《水质生物净化工程》设计说明书

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《水质生物净化工程》课程设计说明书

第一部分前言

一、设计目的

该课程设计，是结合课程讲授内容，设计一个城市污水处理厂，使我们得到一次综合运用所学知识独立完成某一城市污水处理厂工艺设计的初步训练，从而达到稳定课堂所学的理论知识，培养和提高解决生产实际问题的能力。

通过课程设计，使我们在以下几个方面得到训练：1、工程设计的基本方法、步骤、技术资料的运用；2、基本计算方法及绘图能力；

3、综合运用本课程及其他有关课程的理论知识，解决工程实际问题；

4、熟悉、贯彻国家在环境保护和基本建设等方面的各项政策法规、标准、规范等。

二、设计任务与内容

1、设计任务

完成某城镇污水处理厂工艺设计。平面布置、高程布置达到初步设计要求；单体构筑物设计计算达到初步设计深度；书写详细的设计说明书和计算书。

2、设计内容

污水处理厂工艺按城市污水厂典型流程设计

(1)确定污水处理规模，选择污水处理厂的位置；

(2)确定污水处理设计进出水水质及处理程度、处理流程；

(3)一级处理构筑物（格栅、沉砂池、初沉池）型式的选择及设计计算；(4)二级处理构筑物（曝气池、二沉池等）型式的选择及设计计算；

(5)污泥处理构筑物（浓缩池、消化池、脱水设备）型式的选择及设计计算；(6)污水处理厂平面布置及高程布置，高程计算，绘制污水处理厂总平面布置图，污水、污泥处理高程图。

三、设计资料

1、城市现状及发展规划

某城市现有人口150000人，是一个以电机制造、钢铁、纺织为主的新兴工业城市，位于中南地区，属丘陵地带，河流由南向北穿过城市，有一铁路跨河而过，全城分东、西两区，主要工业集中在东区，西区为商业区、生活区。根据该城市建设部门提供的设计资料，该城市以后在重工业、轻工业多方面都会得到大力发展，东西区人口都会大大增加，成为一个综合性的中型城市。

现在东区各工业企业生产、生活污水由各单位自行处理后排放河流，西区尚没有完整的污水处理系统，计划在三至五年内完成西区污水截流工程和污水处理厂建设。本设计区域只考虑西区。

西区近期设计总人口100000人，西区远期设计总人口150000人，人均污水量标准280升/人.日

生活污水中悬浮物浓度350毫克/升，BODu为40克/人.日，区域内工业企业的生产和生活污水量为2000米3/日，BOD5为400毫克/升，悬浮物浓度为200毫克/升。

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污水处理厂自然地面标高为44.5~42.5米。

2、自然资料

气温：历年最高温度41℃，最低－8℃，平均19℃；

雨量：年最高降雨量1880毫米，最低1123.4毫米，平均1427毫米；

风向：常年主风向为南风，频率37%；夏季主风向为西南风，频率15%。最大风力：8级，年平均2.7~3.4级；最大风速：24米/秒，平均3.1米/秒。水文及水文地质资料：

区域内河流最高水位：39.00米最低水位：28.08米平均水位：31.00河宽：50~800米不等年平均流量为250m3/秒；最大洪峰时平均流量1290m3/秒；最枯水日平均流量25m3/秒，流速0.8米/秒。

污水岸边排放，混合条件很差。

年平均水温19.4℃，夏季平均水温26℃。

年平均总硬度1.609毫克当量/升，年平均pH=7.0。

年平均溶解氧8.3毫克/升，夏季溶解氧为5.2毫克/升（昼夜平均）。地下水位：地面以下10米。

地质：砂质粘土，第四纪沉积性亚粘土，耐性强度1.2~3.5公斤/厘米2。地震等级：6级以下。电力供应状况：良好。

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其次部分污水处理程度的确定

一、设计期限和建设分期

按近期设计人口和城市规模进行设计,远期留有余地，计划在三至五年内完成西区污水截流工程和污水处理厂建设。

二、污水处理厂位置选择

制定城市污水处理系统方案，污水处理厂厂址选择是重要的环节，它与城市总体规划、城市排水系统走向、布置、处理后污水出路等都密切相关。

结合本污水处理厂特点，考虑管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元构筑物，并进行技术、经济比较和最优化分析，通过论证决定：

1、厂址位于城镇生活区集中给水水源的下游320m处和夏季主风向的下风向，与受纳水体靠近。

2、充分利用地形，选择有自然坡度的地区，便于高程布置，以减少土方工程量，并设在地质条件较好的地方，便于施工。

3、尽量少占用或不占用良田，有适当的闲置土地面积，并根据城市发展规划，考虑远期发展可能性，有扩建的余地。

三、污水处理程度

1、设计流量计算

根据城市现状及其发展规划，设计人口数为100000人，设计污水量标准为：280L/(人?d)。生活污水中SS为350mg/L，BODu为40g/L，区域内工业企业生产和生活污水量为2000m3/d，BOD5为400mg/L,SS为200mg/L。

因此，计算可得生活污水量为：

Q1?280?100000?28000000L/d=28000m3/d=324.07L/s

工业污水量为：

Q2?2000m3/d?23.15L/s

所以，平均日流量为：

Qd?Q1?Q2=30000m3/d=347.2L/s

根据设计资料，工业废水的日变化系数Kd2?1.0，时变化系数Kh2?1.4。据此可得总变化系数：生活污水KZ1?2.7/Q10.11

工业废水KZ2?Kd2Kh2?1.0?1.4?1.4。

最大时流量为：

Qhmax?KZ1Q1?KZ2Q2=1.43×28000+1.4×2000=42840m3/d=1785m3/h=495.83L/s

2、去除率计算

由设计资料得，对于进水水质有：

SS=

324.07?350?23.15?200?340mg/L

324.07?23.15第3页共26页

BOD5?0.67

BODuBOD5?40?1000?0.69?98.57mg/L

28098.57?324.07?23.15?400?118.67mg/L

462.96?23.15BOD5?

根据城市二级污水处理厂要求，处理出水达到国家污水综合排放一级标准，即要求：SS?20mg/L，BOD5?20mg/L。综合技术、经济、环境等方面的因素，取处理后出水的污染物浓度SS?20mg/L，BOD5?20mg/L。

从而SS的去除率为:?1?340?20?94.1%340BOD5的去除率为：?2?118.67?20?83.1%

118.673、工业污水设计当量人口计算

对于生活污水，其SS和BOD5的设计值分别为SS?35～50g/(人?d)，BOD5=20～35g/(人d)；计算时，取SS为aS1?46g/(人?d)，BOD5为aS2?32g/(人?d)。

因此，工业区的SS值折合成人口当量数为：

C1Q2200?2000??8696人，aS146C2Q2400?2000??25000人。aS232工业区的BOD5值折合成人口当量数为：

所以，以SS值为标准得到总设计人口数为：100000+8696=108696人

四、污水处理工艺流程

1、污水处理程度

考虑到受纳水体的自净能力，依照城市二级污水处理厂处理要求达到一级标准，污水经过处理后，各污染物浓度分别为SS?20mg/L，BOD5?20mg/L。之后排放水体，达到保护环境的目的。

2、工程造价与运行费用

工程造价和运行费用也是工艺流程选定的重要因素，在处理水水质、水量达到标准的前提下，以原污水水质、水量及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为制约条件，以处理系统的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系，求解最优值。这样，减少占地面积，降低工程造价和运行费用。从而对污水处理厂的经济效益和社会效益产生重要影响。

3、当地的其他各项条件

考虑当地地形、气候、风向风力、地下水位等因素，确定污水处理系统，选择水质达标的处理工艺。此外，当地的原材料、电力供应等，也是选定处理工艺的考虑因素之一。

综上所述，污水处理工艺的选定，是一项比较繁杂的系统工程，需综合考虑各项因

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素，在多方案时进行技术经济比较，并深入调查研究，必要时进行试验研究工作，最终确定技术上可行、经济上合理的污水处理工艺流程。

针对本项目污水处理特点：①污水以有机污染物为主，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；②污水中主要污染物指标BOD5、COD、SS值为典型城市污水值。

根据污水水质水量和污水处理程度，且对脱氮除磷要求不高，故采用城市污水处理典型工艺流程。传统活性污泥工艺由完整的二级处理系统和污泥处理系统组成：一级处理系统由格栅、沉砂池和初沉池组成，作用是去除污水中的固体污染物质。污水的BOD5值通过一级处理能够去除30％。二级处理系统是城市污水处理系统的核心，作用是去除城市污水中呈胶体和溶解状态有机污染物。通过二级处理，污水的SS值达到20mg/L，BOD5值也降至20mg/L，达到排放标准。污泥是污水处理过程中的副产物，也是必然产物。从初沉池排除沉淀污泥，从二沉池排出剩余污泥，通过浓缩，一起进入贮泥室，再进行机械脱水处理。其中，污泥应加以合理处置，避免造成二次污染。

城市污水处理典型流程如下图所示：

五、处理构筑物的选择

1、格栅

格栅的作用是去除废水中较大的悬浮物、漂泊物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排泥管道。按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种。按栅条间隙又可分为粗格栅，中格栅，洗格栅。新设计的污水厂一般采用粗