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4788008污水处理厂

武昌理工学院

课程设计说明书

生命科学学院

所属课程水污染控制工程（下册）

设计题目城市污水二级处理厂工艺设计

专业环境工程班级1101

学生姓名杨丽萍

设计组别A组

指导教师万红老师

武昌理工学院生命科学学院印制

目录

第一章任务说明书----------------------------------------------------------------------------2

一、二、三课程设计题目、目的及原始资料--------------------------------------2

四、五设计原则、内容及要求--------------------------------------------------------3

第二章设计说明-------------------------------------------------------------------------------4

一设计流量的确定----------------------------------------------------------------------4

二进水水质的确定----------------------------------------------------------------------5

二出水水质的确定----------------------------------------------------------------------6

第三章污水处理工艺流程的选择----------------------------------------------------------6

一、二工艺流程的选择依据及原则-------------------------------------------------6

三、四CASS工艺法的特点及流程图-----------------------------------------------7

第四章构筑物的设计及计算----------------------------------------------------------------8

一格栅的设计及计算-------------------------------------------------------------------8

二泵后细格栅的设计及计算---------------------------------------------------------12

三污水提升泵房的设计及计算------------------------------------------------------15

四沉砂池的设计及计算---------------------------------------------------------------16

五CASS池的设计及计算------------------------------------------------------------20

六污泥提升泵房的设计---------------------------------------------------------------26

七接触消毒池的设计及计算---------------------------------------------------------26

第五章污泥的处理与处置------------------------------------------------------------------27

一污泥处理与处置的基本流程------------------------------------------------------27

二贮泥池的设计及计算---------------------------------------------------------------28

三浓缩池的设计及计算---------------------------------------------------------------28

四污泥消化池的设计及计算---------------------------------------------------------29

五污泥脱水计算------------------------------------------------------------------------30

第六章污泥厂总体布置---------------------------------------------------------------------31

一布置原则及厂址的确定------------------------------------------------------------31

第七章工程技术经济分析

一土建投资费用估算------------------------------------------------------------------32

二设备投资费用估算------------------------------------------------------------------33

三运行投资费用估算------------------------------------------------------------------33

四运行成本合计------------------------------------------------------------------------34

总结----------------------------------------------------------------------------------------------35

参考文献----------------------------------------------------------------------------------------36

第一章任务说明书

一课程设计题目

城市污水二级处理厂工艺设计

二课程设计目的

1巩固《水污染控制工程》课程中所学的理论知识；

2掌握城市污水处理厂设计的基本方法，进行城市污水处理厂二级处理的初步设计综合训练；

3通过课程设计，了解污水处理厂设计的内容、方法及步骤，培养资料运用、数据计算、编写设计说明书和绘制工程图的能力。

4通过课程设计训练，为毕业设计奠定基础。

三设计原始资料

A组（1-10号）题目：

湖北省某城镇人口450000人，居民区建筑室内有给排水卫生设备（包括淋浴设备），工业区污水量5000m3/d,SS为180mg/L,BOD5为225mg/L,PH值为6.9-7.5，所含污染物对生物处理无明显影响。

（按一般城镇生活污水量定额规定，每人每天产生的污水量为110-150L/人.d；按近年来我国实测资料，生活污水中的BOD5和SS浓度分别为20-35g/人.d和35-55g/人.d）。

请设计城市污水二级处理厂一座，要求处理后出水达《污水综合排放标准GB8978-96》规定的一级标准。

委托方提供资料要求如下：

1、该城镇在北边和南边各有一块长200米、宽150米的坡地可供选择作为污水处理厂厂址，长度方向坡度约为0.006，宽度方向标高基本相同，地面平坦，最低地面标高为3.5米，地下水位标高为0.5米，地基承载能力为15吨/m2。

2、城市污水和工业污水收集管网总出口根据地形走势可以设在北边厂址，也可以设在南边厂址。

污水收集管网总出口标高为1.5米。

3、气象资料：

年平均气温15℃，年降水量800mm，夏季计算气温30℃，冬季计算气温5℃；夏季主导风向为东南风，冬季主导方向为西北风。

4.受纳水体水面标高为0.0米，选定排水口与北边厂址距离800米，与南边厂址距离500米。

7设计范围：

污水收集管网总出口开始，受纳水体的选定排水口为止；污泥脱水到含水率小于80%外运另行处置。

四设计原则

1、严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后污水的排放水质达到有关排放标准；

2、采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机地接合起来；

3、采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用；

4、平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地；

5、污水处理厂应尽量操作运行与维护简单方便。

五设计内容和要求

1.选择适当厂址，并根据水质、水量，选定处理方案和工艺流程；并分别附上污水和污泥处理流程图，及各处理构筑物的功能说明。

2.主要构筑物（格栅、集水井、沉砂池、初沉池、生化池、二沉池、污泥浓缩池、消毒池等）有关工艺尺寸的设计计算并分别附图。

生化池可选择传统推流式、氧化沟、A/A/O或生物膜反应器。

设计时要考虑到污水处理厂整体布置（附属构筑物、厂区道路和绿化等）、构筑物施工可行性。

3.平面布置图应绘出主要构筑物、泵站、附属构筑物、道路、厂区界限，标注其外型尺寸和相互距离，并绘出各种连接管渠、阀门计量设备等，并列出设备、构筑物明细表。

4.附属构筑物包括调节池、污水提升泵房、贮泥池、贮气灌、污泥脱水间、污泥回流泵房、仓库、办公室等，要根据厂区合理规划，其尺寸在平面图上要显示出来，并且在计算结果汇总表上也要陈列出来。

5.生化池和二沉池的设计图应包括剖面图和平面图。

6.设计说明书包括设计基本资料、设计内容、设计任务、设计规模及厂址的选择、水质和水量的确定、处理方案和工艺选择、主要构筑物工艺设计计算、工程概算、全厂平面布置等，必要时需附相应的计算草图。

第二章设计说明

一设计流量的确定

（1）平均污水量Qp

1）生活污水量Qp1的计算

式中：

—每人每日平均污水量定额L/（人·d），由已知条件

为110~150L/（人·d），取

=110L/（人·d）

N—设计人口数，45万人

则

=450000

110L/d=49500000L/d=573L/s

总变化系数K总=

=1.3

=573×1.3=744.9L/s=64359m3/d

2）工业污水量

=5000m3/d=57.87L/s

3）平均污水量

573+57.87=630.87L/s

（2）设计最大日污水量

=744.9+57.87=810.2L/s

二进出水水质的确定

（1）进水水质的确定

1）混合污水中SS浓度的计算：

式中：

s—每人每日排放的污水量，

s=120L/（人·d）

as—每人每日排放的SS的量，由已知条件as=35-55g/（人·d），取as=35g/（人·d）

①生活污水中SS浓度的计算

mg/L=292mg/L

②工业污水中SS浓度的计算

由设计原始资料得知Cs2=180mg/L

③混合污水中SS浓度计算

=

=282mg/L

2）混合污水中的BOD5浓度的计算

式中：

s—每人每日排放的污水量，

s=120L/（人·d）

as—每人每日排放的BOD5的量，由已知条件，as=20-35g/（人·d），取as=20g/（人·d）

①生活污水中BOD5浓度的计算

=

mg/L=166mg/L

②工业污水中BOD5浓度的计算

由设计原始资料得知

=225mg/L

③混合污水中

浓度计算

=

=170mg/L

（2）出水水质的确定

1）要求处理后出水达《污水综合排放标准》规定的一级标准。

因此确定本污水厂出水水质控制为：

SS≤10mg/LBOD5≤20mg/L

2）城市污水经处理后，就近排入水体，其出水也可作为杂用回用水。

3）处理厂对污水各项指标的处理程度

式中：

—进水中某种污染物的平均浓度（mg/L）

—出水中该种污染物的平均浓度（mg/L）

将各项水质指标带入上式中，计算出对污水的处理程度如下：

项目

BOD（mg/L）

SS（mg/L）

进水水质

170

282

出水水质

≤20

≤10

处理程度

88%

96%

表1：

进出水水质及污水处理程度

第三章污水处理工艺流程的选择

一工艺流程的选择依据

（1）污水处理级别的确定

选择污水处理工艺流程时首先应按受纳水体的性质确定出水水质要求，并依次确定处理级别，排水应达到国家排放标准（GB8978-1996）

设市城市和重点流域及水资源保护区的建制镇必须建设二级污水处理设施；

受纳水体为封闭或半封闭水体时，为防治富营养化，城市污水应进行二级强化处理，增强除磷脱氮的效果；非重点流域和非水源保护区的建制镇，根据当地的经济条件和水污染控制要求，可先行一级强化处理，分期实现二级处理。

（2）工艺流程选择应考虑的技术因素

处理规模:

进水水质特性，重点考虑有机物负荷，氮磷含量；出水水质要求，重点考虑氮磷的要求以及回用要求；各种污染物的去除率；气候等自然条件，北方地区应考虑低温条件下稳定运行；污泥的特性和用途

（3）工艺流程选择应考虑的技术经济因素

批准的占地面积，征地价格；基建投资；运行成本；自动化水平，操作难易程度，当地运行管理能力

二工艺流程的选择原则

保证出水水质达到要求；处理效果稳定，技术成熟可靠，先进适用；降低基建投资和运行费用，节省电耗；减小占地面积；运行管理方便，运转灵活；污泥需达到稳定；适应当地的具体情况；可积极稳妥的选用污水处理新技术

三CASS工艺法的特点

（1）与SBR比，CASS法的特点

其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好。

进水过程是连续的，因此，进水管道上无需电磁阀等控制元件，单个池子可独立运行；而SBR进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用。

排水是由可升降的堰式滗水器完成的，随水面逐渐下降，均匀将处理后的清水排出，最大限度降低了排水时水流对底部沉淀污泥的扰动。

CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为3/4，所以，CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。

（2）与传统活性污泥法比，CASS法的特点

建设费用低：

省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省10-25%。

以10万吨的城市污水处理厂为例，传统活性污泥法的总投资约1.5亿，CASS法总投资约1.1亿。

工艺流程短，占地面积少：

污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，而没有初次沉淀池、二次沉淀池，布局紧凑，占地面积可减少20-35%。

以10万吨的城市污水厂为例，传统活性污泥法占地面积约为180亩，CASS法占地面积约120亩。

运转费用省：

由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧的浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10-25%。

有机物去除率高，出水水质好：

根据研究结果和工程应用情况，通过合理的设计和良好的管理，对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。

对可生物降解的工业废水，即使进水COD高达3000mg/L，出水仍能达到50mg/L左右。

对一般的生物处理工艺，很难达到这样好的水质。

所以，对CASS工艺，二级处理的投资，可达到三级处理的水质。

管理简单，运行可靠：

污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，工艺本身决定了不发生污泥膨胀。

所以，系统管理简单，运行可靠。

污泥产量低，污泥性质稳定。

具有脱氮除磷功能。

无异味。

（3）CASS法工艺特点

设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长；

对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好，可回用于污水处理厂内的如绿化、浇地、洗车等有关杂用用途；

处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制；

整个工艺运转操作较为简单，维修方便，处理厂内不产生污染环境的臭气和蚊萤；

投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值。

四CASS工艺流程图如下：

图1：

CASS工艺流程图

第四章构筑物的设计及计算

一格栅的设计及计算

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。

一般情况下，分粗细两道格栅。

本设计采用污水泵房前设置粗格栅，细格栅在污水泵房之后并与沉砂池合建，设置格栅的主要作用是用来截流较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等杂质，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。

（1）格栅的设计计算

1）水泵前格栅栅条间隙，应符合下列要求：

人工清除25～40mm

机械清除16～25mm

最大间隙40mm

2）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s.

3）格栅倾角一般用450～750。

机械格栅倾角一般为600～700。

4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s.

5）栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。

在无当地运行资料时，可采用：

格栅间隙16～25mm适用于0.10～0.05m3栅渣/103m3污水；格栅间隙30～50mm适用于0.03～0.01m3栅渣/103m3污水.

6）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。

（2）格栅尺寸计算

设计参数确定：

（设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的）

设计流量Q1=0.81m3/s（设计2组格栅）；

栅前流速：

v1=0.7m/s，过栅流速：

v2=0.9m/s；

渣条宽度：

s=0.01m，格栅间隙：

e=0.02m；

格栅倾角：

α=60°；单位栅渣量：

w1=0.06m3栅渣/103m3污水。

中格栅计算草图如下；

图2：

中格栅示意图

（3）栅槽宽度

栅条的间隙数：

取n=106根

设二座中格栅：

n1=53根

栅槽宽度：

式中：

B—栅槽宽度，m；

S—栅条宽度，m；

e—栅条净间隙，粗格栅e=50-100mm，中格栅e=10-40mm，细格栅e=3-10mm；

n—栅条间隙数；

Qmax—最大设计流量，m3/s；

α—栅条倾角，度；

h—栅前水深，m；

v—过栅流速，m/s，

sinα—经验系数。

（4）栅槽总长度

取进水渠宽度B1=1.125m，则进水渠的水流速度为：

取渐宽部分展开角α1=20°，则进水渠道渐宽部分长度为：

栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽高为：

H1=h+h2=0.7m

则栅槽总长度为：

式中：

L—栅槽总长度，m；

H1—栅前槽高，m；

l1—进水渠道渐宽部分长度，m；

l2—栅槽与出水渠道连接的渐缩长度，m；

α1—进水渠展开角，一般用20°。

（5）过栅水头损失

栅条为矩形断面，取β=2.42。

计算水头损失为

式中：

h1—过栅水头损失，m；

g—重力加速度，9.81m/s2;

k—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3;

（6）栅槽总高度

H=h+h1+h2=0.4+0.11+0.3=0.81m

式中：

H—栅槽总高度，m；

h—栅前水深，m；

h2—栅前渠道超高，m，一般取0.3m。

（7）每日栅渣量

取W1=0.06m3栅渣/103m3污水，则每日清渣量为：

所以采用机械清渣。

式中：

W—每日栅渣量，m3/d；

W1—栅渣量（m3/103m3污水），取0.1-0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值。

（8）格栅选型

由《给排水设计手册》第九册查得，该污水厂中格栅选用链条回转式格栅GH—1600型两台，格栅槽有效格栅宽度1600mm，整机（每台）功率1.3Kw，格栅倾角60°。

（9）格栅工作平台

由《给排水设计手册》第五册得，机械格栅工作平台应高出栅前最高水位设计0.5m。

工作台上应有安全和冲洗设施。

工作平台正面过道宽度不应小于1.5m，两侧过道宽度不宜小于0.7m。

二泵后细格栅的设计及计算

污水经提升泵房提升后，进入细格栅间，除去较为细小的杂质颗粒便于后续处理工艺的进行。

细格栅的计算草图与粗格栅相同（此处省略）。

（1）栅槽宽度

污水设计水量为：

Qmax=0.8102m3/s

设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙e=0.008m，格栅安装倾角α=60°。

栅条的间隙数：

取n=262根

设二座细格栅：

n1=131根

栅槽宽度：

（取栅条宽度S=0.01m）

式中：

B—栅槽宽度，m；

S—栅条宽度，m；

e—栅条净间隙，粗格栅e=50-100mm，中格栅e=10-40mm，细格栅e=3-10mm；

n—栅条间隙数；

Qmax—最大设计流量，m3/s；

α—栅条倾角，度；

h—栅前水深，m；

v—过栅流速，m/s，

sinα—经验系数。

（2）栅槽总长度

取进水渠宽度B1=1.125m，则进水渠的水流速度为：

取渐宽部分展开角α1=20°，则进水渠道渐宽部分长度为：

栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽高为：

H1=h+h2=0.7m

则栅槽总长度为：

式中：

L—栅槽总长度，m；

H1—栅前槽糕，m；

l1—进水渠道渐宽部分长度，m；

l2—栅槽与出水渠道连接的渐缩长度，m；

α1—进水渠展开角，一般用20°。

（3）过栅水头损失

栅条为矩形断面，取β=2.42。

计算水头损失为

式中：

h1—过栅水头损失，m；

g—重力加速度，9.81m/s2

k—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；

（4）栅槽总高度

H=h+h1+h2=0.4+0.36+0.3=1.06m

式中：

H—栅槽总高度，m；

h—栅前水深，m；

h2—栅前渠道超高，m，一般取0.3m。

（5）每日栅渣量

取W1=0.09栅渣/103m3污水，则每日栅渣量为：

所以采用机械清渣。

式中：

W—每日栅渣量，m3/d；

W1—栅渣量（m3/103m3污水），取0.1-0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值；

（6）格栅选型

由《给排水设计手册》第九册查得，该污水厂中格栅选用链条回转式格栅GH—2500型两台，格栅槽有效格栅宽度2400mm，整机（每台）功率1.5Kw，格栅倾角60°。

（7）格栅工作平台

由《给排水设计手册》第五册得，机械格栅工作平台应高出栅前最高水位设计0.5m。

工作台上应有安全和冲洗设施。

工作平台正面过道宽度不应小于1.5m，两侧过道宽度不宜小于0.7m。

三污水提升泵房计算

为了节省水厂的生产费用，污水经粗格栅清渣后，