定稿 - 某给水处理厂设计

- I -摘 要我国是一个水资源非常匮乏、紧缺的国家，人均占有量仅为世界人均的四分之一，而且时空分布极不均衡。给水工程是关系到国家发展和人们生活的一项举足轻重的工程，本设计是北方地区的一个小型城市规划完善的给水预处理厂。设计内容包括四部分：（1）根据对水质的要求及经济技术比较选出最佳给水预处理方案。（2）取水工程设计，根据原始资料，确定取水水源地及取水方式。（3）净水厂设计，对各净水构筑物选型，并具体设计各构筑物的参数，使整套净水流程最优。本设计根据原水水质选择的工艺流程为：原水，配水井，静态管式混合器，往复式隔板絮凝池，斜管沉淀池，气水反冲洗快滤池，清水池，二级泵房，市政管网。（4）给水工艺高程计算及给水厂平面布置。 工程设计则是对拟建工程的实施在技术上和经济上所进行的全面详尽安排。它不但关系着工程的质量和将来的使用效果，还包括计算为完成建设工程所需消耗的人力、物力和财力的预算文件。工程设计是基本建设综合的技术经济文本。本文结合图表及计算数据对整体设计作了一个系统的说明，它是本设计所绘图纸的绘制依据，也是将来施工时的参考。关键词：给水工程；取水工程；净水构筑物 - II -AbstractWater resource of our country becomes extremely short,which is standing of great maldistribution in different areas and different time.The per capita consumption of water in our country is only one quarter of which is in the world. Water-treatment project playing an active role in our life affects the development of our country a lot.This project is about a compact water-treatment plant that is located in a well laid-out town of north state.The project can be divided into four sections.（1）working out the benefit version of the project based on the water-quality index that is required and the cost-effectiveness analysis.（2）the EDP(engineering design plan) of intake.Locating the intake zone and building the inlet system based on the water source.（3）the process design fixing the types and the parameters of water purification units for the sake of good operation.Based on raw water-quality constituents the craft processes are to be designed as: Raw water , Tubular static mixer , Reciprocating clapboard flocculating, Inclined pipe traps, Gas water backwash fast ponds, clear water tank, Secondary pump station, Municipal pipeline. （4）elevation computation of the process and the general arrangement of the plant.The EDP which also includes the construction budget documents about man power construction objects and financial capability gives us detailed arrangements about economic and technical cooperation.Thus it is the EDP that makes an notable impact on the construction quality and the returns on investment can be regarded as a integrated document of general project on technical economy.As a reference material on drawing practices and constructions this paper makes a integrated report on entire engineering design plan in assistant with diagrams and datum.Keywords: water treatment; inlet system; water purification unit- III -目 录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 城市概述 .11.2 原始资料 .11.3 设计内容 .1第 2 章 方案的技术经济比较 .22.1 给水处理方案的技术经济比较 .22.2 方案确定 .42.3 本章小结 .5第 3 章 取水构筑物的设计计算 .63.1 取水构筑物位置及形式的选择 .63.2 取水头部的设计计算 .63.3 取水泵站的设计与计算 .113.4 本章小结 .13第 4 章 净水厂设计 .144.1 水源地及厂址的选取 .144.2 投药系统的设计 .144.3 混合设备设计 .174.4 絮凝池设计 .184.5 沉淀池设计 .214.6 滤池的设计与计算 .254.7 消毒处理 .274.8 污泥处理构筑物 .314.9 本章小结 .31第 5 章 二级泵房设计计算 .325.1 水泵选择的设计的计算 .325.2 水泵间布置 .345.3 本章小结 .39第 6 章 给水处理工程布置 .406.1 净水厂平面布置 .406.2 净水厂高程布置 .406.3 给水处理工程总估计表 .416.4 本章小结 .42结论致谢参考文献- IV -外文资料中文翻译- V - VI -天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计- 1 -天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计- 1 -天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计- 1 -第 1 章 绪论1.1 城市概述该给水厂位于我国北方地区，冬季最低气温为-35,夏季最高气温 34,常年主导风向为西北风，地震裂度为 5 级。1.2 原始资料原水条件： 处理量 Q=12000 。夏季高浊时浊度为 100150 ，冬季最低浊3m/dNTU度 30 。NTU出水水质：出厂水浊度90% SS. Table 3 lists some applications of high-rate anaerobic reactors for municipal wastewater treatment in China. Even for the high-rate reactors, aerobic post treatments are generally needed to meet the effluent discharge standard. However,the application could significantly decrease the investment and operation cost of a municipal wastewater treatment plant.2) Improved processes with hydrolysis/anaerobic reactor as core treatment unit The process consists of a hydrolysis or anaerobic step and an aerobic step has been developed in China for municipal wastewater treatment, which has the following alternatives:Hydrolysis+aerobic process;Anaerobic+aerobic process;Multi-stage anaerobic+aerobic process.In full-scale application, the most widely used process is “hydrolysis+aerobic process”. Ma et al. 68 used a hybrid hydrolysis+aerobic biofilter process to treat municipal wastewater of about 30 000 m3/d in Shandong Province and the investment was only 50% of that of the activated sludge process. The effluent COD, BOD5 and SS were 90%SS 。表3列出了在中国市政给水处理中的厌氧反应器的应用。甚至高速反应器，好氧后处理通常都符合污水排放标准。然而，这个运用可以有效地降低市政给水处理厂投资与运行成本。2）改进水解/厌氧反应的作为核心处理单元的过程这个过程由水解或厌氧阶段以及好氧阶段组成，在中国市政给水处理中得到发展，有如下几种选择方法：水解+好氧法厌氧+好氧法多极厌氧+好氧法在完整的运行过程中，“水解+好氧处理法”是最广泛应用的方法。Maetal.68运用一种混合水解+ 好氧和生物过滤器的方法处理山东省日处理量为30000m 3/d的市政给水，而投资仅仅是活性污泥法的50%。排放的水中含有的COD，BOD 5和SS分别都60，30and20mg/L，因为水解受温度影响较小，这个方法在中国比较有发展前景。然而，“水解+好氧处理法”不能产生沼气以及在好氧单元消耗能量仍然很高，水解仅仅去除30%40%COD。“厌氧+ 好氧法”和“多极厌氧+好氧法”可以补充“厌氧+ 好氧法”的不足且在大规模处理中得到很强的效益。3）一体化的处理设备处理一座大楼或一个社区排放的污水在中国实际厌氧法处理家庭污水不仅仅集中于过程而是一体化的设备。处理来自大楼或社区的污水的一体化设备更普遍使用于农村，因为水污染控制实际解决方案没有巨大的建筑费和复杂的维护。表5列出了一体化设备处理大楼或社区的污水的一些资料。一体化装置的普通特点是低沉本、维护简单依据多级厌氧运行，在一些装置中演唱水力停留时间。COD，BOD 5，和SS 的去除率分别可达到 70%90%，70%90%，和50%98%。处理装置不是分布在城市的大楼和社区的而是分散在乡村地区的角落里。沼气被用于取代传统的燃料，处理装置排出的污水和污泥用作植物肥料或水生动物的饲料。在2004年最近，154万家庭已经有了他们自己的处理装置，据估计到2020年在中国将会有1.2亿的家庭拥有这套装置。5 生物膜反应器早期的生物膜反应器很长时间在污水处理中使用次的过滤器。由于高的运行需求和低有机负荷，在近几年的市政给水处理中发展和应用革新的生物过滤，在表6种列出。它们也被应用于污水二级处理的后处理。天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计- 59 -浸没的生物膜反应器称作生物接触氧化槽自十九世纪七十年代已经被研究和应用于工业废水处理，现在在中国其应用于市政给水处理。与欧洲的好氧生物滤池非常相似，除了介质的外形和尺寸不同外。塑料和矿渣都被用在生物接触氧化池的填充介质。在填充介质底部通风可以使水流上下流动。然而，直到2002年，生物接触氧化法不被广泛应用。在中国只有九个污水处理厂用这种方法。主要原因是填充介质，它对促进生物接触反应器的运行性能起很重要的作用。许多不同类型的填充介质在农村得到发展，从起初坚硬的填充介质到柔软的、半柔软的、硬软结合的、悬浮的，到最近的酶催化填充介质。主要目的是为生物膜提供更大的表面积，更大的孔间隙和更强的吸附性。随着填充介质的发展，期待生物接触氧化反应有甚至更好的性能。三相生物流化床是生物膜反应器另一个先进的反应器，它有许多优点。在荷兰这个反应器叫做空气抬升循环反应器。TPB在中国已得到更加透彻的研究而且被应用到工业废水及市政给水处理中。这个反应器由四个部分组成：提升、下降、气体吹脱、固体沉淀，提升和下降阶段连接称作反应区。由于气体诸如反应器部分时静压力不同引起水流带着生物载体循环流动。生物附着在载体絮凝体处于悬浮状态，这个技术结合了生物膜反应和活性污泥法的优点。三相生物流化床的两个类型在近几年已有卓越的成就。一个是内循环三相生物流化床(ITFB)，另一个是外循环生物流化床(ETFB)。很少研究人员关注ETFB，因为在气体吹脱区很少变化也很难修复，不利于反应器的优化配置。在中国一种双柱体内三相生物流化床(DCITFB)已被广泛接受。在DCITFB中，载体介质的表面积在20003000m 2/m3，大约是生物接触氧化法的十倍。在反应器根据进水量、载流浓度及运行参数生物量浓度高达2030g/L。如此高的生物量使承载率超出520kgBOD 5/(m3d)范围。表7是标准活性污泥法与DCITFB 法在市政给水处理中性能比较。可知DCITFB法比活性污泥法显示出更好的性能。DCITFB 排水中COD浓度在30 mg/L 之下，尽管曝气时间仅仅是活性污泥法的 1/4-1/8。氧转移系数大约是活性污泥法的2-20 倍。除了有机污染物质的去除外，NH4 +-N的去除率达到1.8 kg/(m 3d)。这些优点证明DCITFB 是一个有成本效益的污水处理方法。图6是一幅用DEITFB法处理小镇（周铁镇）家庭污水的在江苏宜欣的污水处理厂。单元处理量为2500m 3/d.。处理水质符合国家排放标准。在中国有许多类型的ITFB的发展是在DCITFB基础之上的一项改进。高效分离合成生物反应器(HSBCR)就是其中一种。在反应区，传统双圆柱面被蜂窝型横截面取代，不仅能使厌氧区和好氧区同时存在而且降低反应器高度和内外径比，从而能量消耗降低。高效溶解气浮选被接入反应区的气体吹脱区，提高了SS的去除率。另外，在反应器中加入一个曲径载体隔离器为了避免排水中带走载体颗粒。两种类型 ITFB 控制调节器用于处理市政污水的比较，DCITFB 和 HSBCR。总结了反应器的性能。结果显示在许多方面 HSBCR 优于 DCITFB。水力停留时间为 40min 时，两种反应器去除有机污染物都达到很好的效果。然而，NH4 +-N 的去除承载率 HSBCR 要三倍高于 DCITFB 的去除率。在 HSBCR 排水中检测到低浓度 SS(30 mg/L)。而且，HSBCR 的能量消耗仅为 DCITFB 的 40%。基于以上讨论，我们可知道经过改进反应器的内循环三相生物流化床在处理市政污水在中有很好的发展前6 污水回收中国大部分地区水资源严重短缺。因此，在我国在过去二十年对于回收城市污水作为新的可用水资源有越来越有意义。处理过的污水用作不同用途：（1）工业中用于冷却和洗涤以及工业用水；（2）城市应用，如冲洗厕所、洗车用水、绿地灌溉等；（3）农业灌溉；（4）环境水循环的补给天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计- 60 -从中国缺水城市的个别实践污水回收与再利用的例子。可看出在实践中再生水主要用于城市使用和工业冷却水。许多不同类型的处理方法适合不同等级数量要求的污水。在中国主要的处理方法如下：接触过滤活性碳吸附沉降过滤区域氧化絮凝沉降膜过滤接触氧化沉降过滤消毒单元通常是最后处理阶段以保证处理的排放水没有病菌以及在使用的生物学安全。不同处理方法有他们的优点和缺点。如华人选择适当的处理方法是排放出的水符合标准，而且需要低投资和运行成本，到目前仍是非常热门的话题在中国。也有许多关注社会生态学和使用处理过的水的生物学危机。在这些关注下，膜技术已被确定为产生含有丰富微生物的排放水。有两种主要的膜过滤技术应用到污水回用领域。膜生物反应器和直接膜过滤。膜生物反应器是结合两个基本过程的反应：生物降解与膜分离。造成生物降解的生物从处理过的水中通过膜过滤单元被分离出来。超滤作用和微滤是膜生物反应系统中使用的两种类型的膜。膜过滤单元或是安装在生物反应器的外部或者浸没于其中。图7展示了这两个系统的原理图。膜生物反应系统有高体积容量装载、小占地尺寸、低污泥产生量、高适应性等优点。它能产出高质量排放水可用于许多安全用途。膜生物反应系统运行的主要问题是膜截留的污垢。有很多的文章讨论了这个机械装置及膜污垢的控制调节。也有成功运行的处理厂。然而，合理设计，正确选择运行参数，有效的膜污垢控制，条理清晰仍然有学习的余地。膜生物反应器作为污水回用技术在中国近些年已得到很好的运用。整个国家有许多膜技术中心主要目的在于处理污水回用及再生水。在 1997 年和 2005 年，两个大型国际会议关于给排水处理的膜技术成功地在北京清华大学举办。亚洲最大的使用 MBR 法的再生水处理厂