1、水污染控制工程课程设计城镇污水处理厂设计水污染控制工程课程设计题 目 城镇污水处理厂设计学生姓名学号 学院 建筑与环境学院专业 环境工程年级 2013指导教师 教务处制表二16年 12月 8 日目录：第一章 概述21.1 项目名称-21.2 设计依据21.2.1设计标准规范-21.2.2设计参考书21.3 区域概况3第二章 工程设计-42.1 设计原则及范围42.2工艺方案选择原则-52.3 设计规模及厂址的选择52.4 处理工艺流程的选择与确定72.5 单体工艺设计92.6 主要设备清单-12 2.6.1格栅-12 2.6.2水泵14 2.6.3沉砂池16 2.6.4初沉池（平流式）18 2
2、.6.5曝气池20 2.6.6辐流式沉淀池24 2.6.7污泥脱水间26 2.6.8鼓风机房26第三章 总图设计263.1 总平面图-263.2高程布置-283.3建筑设计-29第四章 结论和建议29第一章概述1.1 项目名称某城镇污水处理厂设计1.2 设计依据1.2.1设计标准规范： 地面水环境质量标准GB3838-88 城市排水工程规划规范CJJ50-94 室外排水设计规范GBJ14-87 城市污水处理厂污水污泥排放标准CG3025-93 污水综合排放标准GB8979-1996 中华人民共和国环境保护法1989.12.26 中华人民共和国水污染防治法1996.5.15 中华人民共和国水污染
3、防治法实施细则1989.7.12 中华人民共和国河道管理条例1.2.2设计参考书：1）给水排水工程快速设计手册2）给水排水工程设计手册（第1册）常用资料，第二版.中国市政工程西南设计研究院主编. 北京：中国建筑工业出版社，1999. 3）给水排水工程设计手册（第5册）城市排水.北京市市政设计院主编.北京：中国建筑工业出版社，1986.4）给水排水工程设计手册（第9册）专用机械，第二版上海市政工程设计研究院主编，北京：中国建筑工业出版社，1999. 5）给水排水工程设计手册（第10册）技术经济，第二版.上海市政工程设计研究院主编. 北京：中国建筑工业出版社，1999. 6）排水工程（下册），第四
4、版。张自杰主编. 北京：中国建筑工业出版社，2000. 7）废水处理工艺设计计算崔玉川主编. 北京：水利电力出版社，1994. 8）水污染控制工程（上册），第二版.高廷耀，顾国维主编.北京：高等教育出版社，1999. 9）杨岳平，徐新华，刘传富主编. 废水处理工程及实例分析. 北京：化学工业出版社，1999. 10）曾科主编. 污水处理厂设计与运行. 北京：化学工业出版社，200111）丁亚兰主编. 国内外废水处理工程实例分析. 北京：化学工业出版社，200012）张统主编. 间隙式活性污泥法污水处理技术及工程实例. 北京：化学工业出版社，2002 13）韩洪军主编. 污水处理构筑物设计与计算
5、. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，200214）高俊发，王彤，郭红军主编. 城镇污水处理及回用技术. 北京：化学工业出版社，200315）孙力平主编. 污水新工艺与设计计算实例. 北京：科学出版社，20011.3 区域概况某城镇要求所有工业废水排放均按照污水排入城市下水道水质标准（CJ18-86）执行。现规划建设一城市污水处理厂，设计规模为30000m3/d，污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）中一级标准的B标准,主要原水水质与排放控制指标如下：指标CODCrBOD5SSpHNH3-N总磷原水指标250-350120-180200-3
6、006-9304排放指标60mg/L20mg/L20mg/L6-98mg/l1.0mg/L原始资料：1. 某城镇污水厂附近地形图一张（见附录）。2. 污水流量：日平均流量为 30000 m3/d；日变化系数和时变化系数分别为：Kd=1.15，Kh=1.25；污水水质：CODCr为310mg/L，BOD5为160 mg/L，SS为170 mg/L； 污水平均温度为16。3. 出水水质：COD60 mg/L，BOD20 mg/L，SS20 mg/L4. 气象资料：夏季主导风向为正南风； 年平均气温为18.5，冬季最低月平均温度为3。5. 水文及地质资料：年平均降水量1600mm； 污水厂附近最高洪
7、水位为270m； 地下水水位2.5-4.5m； 地势由东北向西南倾斜。6. 地形图第二章工程设计2.1 设计原则及范围2.1.1设计原则遵循设计依据并在批准的可行性研究报告基础上，同时在城市总体规划的指导下，根据城市总体规划布局，结合地形条件和社会环境要求，统一规划设计污水处理设施，充分发挥建设项目的社会、环境和经济效益。积极稳妥地采用先进的SBR工艺处理技术，节省建设投资和运行成本，力争将污水处理与生态环境的美化结合起来。采用适当的自动化技术监测仪表，提高运行管理水平和运行的稳定性。污水处理厂选址应适合当地情况，以最大的可能减少投资，使资金发挥最大效益。2.1.2设计范围对污水处理厂内的主要
8、污水处理构筑物的工艺进行设计，包括格栅、沉砂池、SBR工艺曝气池、污泥浓缩池、污泥贮泥池等。2.2工艺方案选择原则作为乡镇基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，乡镇污水处理厂工程的建设和运行意义重大。由于乡镇污水处理厂的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在污水处理厂工艺方案确定中，将遵循以下原则：（1
9、）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定的排放要求。（2）基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。（3）运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处埋构筑物的处理能力。（4）选定工艺的技术及设备先进、可靠。（5）便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。本工程要求的污水处理程度较高，对污水处理工艺选择应十分慎重。本方案设计的污水处理工艺选择针对该城镇污水量和污水水质以及经济条件考虑适应力强、调节灵活、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟先进工艺。2.3设计规模及厂址的选择
10、厂址选择原则1）为了保护环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，这个防护距离根据当地具体情况而定，一般不小于300m。2）厂址应设在流经城市水源的下游，离城市集中供水水源处不小于500m。3）在选择厂址时尽可能少占农田或不占农田，而处理厂的位置又应便于农田灌溉和消纳污泥。4）厂址应尽可能在城市和工厂夏季主导风向的下风向。5）要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间的水头损失，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力消耗。6）厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受或水淹没的威胁。7）厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区，以利施工，
11、并降低造价。8）厂址的选择应考虑交通运输及水电供应等条件。9）厂址的选择应结合城市总体规划，考虑远期发展，留有充分的扩建余地。平面布置原则1）按功能分区，配置得当。2）主要指对生产，辅助生产，生产管理，生活区等各部分布置。既有利于生产又避免非生产人员在生产区通行或逗留，保证安全稳定生产。3）功能明确，布置紧凑。4）首先保证生产的需要，结合地形，地质，土方，结构和施工等因素全面考虑。布置力求减少占地面积，减少管道长度，便于操作管理。5）顺流排列，流程简捷。6）各水处理构筑物尽量按流程方向布置，避免与进出水方向相反安排。各个单元之间的管道连接，应以最短线路连接，避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将
12、管道线埋在构筑物的下面。7）充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。8）某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于放空，排泥，又减少了工程量，而另一些建筑物放在较底处，使水流按重力顺畅输送。9）应预留余地。考虑扩建和施工。10）水处理构筑物的布置应注意风向和朝向。11）将排放异味，有害气体的水处理单元布置在居住与办公室的下风向，另外，还要考虑主导风向的影响。4）在计算留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降低运行费用。2.4处理工艺流程的选择与确定2.4.1氧化沟方案氧化沟污水处理技术，是20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来，这项技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国已被广
13、泛采用，工艺及构造有了很大的发展和进步。随着对该技术缺点（占地面积大）的克服和对其优点（基建投资及运行费用相对较低，运行效果高且稳定，维护管理简单等）的逐步深入认识，目前已成为普遍采用的一项污水处理技术。目前常用的几种商业性氧化沟有荷兰DHV公司60年代开发的Carrousel氧化沟，美国Envirex公司开发的Orbal氧化沟，丹麦Kruger公司发明的DE氧化沟等。在我国，氧化沟工艺是使用较多的工艺。氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为A/O工艺；氧化沟前增加厌氧池可成为A2/O（A-A-O）工艺，实现除磷。由于氧
14、化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点：工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。一般情况下，氧化沟工艺可比传统活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统，基建投资少。另外，由于不采用鼓风曝气的空气扩散器，不建厌氧消化系统，运行管理要方便。处理效果稳定，出水水质好。实际运行效果表明，氧化沟在去除BOD5和SS方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水，运行也更稳定可靠。同时，在不增加曝气池容积时，能方便地实现硝化和一定的反硝化处理，且只要适当扩大曝气池容积，
15、能更方便地实现完全脱氮的深度处理。基建投资省，运行费用低。实际运行证明，由于氧化沟工艺省去初沉池和污泥厌氧消化系统，且比较容易实现硝化和反硝化，当处理要求脱氮时，氧化沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多（当只需去除BOD5时，可能节省不多）。同样，当仅要求去除BOD5时，对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运行费用比传统活性污泥法略低或相当，而要求去除BOD5且去除NH3-N时，氧化沟工艺运行费用就比传统活性污泥法节省较多。污泥量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达2030d，污泥在沟内得到了好氧稳定，污泥生成量就少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管理。具
16、有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。水流在氧化沟中流速为0.30.4m/s，氧化沟的总长为L，则水流完成一个循环所需时间t=L/S,当L=90600m时，t=520min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间T为1024h，因此可计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为30280次不等。可见原污水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释，因此具有一定承受冲击负荷的能力。占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较长，使氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积，占地面积可能会大些，但因为省去了初沉池和污泥厌氧消化池，占地面积总的来说会少于传统活性污泥法。2.5.2
17、A2/O法A2/O工艺自被开发以来,就因为其特有的经济技术优势和环境效益,愈来愈受到人们的广泛重视.通常称为A2/O工艺的实际上可分为两类,一类是厌氧/好氧工艺,另一类是缺氧/好氧工艺.厌氧状态和缺氧状态之间存在着根本的差别:在厌氧状态下既有无分子态氧,也没有化合态氧,而在缺氧状态下则存在微量的分子态氧(DO浓度0.5mg/L),同时还存在化合态的氧，如硝酸盐。A2/O工艺特点:厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。在同时脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。在厌氧缺氧好氧交替运行条件下，丝状菌
18、不会大量繁殖，SVI一般少于100，污泥沉降性好。污泥中磷含量高，一般在2.5%以上。该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中携带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮效果不可能很高。综上所诉选择A2/O工艺为本厂的污水处理工艺。2.5单体工艺设计2.5.1工艺流程具体流程如下图2.1:图2.1工艺流程图2.5.2主要构筑物的选择1.格栅2.沉砂池沉沙池的功能是去除相对密度较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，他们的相对密度约为2.65，沉沙池一般设置于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可以设置于沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及消除颗粒对污泥厌氧消化处理的影响。常用的沉
19、沙池有平流沉沙池、曝气沉沙池等。由于本设计的处理量不大，并且污水经过粗格栅除渣，对泵站影响不大，为了便于清砂，沉沙池设于泵站后。本设计沉砂池采用了旋流式沉砂池(分两组设2池，型号旋流式沉砂池7)，采用气提排砂，在排砂之前有一气洗过程，这使得排出的砂含有机物较少，有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。3.初沉池初沉池是作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理的对象是悬浮物质（SS约可去除40%55以上），同时也可去除部分BOD5（约占总BOD5的2540，主要是非溶解性BOD），以改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD负荷。初沉池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池
20、、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。本设计采用了成本较低，运行较好的平流式沉淀池，该池施工简易，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强。4.生物化反应池A2/O工艺是Anaorobic-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，A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧好氧除磷工艺（A/O）的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能，可以针对现今污水特点（水体富营养化）进行有效处理。该工艺在厌氧好氧除磷工艺（A/O）中加入缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。A2/O工艺流程图如图2.2所示：图2.2 A2/O工艺流程图在厌氧池中，原
21、污水及同步进入的从二沉池的混合液回流的含磷污泥的注入，本段主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，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，NH3-N，因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。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，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速
22、度下降。脱氮过程是各种形态的氮转化为N2从水中脱除的过程。在好氧池中，污泥中的有机氮被细菌分解成氨，硝化作用使氨进一步转化为硝态氨（主要是依靠细菌水解氨化作用和依靠亚硝化菌与硝化菌的硝化作用）；在缺氧池中，硝态氨进行反硝化，硝态氨还原成N2逸出（主要是依靠反硝化菌的反硝化作用）。除磷过程是使水中的磷转移到活性污泥或生物膜上，而后通过排泥或旁路工艺加以去除。在厌氧池中，使含磷化合物成溶解性磷，聚磷细菌释放出积储的磷酸盐；在好氧池中聚磷细菌大量吸收并积储溶解性磷化物中的磷合成ATP与聚磷酸盐，而这一过程是依靠好氧菌聚磷细菌。整个工艺的关键在于混合液回流，由于回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池后，可以
23、从原污水得到充足的有机物，使反硝化脱氮得以充分进行，有利于降低出水的硝酸氮，同时也可以解决利用微生物的内源代谢物质作为碳源的碳源不足问题，改善出水水质。所以，A2/O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对CODNB的去除效果。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。5.二沉池二沉池在二级处理中，在生物反应池构筑物的后面，在活性污泥工艺
24、中，用于沉淀分离活性污泥并提供污泥回流。二沉池与初沉池相似，按池内水流方向的不同，同样可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。本设计采用辐流式沉淀池。其特点有：运行好，较好管理。6.浓缩池浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的体积大幅度地降低，从而可以大大降低其他工程措施的投资。污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。本设计针对污泥量大、节省运行成本，采用了重力浓缩方法，重力浓缩具有以下几个优点：贮存污泥能力高；操作要求不高；运行费用少，尤其是电耗。缺点：占地面积大；会产生臭气；对于某些污泥作用少2.6主要
25、设备清单2.6.1格栅1.设计说明格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等，起净化水质，保护水泵的作用，同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷，使之正常运行。格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式，可采用人工清渣或机械清渣。本设计采用粗格栅和细隔栅进行隔渣，分别设置在污水泵房前后,以去除不同大小的废渣,由于栅渣量较大，采用机械清渣方式。2.设计参数（1）水泵前格栅栅
26、条间隙，应根据水泵允许通过污染物的能力来确定。（2）污水处理系统设计中，设二道格栅，一般在泵房前设一道中格栅，在泵房后设一道细格栅。同时格栅栅条间隙应符合下列要求：人工清除为25-40mm；机械清除为16-25mm；最大间隙40mm。（3）栅渣量在无当地运行资料时，可采用以下数据。格栅间歇16-25mm；0.10-0.05m3栅渣/10m3污水。（4）每日栅渣量0.2m3，一般采用机械清渣，同时机械格栅不宜少于2台，并一用一备。（5）栅前渠道内的水流速度一般为0.4-0.9m/s，过栅流速一般为0.6-1.0m/s，格栅倾角一般为45-70，而机械格栅一般为60-70，特殊类型可达90。（6）
27、通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.15m。（7）放置格栅的沟深超过7m宜选用钢丝绳型格栅机；深度在2m或2m以下宜采用弧格栅；中等深度宜采用链式除污机。（8）单台格栅机工作宽度一般不大于3.0，超过时刻采用多台。（9）栅条的高度一般按正常高水位决定，当前池内设有可靠的自动装置时，则栅条的高度应比正常高水位高出1.0m以上，以增加安全度。如无可靠的自控设备，则栅条的高度应考虑非常高水位。（10）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m。其工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过道宽应小于1.2-1.5m。工作台应有安全和冲洗设施。3.设计计算（1）中格栅Qmax=3
28、0000Kz=30000*1.438=43140m3/d=0.500m3/s设栅前水深h0.5m, 过栅流速v1.0m/s ,采用中格栅, 栅条间隙宽度e20mm, 格栅安装倾角60格栅的间隙数：n=46.5 取47个（2）栅槽宽度：取栅条宽度S=0.01mB=S（n-1）+en=0.01(47-1)+0.0247=1.4m（3）进水渠道渐宽部分长度L1： 若进水渠宽B11.0m，渐宽部分展开角120,此时进水渠道内的流速为1.0m/s， 格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2：（4）过栅水头损失： 因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据带入式得：栅后槽总高度取栅前渠道超高h1=0.3m，格栅前槽总高则栅后槽总高度为：栅槽总长：（5）每日栅渣量：取W1=0.05m3/103m3, 由于每日渣量较大，采用机械清渣的方式。2.6.2水泵1.水泵总扬程计算设计流量：Q=300001.438/24=1797.5/h=499.3L/s；（1） 集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为6.74-（-1.91）=8.65m（2） 出水管线的水头损失，每台泵单用一根出水管，其流量为Q。=898.8/h，选用的管径为300mm 的铸铁管，查表v=
