城镇污水处理设计说明书.doc

第一章 前言1.1 城镇污水来源及危害 城镇污水由城镇污水排水系统收集的生活污水和工业废水组成，是一种综合性污水。生活污水主要来自家庭、商业、机关、学校、城镇公共设施及工厂的餐饮、卫生间、浴室、洗衣房等。包括厕所冲洗水，厨房的洗涤水，洗衣排水，沐浴排水及其他排水等。工业废水主要是在工业生产中被生产原料、中间产品或成品等物料所污染的水。工业废水由于种类繁多，污染物成分及性质随生产过程而异，变化复杂。往往含有有毒物质，有的含有易燃 、易爆、腐蚀性强的污染物，需局部处理达标后才能排放。1.2 城镇污水处理工艺简介 分析该污水处理厂进水水质，进水BOD5 浓度最高位500mg/L，最低位191mg/L，进水的BOD5浓度在100200 mg/L之间的频率为33.3%，进水的BOD5浓度在200300 mg/L之间的频率为33.3%，进水的BOD5浓度大于300 mg/L的频率为33.3%，平均进水BOD5 浓度为645.74mg/L。进水SS的浓度在120240 mg/L之间的频率为60%，进水SS的浓度大于240 mg/L的频率为40%，平均SS的进水浓度为222.7mg/L。最高进水COD的浓度为1000mg/L，最低进水COD的浓度为400mg/L，平均进水COD 浓度大于380mg/L，进水中COD和BOD5的含量均较小，所以选择好氧活性污泥法作为该城镇污水处理工艺，说行污泥法自发明以来，根据反映时间，进水方式，曝气设备，氧的来源，反应池型等的不同，已经发展出多种变型，。传统活性污泥法作为最原始的处理方法，由于其耗氧速率高，易受冲击负荷的影响，需氧量不均等因素，在其基础上出现了渐减曝气法和阶段曝气法。高负荷曝气法处理效果低，BOD5去除效果不超过70%75%。为了保证稳定运行，必须保证充分的搅拌和曝气，延时曝气法不易受冲击负荷的影响，但受费用的影响适用于小型污水处理系统，新型的曝气法还有吸附再生法、完全混合法、深层曝气法纯氧曝气法、克劳斯法、吸附降解工艺（AB法）、序批式活性污泥法（SBR法）、氧化沟等方法。它们都有各自的优缺点，适宜于不同水质的污水处理。1.3 设计规模及出水水质 经计算。该城镇污水处理厂进水量为Q=43000m3/d，其中进水水质各项参数见表1-1 表1-1 进水水质各项参数类 别流量（m3/d）COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）PH 生活污水甲厂乙厂丙厂丁厂戊厂270004800130012003700500040060010004966574783003505001852811912004007001319967676.87.5中性中性中性混合后污水各项参数见表1-2 表1-2 混合后污水各项参数项目CODBOD5SSPH量（mg/L）474.33645.74222.76.87.5出水水质要求各项参数见表1-3表1-3 出水水质各项参数项目CODBOD5SSPH量（mg/L）691.4 设计采用标准 本污水厂设计中采用的各项参数均严格依照污水综合排放标准GB-18918-2002 二级标准 表1-4 控制项目最高允许排放浓度（日均值）项目一级标准二级标准三级标准COD量 （mg/L）BOD （mg/L）悬浮物 （mg/L）50/6010/2010/2060/6020/2020/20100/2030/3030/30第二章2.1 城镇污水处理方法的确定 常用的污水处理方法有物理法、生物法、化学法。污水的物理处理法去除的对象是污水中的漂浮物和悬浮物，污水生物处理是利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养类型多样，适应能力强的微生物的新陈代谢作用对污水中进行净化的处理方法。其根据微生物对氧的需求可分为好氧和厌氧生物处理。好氧生物处理是污水中有分子氧的存在的条件下，利用好氧微生物降解有机物，使其稳定，无害化的处理方法。厌氧生物处理是在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。2.2 城镇污水生物处理的可行性分析 能否采用生物法，首先是污水是否可生化，在这一前提下。生物处理过程中，生物自身所需的营养要求能否满足，先分析如下：（1） BOD5/COD：五天生化降解的需氧量占废水中总的化学需氧量的百分数。这个比值是人们常用来鉴定污水可生化的主要指标。一般认为BOD5/COD>0.45时，可生化性较好。BOD5/COD<0.3时，较难生化。BOD5/COD<0.25时，基本不考虑采用生化方法。本项目的进水中BOD5/COD=1.36，可生化性很好，因此采用生物处理方法进行处理是合理的较经济的方法。（2） 微生物为合成自身的细胞物质，需要从周围环境中摄取自身生存所必须的各种物质，这就是营养物质。其中主要的营养物质是碳、氮、磷等。这些是微生物细胞化学成分的骨架，对好氧微生物来讲，碳、氮、磷营养又一定的比例，一般为： BOD5:N:P=100:5:1 对于该城镇污水，由于其含氮磷低，所以需要加氮源和磷源，氮源选择硫酸铵，磷源选择硝酸钾。 BOD5:N=100:5 N= mg/LBOD5:P=100;1P= mg/L2.3 城镇污水处理工艺方案 2.3.1 流程简图见图2-1图2-1 工艺流程见图2.3.2 流程说明 根据我国现行现行排水规范，污水处理厂处理效率见表2-1 表2-1 污水处理厂处理效率处理程度处理方法主要工艺处理效率%SSBOD5一级沉淀法沉淀44452030二级生物膜法初次沉淀，生物膜，二次沉淀60906590活性污泥法初次沉淀，曝气二次沉淀70906595由上表可知二级活性污泥的处理效率最高，常规二级处理工艺能有效地去除BOD5、COD 和SS。（1） SS的去除：污水中SS去除主要靠沉淀作用，在曝气沉砂池中被去除。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可以去除。小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除。而小直径的无机颗粒则要靠活性污泥絮体的吸附、网捕作用，与活性污泥絮体同时去除。（2） BOD5的去除：污水中的BOD5主要在曝气池中去除。（3） 泥的处理：来自二沉池的污泥，先进性污泥浓缩，可采用的方法有自然浓缩和机械浓缩。本厂采用气浮式污泥浓缩。该方法能把污泥含水率由99.5%浓缩到95%。浓缩后的污泥采用厌氧硝化处理后，进入调节池，调理后的污泥自然干化后脱水排出。 第三章 构筑物的设计计算3.1 格栅的计算3.1.1 格栅的种类和作用格栅又一组或数组平行的金属栅条，塑料齿钩或金属筛网，框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道，泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物。按栅条间隙，可将格栅分为粗格栅（501000mm）和中格栅（1040mm），细格栅（1.510mm）。按格栅形状可以分为平面格栅和曲面格栅。按清渣方式可以分为人工清渣和机械清渣。该污水处理厂设计采用粗、细两组格栅。因栅渣量为0.62m3/d，因其处理流量小，所以采用人工清渣。3.1.2 格栅的设计参数粗格栅间隙选取75mm，细格栅栅条间隙选取7.5mm对于城镇污水处理厂，当栅条间隙为40mm左右时，栅渣截留量为0.030.01m3/(103m3污水)栅渣含水率约为80%，密度约为960kg/ m3格栅安装角度选择：粗格栅，细格栅栅条断面选取正方形，粗格栅栅条宽度S=20mm，细格栅栅条宽度S=10mm污水经格栅的速度：粗格栅选取v=0.9m/s，细格栅选取v=0.7m/s栅前水深h=0.4m3.1.3 格栅的设计1格栅间隙数量n：个格栅槽总宽度B：B=S(n-1)+b*n式中：最大设计流量，m3/s；b栅条间隙，m；h栅前水深，m；v污水流经格栅的流速，m/s；一般取0.61.0m/s格栅安装倾角， 经验修正系数2 过栅水头损失h0h0式中：h2过栅水头损失，m；h0计算水头损失，m；阻力系数,其值与栅条的断面几何形状有关。g重力加速度，取g=9.81m/s2系数，格栅受污物堵塞后水头损失增大倍数， 一般采用k=33 栅后槽的总高度HH式中：H栅后槽总高，m；h栅前水深，m；h1格栅前渠道超高，m；h2格栅水头损失，m；4格栅总长度设进水渠宽B=1.3m，其渐宽角度（进水渠道内的流速为0.9m/s）式中：进水渠道渐宽部位的长度，m；，其中B1为进水渠道宽度，m；进水渠道渐宽部位的展开角度格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度 一般取5每日栅渣量式中：W每日栅渣量，m3/d单位体积污水栅渣量m3/（103m3污水）一般取0.10.01，细格栅取大值，粗格栅取小值 取0.01污水流量总变化系数6细格栅的设计（1）栅条槽总宽度BB个（2）过栅的水头损失h0（3）栅后槽的总宽度（4）格栅的总长度（5）每日栅渣量图3-1 格栅3.2 调节池的设计3.2.1 调节池的种类和作用调节池的功能为对水量和水质的调节，调节污水的PH值，水温，有预曝气的作用还可作事故排水。调节池分为水调节池和水质调节池。其按作用的分为均质池、水量缓冲池、均质均量池。本设计采用水量调节池。3.2.2 设计参数L调节池长度B调节池宽度H调节池高度3.2.3 调节池的设计计算（1）设计进水量（2）停留时间取设计停留时间t=9h（3）有效容积V（分为两个池）单池有效容积（4）有效水深h h=10m（5）池子的面积F（6）池子的平面尺寸采用1623m的池子（7）池子的总高度超高（8）池子的几何尺寸3.3 沉砂池的设计3.3.1 沉砂池的种类和作用 沉砂池有三种形式;平流式，竖流式，曝气式。平流式矩形沉砂池是常用的形式，具有结构简单，处理效果好的优点。竖流式沉砂池是污水由中心管进入池内后向下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气尘沙池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响较小，同时对污水起预曝气的作用。本设计采用曝气沉砂池3.3.2曝气沉砂池设计参数1 旋流速度应保持0.250.3m/s2 水平流速为0.06-0. 12m/s，取0.09 m/sm3最大流量时停留时间为l- 3rnin，取2.5 rnin4有效水深为23m，宽深比一般采用1-25长宽比可达5，池长比池宽大得多时，应考虑设计横向挡板6每m3污水的曝气量为0.10.2m3空气7 空气扩散装置设在池的一侧，距池内约为0.60.9m，送气管应设置调节气量阀门8 池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近安装纵向挡板9 池子的进口出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板。10 池内考虑设消泡装置3.3.3 沉砂池的设计 1 池子总有效容积 V= =43000/86400 =74.66m32 水流断面积 A=/ =43000/86400 =5.53m23 池总宽度 B=A/h2 =5.53/2 =2.765m4 池长 L=V/A =74.66/5.53 =13.5m5 每小时所需要空气量 q= =0.15 =268.75m36 校核 宽：深=2.765/2=1.38（符合规定） 长：宽=13.5/2.765（符合规定） 4.9<5 所以不需要设置挡板 式中：V总有效容积，m3 Qmax最大设计流量，m3/s T最大设计流量时停留时间，min A池断面面积，m2 v 最大设计流量时水平流速，m/s 图3-2 曝气沉砂池3.4 氧化沟的设计3.4.1 氧化沟的种类和作用氧化沟为连续环形曝气池，多用于延时曝气。一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，池身较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置，近年来也有采用局部区域鼓风曝气外加水下推进器的运行方式，当前的氧化沟系统种类较多。有Carrousel型氧化沟，它是一多沟串联系统进水与回流污泥混合后，沿水流方向在沟内不停的循环流动，具有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低的优点。Orbal型氧化沟是由几条同心圆或椭圆形的沟渠组成，沟渠之间采用隔墙分开，形成多条环形渠道。每一条渠道相当于单独的反应器。Orbal型氧化沟有三个相对独立的沟道，进水方式灵活，一般适用于20万m3/d以下规模的城市污水处理厂。一体化氧化沟及交替式氧化沟也有其各自的优势，适用于不同条件的处理过程。本设计采用Orbal型氧化沟。其对合流制和分流制的污水处理系统具有很好的适用性。3.4.2 氧化沟的设计参数对于城市污水，氧化沟系统经常的预处理采用组细格栅和沉砂池，一般不设初沉池。混合液在沟内的循环速度为0.250.35m/s，以确保混合液呈悬浮状态，氧化沟污泥回流比采用60%200%，设计污泥浓度为1505000mgMLSS/L，氧化沟中的氧转移效率为1.52.1kg/（KW）。氧化沟工艺的重要设计参数及相应取值如下：泥龄：氧化沟的设计泥龄范围为448d，通常的泥龄取值为1030d，泥龄与温度、脱氮、脱磷要求和要求稳定污泥的程度相关。 有机负荷：氧化沟常用的设计有机负荷取值为0.160.35BOD5kg/（cm3/d） 污泥负荷：0.030.10BOD5kg/（mgMLSS） 水力停留时间：对于城市污水，采用的数值为630h。3.4.3 氧化沟的设计考虑小型污水处理厂污泥不进行厌氧或好氧消化稳定，因此设计污泥泥龄取30d，使其部分稳定，为提高系统抗负荷变化的能力，选择混合液污泥浓度MLSS为400mg/L。,溶解氧浓度，平行设计两组氧化沟，每组设计流量。（1）计算去除有机物所需氧化沟的体积污泥内源呼吸系数kd取0.05d-1，污泥产率取Y=0.5kgVSS/kg，去除BOD5。式中：S0进水BOD5浓度（mg/l） Se出水BOD5浓度（mg/l）V用于氧化有机物所需氧化沟的有效容积，m3；Y污泥产率系数（kgVSS/kg去除BOD5），对城市污水取0.30.5 Q处理水流量，m3/d； 污泥泥龄（d），如考虑污泥稳定，取30d左右 Kd污泥内源呼吸系数（d-1），对城市污水，Kd取0.030.10d-1 X混合液污泥浓度（kgMLVSS/L）（2）每日产生的生物污泥量： =式中：总的剩余污泥量（kg/d） Q污水流量（m3/d）进水BOD5(mg/L)-出水BOD5(mg/L)Y污泥产率，kgVss/kg去除BOD5fMLVSS/MLSS之比 水力停留时间（d） （3）氧化沟设计水力停留时间（4）确定氧化沟的工艺尺寸：设计有效水深4.0m，宽度为6m，则所需沟的总长度为460m，超高取0.5m。（5）每组沟需氧量的确定，速率常数K取0.22d-1如取水质修正系数=0.85，=0.95，压力修正系数=1，温度为2025时饱和溶解氧浓度分别为C20=9.17mg/l,C25=8.4mg/l标准状态需氧量SOR= （6）回流污泥量计算，根据物料平衡 进水：T（SS）Q+XeQR=(Q+QR)·X式中： QR回流污泥量（m3/d） XR回流污泥浓度，根据公式： XR=其他符号同前。（7）每组沟剩余污泥量计算（氧化沟的图待画）3.5 二沉池的设计3.5.1 二沉池的种类和作用沉淀池是分离悬浮固体的一种常用的处理构筑物，二沉池设在生物处理构筑物的后面，用于沉淀分离活性污泥或者去除生物法中脱落的生物膜，是生物处理工艺中的一个重要组成部分。沉淀池按池内水流方向不同，分为平流式、竖流式、辐流式三种。平流式适用于地下水较高及地质较差的池区，使用大、中、小型污水处理厂。竖流式用于处理水量不大的小型污水处理厂。辐流式适用于地下水位较高的地区，使用于大、中型污水处理厂。分析该水厂条件及水量，采用平流式沉淀池作为二沉池。但同时也要注意防腐问题。3.5.2 二沉池的设计参数在污水沉淀性能的实测资料时参照表3-1，选取经验参数。 表3-1 沉淀池经验设计参数类型在处理工艺中的作用沉淀时间/h表面水力负荷每人每日污泥量g污泥含水率%固体负荷kg沉淀活性污泥法后1.54.00.61.5123299.299.63.5.3 沉淀池的设计1 沉淀区的表面积 A= =43000/24/1.2 =1493.1 式中：A沉淀区表面积，m2 最大设计流量，m3/h Q表面水力负荷，2 沉淀区有效水深 h2=qt =1.2 =3.6 式中：h2沉淀区有效水深，、 t沉淀时间，二沉池一般取1.54.0h 沉淀区有效水深h2通常取24.0m3 沉淀区有效容积 V=Ah2 =1279.82.1 =2687.58m34 沉淀池长度 L=3.6 =3.653 =54m 式中：L沉淀池长度，m v最大设计流量时的水平流速，mm/s,一般 mm/s5 沉淀区总宽度 B=A/L =1493.1/54 =27.65m6 沉淀池的数量 n=B/b 取沉淀池数量为n=4 b=B/n =27.65/4 =6.92m 每个池子宽为6.92m 式中：n沉淀池数量或分格数 b每座或没格沉淀的宽度 池长：池宽=L：b=54:6.92=7.8>4 即 取 7.沉淀区的容积Vw 式中：R回流比Q污水设计流量，m3/hts污泥在二沉池中的浓缩时间8.沉淀池总高度 式中：H沉淀池总高度，m； h1沉淀池超高，m；一般取0.3m h2沉淀区有效水深，m； h3无机械刮泥设备时为0.5m h4污泥区总高度，m h4贮泥斗高度，m 梯形部分的高度，m每个池子宽6.92m，取其为7m，长取7.5m9.贮泥斗的容积 式中：V1贮泥斗容积，m3 S1、S2贮泥斗的上、下口面积，m210.贮泥斗以上梯形部分污泥容积 式中：V2贮泥斗以上梯形部分容积，m3 L1、L2梯形上下底边长，m11.污泥斗和梯形部分污泥容积 平流式沉淀池的设计图如图 所示3.6 主要构筑物一览表名称尺寸（长宽高）数量 备注粗格栅31.580.7841细格栅8.673.850.71调节池324510.51曝气沉砂池13.52.76521氧化沟460642二沉池5427.658.964平流式沉砂池第四章 平面布置4.1平面布置原则 污水处理厂的平面布置原则应遵循如下基本原则1. 处理构筑物与生活，管理设施分别集中布置，其位置和朝向力求合理，生活管理设施应与处理构筑物保持一定距离，功能分区明确，配置得当，一般可按照厂前区，污水处理区和污泥处理区的设置。2. 处理构筑物宜按流程顺序布置，应充分利用原有地形，尽量做到土与量平衡，构筑物之间的距离应短捷，避免迂回曲折，做到水流通畅。3. 处理构筑物之间的距离应满足管线（闸阀）设施工的要求，并应使操作运行和检修方便，对于特殊构筑物（如消化池，储气罐）与其他构筑物（建筑物）之间的距离应符合国家建筑设计防火规范（GB500162006）及地方现行防火规范的规定。4. 处理厂（站）内的雨水管道，污水管道，给水管道，电气管等处理构筑物的超越管，单元处理构筑物之间的超越管和单元构筑物的放空管道，并联运行的处理构筑物间应设均匀配水设置，个处理构筑物系统间应考虑设置可切换的连通管渠。5. 考虑到处理厂发生事故与检修的要求，应设置超越全部处理构筑物的超越管，单元处理构筑物之间的超越管和单元构筑物的放空管道并联运行的处理构筑物应设均匀配水装置，各处理构筑物系统之间应考虑设置可切换的连通管渠。6. 产生臭气和噪声的构筑物（如集水井，污泥池）和辅助建筑物（如鼓风机房）的布置应注意其对周围环境的影响。7. 设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道，满足物品运输，日常操作管理和检修的要求。8. 处理厂（站）内的绿化面积一般不小于全厂总面积的30%。9. 对于分期建设的项目，应考虑近期与远期的合理布置，以利于分期建设。4.2平面布置图该污水处理厂平面布置图见图41.心得体会从12月27日到1月7日，我们进行了为期二周的水污染课程设计。通过这次课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到了较大的提高，课设的目的在于检验学习成果，运用学习成果，把课堂上学到的系统知识应用于实际设计工作中，找出学习中的不足，以便为完善学习计划又为学习内容与方法提供实践依据。两周的时间，我不仅仅获得了知识，更加学会了一种对待问题的认真态度。在设计的过程中遇到很多问题，也想到过避重就轻，但是这样，就失去了做课程设计的意义，所以我稳下心来认真查阅资料，翻看文献，有不会不明白的地方就去请教老师。在老师细心的教导下以及同学的帮助下，我弄懂了很多以前不明白的问题，也克服了很多困难，我逐渐对设计的工艺进行完善，虽然仍有些不足的地方，但是我仍感到很满足，通过这次课程设计，我也更加体会到团队合作的可贵。过程中有问题的地方，大家一起讨论，没有隔阂，没有偏见，完全是一种对知识的追求，然后在老师的帮助下找到突破点，大家将各自的工艺设计完善，两周的时间，我学到的东西不仅仅是几十张说明书，还有对课堂所学知识的透彻了解，很感谢指导我的杜老师，她帮助我从茫然到清楚的了解自己所学的知识，她也教会了我一种对待问题严谨的态度，这种态度将对我日后从事的工作有莫大的帮助。同样也感谢帮助我的同学们，他们教会了我团队合作的精神，相信在以后的学习，工作中，我会更有信心面对问题，困难，将自己的每一项任务完成的更好！参考资料1 高延耀, 顾国维, 周琪等, 水污染控制工程, 高等教育出版社, 2007.2 崔文川, 刘振江等, 城市污水处理设施设计计算. 化学工业出版社, 2004.3 尹士君, 李亚峰等, 水处理构筑物设计与计算, 北京: 化学工业出版社, 2007, 3.4 娄金生等. 水污染治理新工艺与设计, 海洋出版社, 1996, 6.5 彭党聪, 水污染控制工程实践工程. 化学工业出版社, 2007.6 北京市市政设计研究院主编. 简明排水设计手册, 中国建筑工业出版社, 1990, 5.