水污染课程设计报告.docx
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水污染课程设计报告
《水污染控制》
课程设计报告
系别：
城市建设学院
专业班级：
环境工程0802班
学生姓名：
周伦
指导教师：
陈吉春
（课程设计时间：
2011年4月25日——2011年4月29日）
华中科技大学武昌分校
1.课程设计目的
（1）通过污水处理厂课程设计，巩固学习成果，加深对《城市排水处理》课程内容的学习与理解，使学生学习使用规范、手册与文献资料，进一步掌握设计原则、方法等步骤，达到巩固、消化课程的主要内容；
（2）锻炼独立工作能力，对污水处理厂的主体构筑物、辅助设施、计量设备及污水厂总体规划、管道系统做到一般的技术设计深度，培养和提高计算能力、设计和绘图水平；
（3）在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型污水处理厂工艺设计，锻炼和提高学生分析及解决工程问题的能力。
2．课程设计题目描述和要求
2.1设计题目描述
（1）设计题目
某城市污水处理厂工艺初步设计。
（2）设计内容
根据任务书所给定的资料，综合运用所学的基础、专业基础和专业知识，设计一个中小型污水处理厂。
①确定污水处理方法和工艺流程；
②选择各种处理构筑物形式，并进行工艺设计计算（计算书中要附计算草图）；
③估算各辅助构筑物的平面尺寸；
④进行污水厂平面布置和高程布置。
（3）原始资料
该城市位于湖北地区原始资料如下：
①设计规模：
近期人口20万，远期40万人。
生活污水排放量排水量180-200L/人，工业废水占最大生活水的1/3，远期面积用虚线画出。
②城市污水水质：
SS=210mg/L，去除率达到60%；
BOD5＝200mg/L，要求出水为25mg/L。
③当地最高水温为30℃，。
④夏季主导风向为东南风。
⑤污水厂北面200米处有一条河流，最高洪水位为46.00米，常水位为42.00米。
⑥污水厂地形平坦，设计标高为48.00米；地下水位标高为42.00米，地基良好。
⑦城市污水总管从污水厂南面进入，干管终点水面标高为43.00米，管径1200mm。
2.2设计要求
设计时间为一周。
设计成果要求如下：
（1）设计说明书（含课程设计的目的、原始资料、工艺方案比较、污水处理构筑物选型及主要设计参数、污水厂的平面布置、高程布置及设计的心得体会等，A4纸打印）
（2）设计计算书（污水处理构筑物的设计计算、高程计算、草图，学校信纸抄写）
（3）污水处理厂总平面图一张（1号图，1∶500或1：
400）；
（4）污水处理厂高程图一张（1号图，坐标纸，横向1∶500或1：
400，纵向1∶100或1：
50）；图纸要求：
布置合理、图面整洁、按绘图规定制图。
3．课程设计报告内容
3.1污水处理工艺方案比较
一Ａ/Ｏ工艺
A/O处理工艺是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文缩写，它是厌氧－缺氧
好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A/O工艺是在厌氧－好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。
A/O工艺的特点：
（1）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；
（1）在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。
（2）在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。
（3）污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。
二氧化沟工艺
严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。
但是随着氧化沟技术的
发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相
结合的污水处理工艺流程。
交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。
（1）工艺流程简单，运行管理方便。
氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。
有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。
（2）运行稳定，处理效果好。
氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。
（3）能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能
力。
这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。
（4）污泥量少、性质稳定。
由于氧化沟泥龄长。
一般为20～30d，污泥在沟
内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。
（5）可以除磷脱氮。
可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境
达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。
但要达到较高的除磷效果则需要采取
另外措施。
（6）基建投资省、运行费用低。
和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、
去除BOD和NH3及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。
同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。
三SBR工艺
SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水
的生化反应、固液分离、排水、排泥。
可通过双池或多池组合运行实现连续进出
水。
SBR工艺具有以下特点：
（1）SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。
SBR工艺只有一个反应器，不需
要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活
性污泥工艺节省基建投资30%以上，而且布置紧凑，节省用地。
由于科技进步，
目前自动控制已相当成熟、配套。
这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适
合小城市采用。
（2）处理效果好。
SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但
在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的（尽管是处于完全混合状态中），随
时间的延续而逐渐降低。
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之中，因此处理效果好。
（3）有较好的除磷脱氮效果。
SBR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除磷脱氮
效率。
（4）污泥沉降性能好。
SBR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SBR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）SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。
四废水中和处理
废水中和处理可采用间歇式和连续式两种方式，本工艺的酸碱废水量较大,如果采用间歇式方案存在以下不足：
（1）由于处理量大，从而造成占地面积大，工程投资高；
（2）操作繁琐，管理复杂，由于池子大，池内污水充分混合均匀极为困难，
PH监测不够精确，中和效果难以保证；
（3）耗能，采用间歇式中和池需对大量的池水进行搅拌混匀，要消耗大量的动力。
综合考虑后采用第一种处理工艺。
污水处理构筑物选型
原水→格栅→沉砂池→初次沉淀池→曝气池→二次沉淀池→消毒接触池→出水
（1）格栅由于A型平面格栅运行可靠，构型简洁，易于安装维护，是栅条布置在框架的外侧，适用于机械清渣或人工清渣，本工艺采用A型平面格栅。
（2）沉砂池平流沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。
平流沉砂池具有截留无机物颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沉砂较方便等优点，比较及结合本工艺，本工艺采取平流沉砂池多斗排泥。
（3）沉淀池普通辐流式沉淀池呈圆形或正方形，直径6~10m,最大可达100m。
辐流式沉淀池可用作初次沉淀池或二次沉淀池。
（3）曝气池曝气池是活性污泥反应器，是活性污泥系统的核心设备，本工艺采用鼓风曝气系统，完全混合式曝气池。
3.3污水处理构筑物的主要设计参数
（1）格栅截流的栅渣量栅渣量与栅条间隙、当地的废水特征、废水流量、排水体制等因素有关。
本工艺采用以下数据：
当栅条的间距为16~25mm时，栅渣截留量为0.10~/10m污水。
当栅条的间距为40mm左右时，栅渣截留量为0.03~/10m污水。
格栅渣的含水率约为80%；密度约为960kg/m3。
（2）水头损失可通过计算确定，一般采用0.08~，栅后渠应比栅前相应降低0.08~，栅前渠道内水流速度一般采用0.4~/s，废水通过栅条间隙的流速可采用0.6~/s。
（3）格栅的倾角一般采用45°~75。
，格栅设有棚顶工作台，其高度应高出栅前最高设计水位，工作台过道高度不小于，正面过道宽度不应小于。
2.平流沉沙池的设计参数
（1）设计流量的确定，应按最大设计流量计算；当污水用水泵抽升入池时，按工作水泵的最大组合流量计算；
（2）设计流量时的水平流速：
最大流速/s。
最小流速为m/s.；
（3）最大设计流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，一般为30s~60s；
（4）设计有效水深不应大于，一般采用0.25~,每格池宽不宜小于；
（5）沉沙量的确定：
生活污水每天每人0.01~计，城市污水按每10万m3污水的3m3砂量计，沉砂率约为60%，容重1.5t/m3,贮砂斗的容积按2d的沉沙量计，倾角55。
~60。
；
（5）沉砂池超高不宜小于。
3.普通辐流式沉淀池的设计参数
（1）普通辐流式沉淀池呈圆形或正方形，直径6~10m,最大可达100m；
（2）用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05；
（3）为了使布水均匀，穿孔率为10%~20%；
（4）保护高取，缓冲层高非机械排泥取，机械排泥取m.
的设计参数
（1）池体直径D不宜大于20m，直径过大，充氧和搅拌能力将受到影响。
（2）水深不宜超过5m，搅拌不良池底易于沉淀，影响运行效果。
（3）沉淀区水深，一般在1~2m之间，不宜小于1m，过小会影响上升水流的稳定。
（4）。
（5）池底斜壁与水平呈45。
。
3.4污水处理辅助构筑物设计
污水处理厂内的辅助建筑物有：
泵房，鼓风机房，办公室，集中控制室、水质分析化验室、变电所、机修、仓库、食堂等。
它们是污水处理厂不可缺少的部分。
其建筑面积大小按具体情况与条件而定。
有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理技术。
辅助建筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。
应指出的：
在工艺设计计算时，就应考虑它和平面布置的关系，而在进行平面布置时，可根据情况调整构筑物的数目，修改工艺设计。
3.5污水处理厂平面布置设计
污水处理厂的平面布置包括：
处理构筑物、办公、化验及其他辅助构筑物，以及各种管道、道路、绿化等的布置。
根据处理厂的规模大小，采用1：
200~1：
500比例尺的地形图绘制总平面图。
平面布置的一般原则如下：
（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。
（2）处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。
（3）经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。
（4）在布置总图时，应考虑安装充分的绿化地带。
（5）总图布置应考虑远近期结合，有条件时可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。
远景设施的安排应在设计中仔细考虑，除了满足远景处理能力的需要而增加的处理池以外，还应为改进出水水质的设施预留场地。
（6）构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5~10m。
（7）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。
污泥消化池应距初次沉淀池较近，以缩短污泥管线，但消化池与其他构筑物之间的距离不应小于20m。
贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理。
（8）变电站的位置宜设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设。
（9）污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置，以免发生矛盾。
污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。
（10）如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管道沟内，以利于维护和检修。
（11）污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。
（12）污水厂的占地面积，随处理方法和构筑物选型的不同，而有很大差异。
设计计算
近期水量计算
近期人口20万人，远期人口40万人，生活污水排放量185L/d每人，工艺污水占最大生活污水量1/3，近期水量
m3/d=m3/s
Q总=Q生活+Q工业=m3/sKz
1格栅设计计算
格栅设计计算草图见图1。
设栅前水深h=，过栅流速取v=/s，用中格栅，栅条间隙e=30mm,格栅安装倾角a=60。
栅条的间隙数：
进水渠道渐宽部分长度；
若进水渠宽度B1=0.75，展开角a=20。
，此时进水渠道内的流速为/s，
计算进水渠道渐宽部分长度：
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：
过栅水头损失：
取k=3：
栅后槽总高度：
取栅前渠道超高，栅前槽高H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m
栅后槽总高度：
H＝H1+h1=0.86=6m
栅槽总长度：
每日栅渣量：
取W1＝/103m3，
采用机械清渣。
2沉砂池的计算与设计
沉砂池设计草图见图2
沉砂池水流部分的长度：
沉砂池两闸板之间的长度为水流部分长度L=vt=0.25*40=10m。
水流断面积
池总宽度：
有效水深h2=
沉砂斗容积：
x1：
城市污水沉砂量（3m3/105m3）
X2：
生活污水沉砂量（）
t′：
清除沉砂的时间间隔，d
K总：
流量总变化系数（表3-3）
N：
沉砂池服务人口数
3
设斗底a=0.5m,倾角55。
上口宽:
沉砂斗体积为：
采用重力排砂，坡向砂斗的部分长度l2
按最小流量时，池内最小流速Vmin
验算最小流速，满足标准。
3沉淀池的计算与设计
沉淀池计算草图见图3，去除率
沉淀时间t=43min
所以q0
=u0
设计沉淀时间为to=34*1.75=1h
1）沉淀池的表面积取n=2座
取D=28m
2）有效水深
沉淀时间计算为1h，h2=q0
3）沉淀池的总高度
污泥斗容积
贮存污泥体积够用
周边高度h1+h2+h3=0.3+2.4+0.5=3.2m
4）径深比校核D/h2=28/2.4符合标准
4曝气池的计算与设计
曝气池计算草图见图4
1）污水处理程度的计算
原污水的BOD值为200mg/L，经初次沉淀池处理，按降低25%考虑，则进入曝气池的污水，其Sa=200*（1-25%）=150则，
去除率：
曝气池的运行方式:
以传统活性污泥法系统为基础，又可按阶段曝气系统运行。
2）BOD污泥负荷的确定
是合适的
3）确定混合污泥浓度（x）
4）确定曝气池容积
Q=1/3Qmax+
=62613m3
5）确定曝气池各部位尺寸
设两组曝气池，每组容积为9487/2=4744m3
池深取5m，每组曝气池面积F=4744/5=2
宽高比为1符合条件
6）采用鼓风曝气系统
平均时需氧量的计算：
a’=0.5b’=0.15O2
=/h
每日去除BOD5值：
去除每kgBOD5值：
最大时需氧量与平均时需氧量之比：
7）供气量的计算
采用网状膜型中微孔空气扩散器（参见图4-55），敷设于距池底处，淹没水深，计算温度定为30℃。
查除录1，得：
水中溶解氧饱和度：
空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）按式（4-79）计算，即：
代入值得，Pa=1.405*105pa
空气离开曝气池面时，氧的百分比，按式（4-80）计算：
EA取12%代入求得Ot=18.43%
曝气池混合液中平均氧饱和度按下列式计算：
代入值求得：
换算为20℃条件下，脱氧清水的充氧量，按下式计算：
取值a=0.82；
ρ；代入各值
曝气池平均时供气量，m3/h
曝气池最大时供气量
去除每kgBOD5的供气量
每m3污水的供气量3污水
3/h
总需气量：
16083+12522.6=28606m3/h
5二次沉淀池的计算与设计
计算出D=28m
2）有效水深
3）沉淀池的总高度
污泥斗容积
贮存污泥体积够用
沉淀池总高度3m
周边高度h1+h2+h3=0.3+2.4+0.5=3.2m
径深比校核D/h2=27/2.4符合标准
4．总结
课程设计心得
在第十周，我们开始了我们水污染工程的课程设计，我们的课程设计目的是为了完成一个污水处理厂的设计。
期间我们要完成的工艺的选定，格栅、沉淀池、曝气池等等的计算，还要在A1的图纸上画出构筑物布置图及所有的水面标高和剖面图。
在为期一周的时间内，我们终于是完成了任务，此次课程设计加强了我们对课内知知识的认识，培养了我们理论联系实际的能力，锻炼了我们互相间的团结协作能力。
短短的一个星期，我们曾经一度激情高涨过看，也曾失落灰心过，从开始的满腹激情到后来的疲惫不堪的心境，点点滴滴，真的让人值得铭刻于心。
一开始我们都是先做的计算，一开始我们认为就跟作业差不多，抱着很乐观的心态去做，很多的同学都是早早的开始准备计算。
而我一开始就没太重视后来我们在计算中遇见了很多问题，因为比较繁琐，一开始大家都很有耐心的计算，可是到了遇见复杂管道，遇见书上没有出现的问题，很多东西是第一次接触，难免会很困惑，这就反映了自己上课理解的不够深刻，学习的不够牢固。
计算会花很长时间，有时候错了一点点，就又要重新开始，急躁的心情，可想而知。
另外，在画图的过程中确实有点辛苦，对于我个人而言制图一直都是老大难的问题。
草图可以随便画画，但是到了一张比桌子还大的图纸上，很多东西都需要很细致的去完成。
要考虑各种处理池和主要辅助构筑物的布置，而且线条有粗有细，有直线有虚线，我觉得都比较麻烦。
画了很久喝酒虽然累得有些腰酸背痛，甚至有时候都忘记了是否吃饭没，但是在现阶段的学习中很少有机会能有实践的机会。
一个星期的艰辛付出，真的是很艰辛，但是最终我们大伙还是努力克服了重重困难，浮躁的心态，烦人的抱怨，都被我们抛在身后。
最后，我们的课程设计终于顺利完成了。
尽管在设计中遇到了很多专业知识的问题，通过陈老师和郑老师的指导与讲解，我们一直相信自己能顺利完成。
在此对给过我们帮助的老师与同学表示衷心的感谢。
这次课程设计，除了专业知识得到了学习，也真正领悟到了“态度决定一切，细节决定成败”的含义。
心境与态度，如何团队协作，如何分配时间，都在课程设计这个艰难的一周中得到了历练。
我们的课程设计可能还有很多不足的地方，希望老师能够体谅与包容，我们是真的很努力的去完成了。
可以说本次课程设计，设计的是污水处理厂，历练的是我们各方面的能力。
参考文献：
（1）《排水工程》下册，（第四版）张自杰主编中国建筑工业出版社；
（2）《排水工程》上册，（第四版）孙慧修主编中国建筑工业出版社；
（3）《给水排水设计手册》第1、5、9、11、12册，中国建筑工业出版社；
（4）给水排水标准图集（三～四）；
（5）给水排水工程快速设计手册。
课程设计成绩:
项目
业务考核成绩（70%）
（百分制记分）
平时成绩（30%）
（百分制记分）
综合总成绩
（百分制记分）
注:
教师按学生实际成绩（平时成绩和业务考核成绩）登记并录入教务MIS系统，由系统自动转化为“优秀（90～100分）、良好（80～89分）、中等（70～79分）、及格（60～69分）和不及格（60分以下）”五等。
指导教师评语:
指导教师（签名）:
2010年6月日
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