.2沉砂池
2.3初沉池
2.4曝气池
2.5二沉池
第四章主要设备说明
第五章污水厂总体布置
3.1主要构筑物和附属建筑物
3.2污水厂平面布置
3.3污水厂高程布置
第一章总论
1.1设计任务和内容
1.1.1总体要求
①在课程设计中，要独立完成
②对处理构筑物选型进行说明；
③设计计算说明书，计算过程简明扼要
④设计图纸应按比例绘制
1.1.2设计要点
⑴污水处理设施设计的一般规定
①该市排水系统为分流制，污水流量总变化系数取1.2
②各处理构筑物不应小于2组（个或格），且按并联设计
1.1.3处理要求
要求污水经二级处理后应符合污水综合排放标准的一级标准
CODcr≦100mg/L;BOD5≦30mg/L;SS≦70mg/L
1.1.4设计内容
对工艺构筑物选型说明；（说明选择构筑物型式的理由）
主要处理设施（沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）的工艺计算；
污水处理厂平面和高程布置
④设计计算说明书一份；
6设计图纸：
污水厂平面图和污水处理高程图各一份
1.2基本资料
1.21处理要求
日处理污水量3m3CODCr：
500mg/LBOD5：
280mg/L
SS：
310mg/L
1.2.2气象和水文资料
风向：
主导风向为东北东风
气温：
属中亚热带季风气候，冬暖夏热，四季分明，具明显的盆地气候特征。
年平均温度18.1℃，极端最高温度：
33.4℃，极端最低温度：
2℃，最高平均温度：
24.6℃，最低平均温度：
8.9℃，无霜期260余天。
水文：
年平均降水量1427MM，主要降水期5月初至6月底和8月下旬至9月末
地势：
由西南向东北倾斜
1.2.2厂区地形
平均地面标高为60m，根据自己设计的建筑物的尺寸设计所需占地面积
第二章污水处理工艺流程说明
1.一般情况下，城市污水处理厂的工艺流程包括预处理段、一级处理段、二级生物处理段和污泥处理段。
预处理段通常包括粗、细格栅、提升泵房和沉砂池，这是污水处理厂必备的工段。
通常，同样的预处理构筑物和设备选择可以满足不同类型的生物处理工艺的预处理要求。
一级处理段通常指初次沉淀池，也是机械处理方法。
污水进行初沉后，SS降低50％左右，BOD5相应降低20～30％，但对于NH4-N和TP的去除很少。
初沉后的污水C：
N及C：
P的比值都有所降低。
初沉池可有效的去除SS、BOD5，降低二级生物处理的工程费和运行费。
分析本污水处理厂进水水质，进水SS浓度并不高，所以不必设初次沉淀池。
分析本污水处理厂进水水质特点，，其有机物及氮、磷的浓度较高，拟采用污水生物脱氮除磷工艺，B/C比为0.418，属于可以生化处理的污水。
采用生化法处理，可以达到理想的有机物去除率（COD去除率达到80％～90％，BOD去除率可大于90％～95％），而且不需加化学药剂，日常运行费用也较低。
2.污水处理工艺流程为：
污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去初SS45%,BOD25%
.污水进入曝气
池中曝气，可从一点进水，采用传统活性污泥法，也可采用多点进水的阶段曝气法。
在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。
二沉池出水经加氯处理后，排入水体。
污水拟采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如下：
污水→格栅间→污水泵房→出水井→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→出水井→出水
2.1格栅间和泵房
进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。
拟用回转式固液分离机。
回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于生活污水预处理。
1通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m
2放置格栅的沟度超过7m宜选用钢丝绳型格栅机；深度在2m或2m以下宜采用弧格栅；中等深度宜采用链式除污机
3单台格栅机工作宽度一般不大于3.0m，超过时可采用多台
4栅条的高度一般按正常高水位决定
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水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
1）人工清除25～40mm
2）机械清除16～25mm
3）最大间隙40mm
7过栅流速一般采用0.6～1.0m/s.
8格栅倾角一般用450～750。
机械格栅倾角一般为600～700.
9格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s.
10栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道
2.2沉砂池
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。
沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。
由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。
砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。
平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。
本设计采用平流式沉砂池。
①型式：
平流式
②水力停留时间宜选50S
③沉砂量可选0.05-0.1L/m3,贮砂时间为2d，宜重力排砂
④贮砂斗不宜太深，应与排砂方法要求，总体高程布置相适应
设计计算
（1）设污水水平流速V=0.3m/s，在沉砂池中的停留时间t=50s.
则池子长度：
L=0.3×50=15m
（2）水流断面积：
Qmax=30000×1.2=36000m³/d=0.417m³/s
A=Qmax/v=0.417/0.3=1.39
（3）池总宽度：
设计n=2格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=2b=2.4m
（4）有效水深：
h2=A/B=1.39/2.4=0.58m（介于0.25～1m之间）
（5）贮泥区所需容积：
设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积
（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）
其中X1：
城市污水沉砂量3m3/105m3，
K：
污水流量总变化系数1.2
（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：
设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=1m，
则沉砂斗上口宽：
沉砂斗容积：
（大于V1=0.75m3，符合要求）
（7）沉砂池高度：
采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为
则沉泥区高度为
h3=hd+0.06L2=1+0.06×5.6=1.34m
池总高度H：
设超高h1=0.3m，
H=h1+h2+h3=0.3+0.58+1.34=2.22m
（8）进水渐宽部分长度:
（9）出水渐窄部分长度:
L3=L1=1.43m
（11）计算草图如图四：
2.3初沉池
①型式：
平流式。
②表面负荷可选2.0-3.0m3/m2.h），沉淀时间1.5-2.0h，SS去除率50%-60%。
③排泥方法：
机械排刮泥，静压排泥。
④沉淀池贮泥时间应与排泥方式适应，静压排泥时贮泥时间为2d。
⑤对进出整流措施作说明。
初沉池计算
设计参数的确定
沉淀池的去除率为50%
表面负荷为3.0m3/m2.h
由于q0=u0,所以u0=3.0×1000/3600=0.83
沉淀时间为1.5h
设计污水量Qmax=100000/（24×60×60）=1.157（m3/s）=4166.7（m3/h）
A=Qmax/q0=4166.7/3=1388.9m2
采用两座初沉池每池表面积A1=694.45m2
每池处理量Q=1388.9m3/h
沉淀池有效水深为h2=Qt/A1=1388.9×1.5/694.45=3m
每个池宽为b取6.0m，则池长为L=A1/b=694.45/6=115.74m取116m
长宽比核算116/6=58/3﹥4:
1合格
污泥区尺寸
W=24×2777.8（300-70）×100×1.5/1000（100-95）=230m3
W1=230/2=115m3h4=（1/2）×（上底-下底）×tan60o=8.5
V=（1/3）×8.5×（15×15+1+√15×1）=651.3﹥40
H=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.6+8.5=12.4m
设流入口挡板距离为0.5m，流出口为0.3m
总长为L=0.5+0.3+116=116.8m
2.4曝气池
污泥负荷法的设计过程如下：
1.确定污泥负荷：
一般根据经验确定
2.确定所需微生物的量：
即污泥浓度；也可根据经验确定
3.计算曝气池有效容积；
4.确定曝气池的主要尺寸。
注意：
①型式：
对于大中型城市污水厂宜采用传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。
小型和工业废水采用完全混合型和机械曝气。
个数一般不少于2个或2组
②曝气池进水配水点除起端外，沿流长方向距池起点1/2-3/4池长内可增加2-3个配水点。
③曝气池污泥负荷参考经验值，宜选0.3kgBOD5/（kgMLSS.d）
④污泥回流比R30%-80%，在计算污泥回流设施及二沉池贮泥量时，R取最大值。
⑤SVI值选120-150ml/g，污泥浓度可参经验值确定，但不宜大于3500mg/L。
⑥曝气池深度应结合总体高程、选用的曝气扩散器及鼓风机、地质条件确定。
多点进水时可稍长些，一般控制L≦5-8B。
曝气池的具体尺寸应符合设计规范和有关设计手册的规定。
⑦曝气池应布置并计算空气管，并确定所需供风的风量和风压。
（此步选做）
活性污泥工艺分类简介
运行方式
流态
曝气方式
BOD去除率%
附注
传统法（CAS）
推流
鼓风或机械
85-95
中等浓度，对冲击负荷敏感
渐减曝气
推流
鼓风
85-90
气量逐渐减小
完全混合（CMAS）
完全混合
鼓风或机械
85-90
抗冲击
分步曝气（SFAS）
推流
鼓风
85-95
使用性广
接触稳定（CSAS）
推流
鼓风或机械
80-90
高悬浮固体废水
延时曝气（EAAS）
完全混合或推流
鼓风或机械
75-95
适用于大城镇企业污水
Kraus过程
推流
鼓风
85-95
适用于低氮高碳废水
纯氧曝气（HPOAS）
串联完全混合反应器
纯氧机械
85-95
空间小，经济氧源处
吸附-生物降解（AB）
完全混合或推流
鼓风或机械
85-95
抗冲击、可分期建设投产
序批式（SBR）
完全混合
鼓风
90-99
中小型污水处理厂
活性污泥工艺的各种运行方式的典型运行参数
工艺类型
污泥龄/d
污泥负荷（kgBOD5/kgMLVSS）
容积负荷（kgBOD5/m3d）
MLSS
（mg/L）
水力停留时间/h
回流比
传统法
5－15
0.2－0.4
0.3－0.8
1500－3000
4－8
0.25－0.75
完全混合
5－15
0.2－0.6
0.6－2.4
2500－4000
3－5
0.25－1.0
分段进水
5－15
0.2－0.4
0.4－1.4
2000－3500
3－5
0.25－0.75
吸附再生
5－15
0.2－0.6
0.9－1.2
－
－
0.5－1.5
延时曝气
20－30
0.05－0.15
0.15－0.25
3000－6000
18－36
0.5－1.5
纯氧曝气
3－10
0.25－1.0
1.6－3.2
3000－6000
8－36
0.75－1.5
氧化沟
10－30
0.05－0.3
0.1－0.2
3000－6000
8－36
0.75－1.5
SBR
－
0.05－0.3
0.1－0.24
1500－5000
12－50
－
深井曝气
－
0.5－5.0
－
－
0.5－1.5
－
曝气池计算
污泥负荷
：
0.3
确定混合液污泥浓度（
）
取SVI
--回流污泥浓度（
）
--回流污泥比，取0.5
污泥浓度：
C.确定曝气池容积
D.确定曝气池各部位尺寸
设2组曝气池，每组容积
取池深
，则每组曝气池面积为
取池宽
，
。
介于1~2之间，符合规定。
扩散装置设在廊道一侧。
池长
符合规定
设五廊道式曝气池，单廊道长
。
取超高
，则池总高度
曝气时间为tm=V×24/Q=
×24/100000=6.11h
2.5二沉池
①型式：
建议采用辐流式二沉池，中心进水，周边出水。
②二沉池面积按表面负荷法计算。
计算表面负荷时，注意活性污泥在二沉池中沉淀的特点，q应小于初沉池。
③计算中心进水管，应考虑回流污泥，且污泥回流比R取大值。
中心进水管水流速度可选0.2-0.5m/s，配水窗水流流速可选0.5-0.8m/s.
④贮泥所需容积按工具书相关公式计算。
⑤说明进出水配水设施。
城市污水处理厂沉淀池设计数据及产生的污泥量表
类型
工艺位置
沉淀时间h
水利负荷
m3/m2h
污泥量
g/d人
污泥含水
%
初沉池
单独沉淀
1.5-2.0
1.5-2.5
15-27
95-97
初沉池
二级处理前
1.0-2.0
1.5-3.0
14-25
95-97
二沉池
活性污泥后
1.5-2.5
1.0-1.5
10-21
99.2-99.6
二沉池
生物膜后
1.5-2.5
1.0-2.0
7-19
96-98
采用圆形辐流式二沉池，优点：
能使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便。
设表面负荷：
q=1.2m3/（m3.h）
设二次沉淀池数：
n=4，Qmax=4166.7
1.表面积A=Qmax/qn=4166.7/（1.2×4）=868.1m2
2.
m
3、有效水深
设水力沉淀时间为2.5h，则有效水深（H）
A=Qmax/q=4166.7/1.2=3472.3m2
H=Qmax/A=4166.7×2.5/3472.3=3.0m
4.污泥斗容积
R取最大为80%，回流污泥浓度：
Xr=X（1+R）/Rf=3.3×（1+0.8）/（0.8×0.75）=9.9kg/m3
污泥斗的容积为
Vst=4×（1+0.8）×100000×3.3/（（3.3+7.5）×24）=9166.7m3
每个污泥斗的容积为
VST=9166.7/4=2291.7m3
第四章主要设备说明
1、泵类或电动机
内容包括：
污水泵、污泥泵、真空泵、计量泵和各种型号的配套电动机或其他方面的电动机。
2、机械设备
内容包括：
鼓风机、压缩机或表曝机；污泥脱水设备（如带式压滤机等）；机修设备、起重设备（如吊车等）；交通车辆；搅拌机、刮泥机或吸泥机、格栅等
3、电器设备
内容包括：
变压器和配电设备
4、主要化验设备和分析仪器
5、其他
内容包括：
消毒设备等
6材料表
内容包括：
钢（各种型号钢筋、钢材），以吨计；水泥，以吨计；木材，以立方米计。
7管材
内容包括：
各种口径的铸铁管、钢管、非金属管、混凝土管，以米计；各种管道配件总重量，以吨计；各种闸门（手动、气动或电动）；消防龙头；流量计。
。
第五章污水厂总体布置
3.1主要构筑物和附属建筑物
机械除渣格栅井、污水提升泵房、平流沉砂池、平流初次沉淀池、曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、消化池、计量设施等及若干辅助建筑物。
3.2污水厂平面布置
1、各处理单元构筑物的平面布置
处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在做平面布置时应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内的平面位置。
对此，应考虑：
（1）贯通、连接各处构筑物之间的管、渠，使之便捷、直通，避免迂回曲折。
（2）土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。
（3）在处理构筑物之间，应保持一定距离，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5~10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、沼气贮罐等，其间距应按有关规定确定。
（4）各处理构筑物在平面上布置，应考虑尽量紧凑。
（5）污泥处理构筑物应考虑尽可能单独布置，以方便管理，应布置在厂区夏季主导风向的下风向。
2、管、渠的平面布置
（1）在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。
此外，还应设有能够使各处理构筑物能够独立运行的管、渠，当某一处构筑物因故停止工作时，其后接处理构筑物仍能够保持正常的运行。
（2）应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。
（3）在厂区内还应设有空气管路、沼气管路、给水管路及输配电线路。
这些管线有的敷设在地下，但大都在地上，对它们的安装既要便于施工和维护管理，又要紧凑，少占用地。
3、辅助建筑物的平面布置
污水厂内的辅助建筑物有中央控制室、配电间、机修间、仓库、食堂、宿舍、综合楼等。
它们是污水处理厂不可缺少的组成部分。
（1）辅助建筑物建筑面积的大小应按具体情况条件而定。
辅助建筑物的设置应根据方便、安全等原则确定。
（2）生活居住区、综合楼等建筑物应与处理构筑物保持一定距离，应位于厂区夏季主风向的上风向。
（3）操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物和运行情况的位置。
4、厂区绿化
平面布置时应安排充分的绿化地带，改善卫生条件，为污水厂工作人员提供优美的环境。
5、道路布置
在污水厂内应合理的修建道路，方便运输，要设置通向各处理构筑物和辅助建筑物的必要通道，道路的设计应符合如下要求：
（1）主要车行道的宽度：
单车道为3~4m，双车道为6~7m，并应有回车道。
（2）车行道的转弯半径不宜小于6m。
（3）人行道的宽度为1.5~2.0m。
（4）通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于45º。
（5）天桥宽度不宜小于1m。
3.3污水厂高程布置
污水处理厂高程布置的任务是：
确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。
计算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通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。
污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。
为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低）。
1选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行；
2污水尽量经一次提升就应能靠重力通过净化构筑物，而中间不应再经加压提升；
3计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管渠的设计计算流量；
4污水处理后污水应能自流排入下水道或水体，应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托，并能自流。
注意排放水位一定不选取每年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位。
5高程的布置既要考虑某些处理构筑物（如沉淀池、调节池、沉砂池等）的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过大，以免土建投资过大和增加施工的困难。
6高程布置时应注意污水流程和污泥流程的结合，尽量减少需提升的污泥量。
污泥浓缩、消化池等构筑物高程的确定，应注意它们的污泥能排入污水井或者其他构筑物的可能性。
7进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。
当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，既要避免二沉池埋入地下过深，又应避免沉砂池在在地面上架得很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。
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