某城市污水处理厂的工艺设计.docx

学号： 常州大学课程设计（论文）题 目 某城市污水处理厂的工艺设计 学 生 学 院 专业班级 指导教师 专业技术职务 二一五年七月 某城市污水处理厂的工艺设计摘 要：本设计处理规模为54954m/d，对该区居民、商业及一些小型企业的生活和部分生产废水进行处理，污水从泵房经格栅到沉砂池，进入初沉池，曝气池，二沉池，再进入消毒池，处理后的出水可达到所要求的处理后要求SS22 mg/L，BOD520 mg/L，剩余污泥从二沉池排出进入浓缩池，再进入脱水机房，最后外运处置。本设计的主要内容包括对泵房、格栅、沉砂池、初次沉淀池、曝气池、二沉池、浓缩池等主要构筑物进行详细、系统的设计计算和说明，确定构筑物的工艺尺寸，主要设备选型，提出土建结构设计、电气控制设计要求，结合地形和设计规范，对污水处理厂进行平面布置和高程布置，对污水处理厂的投资和运行费用进行估算。关键词：生活污水 曝气 浓缩IIProcess design of a municipal wastewater treatment plantAbstract：The construction of this design is 50000 cubic meters per day,For the residential, commercial and some small businesses of life and part of the production waste water treatment, sewage from the pumping station by the grid to sink sand pool, enters the primary settling tank, aeration tank, secondary sedimentation tank, again into the pool disinfection, the treated effluent can reach the required processing requirements of SS is less than or equal to 22 mg / L, BOD5 less than or equal to 20 mg / L, surplus sludge from the secondary sedimentation tank enters concentration pond, then it is dehydrated, at last it is carried out of the plant. Themajor content of this design includes:the calculation and introduction of pump house,grille, grit chamber, oxidation ditch, secondary sedimentation tank, contact tank,sludge impoundmentin detail and systematically, the size design of the mainly constructs, the main equipment selection,design requirements in civil engineering structure and electric control,level assign and vertical assign are done according to the landform and design specification, estimation of investment and operation cost.Keywords: domestic Aeration ConcentrateIII摘要 目次 1 绪论 11.1 设计题目 11.2 设计依据 11.3 设计目的 11.4 设计步骤和方式 11.5 设计参考资料 11.6 设计原始资料 21.7 设计参数 21.8 设计水量计算 21.9 设计水质及处理程度计算 31.10 设计内容及要求 32 方案的确定 32.1 该城市西区生活污水特点 32.2 该城市污水处理的发展趋势 42.3 城市污水处理适用工艺技术选择的原则 42.3.1 技术合理 42.3.2 经济节能 42.3.3 易于管理 42.3.4 重视环境 42.4 城市污水处理技术 42.5 二级处理工艺方案的比较 52.6 处理流程的确定 62.7 工艺可行性分析 63 污水处理构筑物设计说明书与计算书 73.1 进水管设计 73.2 泵前中格栅设计 83.2.1 设计要求 83.2.2 设计参数 83.2.3 设计计算 83.3 泵后细格栅设计 103.3.1 设计参数 103.3.2 设计计算 103.4 提升泵房的设计 123.4.1 设计说明 123.4.2 设计要求 123.4.3 设计参数 123.4.4 设计计算 123.5 沉砂池设计 133.5.1 沉砂池的选型 133.5.2 沉砂池设计要求 133.5.3 沉砂池设计参数 143.5.4 沉砂池设计计算 143.6 初沉池设计 15IV3.6.1 初沉池的选型 153.6.2 初沉池设计要求 163.6.3 初沉池设计参数 173.6.4 初沉池设计计算 173.7 曝气池设计 173.7.1 曝气池的选型 183.7.2 曝气池设计要求 183.7.3 曝气池设计参数 183.7.4 曝气池设计计算 183.8 二沉池设计 233.8.1 二沉池的选型 233.8.2 二沉池设计要求 233.8.3 二沉池设计参数 233.8.4 二沉池设计计算 243.9 消毒池设计 253.9.1 消毒剂的比较 263.9.2 消毒剂的确定 273.9.3 消毒池设计参数 273.9.4 消毒池设计计算 284 污泥处理构筑物设计说明书与计算书 284.1 污泥处理流程的确定 284.2 剩余污泥提升泵房设计 294.2.1 设计说明 294.2.2 设计选型 294.3 污泥浓缩池设计 294.3.1 设计要求 294.3.2 设计参数 304.3.3 设计计算 304.4 机械脱水机房设计 314.4.1 设计参数 314.4.2 设计计算 315 污水处理厂总体布置 315.1 总平面布置 315.1.1 污水处理厂的平面布置原则 325.1.2 污水厂的平面布置 325.2 高程布置 326 相关专业设计要求 336.1 构筑物结构要求 336.1 电气控制设计要求 336.1 日常分析监测项目及取样点要求 336.4 调试与运行控制要求 337 结论 35参考文献 36致谢 37V常州大学本科生课程设计（论文）1 绪论1.1 设计题目某城市污水处理厂的工艺设计1.2 设计依据(1) 污水综合排放标准（GB8978-1996）；(2) 给水排水设计规范；(3) 给水排水工程结构设计规范（GBJ69-84）；(4) 给水排水构筑物施工及验收规范（GBJ93-96）；(5) 混凝土结构设计规范（GBJ10-89）；(6) 室外排水设计规范（GB50014-2006）；(7) 给水排水设计手册（111册）；(8) 给水排水常用数据手册。1.3 设计目的课程设计是学生在一定时间内综合应用所学知识，分析、解决实际问题的一次集中强化训练，是教学计划中的一个有机组成部分。因此，排水处理（污水厂设计）课程设计选题要有利于学生能力的培养，并应符合以下要求：内容综合性，现实针对性，工作量适中。1.4 设计步骤和方式（一）设计步骤1. 污水厂处理污水工艺的确定，在设计说明书上画出工艺流程；2. 根据所给的资料和参数，计算污水厂的设计水量；3. 对格栅的计算和设计；4. 根据水源水质、用户对水质的要求、生产能力、当地条件，并参考水处理试验资料和相似条件下净水厂的运转管理经验，通过技术经济比较确定净水工艺；5. 根据设计要求和规范要求进行设计计算；6. 根据水厂布置的原则进行水厂布置：水厂的布置包括平面布置和高程布置两部分。平面布置的内容主要包括：各种构筑物和建筑物的平面定位；各种输水管道，阀门布置；排水管道（明渠）及窨井的布置；各种管道交叉的位置；道路、绿化、围墙以及辅助建筑的布置等。高程布置的内容主要包括：各生产构筑物和建筑物的标高，如池顶、池底、水面等高程；管线的埋深或标高，一般用等中心标高表示；阀门井、检查井井底井面标高；管道交叉处的管线标高；一、二己泵站内机组的标高和构筑物的覆土标高等。（二）设计方式 课程设计一般分组进行，每一小组一个题目，设计参数有所区别。在方法上，采取集中辅导和个别辅导相结合的方式。1.5 设计参考资料1. 李圭白，张杰.水质工程学M. 北京：中国建筑工业出版社，20052. 严煦世，范瑾初给水工程（第四版）M. 北京：中国建筑工业出版社，20003. 给水排水设计手册（1、3、9、10册等）M. 北京：中国建筑工业出版社4. 给排水快速设计手册（3、4册）M. 北京：中国建筑工业出版社1.6 设计原始资料（一）工程概况 本设计的任务是某市西区污水厂，对该区居民、商业及一些小型企业的生活和部分生产废水进行处理。该市地势东侧比西侧高，北侧比南侧高。排水体制采用分流制。本处理厂服务面积12万平方公里，人口按20万进行设计计算，排水量标准为110升/人.日，工业污水量为1.04万米3/日；公共建筑生活污水量为6300米3/日，日变化系数K日=1.21，K总=1.42，混合水质；SS=220mg/L,BOD5=200 mg/L;PH=78；总N=25 mg/L，P=2.5 mg/L。处理后要求SS22 mg/L，BOD520 mg/L。（二）气象资料：气温年平均11.1，夏季最高月32.3，冬季最冷月-12，夏季主导风向正东风；年平均加降雨量650mm。（三）水文地质资料：总排水口：河底标高10.5米，正常水位10.90米，最高洪峰水位13.3米；地下水深度34米。冰冻厚度73厘米；低耐力1520吨/平方米。（四）进厂干管： 管底标高9.72米，管径900mm，充满度0.7； 注：所有已知高层均为黄海高层。（五）厂区内地势标高按11.5米计算。（六）地震裂度按8度考虑。1.7 设计参数1. 污水产率系数Y=0.55kgss/kgBOD52. 污泥自身氧化率Kd=0.065（l/d）3. a=0.48kgO2/kgBOD5,b=0.012(l/d)4. 有机物降解常数K=0.01755. 污水充氧修正系数 =0.86，=0.921.8 设计水量计算本设计中设计水量的计算包括最大日污水量、最大时污水量的计算。Q均时均日=38700m3/d=447.92L/s。设计最大日流量Qmr=K日Q均时均日=1.2138700=46827m/d。设计最大时流量Qmax=KzQ均时均日=1.4238700=54954m/d。各设计流量汇总如表1-1。表1-1各设计流量汇总项目水量m/dm/hm/sL/sQ均日均时设计最大日流量Qmr设计最大时流量QMAX3870046827549541612.501951.132289.750.450.540.63447.92541.98636.041.9 设计水质及处理程度计算处理后的出水要求SS22 mg/L，BOD520 mg/L。城市污水处理程度可按下式计算：式中 污水某水质项目需处理的程度，； 污水某水质项目进水指标，mg/L；污水某水质项目出水指标，mg/L。进出水质及处理程度设计计算结果见表1-2。表1-2 进出水质及处理程度计算结果控制指标SSBOD5PH总NP进水水质出水水质去除率/%2202290200209078/25/2.5/注：表中控制指标除pH值外均为mg/L，去除率为。1.10 设计内容及要求1. 熟悉任务书提供的原始资料和设计任务，明确设计依据和要求；2. 选择工艺时可按处理程度要求进行，现按二级处理，具体构筑物形式、数量可根据自己的知识进行确定；3. 进厂标高：管底9.72米系指进厂区围墙处。格栅井放何处由自己确定；4. 设计时应以所给资料为依据，布置时考虑远期发展；5. 平面布置应包括：建筑物平面布置，厂区工艺管线、道路、绿化、附属构筑物（如办公室、食堂、浴室、配电间、维修间）及污水管线，并预留出污泥的处理空间。2 方案的确定2.1 该城市西区生活污水特点 某市西区的污水排放量在300050000m/d的规模范围内，主要由居民的生活污水、城区内的工业企业排放的工业废水、市政污水以及部分降水所组成，其中50以上是生活污水，水中基本上不含重金属和有毒有害物质，含有一定量的氮和磷，且水质、水量波动较大，可生化性好。一般其水质为COD500mg/L，pH=6.57.5，BOD5250mg/L，SS500mg/L，色度（稀释倍数法）100。2.2 该城市污水处理的发展趋势(1)经济发展与污水处理事业协调发展，经济发展与水环境污染是成正比的，经济发展与环境保护要兼顾，避免走入先污染后治理的道路。(2)随着水体富营养化程度的加剧，生活污水处理的重点由过去只注重去除有机物转为氮、磷营养物质的去除。(3)污水处理由单独分散处理转为集中处理。(4)污水处理厂的运营机制由事业型转变为企业经营型，为解决资金短缺的问题，我国各政府开始把污水处理作为一项产业，开征污水处理费，用于污水处理设施的建设和运营。(5)水质控制指标趋于严格化，随着我国对水环境质量要求的提高，国家的污水综合排放标准也越来越严，使的水质控制指标越来越严。(6)污水再生回用。面对淡水资源的宝贵要求，人们重新认识再生水，把再生水利用的渠道拓宽，要因地制宜根据需要确定利用途径，充分利用经污水处理厂净化后的再生水7。(7)污泥最终处置向无害化、资源化方向发展。2.3 城市污水处理适用工艺技术选择的原则生活污水处理必须满足许多要求，比如技术简单、设备使用简单、处理效率高以及投资成本低。城市污水处理适用工艺技术的选择应根据污水水质、水量和处理水排放标准，结合当地自然条件、经济发展程度、技术水平以及管理人员素质，进行多方案技术经济比选后再确定，至少考虑三个比选方案为宜。选择的主要原则如下：2.3.1 技术合理应采用能够保证处理要求和处理效果，技术合理、成熟可靠的处理工艺，工艺的选择要注重技术先进而且成熟，对水质变化适应能力强，出水能稳定达标、可靠，污泥易于处理的工艺。对出水有回用要求的要选用深度处理工艺，对有脱氮、除磷要求的要考虑具有脱氮、除磷效果的工艺。2.3.2 经济节能根据处理标准，合理选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能地减少占地，力求降低地基处理和土建造价，同时，充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用降至最低，尽可能地做到工程造价低，省能耗运行费用及占地少。2.3.3 易于管理在工艺选择过程中，需充分考虑到现有的运行管理水平，尽可能地做到运行管理简单，控制环节少，易于操作，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。应特定注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。2.3.4 重视环境厂区平面布置与周边环境相协调，注意场内噪音控制和臭气的治理，绿化、道路与分期建设结合好，最大限度地消除二次污染，在工程实践中，应该具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，取长补短，实现方案的最优化。2.4 城市污水处理技术我国城市污水处理技术研究工作从20世纪70年代末起步，经过20多年的不懈努力，在城市污水处理技术方面取得了较大的成就，成果丰硕。同时，随着改革开放也不断引进国外新的工艺技术。目前在水污染治理技术上，已成功广泛使用传统活性污泥法、延时法等新型活性污泥工艺、SBR、AB法、UNITANK和氧化沟技术、A-O法和A2-O等变形工艺。2.5 二级处理工艺方案的比较小规模处理厂主要采用的工艺方法有，活性污泥法的氧化沟法、延时曝气法、SBR法，及其改良法以及生物膜法的曝气生物滤池法、接触氧化法和生物转盘法。根据上述原则，结合本工程水质水量等实际情况，较适合的处理工艺有延时曝气活性污泥法、氧化沟法、SBR法。其技术经济综合比较如表2-1。表2-1 传统曝气活性污泥法、氧化沟法、SBR法技术经济综合比较比较项目传统曝气活性污泥法氧化沟法SBR法流量调节池停留时间36h可不设可不设初沉池可不设可不设可不设二沉池表面负荷15m3/(m2d);停留时间4.0h表面负荷815 m3/(m2d)；停留时间6.0h不设出水水质稳定性稳定稳定较稳定（要防浮渣流出）抗冲击负荷能差强（HRT长,MLSS浓度高）比氧化沟法差（要调整运行周期）产泥量比标准活性污泥法少比标准法少与标准法相当运行管理难易程度复杂容易难设备可靠性高高较差比较项目传统曝气活性污泥法氧化沟法SBR法能耗量大少大工程应用多多少处理规模适应性（1万吗m3/d）一般较好一般维护管理费多氧化沟为基准多建设费高氧化沟为基准高综合来说，延时曝气活性污泥法，机械多，运行管理复杂，能耗多，维持费高，出水水质稳定性良好；氧化沟法，占地面积较大，经济比其他两种方法低廉，抗冲击负荷能力强，机械种类少，运行管理方便；SBR法，水量负荷变化相应要调整运行周期，抗冲击负荷能力不如氧化沟，运行管理较难。因为本设计对氮磷没有严格的要求，本身水质也比较容易处理，所以采用传统污泥法。2.6 处理流程的确定传统活性污泥法流程：原水 中格栅 提升泵房 细格栅 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 消毒池本设计采用的工艺流程如图2-1。 二沉池消毒池曝气池初沉池沉砂池细格栅原水中格栅提升泵房排放污泥回流脱水机房外运浓缩池图2-1 工艺流程图2.7 工艺可行性分析传统活性污泥法是活性污泥法的基本模式，以去除污水中有机物好玩悬浮物为主要目地，适用于无需考虑除磷脱氮的情况，其核心处理单元由曝气池和沉淀池组成。因运行方式和参数不同，传统活性污泥法演变出的传统曝气、完全混合、阶段曝气、吸附再生、延时曝气、高负荷曝气、深井曝气、纯氧曝气等工艺。虽然工艺各具特点，但设计方法相同。曝气池按照水力学流态的不同分为完全混合式和推流式。完全混合式进水迅速与池内混合液混合，曝气池内各点水质均匀，池型为圆形或正多边形，一般可与二沉池合建，目前使用比较少。推流式池内水质从入口到出口逐步降低，其池型为多廊道式，是目前应用最为广泛的形式。曝气池设计方法主要有污泥负荷法和污泥龄法。污泥负荷法属于经验参数设计方法，污泥龄法属于经验参数与动力学参数相结合的设计方法。近年来国际水污染研究与控制协会（International Association on water pollution research and control，IAWPRC）推荐的活性污泥数学学模型开始在国内应用。活性污泥数学模型包括13种水质指标、20个动力参数、8个生物反应过程，是全面反应活性污泥生物处理运行系统运行状态的数学方程组，可用于活性污泥系统的数值模拟，以指导实际运行管理。通过中格栅以及细格栅可去除污水中大部分的悬浮物或漂浮物，保证了水泵的正常运转，除去了不利于后续处理的杂物，有效避免了工艺管线造成损害，预防了后续工艺管道堵塞。沉砂池可去除粒径在0.2mm以上的砂粒，去除率可达到80以上，同时也可去除一部分粒径较大的有机颗粒物，减轻了后续处理的负荷。经生化处理后的污水在接触池中，利用消毒剂可有效去除污水中含有的病原体等一些有毒传染疾病的物质，提高出水水质，满足排放要求。3 污水处理构筑物设计说明书与计算书3.1 进水管设计由环境工程手册查知，各管径相对应的界限流量如表3-1。由给水排水设计手册查知，污水管道最大设计流量、最大设计充满度、最小设计流量如表3-2，污水管设计最小管及最小坡度如表3-3。管径（mm）界限流量（L/s）管径（mm）界限流量（L/s）管径（mm）界限流量（L/s）10093504006896700355490150915961308004906852001528.545013016890068582225028.54550016823710008211203004568600237355表3-1界限流量表表3-2污水管道设计最大流量、最