某城市污水处理厂毕业设计 完整版含图纸.docx
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某城市污水处理厂毕业设计完整版含图纸
水污染控制工程课程设计
题目：
某城镇二级污水处理厂设计
指导老师：
设计人：
班级：
时间：
设计任务书
一、课程设计的目的
本课程设计是水污染控制工程教学中的一个重要实践环节，要求综合运用所学的有关知识，掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。
1复习和消化所学课程内容，初步理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。
2了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料的运用；
3训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能；
4提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力；
5了解国家环境保护和基本建设等方面的政策措施。
二、课程设计的任务
根据已知资料，确定城市污水处理厂的工艺流程，计算各处理构筑物的尺寸，绘制污水处理厂的总平面布置图和高程布置图，并附详细的设计说明书和计算书。
三、设计内容及要求
1设计说明书：
说明城市概况、设计任务、工程规模、水质水量、工艺流程、设计参数、主要构筑物的尺寸和个数、主要设备和辅助设备的型号和数量、处理构筑物平面布置及高程计算、参考资料；说明书应简明扼要，力求多用草图、表格说明，要求文字通顺、段落分明、字迹工整。
2设计计算书：
各构筑物的计算、主要设备（如水泵、鼓风机等）的选取、污水处理厂的高程计算等（各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册，构筑物之间的水头损失按管道长度计算）；
3设计图纸：
污水处理厂总平面布置图和高程布置图各一张。
总平面布置图中应表示各构筑物的确切位置、外形尺寸、相互距离；各构筑物之间的连接管道及场区内各种管道的平面位置、管径、长度、坡度；其它辅助建筑物的位置、厂区道路、绿化布置等；污水污泥处理高程中标出各种构筑物的顶、底、水面以及重要构件的设计标高、地面标高等。
四、设计资料
1城市概况——江南某城镇位于长江冲击平原，占地约6.3km2，呈椭圆形状，最宽处为2.4km，最长处为2.9km。
2自然特征——该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为0.5‰，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高3.9～5.0m，地坪平均绝对标高为4.80m。
属长江冲击粉质砂土区，承载强度7～11t/m2，地震裂度6度，处于地震波及区。
全年最高气温40℃，最低-10℃。
夏季主导风向为东南风。
极限冻土深度为17cm。
全年降雨量为1000mm，当地暴雨公式为i=（5.432+4.383*lgP）/（t+2.583）0.622，采用的设计暴雨重现期P=1年，降雨历时t=t1+mt2,其中地面集水时间t1为10min，延缓系数m=2。
污水处理厂出水排入距厂150m的某河中，某河的最高水位约为4.60m，最低水位约为1.80m，常年平均水位约为3.00m。
3规划资料——该城镇将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全分流制体系。
规划人口：
近期30000人，2020年发展为60000人，生活污水量标准为日平均200L/人。
工业污水量近期为5000m3/d，远期达10000m3/d，工业污水的时变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。
生活污水和工业污水混合后的水质预计为：
BOD5=200mg/L，SS=250mg/L，COD=400mg/L，NH4＋-N=30mg/L，总P=4mg/L；要求达到的出水水质达到国家污水综合排放二级标准。
规划污水处理厂的面积约25600m2，厂区设计地坪绝对标高采用5.00m，处理厂四角的坐标为：
X—0，Y—140；X—0，Y—0；
X—175，Y—140；X—190，Y—0。
污水处理厂的污水进水总管管径为DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315m，坡度1.0‰，充满度h/D=0.65。
初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。
五、国家污水综合排放二级标准（GB8978-1996）
对于城镇二级污水处理厂：
BOD5=30mg/L，SS=30mg/L，COD=120mg/L，NH4＋-N=25mg/L，总P=1mg/L
设计说明书
一、环境条件
见设计任务书的设计资料一栏。
二、处理工艺的选择
该城镇污水处理厂主要是用于处理城区生活污水和部分工业废水，且对氮磷的去除有一定要求。
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。
故该设计应选取二级强化处理。
鉴于SBR工艺具有以下特点：
（1）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。
均适用于本设计，故选取SBR工艺作为本设计的水处理工艺。
三、污水厂的主要工艺流程
进水
四、设计说明
1、格栅和提升泵房
设置方式：
粗格栅→泵房→细格栅
格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。
由于直棒式格栅运行可靠，布局简洁，易于安装维护，本工艺选用选择GH型回转格栅。
粗格栅运行参数：
栅前流速0.5m/s，过栅流速0.8m/s，栅条宽度0.02m，格栅间隙数27，水头损失0.07m，每日栅渣量0.823m3/d；细格栅运行参数：
栅前流速0.5m/s，过栅流速0.8m/s，栅条宽度0.01m，栅前渠道水深0.4m，格栅倾角60o，栅间隙数66，水头损失0.2m，每日栅渣量1.18m3/d。
对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。
污水经提升后入曝气沉砂池。
然后自流进入各工艺池，提升泵房采用2台（1用1备）型号为YC300LXL-780-11的水泵，其主要性能参数为：
流量545-900m3/h，扬程9-12m，转速980r/min，效率78%。
配套电机及功率为Y250M-37，叶轮名义直径335mm。
其中细格栅计算草图如下：
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。
平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。
故本设计采用平流式沉砂池。
污水经立式污水污物泵提升后经细格栅，进入钟式沉砂池，共两组对称与提升泵房中轴线布置，每组分为两格。
设计参数为：
沉砂池长度9m，池总宽1.2m，有效水深0.96m，贮砂斗容积0.178m3（每个沉砂斗），斗壁与水平面倾角为600，斗高0.68m，斗部上口宽1.23m。
草图如下：
3、SBR反应池
本设计中为进水时间1h；曝气时间h；有效反应时间4h；沉淀时间1h；滗水时间0.5h；除磷厌氧时间0.5h，一个周期TN=6h，经过预处理的污水由配水井连续不断地进入反应池，反应区内安照“进水、闲置、曝气、沉淀、滗水”程序运行。
本设计采用SBR反应池4座，并联运行，运行周期为6h。
单座尺寸为55m*15m*5.5m.反应池内最小水深2.9m,滗水高度1.1m，内设微孔曝气头。
采用膜片式微孔曝气器，每个服务面积Af=0.5m2，曝气头个数为1000个；滗水高度1.56m，滗水速度为0.694m3/s
4、污泥泵房
污泥泵选三台（两用一备），单泵流量Q>2Qw/2＝13.07m3/h。
选用1PN污泥泵Q7.2－16m3/h，H：
14-12m，功率为3kW
4、污泥浓缩池
污泥浓缩的目的是使污泥初步脱水、缩小污泥体积。
为后续处理创造条件。
浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上浮浓缩以及其他浓缩方法。
这里使用重力浓缩—辅流式污泥浓缩池。
浓缩后的污泥采用带式压滤机处理污泥，最后产生的干泥运往垃圾焚烧厂处理。
设计参数：
设计流量：
每座1344.4kg/d，采用2座，进泥浓度10g/L，污泥浓缩时间13h，进泥含水率99.0%，出泥含水率96.0%，池底坡度0.08，坡降0.28m，贮泥时间4h，上部直径9.5m，浓缩池总高4.68m，泥斗容积5.86m3。
5、贮泥池
设贮泥池1座，贮泥时间12h，选用1PN污泥泵两台，一用一备，单台流量Q7.2～16m3/h，扬程H14～12mH2O，功率3kW。
五、处理构筑物平面布置
处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置。
污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室等，其建筑面积按具体情况而定，在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输，保证30%以上的绿化。
为保证污水处理厂二期扩建工程的实施，在厂区留有一定面积的扩建空间。
六、高程计算
为了降低运行费用和使维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜，厂内高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高，然后根据水头损失，通过水力计算，递推出前后构筑物的各项控制标高。
根据SBR反应池的设计水面标高，推求各污水处理构筑物的水面标高，根据和处理构筑物结构稳定性，确定处理构筑物的设计地面标高。
七、参考资料
《水污染控制工程实践教程》彭党聪主编化学工业出版社；
《水污染控制工程》下册高廷耀、顾国维主编高等教育出版社；
《给水排水工程专业工艺设计》南国英张志刚主编化学工业出版社
《环保设备设计与应用》罗辉主编高等教育出版社
《给水排水设计手册（第九册）专用机械》第三版上海市政工程设计研究院主编中国建筑工业出版社
设计计算书
一、设计流量
生活污水量：
近期30000*200*10-3*1.7=10200（m3/d）；
远期60000*200*10-3*1.7=20400（m3/d）
工业污水量：
近期5000*1.3=7500（m3/d）；
远期10000*1.3=13000（m3/d）
总污水量：
近期17700（m3/d）；远期33400（m3/d）
取设计污水量Q=20000（m3/d）
二、粗格栅
1、主要设计参数
栅条宽度：
S=10mm
栅条间隙宽度：
b=20mm
过栅流速：
v=0.8m/s
栅前渠道流速：
0.5m/s
栅前渠道水深：
h=0.5m
格栅倾角：
α=60°
数量：
1座
单位栅渣量：
W1=0.07m3/103m3
2、工艺尺寸
（1）格栅尺寸
过栅流量：
Q1=Q=20000m3/d=0.2314m3/s
栅条间隙数：
取n=27
有效栅宽：
B=S（n+1）+bn=0.01*（27+1）+0.02*27=0.8m
进水渠道宽度B1：
要求B1*h*v>Qmax
取B1=0.6m
（2）格栅选择
选择GH型回转格栅；
实际过流速度：
m3/s
（3）栅渠尺寸
栅渠过水断面S：
m2
栅槽总长度：
其中
H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m
α1指进水渐宽部分的展开角，一般取20°
3、水头损失
格栅断面为锐边矩形断面（β=2.42）
格栅水头损失：
栅后槽总高度：
H=h+h1+h2=0.5+0.07+0.3=0.87m
h2—栅前渠超高，一般取0.3m
4、栅渣量
对于栅条间距b=20.0mm的中格栅，城市污水中取每单位体积污水拦截污物为W1=0.07m3/103m3，每日栅渣量为
Kz—生活污水流量的总变化系数
拦截污物量大于0.3m3/d，宜采用机械清栅。
三、细格栅
污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。
1、主要设计参数
Q=20000m3/s，S=10mm，b=10mm
过栅速率：
v=0.8m/s
栅前渠道流速：
0.5m/s
栅前渠道水深：
0.4m
倾角：
α=60°
数量：
1座
单位栅渣量：
W1=0.07m3/103m3
2、工艺尺寸
（1）格栅尺寸
栅条间隙数：
取n=66
有效栅宽：
B=S（n+1）+bn=0.01*（66+1）+0.01*66=1.31m
进水渠道宽度B1：
要求B1*h*v>Qmax
取B1=0.8m
（2）格栅选择
选择GH型回转格栅；
实际过流速度：
m3/s
（3）栅渠尺寸
栅渠过水断面S：
m2
栅槽总长度：
其中
H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m
α1—进水渐宽部分的展开角，一般取20°
3、水头损失
格栅断面为锐边矩形断面（β=2.42）
格栅水头损失：
栅后槽总高度：
H=h+h1+h2=0.4+0.2+0.3=0.9m
h2—为栅前渠超高，一般取0.3m
4、栅渣量
对于栅条间距b=10.0mm的中格栅，城市污水中取每单位体积污水拦截污物为W1=0.01m3/103m3，每日栅渣量为
m3/d
污物的排出采用机械装置：
Ø300螺旋输送机，选用长度l=6.0m的一台。
四、平流式沉砂池
1、设计参数
污水在池内的流速：
v=0.3m/s；
最大流量时，污水在池内的停留时间t=45s；
有效水深：
0.25-1.0m，池宽>0.6m；
池底坡度：
0.02
2、计算公式
（1）长度：
L=vt=0.2*45=9m
（2）水流断面面积：
（3）池总宽B：
设格数n=2，每格宽0.6m，则B=1.2m
（4）有效水深：
（5）贮砂斗所需容积
X—城市污水的沉砂量，一般采用30m3/106m3（污水）；
T—排砂时间间隔，这里T=2d；
设每一个有两个沉砂斗：
（6）贮砂斗各部分尺寸
设斗的截面为正方形，取贮砂斗高h3´=0.5m，底宽b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60°，则贮砂斗上口宽b2为
贮砂斗的容积V1为
S1、S2—分别为贮砂斗上口和下口的面积
（7）贮砂室的高度h3：
设采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则
（8）池总高h
h=h1+h2+h3=0.3+0.96+0.68=1.94m
（9）核算最小流速vmin
3、沉砂量
五、SBR反应池
1、硝化所需要的最低好氧污泥龄θS,N（d）
µ—硝化细菌比生长速率（d-1），t=15℃时，µ=0.47d-1。
fs—安全系数，取fs=2.0。
T—污水温度，T=15℃。
2、系统所需要的反硝化能力（NO3-ND）/BOD5kgN/kgBOD5
TNi—进水总氮浓度，TNi=30mg/l。
TNe—出水总氮浓度，TNe=25mg/l。
S0—进水BOD5浓度，S0=200mg/l。
3、反硝化所需要的时间比例tan/（tan+ta）
一般认为约有75%的异氧微生物具有反硝化能力，在缺氧阶段微生物的呼吸代谢能力为好氧阶段的80%左右。
tan—缺氧阶段所经历的时间，h。
ta—好氧阶段所经历的时间，h。
4、各部分处理时间的确定
进水时间ti=tan=1h；曝气时间ta=3h；有效反应时间tR=ti+ta=1+3=4h；沉淀时间ts=1h；滗水时间td=0.5h；除磷厌氧时间tp=0.5h
一个周期TN=6h
5、硝化反硝化的有效污泥龄θS,R（d）和总污泥龄θS,T（d）
6、日产污泥量Spkg/d（以干污泥计）
其中，S0—进水BOD5浓度，S0=200mg/l=0.2kg/m3；
SSi—进水SS浓度，SSi=0.25kg/m3；
SSe—出水SS浓度，SSe=0.03kg/m3；
YH—异养微生物的增殖速率，YH=0.5kgDS/kgBOD5；
bH—异养微生物的内源呼吸速率，bH=0.08d-1；
YSS—不能水解的SS的分率，YSS=0.5；
fT,H—异养微生物的生长温度修正，fT,H=1.072（t-15）。
Sp,chemical—加药产生的污泥量，Sp,chemicall=0
设池子数n=4，则每个池子的污泥总量ST,Pkg/池（以干污泥计）：
kg/池
7、每个池子的贮水容积V0水m3。
V0水
设V0水占池子总体积V0的31.25%，则，
V0=V0水/31.25%=4000m3
8、滗水高度ΔHm3。
沉淀时间t一般是从曝气结束后10min开始，至滗水结束时止，所以t=ts+td10/60h。
为了保证出水水质，滗水水位与污泥面之间要求有一个最小安全高度Hs，一般为0.6-0.9m，取Hs=0.7m。
污泥浓度MLSS=3200mg/l。
取污泥沉降指数SVI=120ml/g
污泥沉降速度Vs=650/（MLSS*SVI）
因为ΔH+Hs=Vs*t，则，
9、确定单个池子表面积A0（m2），尺寸L*B，总高H总（m），最低水位HL（m）。
A0=V0水/ΔH=1250/1.56=801.3m2。
L*B=55*15m
B总=4*15=60m
池子有效水深
，设超高h'=0.5m，则
H总（m）=H0+h'=5+0.5=5.5m
HL（m）=5.0-ΔH=3.44m
10、所需空气量R0m3/d
（1）活性污泥代谢需氧量RO2kgO2/d
V有效=V0*ta/tN=4000*3/4=3000m3
=0.42*20000*（0.2-0.03）+0.11*3.0*4*3000
=9348kgO2/d
a'—异养需氧率0.42-0.53kgO2/kgBOD5.d
b'—自养需氧率0.11-0.188kgO2/kgMLSS.d
（2）反硝化所需要氧量Ro2,NkgO2/d
d—反硝化需氧率d=4.6kgO2/kgNH4-N
TNH4-Ni—进水氨氮浓度，TNH4-Ni=0.03kg/m3
TNH4-Ne—出水氨氮浓度，TNH4-Ne=0.025kg/m3
（3）硝化产生的氧量R'kgO2/d
d'—硝化产氧率，d'=2.6kgO2/kgNO3-N
TNO3-N=0.02kg/m3
R'=d'*Qmax*TNO3-N=2.6*20000*0.02=1040kgO2/d
（4）标准状况下的所需空气量R0m3/d
采用微孔曝气，氧转移效率EA=25%
氧气质量比MO2=0.23
空气密度ρ=1.29kg/m3
=
=141914.8m3/d
=1.64m3/s
11、风机选型
风压P=5.0m
12、曝气装置
采用膜片式微孔曝气器，每个服务面积Af=0.5m2
曝气头个数
个
13、滗水器选型
滗水高度ΔH=1.56m
滗水速度Qd=V0水/td=1250/30=41.66m3/min=0.694m3/s
六、污泥泵房
1、污泥量
以体积计：
2、污泥泵房
SBR反应池产生的剩余污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵（地下式）将其提升至污泥浓缩池中。
处理厂设一座剩余污泥泵房，污水处理系统每日排出污泥干重为6276kg/d,即为按含水率为99％计的污泥流量Qw＝627.6m3/d＝26.15m3/h
（1）污泥泵选型:
选三台（两用一备），单泵流量Q>2Qw/2＝13.07m3/h。
选用1PN污泥泵Q7.2－16m3/h,H：
14-12m,功率为3kW
（2）剩余污泥泵房:
占地面积L×B=5m×4m，集泥井占地面积
七、污泥浓缩池
采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。
1、设计参数
进泥浓度：
10g/L
污泥含水率P1＝99.0％，每座污泥总流量:
Qω＝6276/2kg/d=313.8m3/d=13.8m3/h
设计浓缩后含水率P2=96.0％
污泥固体负荷：
qs=45kgSS/（m2.d）
污泥浓缩时间：
T=13h
贮泥时间：
t=4h
2、设计计算
（1）浓缩池池体计算：
每座浓缩池所需表面积
m2
浓缩池直径
取D=9.5m
水力负荷
有效水深
h1=uT=0.184
13=2.39m取h1=2.4m
浓缩池有效容积
V1=A
h1=29.65
2.4=170.0m3
（2）排泥量与存泥容积:
浓缩后排出含水率P2＝96.0％的污泥,则
Qw′=
按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积
V2＝4Qw′＝4
3.27＝13.08m3
泥斗容积
=
m3
h4——泥斗的垂直高度，取1.4m
r1——泥斗的上口半径，取1.2m
r2——泥斗的下口半径，取0.8m
设池底坡度为0.08，池底坡降为：
h5=
故池底可贮泥容积：
=
因此，总贮泥容积为
（满足要求）
（3）浓缩池总高度：
浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为
=2.4+0.30+0.30+1.4+0.28=4.68m
（4）浓缩池排水量：
Q=Qw-Qw′=13.8-2.27=11.53m3/h
八、贮泥池
1、设计参数
进泥量：
经浓缩排出含水率P2＝96%的污泥2Qw′=2
78.45=156.9m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T＝0.5d=12h
2、设计计算
池容为
V=2Q′wT=156.9
0.5=78.45m3
贮泥池尺寸（将贮泥池截面设计为正方形）
L
B
H=5*5*3.2m有效容积V=80m3
浓缩污泥输送至泵房
剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂的绿地作肥料之用
污泥提升泵
泥量Q=156.9m
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