1、生活污水处理与中水回用工程设计方案设计方案生活污水处理及中水回用工程方案设计方案*是一所以工学为主，兼有理学、管理学、文学、经济学、法学、教育学等学科的省属普通本科院校。学院现有全日制普通本、专科在校生2.75万人。由于高校人口密度大，用水量大且多样化，每年学校因用水需要投入大量的资金。随着水资源的日趋紧和污水处理技术的不断成熟，很多高校积极尝试采用分散式污水处理技术并对处理过的污水进行分质回用于绿化、冲厕、景观水体补水等处，取得了很好的效果。结合我校实际情况，对水系统进行重新设计具有很好的现实意义。二、水量、水质资料服务人口：按照学校公布数字或者通过按系部学生数量调查得到，1.1万。水量：根
2、据实际服务人口以及服务功能选择人均水量系数，确定整体流量，水量系数为150l/d进水水质：根据人均产污系数或者参照同类排污单位污水排水水质确定设计进水水质。查资料可知单位：mg/LCODcrBOD5SSpH进 水3001502107.45出 水401056-9排水水质：设计排水应达到中水回用相关标准要求。参照污水综合排放标准（GB8978-1996）和生活杂用水水质标准（CJ/T 48-1999）三、地质资料*（东区）地处市南部，所处地区地质良好。多年主导风向为北风和西北风。夏季主导风向为东南风。降水量多年平均为每年545.98mm；蒸发量多年平均为1451.7mm； 地下水水位为地面下5-6
3、m。四、用地资料污水厂选址可以选择校区空地，区域地势较平坦、开阔。处理厂厂址相对地面标高为0.00，污水厂污水进水总管管底标高（进水泵房处）为-1.00米。 第1章 绪论1.1 设计任务书 一、设计题目：*（东区）生活污水处理及中水回用工程方案设计二、设计容污水处理工程毕业设计，要求完成以下三方面的工作容：1、污水处理方案的论证。包括污水处理基本工艺路线的确定、污水处理工艺流程论证和主要处理构筑物的选型。2、 污水处理和污泥处理工艺设计计算。3、污水厂总体布置图和部分构筑物*工图设计。根据毕业设计的特点，方案论证阶段主要进行方案的技术比较（如处理效果、技术合理性和技术先进性），也可适当进行经济
4、比较（如构筑物容积、占地面积、药剂消耗和运行管理复杂程度等）。整个毕业设计应达到初步设计的要求。三、 设计任务、数量及要求1.水处理工程系统的设计计算（1）处理工艺的选择 (2)污水处理构筑物的设计计算 (3)污泥处理构筑物的设计计算 (4)污水处理厂高程计算2.设计图纸的绘制(1)污水处理厂平面图(2)污水、污泥处理工艺流程图（高程图） (3)主要构筑物(如初沉池、调节池、曝气池、二沉池、污水提升泵站、氧化塘；污泥回流泵站)工艺图 3.设计说明书，计算书编制按*毕业设计说明书（论文）撰写规要求要求编写。4任务划分四、设计要求及设计要点（一）总体要求1. 方案选择合理，确保污水经处理后的排放水
5、质达到国家排放标准2. 所选厂址必须符合当地的规划要求，参数选取与计算准确3. 全图布置分区合理，功能明确；厂前区，污水处理区污泥处理区条块分割清楚。延流程方向依次布置处理构筑物，水流创通。厂前区布置在上风向并用绿化隔离带与生产区隔离，以尽量减少对厂前区的影响，改善厂前区的工作环境。4. 构筑物的布置应给厂区工艺管线和其他管线设有余地，一般情况下，构筑物外墙距道路边不小于6米。5. 厂区设置地坪标高尽量考虑土方平衡，减少工程造价，同时满足防洪排涝要求。6. 水力高程设计一般考虑一次提升，利用重力依次流经各个构筑物，配水管的设计需优化，以尽量减少水头损失，节约运行费用，7. 设计中要考虑污泥的处
6、理与处置,随时将排出的污泥进行处理,进行污泥处理构筑物的计算和连接管渠的设计。8. 所选设备质优、可靠、易于操作。并且设计必须考虑到方便以后厂区的改造。9. 进行工程概预算。（二）基础资料数据的收集整理1.主要设计资料 资料名称、来源、编制单位、日期。 2.厂区概况(或区域概况)及自然条件 建设现状、总体规划分期修建计划及其有关情况。 概述地形、工程地质、水文地质、气象、水文等有关情况。 (三) 工程设计要点1. 污水处理设*设计一般规定： 1）污水流量总变化系数自定，但说明理由； 2）处理构筑物流量：生物处理之前，各种构筑物按最大日最大时流量设计；生物处理之后（包括生物处理），构筑物按平均日
7、平均流量设计。 3）处理设备设计流量：各种设备选型计算时，按最大日最大时流量设计。 4）管渠设计流量，按最大日、最大时流量设计。 5）各处理构筑物不应小于2组（个或格），且按并联设计。2. 天然水体（可略）说明排水区域天然水体的名称、卫生情况、水文情况(包括代表性的流量、流速、水位和河床性质等)现在使用情况及当地环境保护部门对水体的排放要求。3. 排水系统选择根据总体规划、当地现状，提出几个可能的排水系统方案，进行技术经济比较，论证方案的合理性和先进性，择优推荐方案，列出方案的系统示意图，该厂污水出路主要有农业灌溉、回用于生产工艺。4. 主要构筑物设计（1）初沉池、二沉池、中沉池等的设计计算及
8、参数选择要合理可行，并根据当地实际水质和出水要求自由选择形式，数量，选择合理的参考书籍。（3）高程布置1）构筑物水头损失、水头损失计算及高程布置参见排水工程（下）。2）明确污水进入格栅间水面相对原地面标高及二沉池出水井水面相对原地面标高。3）污水泵、污泥泵应分别计算静扬程、水头损失（局部水头损失估算）和自由水头确定扬程。 6. 建筑结构设计(可略)说明工程地质条件、地下水位、土壤承载力及冰冻深度等，主要构筑物的结构形式、设计主要尺寸、材料、保温、防水、防腐措*以及特殊基础处理等措*；简要说明辅助建筑的结构类型、建筑标准。职工宿舍的建筑面积和标准等。 五、设计图纸1）污水厂总平面图应按初步设计要
9、求去完成，图上应绘出主要处理构筑物、处理建筑物、辅助构（建）筑物、附属建筑物、道路、绿化带及厂区界限等，并用坐标表示其外形尺寸和相互距离，应有坐标轴线或坐标网格。 总平面图上绘出各种连接管渠，管道以单线表示，并标明管径。图中应附构（建）筑物一览表，说明各构（建）筑物的名称、数量及主要外形尺寸。图中应附图例及必要的文字说明。图中应附比例、风玫瑰图。2）污水高程图上应绘出主要处理构筑物和设*的构造简图，应绘出各构筑物之间的连接管渠。图上应标出各处理构筑物的顶、底及水面标高，应标出主要管渠、设备机组和地面标高。图上应附处理构筑物、设备名称。图上应附图例、比例。3）图中文字一律用仿宋体书写。图例的表示
10、方法应符合一般规定和制图标准。图纸应注明图标及图名。图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别。1.1.1高校生活污水分析及处理方法 高校污水属于生活污水畴。其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，污水可生化性良好，处理难度小。 高校污水的处理工艺依据高校污水排入水体的功能不同而异，常用处理方法有：化粪池、一级处理（初次沉淀池）、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。由于高校污水处理水量较小，管理(manage)水平不高，所以，在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺。第2章 处理工艺确定2.1概述及工艺的确定2.1.1污水处理工艺流程的选定因素1.污水处理程度（1）污水
11、处理程度决定于以下三点:按水体的水质标准确定,即根据地方政府或国家环保部门对收纳水体的规定的水质标准进行确定.（2）按城市污水处理厂处理工艺所能达到的处理程度,一般以二级处理技术能达到的处理程度作为依据.（3）考虑收纳水体的稀释自净能力,这样可以在一定程度上降低对水质的要求,降低处理程度,但对此因采用谨慎态度,取得当地环保部门的同意.当水处理回用时,无论回用的用途如何,在进行深度处理之前,城市水必须经过完整的二级处理.1. 工程造价与运行费用以水处理应达到的水质标准为前提,以处理系统最低造价为目标函数,建立三者之间的相互关系,选择技术可靠、经济合理的处理工艺流程。2. 污水量和水质变化情况污水
12、量的大小是选定工艺需要考虑的因素，水质、水量变化较大的污水，应考虑设置调节池或事故储水池，或选用承受冲击负荷能力较强的处理工艺，或间歇式处理工艺。3. 当地的其他条件当地的地形、气候、地质等自然条件，也对污水处理工艺流程的选择有一定的影响。可以利用各种地形地势设置稳定塘、土地处理等污水自然处理系统；寒冷地区应采用合适与低温季节运行或在适当的技术措*后也能在低温季节运行的处理工艺；地下水位高、地形条件差的地方不应选用深度大、*工难度高的处理构筑物。2.1.2二级处理工艺污水处理厂广泛采用的工艺为活性污泥法和生物膜法，前者广泛应用于城市污水处理厂，后者常用于处理小区和城镇污水，以及一些工业废水。二
13、级处理工艺应根据所要求达到的处理程度和水质水量及当时情况来选择几种可行的处理工艺进行技术比较后以确定最优法案。最优法案应具有处理效果好且稳定、投资省、运行费用低管理简单、占地面积少等优点，并结合实际情况和特点考虑。目前国外城市污水处理厂常用的二级处理工艺主要有普通活性污泥法、A1/O生物脱氮活性污泥法、A2/O生物除磷工艺、生物脱氮除磷工艺、AB工艺、氧化沟、SBR间歇式活性污泥法、CASS工艺等等。由于本项目要求脱氮除磷，下面将介绍几种常见的生物脱氮除磷工艺，以供选择：(1) SBR法（间歇式活性污泥法）间歇式活性污泥法也称为序批式活性污泥法（简称SBR），是在一个反应器中周期性的完成生物降
14、解和泥水分离过程的污水处理过程的污水处理工艺。在典型的SBR反应器中，按照进水、曝气、沉淀、排水、闲置等5个阶段顺序完成一个污水处理周期。SBR工艺是最早的污水处理工艺。由于受自动化水平和设备制造工艺的限制，早期的SBR工艺操作繁琐，设备可靠性低，因此应用较少。近年来随着自动化水平的提高和设备制造工艺的改进，SBR工艺克服了操作繁琐的缺点，提高了设备可靠性，设计合理的SBR工艺具有良好的脱氮除磷的效果，因而今年来备受关注，成为污水处理工艺中应用最广泛的工艺之一。SBR工艺的特点如下：运行灵活。可根据水量水质的变化调整各时段的时间，或根据需要调整或增减处理工序，以保证出水水质符合要求。近似于静止
15、沉淀的特点，使泥水分离不受干扰，出水SS较低且稳定。在处理周期的开始和结束时，反应器水质和污泥符负荷经历了一个由高到低的的变化，溶解氧则由低到高。就此而言，SBR工艺在时间上具有推流反应器的特征，因而不宜发生污泥膨胀。SBR反应器在某一时刻，池水质均匀，具有完全混合的水力学特征，因而具有较好的抗冲击负荷能力。SBR一般不设初沉池，生物降解和泥水分离在一个反应器中完成，处理流程短，占地面积小。因为运行灵活，运行管理成为处理效果的决定因素。这要求管理人员具有较高的素质，不仅要有扎实的理论基础，还应有丰富的实践经验。SBR工艺是目前发展变化较快的污水处理工艺。SBR工艺的新变种有间歇式循环延时曝气活
16、性污泥工艺（ICEAS）、间歇进水周期循环式污泥工艺（CAST）、连续进水周期循环曝气活性污泥工艺（CASS）、连续进水分离式周期循环延时曝气工艺（IDEA）（2）CASS工艺CASS工艺是间歇式活性污泥法的一种变革，并保留了其他间歇式活性污泥法的特点。是今年来公认的生活污水及工业污水处理的先进工艺。CASS工艺的核心是CASS池，其基本结构是：在序批式处理活性污泥的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称为预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动滗水器。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子周期循环运行，少了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可
17、连续进水，间断排水。CASS工艺最早在国外应用均取得了良好的效果，其中去除率90%，去除率95%，并且脱氮除磷较一般的活性污泥法有很大的提高。目前该法在美国、加拿大、澳大利亚等国家的270家污水处理厂得到应用，其中城镇污水处理厂200家，工业废水处理厂70家。CASS工艺脱氮除磷的原理为：除磷是靠预反映区和主反应去完成。硝化和反硝化在主反应区完成。从充水/曝气开始，溶解氧浓度从0 mg/L逐渐增加到2.0 mg/L的过程中，大约有50%的时间。其DO接近于零，大约30%的时间， DO 在1 mg/L左右，大约20%的时间， DO在2 mg/L左右。DO能否进入微生物絮体，取决于絮体大小和活性污
18、泥的耗氧速度。一般情况下，当耗氧速度比较快，DO含量不高时，溶解氧很难进入絮体，这样在絮体形成了微缺氧环境，而硝化产生的较高浓度梯度的可以进入絮体部，使絮体部发生反硝化反应，使硝化和反硝化过程同时发生，不需要设缺氧池和回流系统。CASS工艺与传统的SBR不同之处在于：（1）CASS工艺在进水阶段不设单纯的充水过程或缺氧进水混合阶段；（2）在反应器的进水设一生物选择器，生物选择器是一个容积较小的污水污泥接触区，进入反应器的污水河从主反应区回流的活性污泥（回流量仅为20%）在此相互接触混合。生物选择器的设置严格遵循活性污泥种群的反应动力学规律，创造合适的微生物生长的条件并选择出絮凝性微生物，因而可
19、以有效地保持污泥的良好沉降性能；（3）系统是通过滗水器连续出水的，效果稳定；（4）可以通过调节曝气强度同时实现硝化和反硝化。为了更好的将其引进、消化，开发出适合我国国情的新型污水处理新工艺，工程设计研究总院环保中心与1994年在实验室进行了整套系统的模拟实验，将研究成果成功的应用于处理生活污水和各种不同的工业污水的工程实践中，取得了良好的经济、社会和环境效益。开发的CASS工艺与ICEAS工艺相比，负荷可提高1-2倍，节省占地面积。CASS与传统的活性污泥法和SBR相比具有以下几个方面的特征和优点： 在反应器入口处设一生物选择器，有利于系统中絮凝性细菌的生长并提高活性污泥活性，使其快速地去除废
20、水中溶解性易降解基质，进一步有效地抑制丝状菌的生长和繁殖。这使得CASS工艺的运行不取决于污水处理厂的情况，可以在任意进水速率并且反应器在完全混合的情况下运行而不发生污泥膨胀。 良好的污泥沉降性能。CASS反应池中的混合液污泥浓度在最大水位时与传统活性污泥基本相同，由于曝气结束后的沉降阶段整个池子的面积均可以用于泥水分离，其固体通量和泥水分离效果要优于传统的活性污泥法，而且由于CASS池长宽比的合理确定，保证了CASS池污泥的沉降，取得了良好的泥水分离效果。曝气阶段结束后混合液中残留的能量用于沉淀初期的絮凝阶段，又可进一步强化絮凝的效果。 可变容积的运行提高了对水质、水量波动的适应性和操作运行
21、的灵活性。 良好的脱氮除磷性能。如前所述，CASS工艺在不设缺氧混合阶段的情况下，能在曝气阶段创造条件有效的进行硝化反硝化，从而使系统有良好的脱氮效果。CASS系统使活性污泥不断的经过耗氧和厌氧的循环，又利于聚磷菌在系统中的生长和繁殖，而选举器中活性污泥（微生物）能通过快速酶去除机理吸附和吸收大量易降解的热解性有机物，从而保证了磷的去除。 根据生物反应动力学原理，采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率。 工艺流程简单，土建和投资低（无初沉池，二沉池及规模较大的回流污泥泵站），自动化程度高，同时采用组合
22、式的模块结构,布置紧凑，占地少，分期建设和扩建方便。（3）工艺工艺是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺对、SS、N 、P都有很高的去除率。该工艺将生物反应池分为厌氧段、缺氧段、好氧段。在厌氧池中，从二沉池回流的含磷污泥释放磷，使污水中的P的浓度升高，同时溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；另外，因为细胞的合成而被去除一部分，使污水中的浓度下降，但是的含量却没有下降。在缺氧池，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中带人的大量的还原为释放至空气中，因此BOD浓度下降，得浓度大幅度下降。在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，
23、使浓度显著下降，但是随着硝化过程使得浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄入，也以较快的速度下降。所以工艺可以同时完成有机物的去除，消化脱氮，磷的过量摄入而被去除等功能，脱氮的前提是应该完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池完成脱氮的功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷的功能。（4）氧化沟工艺氧化沟水处理工艺，使20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来之项工艺技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国家已经广泛使用，工艺构造有了很大的发展和进步。氧化沟工艺其实质是活性污泥的一种改型，属于低负荷延时曝气的一种特殊形式。氧化沟工艺具有耐冲击负荷、运行负荷低，处理深度大，污泥产量少，沉降性能好，易于处理；布局紧凑，
24、运行管理方便和能耗低的优点。此外，由于曝气转刷只布置在氧化沟的局部区域，距转刷不同距离处形成耗氧、缺氧、厌氧区，即在连续循环过程中可以交替出现缺氧-耗氧的条件，因而具有反硝化脱氮的功能，常用作生物脱氮工艺。随着新型氧化沟的不断出现，氧化沟技术已经远远的超过了早先的实践围，氧化沟特有的技术经济优势和脱氮除磷的客观需求相结合已经成为一种必然，脱氮除磷的氧化沟是将氧化沟与其它的脱氮除磷工艺相结合，用氧化沟来实现本应由多个反应器来实现的任务，使脱氮除磷工艺更加紧凑，功能更加强大。典型的结合方式为单独的氧化池加氧化沟，在氧化沟中完成硝化和反硝化。2.1.3 水处理工艺的选择（1）氧化沟工艺具有工艺流程短
25、，处理效率高，出水水质稳定，运行简单等优点。但是由于其水利停留时间较长，总的占地面积较大，若减少沟深就必须加大长度，*工就不方便，基建费用和运行费用就会很高，不符合本项目的要求，所以不采用此法。 (2) 工艺中回流污泥进入厌氧区，硝化在耗氧区完成。因此，回流污泥的硝态氮浓度可能相当高，当消耗厌氧区的生物降解基质，聚磷菌的竞争优势不能得到发挥，其结果就相当于降低进水BOD5/TP数值。如果进水BOD5/TP本来就低除磷率就会下降，此时，有必要考虑采用其它工艺。（3）SBR工艺和CASS工艺SBR工艺和CASS工艺都适合小水量的污水处理，因为这两种工艺的自动化控制的程度较高，不需要工作人员要太高的
26、操作水平，（实事上，像这样的小型污水处理站也不可能吸引高水平的环保人员。）相对而言，CASS由于连续进水的特点因而比SBR更具有竞争力，因此，在工艺上选择了CASS工艺。2.2污泥处理2.2.1 污泥处理的目的在水处理阶段中，CASS池排出的污泥，其含水率为95%-98%，污泥中主要是生物。污泥的含水率高，容积大，不利于输送和外置；同时还含有大量的有机物，使污泥容易腐化。此外，污泥还含有一些有毒物质，所以应对污泥进行有效处理，并应达到以下四个目的：（1）稳定，去除污泥中的有机物，使之得到稳定，防止腐化，影响环境。（2）减容，降低污泥含水率，减少体积。（3）无害化，消灭寄生虫和病源微生物。（4）
27、污泥合理利用，实现污泥资源化。2.2.2污泥处理工艺由于本工艺采用脱氮除磷工艺处理污水，污泥性质较稳定，而且水量不大，剩余污泥量较少，可以不进行硝化，这样就减少了消化池加热、搅拌和废气处理等一系列构筑物及设备的投资费用。2.2.3方案选择本设计因污泥量少故采用小直径的污泥浓缩池，之后经过一台污泥离心机脱水外运。2.3污水深度处理城市污水深度处理的目的是为了污水回用。我国水资源匮乏，已经成为经济建设和人民生活水平提高的制约因素，污水资源化，即污水经过适当的处理加以回用时解决水资源短缺的一项良策，也是一种必然趋势。1.城市污水回用水质要求回用水水水质应满足下列各项指标；大肠杆菌数 3 个/MLPH
28、值 5.88.6臭味 不使人有不快的感觉BOD 15 mg/LCOD 30 mg/L进行消毒杀菌，水中应该保证有足够的余氯。2.城市污水深度处理系统（1）格栅沉沙池初沉池生物处理工艺二沉池滤池杀菌储水池（2）格栅沉沙池初沉池生物处理工艺二沉池混凝沉淀滤池杀菌储水池（3）格栅沉沙池初沉池生物处理工艺二沉池生物膜法处理沉淀池滤池杀菌储水池（4）格栅沉沙池初沉池生物处理工艺二沉池滤池活性炭吸附杀菌储水池（5）格栅沉沙池初沉池生物处理工艺滤池杀菌储水池（6）格栅沉沙池初沉池生物处理工艺二沉池膜分离法杀菌储水池3.各构筑物处理效率初沉调节池 BOD：30% SS: 50%CASS池 BOD: 85% S
29、S: 15%澄清池 BOD: 15% SS: 80%过滤池 BOD: 20% SS: 85%消毒池 BOD: 10% SS: 20%2.4整体工艺流程确定根据以上的分析，本设计整体工艺流程图如下：污水细格栅初沉调节池泵普通活性污泥法二沉池澄清池过滤池消毒池清水池中水回用如下图：第3章 初沉调节池的设计3.1 初沉调节池设计说明初沉调节池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，或作为二级处理厂设在生物处理构筑物的前面。处理对象是悬浮物质，同时可去除BOD5，可改善生物处理构筑物运行条件并降低BOD5负荷。按处理方式不同分：对角线调节池、折流调节池。本次选择的是类似于初沉池的调节池，它具有沉淀效果好，对
30、冲击负荷和适应温度变化，平面布置紧凑，占地面积小等优点。3.1.1 初沉调节池的具体设计（1） 池子容积 t取1.5h V=Qt/1.4=68.751.5/1.4=73.67m2（2） 调节池面积 设有效水深h=2.0mA=V/h=73.67/2.0=36.84m2（3） 调节池池长 设池宽b=5m L=A/b=36.84/5=7.4m （4） 池子设计一个泥斗（5） 设计泥斗倾角为45（6） 设超高h1=0.3m（7） 设斗的下部正方形边长为2.0m 则计算斗高h2=1.0m（8） 调节池的总高H= h1+h+ h2=0.3+2.0+1.0=3.3m但因为池子要向地面以下挖掘故池子深度有所改
31、变，将在高程的计算中详细介绍。第4章 重力浓缩池的设计计算4.1 污泥浓缩池的设计说明（1）重力浓缩池的作用本设计采用的是重力，浓缩池中的圆形浓缩池主要用于浓缩初次污泥及初次污泥和剩余污泥的混合污泥。（2）设计数据1. 进泥含水率：当为实次污泥时，其含水率一般为95%97%；当为剩余活性污泥时，其含水率一般为2. 污泥固体负荷：当为初次污泥时，污泥固体负荷采用；当为剩余活性污泥时，污泥固体负荷采用3. 浓缩后污泥含水率：由二沉池进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99。2%99。6%时，浓缩后污泥含水率为97%98%4. 浓缩时间不宜小于12小时，但也不超过24小时；5. 有效水深一般宜为4m，最低不小于3m;污泥室容积和排泥时间：应根据排泥方法和两次排泥间隙时
