毕业设计--污水处理厂工程设计.doc

华东交通大学理工学院毕业设计（论文）华东交通大学理工学院本科生毕业设计（论文）题 目： 广州黄阁镇污水处理厂工程设计 分 院： 土木建筑分院 专 业： 给水排水工程 班 级： 2班 学 号： 20090110070221 姓 名： 吴波 指导教师： 党晓芳 摘 要我国水体污染主要来自两方面，一方面是工业发展超标排放工业废水，二方面是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，导致大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。近年来工业废水经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。本设计为广州黄阁镇污水处理厂工程工艺设计，污水处理厂处理规模为近期期20000m3/d，远期期30000 m3/d。污水主要来源为生活污水和工业废水，主要污染物质为NH3-N、BOD、COD，适宜采用生化处理方法。经过方案比较，确定采用氧化沟工艺。NH3-N、BOD、COD的去除率分别达到77.14%、95.43%、78.57%，污水处理厂处理后的出水达到污水综合排放标准（GB8978-1996）中的二级标准。污水和活性污泥的混合液在氧化沟中进行不断的循环运动，具有良好的去除BOD、COD及脱氮除磷的功能。另外，工艺流程简单，构筑物少，构造形式多样，运行较为灵活，运行稳定性好，基建投资省，运行费用低，操作管理方便，出水水质好也是氧化沟优于其他处理工艺的地方。 关键词：污水处理；氧化沟；脱氮除磷；BOD；CODIAbstractWater pollution in our country mainly from two aspects, one is the excess emissions of industrial development, industrial waste water, the second is the urbanization because facilities for central treatment of urban sewage discharge and serious lack of, a large number of untreated sewage directly into the water cause environmental pollution. Industrial waste water after treatment is reduced in recent years, continued to grow, but city life sewage accounted for over 51% of the water pollution. This design is about the sewage treatment plant in Guangzhou, huangge town . The construction of this plant is 30000 m3/d. The main origin of the sewage is the sanitary sewage and the industrial waste. The main polluting is the NH3-N, BOD, COD. It is suitable to use the biochemistry processing method. After the comparison of the plan, the Oxidation Ditch craft was chosen as the process. The elimination rate of the NH3-N, BOD, COD respectively achieved 77.14%, 95.43%, 78.57%. The outlet water of the treatment meets the level two of the National Sewage Discharge Standard (GB8978-1996).The mixed liquor of the sewage and the activated sludge are sporting unceasingly in the oxidation ditch. It is good to exclude BOD、COD and take off the nitrogen and the phosphorus. Additionally, the simple processing, the few buildings, the varied structure, the nimble movement, and the good stability of the movement, the province initial cost, the low operating cost, the convenient operation and management, the good quality of the letout water are also the places which the oxidize ditch is better than the other technology.Key Words：Sewage treatment, Oxidation ditch, Niteogen and Phosphorus Removal, Biochemical Oxygen Demand, Chemical Oxygen DemandI目 录摘 要IAbstractII目 录III引 言1第1章 概 述21.1 设计任务和设计依据21.1.1 设计任务21.1.2 设计依据21.2 设计要求21.2.1 污水处理厂设计原则21.2.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则31.3 工程概况31.3.1工程环境概况31.3.2 选题的依据及意义41.4 设计研究内容41.4.1污水处理厂设计规模41.4.2 进水水质41.4.3 处理程度的计算51.5 设计水处理工艺流程51.5.1 工艺流程的比较51.5.2 工艺流程的选择7第2章 主要污水处理构筑物说明82.1 中格栅和提升泵房82.1.1 设计参数82.2 细格栅和沉砂池92.2.1细格栅运行参数92.2.2沉砂池设计92.3 厌氧池102.3.1 设计参数102.3.2 厌氧池尺寸102.4 氧化沟102.4.1 设计参数102.4.2 氧化沟尺寸102.5 二沉池112.5.1 设计参数112.5.2 二沉池尺寸112.6 接触消毒工艺112.6.1 设计参数112.7 液氯消毒工艺122.7.1 设计参数122.7.2 液氯消毒工艺设计142.8 污泥提升泵房142.8.1 设计说明142.8.2 污泥提升泵房设计152.9 污泥浓缩池162.9.1设计参数162.9.2 污泥浓缩池设计162.10 贮泥池162.10.1 设计参数162.10.2 贮泥池设计16第3章 污水厂平面、高层布置说明173.1 平面布置173.2 管线布置173.3 高层布置173.4 辅助建筑物17第4章 污水处理构筑物设计计算194.1 泵前中格栅194.1.1 设计依据194.1.2 设计参数194.1.3 设计计算204.2 污水提升泵房214.2.1 设计依据214.2.2 设计参数224.2.3 泵房设计计算224.3 泵后细格栅234.3.1 设计依据234.3.2 设计参数234.3.3 设计计算234.4 沉砂池254.4.1 设计依据254.4.2 设计参数254.4.3 设计计算264.5 厌氧池274.5.1 设计依据274.5.2 设计参数284.5.3 设计计算284.6 氧化沟284.6.1 设计依据284.6.2 设计参数294.6.3 设计计算294.7 二沉池354.7.1 设计依据354.7.2 设计参数364.7.3 设计计算36图8 辐流式沉淀池计算草图384.8 接触消毒池与液氯消毒工艺384.8.1 设计依据384.8.2 接触消毒池设计参数394.8.3 接触消毒池设计计算394.8.4 液氯消毒工艺设计参数404.8.5 液氯消毒工艺设计计算40第5章 污泥处理构筑物设计425.1 污泥提升泵房425.1.1 设计依据425.1.2 回流污泥泵房425.1.3 剩余污泥泵房435.2 污泥浓缩池445.2.1 设计依据445.2.2 设计参数445.2.3 设计计算445.3 污泥池及污泥泵465.3.1 设计依据465.3.2 设计参数465.3.3 设计计算46第6章 高程计算及污水厂平面设计486.1 水头损失计算486.2 高程确定516.3 污水处理厂总平面布置原则516.3.1 各处理单元构筑物的平面布置526.3.2 管、渠的平面布置526.3.3 辅助建筑物的布置536.3.4 厂区绿化布置53结 论54参考文献55谢 辞56引 言水是人类的生命之源，它孕育和滋养了地球上的一切生物，并从各个方面为人类服务。但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的2.53%，而目前能供人类直接取用的淡水资源仅占0.22%。加之自然水源的季节变化和地区差异，以及自然水体遭到的普遍污染，可能致使直接取用的优质水量日益短缺，难以满足人们的生活所需和工农业生产日益增长的需求，因此保护和珍惜水资源，是整个社会的共同职责。所以说水资源是基础性自然资源、战略性经济资源，水资源安全属于资源和经济安全。80年代以来，废水生物处理新工艺的研究、开发和应用，已在全世界范围内得到了长足的进展，并出现了许多新型的污水处理技术。这些新工艺有的已在国内外实际工程中得到了良好的应用，有的已显示出其良好的应用发展前景、得到广大的研究者和工程技术人员的关注并正在得到不断深入的研究，他们的共同特点是稳定、高效、节能，并具有对污染物去除的多功能性。近年来，随着人口和工业产值也随之增加，生活用水和工业用水的需求也急剧扩大，如此必然引起污水量的增加，一系列水环境问题将日益突出。如不及时对新城区的污水进行治理，那么新城区的水环境污染将严重下去，整个城区的生活环境和生态平衡都将受到更为严重的破坏，而这一切的恢复将是十分缓慢的，要为之付出的代价也十分昂贵。因此，必须在该县建立一座生活污水处理厂。新城区污水通过治理可以缓解和减轻水环境污染，缓解水资源的供需矛盾，为城区的经济文化的发展创造有利条件。工程的兴建，一方面为人们提供优质的生活污水，提高人们的生活质量和健康水平；另一方面是工业用水水质得到保障。55第1章 概 述1.1 设计任务和设计依据1.1.1 设计任务本设计方案的题目为广州黄阁镇污水处理厂工程设计，设计内容包括处理工艺的确定，各构筑物的设计计算，设备选型，管道铺设，平面布置，高程计算，以及完成污水处理厂工艺总平面图，污水处理厂污水和污泥高程图和主体构筑物平剖面图。1.1.2 设计依据（1） 污水排放执行污水综合排放标准（GB8978-1966）一级标准，广东省水污染物排放限值（DB44/26-2001)中规定的城镇二级污水处理厂一级排放标准及国家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级标准的B类要求。（2） 中华人民共和国污水综合排放标准（GB8978-96）（3） 室外排水设计规范（1997年版）GBJ14-87（4） 城市给水工程规划规范GB50282-98（5） 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-89（6） 城市给水工程规划规范GB50282-981.2 设计要求1.2.1 污水处理厂设计原则 1）污水厂的设计应符合适用的要求，首先必须确保污水厂处理后达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物型式、主要设备设计标准和数据等。2）处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。3）处理厂（站）设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用。4）水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。5）污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如泵房、加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖掘和扩建的条件。6）污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施等。7）污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.2.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则 在保证污水处理效果同时，正确处理城市、工业、农业等各方面的用水关系，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺，同时合理设计、合理布局，作到技术可行、经济合理。1.3 工程概况1.3.1工程环境概况 本工程为黄阁镇污水处理厂的施工图设计，污水厂位于黄阁镇东北角，征地140000，设计地面标高用当地基础标高6.0m。经过处理的水排至小虎沥，从小虎沥排至珠江入海口；初沉池与二沉池剩余污泥浓缩处理后用于城市绿地和绿化的用土或肥料。黄阁镇位于广州市南段，东临狮子洋，与东莞市隔洋相望；西与中山市相邻；北与市桥和广州新城相接，南临珠江入海口根据广州市市政基础设施总体规划，黄阁镇建设用地面积为6.33km2。项目服务区现状人口3.5万人，2012年规划人口为黄阁镇8万人。 黄阁镇地区地势较平坦，东部略低，西南部略高，地面标高在5.87.6m（广州高程）本项目所在地是经河口海陆交互沉积物组成。地层自上而下依次为：1.灰色淤泥局部呈灰色泥质亚粘土；2.灰色或黄色砂砾，局部呈灰色中砂，灰色细沙混泥土；3.砂砾强风化层，含石英云母等矿物。土壤承受能力为813t/。该镇区域北面紧邻小虎沥，流向珠江河段的狮子洋，小虎沥沟面宽1214m不等，沟底标高0.8m，河床水位变幅在1.1m2.4m之间。本项目地处北回归线以南，属南亚热带海洋性季风气候温和，雨量充沛。气温：年平均温度为，21.9，历年最高气温37.6，历年最低气温为0.4。月平均最低9.5，月平均最高32.5。降雨：多年平均降雨量为1647.75mm。暴雨强度公式：q=2404.132/(T+7.45)0.600。风向及风速:全年主导风向为西北风和东南风，年平均风速为3.4m/s，年最大风速为21m/s。1.3.2 选题的依据及意义1、依据:因为该镇人口较多，污水排放量大，并且有少量工业废水，如果不经处理直接排放到小虎沥和狮子洋，将对水体造成污染，产生严重后果，因为污水中含氮(25mg/l)磷(4mg/l),属于较多，也可使水体富营养化，所以必须建设污水处理厂对该镇排放的污水进行处理。所选择的污水处理工艺必须具有一定的脱氮除磷功能以防水体的富营养化。据此，需确定污水处理厂的处理工艺流程和处理构筑物的类型与数量，进行处理构筑物及设备的工艺设计计算和污水厂各构筑物以及各种管渠等总体布置。2、意义：培养提高学生综合运用在校所学的基础理论、基础知识和基础技能解决工程实际问题的能力，以达到总结、巩固扩大和深化所学的知识；培养和调动学生学习的主动性和积极性；激发学生创新精神；使学生进一步了解我国基本建设方面的政策，提高学生对国家建设的责任感。通过毕业设计的综合训练，培养提高学生调查研究、查阅文献、收集运用知识的能力；综合分析、制定设计方案的能力；并进一步培养提高学生的计算。绘图、运用工具书和编写说明书的技能，以及运用计算机计算、绘图和进行外语翻译的能力。1.4 设计研究内容1.4.1污水处理厂设计规模 黄阁镇污水处理厂建设用地面积14万,厂区地形较为平坦，地面标高6.0m。规划人口，近期35000人，2012年发展为82000人，该镇污水处理厂规模为近期20000m/d，远期约30000m/d,其中，工业与公共建筑最大日污水量13300m/d,排水采用合流制。该污水处理厂首期工程建成后，接纳的污水以生活污水为主，少量的工业废水。1.4.2 进水水质项目BOD5CODcrSSNH3-NTNTP磷酸盐进水水质（mg/L）140280160253543出水水质（mg/L）2060208201.52Qw/25.26m3/h。选用1PN污泥泵Q 7.216m3/h, H 14-12m, N 3kW。（4）剩余污泥泵房占地面积LB=4m3m2.9 污泥浓缩池2.9.1设计参数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。进泥含水率：当为初次污泥时，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99.2%99.6%。污泥固体负荷：负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80120kg/(m2.d)当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用3060kg/(m2.d)。浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。有效水深一般宜为4m,最低不小于3m。2.9.2 污泥浓缩池设计设计流量：每座1262.72kg/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： 0.152m贮泥时间： 4h 上部直径： 6.0m浓缩池总高： 4.35m 泥斗容积： 2.8m32.10 贮泥池2.10.1 设计参数进泥量：经浓缩排出含水率P296%的污泥2Q w=231.57=63.14m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T0.5d=12h2.10.2 贮泥池设计贮泥池容积：31.57m贮泥池有效容积：42.88m贮泥池尺寸：LBH=3.5m3.5m3.5m第3章 污水厂平面、高层布置说明3.1 平面布置处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，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应考虑：（1）贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。（2）土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段（3）在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求510m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。（4）各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。3.2 管线布置（1）应设超越管线，当出现故障时，可直接排入水体。（2）厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。3.3 高层布置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。根据氧化沟的设计水面标高，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。3.4 辅助建筑物辅助设施分为生产和生活辅助设施。生产辅助设施包括综合办公楼、仓库、车库、机修间、管配件场、电修厂、堆物棚。生活辅助设施包括食堂、锅炉室、宿舍、化验室、篮球场、门卫室。其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽69m次干道宽34m，人行道宽1.5m2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化。第4章 污水处理构筑物设计计算4.1 泵前中格栅4.1.1 设计依据室外排水设计规范GB50014-2006 6.3.2-6.3.9 规定：(1) 污水处理系统或水泵前，必须设置格栅。 (2) (2)格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：a 粗格栅：机械清渣时宜为16-25mm,人工清渣时宜为25-40mm，特殊情况下，最大间隙可为100mm.b 细格栅：宜为1.5-10mmc 水泵前应根据水泵要求确定(3)过栅流速一般采用0.61.0米/秒。除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为6090，人工清除格栅的安装角度宜为3060(4)格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引除污机或移动悬吊葫芦抓斗式除污机应大于1.5m；链动刮板除污机或回转式固液分离机应大于1.0m。 (5)格栅上部必须设置工作平台，平台两侧边道宽度为0.71.0m，采用机械清除时工作平台正面过道宽度不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m，其高度高出格栅前最高设计水位的0.5m，平台上应有安全与冲洗设施。(6)在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2），一般应采用机械清渣。(7)格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9米/秒。(8)通过格栅的水头损失一般采用0.080.15米。4.1.2 设计参数设计流量Q=3104m3/d=0.347m/s栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=20mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60单位栅渣量1=0.05m3栅渣/103m3污水4.1.3 设计计算 （1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽，则栅前水深 （2）栅条间隙数(取n=36) （3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（36-1）+0.0236=1.07m （4）进水渠道渐宽部分长度（其中1为进水渠展开角，=200） （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 （6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则 式中 =（s/e）4/3 h0 计算水头损失 K 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42（7）栅后槽总高度（H） 取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.5+0.103+0.3=0.903 （8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.80/tan=0.1+0.05+0.5+1.0+0.80/tan60=2.11m （9）每日栅渣量= （取=1.5）,所以宜采用机械格栅清渣(10)计算草图如下： 4.2 污水提升泵房4.2.1 设计依据室外排水规范GB50014-2006中规定如下：（1）污水泵站的设计流量，应按泵站进水总管的最高日最高时流量计算确定。（2）污水泵和合流污水泵的设计扬程，应根据设计流量时的集水池水位与出水管渠水位差和水泵管路系统的水头损失以及安全水头确定。（3）集水池的容积，应根据设计流量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定。一般应符合下列要求： a、污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。b、污水泵站集水池的设计最高水位，应按进水管充满度计算。c、集水池的设计最低水位，应满足所选水泵吸水头的要求。自灌式泵房尚应满足水泵叶轮浸没深度的要求。（4）水泵的选择应根据设计流量和所需扬程等因素确定。（5）水泵吸水管设计流速宜为0.71.5 m/s。出水管流速宜为0.82.5 m/s。（6）主要机组的布置和通道宽度，应满足机电设备安装、运行和操作的要求,一般应符合下列要求：a 水泵机组基础间的净距不宜小于1.0m;b 机组突出部分与墙壁的净距不宜小于1.2m;c 主要通道宽度不宜小于1.5m;d 配电箱前面通道宽度，低压配电时不宜小于1.5m，高压配电时不宜小于2.0m。当采用在配电箱后面检修时，后面距墙的净距不宜小于1.0m;e有电动起重机的泵房内，应有吊运设备的通道。4.2.2 设计参数设计流量：Q=347L/s，泵房工程结构按远期流量设计4.2.3 泵房设计计算采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，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。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入神仙沟。各构筑物的水面标高和池底埋深见第三章的高程计算。污水提升前水位-5.23m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.65m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=3.65-（-5.23）=8.88m水泵水头损失取2m从而需水泵扬程H=Z+h=10.88m再根据设计流量301L/s=1084m3/h，采用2台MF系列污水泵，单台提升流量542m3/s。采用ME系列污水泵（8MF-13B）3台，二用一备。该泵提升流量540560m3/h，扬程11.9m，转速970r/min，功率30kW。占地面积为5278.54m2，即为圆形泵房D10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌