毕设论文--城某市污水处理厂工艺设计-水污染控制课程设计.doc

水污染控制课程设计
某城市污水处理厂工艺设计

作者姓名：

专业名称：环境工程

指导老师：

目录
第1章 绪论 4
一、基础资料 4
二、污水水质、水量及变化特点 4
三、进水水质、出水目标（执行标准）及去除效率 4
四、确定工艺流程 5
五、相关设计依据 5
第2章 总体设计 6
一、 设计方案的选择与确定 6
1 、根据排放标准确定处理程度 6
2、选择合理的工艺流程 6
二、 工艺流程说明 7
1、工艺流程图 7
2、 各构筑物单元的功能 7
第3章 工艺流程的计算 9
一、 粗格栅 9
1、主要设计参数 9
2、 工艺尺寸 9
3、 构筑物简图 11
二、 集水提升泵房 11
1、 设计水量 11
三、 细格栅 12
1、 主要设计参数 12
2、 工艺尺寸 12
3、构筑物简图 14
四、 平流式沉砂池 14
1、 设计参数 14
2、 工艺尺寸 14
3、 构筑物简图 16
五、 氧化沟工艺的计算和设计 16
1、设计参数 17
2、工艺尺寸 17
3、工艺简图 21
六、二沉池的设计和计算 22
1、 设计参数 22
2、 工艺尺寸 22
3、构筑物简图 24
七、 接触池（消毒池） 24
1、设计参数 24
2、工艺尺寸 24
3、加氯间 25
4、构筑物简图 25
八、 巴式计量槽 26
1、设计参数 26
2、计算 26
3、构筑物简图 26
九、污泥浓缩池的计算与设计 27
1、设计参数 27
2、 工艺尺寸 27
3、构筑物简图 28
十、脱水机房的计算 28
1、压滤机 28
2、 加药量计算 29

第1章 绪论

一、基础资料
（1）城市基本情况
服务人数:250000人
（2）气象与水文资料
风向：多年主导风向为东南风。
水文：降水量多年平均为每年2370mm；
蒸发量多年平均为每年1800mm；
地下水水位为地面下6～7m。
年平均水温：20℃
（3）厂区地形
设计中地面标高为155.00m，进水管底标高151.75m，管径500mm，出水排放水位153.00m。
二、污水水质、水量及变化特点
（1）污水水质
COD≤500mg/L，BOD≤300mg/L，SS≤200mg/L，氨氮≤45mg/L，磷≤6mg/L，pH为6～9。
（2）计算日污水处理量
日平均污水量：

式中： —日平均污水量，；
—人均日排水量，查资料可知可按用水定额的80％计算，；
—服务人口，人。
最大设计流量为日平均污水量乘以总变化系数，即：

式中 —总变化系数，查用内插法求得。
三、进水水质、出水目标（执行标准）及去除效率
表1-1
项目
CO（mg/L）
BOD（mg/L）
SS（mg/L）
氨氮（mg/L）
磷（mg/L）
pH
进水
500
300
200
45
6
6～9
执行标准
100
30
30
25
3
6～9
去除率
80%
90%
85%
44.4%
50%

四、确定工艺流程
污水——粗格栅——集水提升泵房——细格栅——平流式沉砂池——主体反应池——二沉池——消毒池——出水
五、相关设计依据
（1）基础资料里的城市基本情况、气象与水文资料和厂区地形参考自《水污染控制工程课程设计任务书（10级）》。
（2）污水水质参考自《水污染控制工程课程设计任务书（10级）》。
（3）计算日污水量时：
a、人均日排水量按照用水定额的80%计算
表1-2 生活用水定额（L/d）
城
市
规
模
分
区

特大城市

大城市

中、小城市
一
210～340
190～310
170～280
二
150～240
130～210
110～180
三
140～230
120～200
100～170

注：1、居民生活污水定额一般地区可按用水定额的80%计。
2、特大城市指：市区和近郊区非农业人口100万以上的城市；大城市指：市区和近郊区非农业人口50万以上不满100万的城市；中小城市指：市区和近郊区非农业人口不满50万的城市。
3、一区包括：贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、台湾、广东、广西、香港、澳门、海南、上海、云南、江苏、安徽；二区包括：黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东地区；三区包括:新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。
b、总变化系数kt根据下表用内插法求得
表1-3 生活污水量总变化系数kt值
平均日流量 （L/s）
5
15
40
70
100
200
500
≥1000
Kt
2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
（3）执行标准参考自《水污染控制工程实践教程》。

第2章 总体设计

一、 设计方案的选择与确定
1 、根据排放标准确定处理程度
《城镇污水处理厂污染排放标准》（GB 18918—2002）规定了城市污水排放分为一级、二级和三级标准，不同的水域执行不同的标准。以排放标准作为污水处理厂的出水水质可确定相应各污染物的处理程度（见表1-1）。
根据计算出的设计流量可以确定污水处理厂的规模为中型污水处理厂。
2、选择合理的工艺流程
根据原水水质和处理后的目标水质，选择氧化沟工艺进行污水处理。
氧化沟是在20世纪50年代开发的，又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的沟渠形而得名，因为污水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动，在有些资料上也称其为“循环曝气池”、“无终端的曝气系统”。氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。氧化沟一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置，近年来也有采用局部区域鼓风曝气外加水下推进器的运行方式。池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。通过曝气或搅拌作用在廊道中形成0.25～0.30m/s的流速，使活性污泥呈悬浮状态，在这样的廊道流速下，混合液在5～15min内完成一次循环，而廊道中大量的混合液可以稀释进水20～，廊道中水流虽然呈推流式，但过程动力学接近完全混合反应池。当污水离开曝气区后30倍，溶解氧浓度降低，有可能发生反硝化反应。
氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其主要的技术特征有：（1）、氧化沟工艺结合了推流和完全混合两种流态：污水进入氧化沟后，在曝气设备的作用下被快速、均匀地与沟中混合液进行混合，混合后的水在封闭的沟渠中循环流动。氧化沟在短时间内呈现推流式，而在长时间内则呈现完全混合特征，两者的结合，可以减小短流，使进水被数十倍甚至数百倍的循环水所稀释，从而提高了氧化沟系统的缓冲能力。（2）、氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度：由于氧化沟的曝气装置一般是定位布置的，因此在装置下游混合液的溶解氧浓度较高，随着水流沿沟长的流动，溶解氧浓度逐步下降，在某些位置溶解氧的浓度甚至可降至零，出现明显的溶解氧浓度梯度。（3）、氧化沟的整体体积功率密度较低：氧化沟可在比其他系统低得多的整体体积功率密度下保持液体流动、固体悬浮和充氧，能量的消耗自然降低。（4）、氧化沟工艺采用的处理流程十分简捷：氧化沟工艺处理城市污水时可不设初沉池，悬浮状的有机物可在氧化沟内得到部分稳定，这比设立单独的初沉池再进行单独的污泥稳定要经济。由于氧化沟采用的污泥平均停留时间较长，其剩余污泥量少于一般活性污泥法产生的污泥，而且氧化沟排放的剩余污泥已在沟内得到一定程度的稳定，因此一般可不设污泥消化处理装置。（5）、氧化沟处理效果稳定，出水水质好：实际应用表明，氧化沟工艺在有机物和悬浮物去除方面，有比传统活性污泥法更好且更稳定的效果。＾
二、 工艺流程说明
1、工艺流程图

2、 各构筑物单元的功能
（1）格栅的功能
格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料迟沟或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。
（2）提升泵房的功能
提升泵房主要用于提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而净化水质。
（3）沉砂池的功能
沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。
（4）曝气池氧化沟
曝气池氧化沟可以混合液稀释进水20-30倍。
（5）二沉池的功能
二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜。
（6）接触池的功能
接触池即消毒池，用于降解水中的污染物。
（7）浓缩池的功能
浓缩池用于减少污泥体积，便于后续处理。
（8）脱水间的作用
脱水间起到脱水的作用。

第3章 工艺流程的计算

一、 粗格栅
采用机械清渣方法
1、主要设计参数
设计流量（最大流量）：；
栅条宽度:;
栅条间隙宽度：;
过栅流速：;
栅前水深：查管道水力学算图得，，则栅前水深;
格栅倾角：;
数量：2座;
单位体积污水栅渣量：格栅间隙为，则栅渣量W1可取污水。
2、 工艺尺寸
(1)格栅形式 格栅栅条的形式有圆形、半圆形、三角形等，不同的栅条结构水力条件不同，相应地阻力系数也不同，对于其他构筑物而言，格栅阻力要小得多，因此，在考虑格栅栅条形式时主要从清渣方便的角度考虑。
（2）过栅流量

式中：—过栅流量，；
—最大设计流量， 。
（3）栅条间隙数

式中：—栅条间隙数；
—格栅倾角，（°）；
—栅条间隙宽度，；
—栅前水深，；
—过栅流速，。
（4）格栅槽宽度

式中:—栅条宽度，。

（5）过栅水头损失
栅条断面形状选择正方形，则阻力数:
计算水头损失：
过栅水头损失：
式中：—阻力系数,其值与栅条的断面几何形状有关；
—收缩系数，；
—计算水头损失，；
—重力加速度，取
—过栅水头损失，；
—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用。
（6）栅后槽的总高度

式中：—栅后槽总高度，；
—格栅前渠道超高，一般取。
（7）格栅的总长度
进水渠道渐宽部位的长度：
格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度：
格栅前槽高：
格栅总长度：

式中：—进水渠道渐宽部位的长度，；
—进水渠道宽度，，相当于所选择的管径，即；
—进水渠道渐宽部位的展开角度，；
—格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，；
—格栅前槽高，。
（8）每日栅渣量

式中：—每日栅渣量，；
—单位体积污水栅渣量，；
—污水流量总变化系数。
3、 构筑物简图

二、 集水提升泵房
1、 设计水量
设计流量（最大流量）为，选择用3台潜污泵（2用1备），则单台流量为：
2、泵的选择
提升泵房有效水深取2.5m
扬程：；
选择20SA-22JA型单级双吸收中开离心清水泵
泵的尺寸：
3、 集水池
容积（按一台泵最大流量时6min的出流量设计）

面积
集水池长度取7m，宽度
集水池平面尺寸：

三、 细格栅
采用机械清渣方法
1、 主要设计参数
设计流量（最大流量）： ；
栅条宽度：；
栅条间隙宽度：；
过栅流速：；
栅前水深：查管道水力学算图得，，则栅前水深；
格栅倾角：;
数量：2座；
单位体积污水栅渣量：栅条间隙为，则栅渣量为。
2、 工艺尺寸
(1)格栅形式 格栅栅条的形式有圆形、半圆形、三角形等，不同的栅条结构水力条件不同，相应地阻力系数也不同，对于其他构筑物而言，格栅阻力要小得多，因此，在考虑格栅栅条形式时主要从清渣方便的角度考虑。
（2）过栅流量

式中：—过栅流量，；
—最大设计流量， 。
（3）栅条间隙数

式中：—栅条间隙数；
—格栅倾角，（°）；
—栅条间隙宽度，；
—栅前水深，；
—过栅流速，。
（4）格栅槽总宽度

式中:—栅条宽度，。
（5）过栅水头损失
栅条断面形状选择迎水、背面均为半圆形的矩形，则阻力系数为：

计算水头损失：
过栅水头损失：
式中：—阻力系数,其值与栅条的断面几何形状有关；
—形状系数，；
—计算水头损失，；
—重力加速度，取
—过栅水头损失，；
—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用。
（6）栅后槽的总高度

式中：—栅后槽总高度，；
—格栅前渠道超高，一般取。
（7）格栅的总长度
进水渠道渐宽部位的长度：
格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度：
格栅前槽高：
格栅总长度：

式中：—进水渠道渐宽部位的长度，；
—进水渠道宽度，，相当于所选择的管径，即；
—进水渠道渐宽部位的展开角度，；
—格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，；
—格栅前槽高，。
（8）每日栅渣量

式中：—每日栅渣量，；
—单位体积污水栅渣量，；
—污水流量总变化系数。
3、构筑物简图

四、 平流式沉砂池
平流式沉砂池具有截留无机颗粒效果较好、构造较简单等特点，但也存在流速不易控制、沉砂中有急性颗粒含量较高、排砂常需要洗砂处理等缺点。沉砂池的主体部分，实际是一个加宽、加深了的明渠，由入流渠、沉砂区、出流渠、沉砂斗等部分组成，两端设有闸板以控制水流。在池底部设置1～2个贮砂斗，下接排砂管。
1、 设计参数
设计流量（最大流量）：；
流速：；
停留时间：；
2、 工艺尺寸
（1）沉砂部分的长度

式中:—沉砂池沉砂部分长度，；
—最大设计流量时的速度，；
—最大设计流量时的停留时间，。
（2）水流断面面积

式中：—水流断面面积，；
—最大设计流量，。
（3）池总宽度
设沉砂池分格数格，每格宽，则池总宽度：

式中：—池总宽度，；
—沉砂池分格数，格；
—每格宽，。
（4）有效水深

式中：—有效水深，；
（5）贮砂斗所需容积
设排砂时间的间隔，则贮砂斗所需容积

式中：—贮砂斗所需容积，；
—排砂时间的间隔，；
—城镇污水的沉砂量，一般采用；
—污水流量总变化系数。
（6）每个贮砂斗容积
设每一个分格有两个沉砂斗，则每个贮砂斗容积
式中：—每个贮砂斗容积，。
（7）贮砂斗各部分尺寸计算
设贮砂斗底宽，贮砂斗的上口款，斗壁与水平面的倾角为，则由得
贮砂斗下口的面积：
贮砂斗上口的面积：
则贮砂斗的容积：

式中：—贮砂斗容积，；
—贮砂斗高度，；
—分别为贮砂斗下口和上口的面积，。
（8）贮砂室的高度
假设采用重力排砂，池底设0.06坡度坡向砂斗，则贮砂室的高度：

（9）池总高度

式中：—池总高度，；
—超高，。
3、 构筑物简图

五、 氧化沟工艺的计算和设计
采用Carrousel型氧化沟。Carrousel型氧化沟是一多沟串联系统，进水与回流活性污泥混合后，沿水流方向在沟内作不停地循环流动。它的研制的目的是为满足在较深的氧化沟渠中使混合液充分混合，并能够维持较高的传质效率、克服小型氧化沟沟深较浅、混合效果差等的缺陷。实践证明该工艺具有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点。
1、设计参数
设计流量：；
设两组，每组流量：
温度：

2、工艺尺寸
（1）硝化菌的生长速率

;

（2）满足硝化最小污泥停留时间

（3）氧化沟设计污泥停留时间

（4）实际设计泥龄

（5）对应生长速率

（6）去除有机物及硝化所需的氧化沟体积

(7)实际反硝化速率

(8)每日产生的生物污泥量

（9）二沉池设计的生物合成需氮量

（10）折合每单位体积进水用于生物合成的氮量

(11)反硝化量

(12)所去除的氮量

（13）反硝化所要求增加的氧化沟的体积

（14）每组氧化沟的体积

（15）氧化沟设计水力停留时间

（16）取有效水深4.5m，宽度为7m，则所需沟的总长度为496m，超高取0.5m
（17）每组沟需氧量的确定，速率常数k取0.22

（18）混合要求的最小功率

(19)回流污泥浓度

（20）回流污泥量计算（根据物料守恒）

（21）每组沟剩余污泥量计算

3、工艺简图

六、二沉池的设计和计算
二沉池设在生物处理构筑物后面，其功能是既要保证出水的水质，又要保证污泥的回流。
1、 设计参数
设计流量(平均流量+回流污泥量）：；
表面水力负荷：；
沉淀时间：；
水平流速：；
每人每日产生的污泥量：；
设计人口数：；
沉淀池型：平流式沉淀池。
2、 工艺尺寸
（1）沉淀区的表面积

式中：—沉淀区的表面积，
—设计流量（平均流量+回流污泥量），；
—表面水力负荷，。
（2） 沉淀区有效水深

式中：—有效水深，，通常在～；
—沉淀时间，，一般取～。
（3）沉淀区有效容积

式中：—沉淀区有效容积，。
（4）沉淀池长度

式中：—沉淀池长度，；
—水平流速，，一般不大于。
（5）沉淀区的总宽度

式中：—沉淀区的总宽度，。
（6）沉淀池的数量
，则，取，那么，取
式中：—每座沉淀池的宽度，；
—沉淀池的数量。
（7）污泥区的容积
两次排泥的时间间隔按计算，则

式中：—污泥区的容积，；
—每人每日产生的污泥量，；
—设计人口数，人；
—两次排泥的时间间隔，。
（8）沉淀池的总高度

式中：—沉淀池总高度，；
—沉淀池超高，，一般取；
—沉淀区的有效水深，；
—缓冲层高度，，无机械刮泥设备时为，有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板；
—贮泥斗高度，，；
—梯形部分的高度，，；
（9）贮泥斗的容积

式中：—贮泥斗的容积，；
—贮泥斗的上口面积，，；
—贮泥斗的下口面积，，。
（10）贮泥斗以上梯形部分污泥容积

式中：—贮泥斗以上梯形部分污泥容积，；
—梯形上底边长，，相当于沉淀池长度；
—梯形下底边长，，相当于贮泥斗上边长。
3、构筑物简图

七、 接触池（消毒池）
消毒是保证污水安全排放或回，用的最后环节。尽管在污水处理过程中，水中的微生物和可能的致病菌已绝大部分被杀灭或随着沉淀物一起被去除，但经二级处理的城市污水中仍可能含有一些游离的微生物，其排放仍可能对水体的卫生安全造成威胁。因此，消毒是污水处理必须的最终的处理单元。
污水常用的消毒剂为氯系消毒剂，主要为液氯和漂白粉。
1、设计参数
设计流量（平均流量）：；
接触时间：一般为；
廊道内水流速度：。
2、工艺尺寸
（1）接触池容积

式中：—接触池容积，；
—最大设计流量，；
—接触时间，。
（2）接触池面积
接触池平均水深设计为，则接触池面积为

式中：—接触池面积，；
—接触池水深，。
（3）廊道宽
，取，则实际流速

式中：—廊道宽，；
—廊道内水流速度，，取～。
（4）接触池宽
设隔板数，则接触池宽

式中：—接触池宽，；
—隔板数。
（5）接触池长度

式中：—接触池长度，。
将接触池底设计为平底式。
3、加氯间
（1）加氯量
加氯量按每升污水投加计，则每小时需要氯量

（2）加氯设备
选用2台ZJ-2型转子加氯机，一用一备，单台加氯量为，加氯机尺寸：。
4、构筑物简图

八、 巴式计量槽
为了提高污水厂的效率和管理水平，并累计技术资料，以总结运行经验，为以后污水厂的设计提供可靠的依据，必须设置计量设施，正确掌握污水量、污泥量、空气量及动力消耗等。其中最常用的计量槽为咽喉式计量槽中的巴氏计量槽。
1、设计参数
污水流量：
喉宽：

2、计算
根据流量查表得
当时，
式中：
3、构筑物简图

九、污泥浓缩池的计算与设计
1、设计参数
含水率；
污泥密度；
污泥负荷取；
剩余污泥浓度；
污泥流量；
压力溶气罐的表压为；
浓缩池池型：气浮浓缩池。
2、 工艺尺寸
（1）气浮浓缩池面积

（2） 回流比
据经验，气固比取；
采用装设填料的压力罐，；
时，空气饱和溶解度。
流入的污泥浓度，
代入式有：

得
（3）溶气罐净体积
回流水量：
溶气罐净体积按（不包括填料）按溶气水停留计算，则

（4）以水力负荷校核气浮池面积

符合要求。
（5） 浓缩后污泥体积
污泥浓缩前含水率为，浓缩后含水率取，则浓缩后每天产 生的污泥体积
3、构筑物简图

十、脱水机房的计算
1、压滤机
过滤流量：
设置一台压滤机，每天工作16小时，则一台压滤机处理量：

2、 加药量计算
设计流量：;
絮凝剂：;
投加量：以干固体的计，即

十一、 附属建筑物的确定
在污水厂的设计中，根据实际运行条件和要求，污水厂中设有鼓风机房、变电间、食堂和浴室、综合办公室、锅炉房、机修间、仓库、门卫、宿舍。其尺寸见污水厂的平面布置图。