完整版城镇污水处理厂毕业课程设计.docx
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完整版城镇污水处理厂毕业课程设计
1.前言1
1.1设计概述1
1.1.1设计目的1
1.1.2设计背景1
1.2设计内容1
1.2.1基本资料1
1.2.2主要内容2
1.2.3水质去除率计算2
2.城镇污水处理厂设计方案的确定3
2.1污水处理方式的设计原则与设计依据3
2.1.1设计原则3
2.2污水处理AB工艺的简介4
2.2.1AB法的由来4
2.2.2AB法工艺的主要特征4
2.2.3AB法工艺的处理机理和适用范围4
2.2.4AB法的除磷脱氮5
2.2.5AB法的优缺点6
2.3AB处理工艺流程示意图`7
2.4主要构筑物的选择8
2.4.1污水处理构筑物的选择8
2.4.2污泥处理构筑物的选择9
3.设计计算及说明10
3.2格栅的设计计算11
3.2.1泵前中格栅11
3.2.2泵后细格栅13
3.3污水提升泵房16
3.3.1选泵16
3.3.2集水池17
3.3.3潜污泵的布置18
3.3.4泵房高度的确定18
3.3.5泵房附属设施18
3.3.6单管出水井的设计19
3.3.7污水提升泵房设计草图19
3.4曝气沉砂池的设计计算19
3.4.1池子的有效容积（V）20
3.4.2水流断面积（A）20
3.4.3池总宽度（B）20
3.4.4每格池子宽度（b）20
3.4.5池长（L）20
3.4.6每小时的需空气量（q）20
3.4.7沉砂室所需容积（Vm3）20
3.4.8每个沉砂斗容积（V0）21
3.4.9沉砂斗各部分尺寸21
3.4.10曝气沉砂池设计草图22
3.5A段曝气池和B段曝气池的设计计算22
3.5.1A段曝气池的设计计算22
3.5.2B段曝气池的设计计算26
3.6沉淀池的设计计算29
3.6.1中间沉淀池的设计计算29
3.6.2二次沉淀池的设计计算31
3.6.3沉淀池设计图32
3.7平流式消毒池与加氯间32
3.7.1设计计算33
3.7.2消毒池设计图34
3.8巴氏计量槽35
3.8.1设计参数35
3.9鼓风机房36
3.9.1鼓风机的选型36
3.9.2鼓风机房的设计37
3.9.3鼓风机房设计图39
4.污泥处理系统的设计39
4.1回流污泥泵房39
4.1.1设计说明39
4.1.2回流污泥泵设计选型40
4.2剩余污泥泵房40
4.2.1设计说明40
4.2.2设计选型40
4.3浓缩池41
4.3.1设计参数及设计要求41
4.3.2浓缩池的尺寸设计计算41
4.3.3污泥浓缩池设计图45
4.4污泥脱水机房45
4.4.1设计依据45
4.4.2设计参数46
4.4.3设计计算46
4.4.4污泥脱水机房设计图47
5.污水处理厂的布置48
5.1污水处理厂平面布置48
5.1.1平面布置原则48
5.1.2平面布置48
5.1.3污水处理厂平面布置尺寸48
5.2污水处理厂的高程布置48
5.2.1高程布置原则48
5.2.2污水处理构筑物高程计算48
5.2.3污泥处理构筑物高程计算48
6.参考文献48
7.心得体会49
8.致谢49
9.附图50
9.1污水处理厂的平面布置图50
9.2污水处理厂的高程分布图50
1.前言
1.1设计概述
1.1.1设计目的
通过课程设计，加深理解所学专业知识，培养学生运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图方面得到锻炼，初步学会针对污水处理设计任务如何选择处理工艺方法，如何组织工艺流程，如何计算和确定主要的构筑物、如何选择设备。
1.1.2设计背景
水是人类生活和生产活动不可缺少、不可替代的宝贵资源，是社会可持续发展的重要因素。
由于城市化、工业化和农业集约化的迅速发展，以及人类对水资源、水污染认识上存有一些误区，使得许多城市原有水资源不敷所用，许多地区进入水资源的污染物超过其环境容量，从而导致水体污染。
而我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，这都是长期以来城市排水工程欠账太多之故，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。
水资源的短缺和水污染的加重，使人们已警觉到污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展、关系到子孙后代的可持续生存。
1.2设计内容
1.2.1基本资料
1．污水处理量：
10万m3d（污水厂主要处理构筑物拟分为二组，每组处理规模为5万吨天。
）
2．进水水质（表1-1）：
指标
BOD5（mgL）
CODcr（mgL）
SS（mgL）
氨氮（mgL）
数值
200
450
250
50
3．出水水质（表1-2）：
指标
BOD5（mgL）
CODcr（mgL）
SS（mgL）
氨氮（mgL）
数值
≤20
≤60
≤20
≤15
4．处理工艺：
二级处理，拟采用活性污泥法
5．设计内容：
1）处理流程确定；
2）主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算；
3）确定污水处理厂的平面布置和高程布置。
1.2.2主要内容
针对一座二级处理的城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水处理厂的平面布置和高程布置；最后完成计算说明书和设计图（污水处理厂平面布置图和高程布置图）。
该新镇将建设成完备的各种市政设施。
规划人口，近期50000人，2015年发展为120000人，生活污水标准为160L人·天，其总变化系数为1.4，工业最大日污水量为10800米3日，排水采用分流制。
污水水质按一般的生活污水性质考虑。
生活污水与工业废水混合后其水质平均值为：
BOD5=200mgL，SS=250mgL，CODcr=450mgL，TP=4.9mgL，NH3-N=49mgL，要求经过处理后水质达到以下标准（BOD5≤20mgL，SS≤20mgL，CODcr≤60mgL，NH3-N≤15mgL）。
所以本工程处理水量：
2012年：
30000×0.16×1.5+5800=50000m3d，
2011年：
82000×0.16×1.5+5800=35480m3d
据此，该厂按2015年10万吨天建设一次完成。
1.2.3水质去除率计算
城市污水经处理后，就近排入水体。
污水处理厂出水水质参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB）中的一级B标准，并尽量争取提高出水水质。
结合排放水要求和出水水质，计算去除率，如下表所示：
式中：
——进水物质浓度；——出水物质浓度
表1-3水质去除率计算
序号
基本控制项目
出水水质浓度
进水水质浓度
去除率
1
CODcr
60
450
86.7%
2
BOD5
20
200
90.0%
3
20
250
92.0%
4
15
50
70%
5
1
5
80%
6
氨氮
15
50
70.0%
2.城镇污水处理厂设计方案的确定
2.1污水处理方式的设计原则与设计依据
2.1.1设计原则
影响污水处理方式与处理的相关状况如:
处理水量、排放标准、原水水质、建设投资、运行成本、处理效果及稳定性，工程应用状况、维护管理是否简单方便以及能否与深度处理组合等因素相关。
具体污水方式确定的原则:
出水水质稳定、可靠、卫生安全；
抗水质、水量变化能力强；
污泥处理与处置简单；
建筑管理和维护费低；
维护管理简单方便；
必须时可与深度处理工艺进行组合。
2.1.2设计依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》
（2）《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978—1996）
（3）《室外排水设计规范》（GBJ14—87）
（4）《广东省地方标准—水污染物排放限值》（DB）
（5）《供、配电系统设计规范》（GB50052—92）
2.2污水处理AB工艺的简介
2.2.1AB法的由来
由于活性污泥法的活性污泥中的微生物群体是细菌和原生动物等众多生物组成的复合生物群落，对水质负荷和冲击负荷的承受能力较弱，易发生污泥膨胀、中毒现象，能耗也较高，导致处理成本高。
因此针对以上不足，一种全新的工艺—AB法应运而生。
AB法是吸附—生物降解工艺的简称。
这项污水生物处理技术是20世纪70年代中期由德国B0HUKE教授首先开发的。
该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。
高负荷段A段停留时间约20－40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50％以上。
B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。
2.2.2AB法工艺的主要特征
在AB法工艺中，A段的污泥负荷率高达2kgBOD（kgMLSS.d）~6kgBOD（kgMLSS.d），污水停留时间只有30min~40min，污泥龄短，仅为0.3d~0.5d，池内溶解氧的分子质量为0.2mgL~0.7mgL。
因此，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖。
A段对水质、水量、PH值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。
但A段产生的污泥量大，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很高。
B段可在很低的污泥负荷下运行，负荷范围一般为小于0.15kgBOD（kgMLSS.d），水力停留时间为2h~5h、。
污泥龄较长，一般为15d~20d。
在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团外，还有相当数量的高级真核微生物外，还有相当数量的高级真核微生物，这些微生物世代期较长，并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和繁殖。
2.2.3AB法工艺的处理机理和适用范围
AB法工艺处理机理：
A段的处理机理是以细菌的絮凝吸附作用为主。
这与传统的活性污泥法有很大的不同。
污水中存在大量已适应污水的微生物，这些微生物具有自发絮凝性，形成“自发絮凝剂”、当污水中的微生物进入A短曝气池时，在A段内原有的菌胶团的诱导促进下很快絮凝在一起，絮凝物结构与菌胶团类似，使污水中的有机物脱稳吸附。
在A段曝气池中，“自然絮凝剂”、胶体物质、游离性细菌、SS活性污泥等相互强烈混合，将有机物脱稳吸附。
同时，A段中的悬浮絮凝体对水中悬浮物、胶体颗粒、游离细菌及溶解性物质进行网捕、吸附，使相当多的污染物被裹在悬浮絮凝体中而去除，水中的悬浮固体作为“絮核”提高了絮凝效果。
B段曝气池是AB法工艺中的核心部分，它的状态好坏与否将直接影响到出水水质，B段去除有机污染物的方式与普通活性污泥法基本相似，它的处理机理主要以氧化为主，难溶性大分子物质在胞外酶作用下水解为可溶的小分子，可溶小分子物质被细菌吸收到细胞内，由细菌细胞的新陈代谢作用而将有机物质氧化为CO2，H2O等无机物，而产生的能量储存于细胞中。
B段曝气池为好氧运行，因此它所拥有的生物主要是处于内源呼吸阶段的细菌、原生动物和后生动物，B段的低污泥负荷和长泥龄为原生动物的生长提供了很好的环境条件，而原生动物的大量存在对游离性细菌的去除又有很好的作用。
同时由于A段的出水作为B段的进水，水质已相当稳定，为B段微生物种群的生长繁殖创造了有利条件。
其数量也比同负荷下的一级活性污泥法多。
因为B段去除有机污染物的机理主要以氧化为主，而高级生物的内源呼吸作用要比低级生物强，所以B段产生的剩余污泥量很少。
AB工艺的适用范围：
要保证A段的正常运行，必须有足够的已经使用该污水的微生物。
一般的城市污水水质是可以满足其要求的。
这同时也是为什么在A段之前不设初沉池的原因，因为A短的去除主要依靠该段微生物的物理吸附和生物吸附，这样就使得去除率高低与进水微生物直接相关。
但在工艺废水或某些工业废水比例高的城市污水中，由于水中重金属等物质的毒害作用，微生物不易繁殖，在这样的管网系统中，相应A段的外源微生物的补充将受到严重影响，使适应污水环境的微生物浓度很低，微生物的吸附作用会大大减弱，造成A段污水环境的微生物浓度很低，微生物的吸附作用很弱，造成A段去除效率降低，对这类污水则不适宜采用AB工艺。
2.2.4AB法的除磷脱氮
AB工艺中有A段超高负荷运行，为B段的硝化作用创造了条件。
污水经A段吸附处理后，出水BOD大为降低，减轻了B段污泥的有机负荷，创造了硝化菌在微生物群体中存活的条件。
若在B段设计上亦有厌氧—好氧周期地或同时地存在的时空条件，就很方便的形成了厌氧—好氧活性污泥法脱氮工艺。
2.2.5AB法的优缺点
2.2.5.1优点
（1）去除污染物效果好。
AB法工艺与传统的生物处理工艺相比，去除BOD和COD的效果，尤其是去除COD的效果有显著提高。
经A段处理后，城市污水中的BOD5的去除率可以达到50%~60%,借助A段的生物絮凝和极强的吸附作用，为B段微生物提供了良好的进水水质条件，B段内的原生动物对游离微生物具有吞噬作用，进一步降低有机负荷。
（2）运行稳定性好。
AB法工艺具有很强的抗冲击负荷能力，运行稳定性好，主要在以下两个方面：
一是AB法处理工艺出水水质波动小。
当处理城市污水时，在同样的进水条件下，AB法工艺的出水要好于传统的一段处理工艺，并对进水负荷的变化有很好的适应性和稳定性；二是AB法处理工艺有很强的耐冲击负荷能力，对于城市污水中的PH值、有毒物质等均具有很好的适应和抵抗能力。
AB法工艺的污泥具有良好的沉降性能。
一般来说，AB法工艺处理系统中的曝气池可以始终保持足够的污泥量。
（3）良好的脱氮除磷效果。
由于许多城市污水必须进行除磷脱氮处理后排放或回用，因此，可以将AB法工艺与生物除磷脱氮或生物除磷工艺结合进行处理。
（4）优越的经济性。
AB法处理工艺优越的经济性主要体现在投资省和运转费用低两个方面。
一般来说，AB法工艺比传统的一段法处理工艺节省运行费用20%~25%。
2.2.5.2局限性
（1）AB法剩余污泥量大，选用AB法是需考虑这个因素。
目前国内外采用AB法工艺的大型污水处理厂，有条件的多采用厌氧消化处理，回收沼气，但对于小型的污水处理厂，厌氧消化污泥投资比较大。
如果采用好氧消化，增加了运行费用。
因此准确评价、应用AB法，还应考虑污水处理厂的规模、污水性质、生化性能以及今后污泥的处理方法或脱水设备的研制。
（2）A段运行时出现恶臭，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在高有机负荷下运行，使A段曝气池在厌氧甚至缺氧的条件下运行，导致产生H2S、大粪素等恶臭气体。
因此，今后A段曝气池应考虑加封盖，以免影响周围环境。
（3）AB工艺最大的局限性是其脱氮除磷效果差，常规AB工艺总氮去除率约为30%~40%，虽较传统一段活性污泥有所提高，但尚不能满足防止水体富营养化的要求。
这是由于AB工艺中不存在缺氧段和及内回流，无法进行反硝化，不具备深度脱氮功能。
AB工艺对磷的去除效率也很低，基本是通过微生物的新陈代谢和部分絮凝吸附作用实现的。
因此，要对其进行改进，改进的基本做法有两种：
一是将B段以不同的脱氮除磷工艺来运行，在工艺流程中增加缺氧段。
另一种方法是增加AB两段间的污泥回流。
（4）AB工艺用于处理低浓度的城市生活污水及工业废水仍是值得进行研究的问题。
我国许多城市的污水，由于种种原因，其城市污水的有机物含量偏低，而污水中的氨氮含量并不低。
因此，我国一些城市在新建、扩建或改建污水处理厂时，如果对出水的TN和TP有着重要求时，即需要防止受纳水体发生富营养化。
2.3AB处理工艺流程示意图
图2-1
AB工艺系生物吸附一降解活性污泥法，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的污水处理上艺。
该工艺属高负荷活性污泥法，与常规活性污泥法比较具有处理负荷高、节能、对水质变化适应能力强、处理效果好等优点。
AB工艺不设初沉池，由A、B两段组成，A段由A段曝气池和中间沉淀池构成，B段由B段曝气池和二次沉淀池构成。
AB两段各自设污泥回流系统，污水先进入高负荷的A段，然后再进入低负荷的B段，AB两段串联运行。
A段污泥具有很强的吸附能力和良好的沉淀性能。
A段对有机物的去除是以细菌的絮凝吸附作用为主。
A段工艺污泥负荷高、泥龄和水力停留时间短。
所以，A段工艺的投资和运行费用低，属于高负荷的活性污泥系统的强化一级处理。
2.4主要构筑物的选择
2.4.1污水处理构筑物的选择
1）格栅：
格栅主要是为了截留较大的悬浮物及漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷。
清除截留污物的方法有两种：
人工清除和机械清除。
本工程设计确定采用两道格栅，21mm的中格栅和10mm的细格栅。
2）进水观察井
进水观察井于厂区进水管和中格栅间之间。
3）污水提升泵房
根据污水处理规模及相关情况选泵；污水泵站建设根据泵站规模大小、地质水文条件、地形及施工方案、管理水平、环境要求等。
本工程设计确定采用与粗格栅合建的潜水泵房。
4）沉砂池
沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。
按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。
a.竖流沉砂池排砂方便，效果好，构造简单工作稳定。
池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀；
b.平流沉砂池沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。
工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。
占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度；
c.曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。
由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加，并对污水进行预曝气，提高水中溶解氧；
d.旋流沉砂池（钟式沉砂池）占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好，同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。
气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂；
基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。
5）二沉池
由于本设计主要构筑物采用AB工艺，可不设初沉池。
二沉池设在生物处理构筑物的后面，用于去除活性污泥或腐殖污泥。
二沉池有平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀池、斜板（管）沉淀池。
综合比较四种沉淀池的优缺点，结合本设计的具体资料要求，本工程设计二沉池采用中心进水、周边出水的平流式沉淀池。
6）AB池本工程设计结合设计初始数据和经济情况，采用AB型工艺。
7）消毒
污水处理厂一般消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、紫外线消毒和臭氧消毒等四种，比较其优缺点本设计采用液氯消毒。
8）鼓风机房
根据曝气沉砂池的所需氧量和AB反应池的所需氧气量决定鼓风机的型号。
2.4.2污泥处理构筑物的选择
1）污泥浓缩
浓缩池有重力浓缩池和浮选浓缩池。
重力浓缩池由运行方式分间歇式或连续式重力浓缩池。
重力浓缩池适用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，动力消耗小运行费用低。
浮选浓缩池用于浓缩活性污泥及生物滤池等较轻型污泥，贮泥能力小运行费用较高。
综合比较，本工程设计采用连续式重力浓缩池。
2）污泥脱水
污泥脱水的方法：
机械脱水、自然干化和污泥烧干、焚烧等。
本工程设计综合各种方法比较后采用带式压滤机的机械脱水。
3.设计计算及说明
3.1进水观察井
污水处理若出现故障时，为了维修故障构筑物，保护所有构筑物，在进入格栅井前设置进水观察井。
1．进水观察井的作用：
汇集各种来水并改变进水方向，确保进水的稳定性。
2．进水观察井前设跨越管，跨越管的作用：
当污水厂出现故障或维修时，可使污水直接排入水体，跨越管的管径比进水管要略大，取为
3．进水观察井设计要求如下：
1）设在污水处理前，在具体构筑物中格栅、集水池前；形式为圆形、矩形或梯形；
2）井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得淹没来水管管顶。
4．考虑施工方便以及水力条件具体设计要求：
1）进水观察井尺寸取、井深、井内水深；
2）进水观察井井底标高为149.5m，进水观察井水面标高为151.5m；
3）超越管位于进水管顶处，即超越管管底标高为。
5．污水厂进水管设计
A.设计依据：
（1）进水流速在；
（2）进水管管材为钢筋混凝土管；
（3）进水管按非满流设计，。
B.设计计算
1）取进水管径为，流速，设计坡度；
2）已知设计最大流量日平均污水量
；
3）初定充满度hD=0.75，则有效水深；
4）已知管内底标高为154.9m，则水面标高为：
；
5）管顶标高为：
；
6）进水管水面距地面距离：
。
3.2格栅的设计计算
格栅是废水预处理方法中的一种，一般安置在废水处理流程的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续处理构筑物的处理负荷。
3.2.1泵前中格栅
3.2.1.1设计参数
设计流量Q=7.0×104m3d=0.810m3s
栅前流速v1=0.7ms，过栅流速v2=0.9ms
栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=21mm
栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
进水渠展开角为20°
单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣103m3污水
3.2.1.2设计计算
（1）确定格栅前水深（）
（取n=53）
式中：
n——中格栅间隙数；
——最大设计流量，0.810；
b——栅条间隙，取20mm，即0.02m；
-1）+bn=0.01（53-1）+0.021×53=1.633m
（4）进水渠道渐宽部分长度（L1）
（其中α1为进水渠展开角）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（）
（6）过栅水头损失（）
（取n=104）
设计两组格栅，每组格栅间隙数n=52条
式中：
n——中格栅间隙数；
——最大设计流量，0.810；
b——栅条间隙，取20mm，即0.02m；
-1）+bn=0.01（52-1）+0.01×52=1.03m；
所以总槽宽为L=1.03×2+0.2＝2.26m（考虑中间隔墙厚0.2m）。
式中：
——栅槽宽度，；
——栅条宽度，取0.01m。
（4）进水渠道渐宽部分长度（）
（其中α1为进水渠展开角）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（）
（6）过栅水头损失（，则栅前槽总高度H1=
栅后槽总高度H=
（8）格栅总长度（L）
L=L1+L2+0.5+1.0+1.061tanα
=1.015+0.5075+0.5+1.0+1.061tan60°=3.635m
（9）每日栅渣量（W）
污水流量总变化系数k2为1.4
>0.2m3d
式中：
--总变化系数，取1.4；
——每日栅渣量,m3d；
——栅渣量污水一般为每污水产0.810m3；
故采用机械清渣。
由计算数据参考比较，选用回转式机械格栅除污机型号HG-1300（两台）。
3.2.2.3计算草图
图3-2细格栅设计图
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