城市污水二级生化处理工艺设计课程设计指导书.doc

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1、1.设计任务书一污水处理厂工程工艺设计题目城市污水二级生化处理工艺设计二原始资料1、 设计人口：10万人2、 排水量标准：180210L/人日3、 工业污水排放量：800m3/d，K时=1.24、 污水水质： CODcr=250mg/l；BOD5=200mg/l；SS=250mg/l；大肠杆菌数超标5、 污水水温21，pH=7.56、 出水水质要求：符合城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准 BOD530mg/l；SS30mg/l；CODcr120mg/l；大肠杆菌数104个/l；25mg/l；总磷3mg/l；动植物油5mg/l；石油类5mg/l；pH=69；色度30(稀释倍数)。7、 污水厂地

2、势基本平坦，自南向北逐渐升高，地面标高在60.34米(地面高程60.34米)，地面坡度为9%。8、 场地与其它(1) 场地坐标 X 0.00 350.00 0.00 350.00 Y 0.00 0.00 180.00 180.00 (Y正指向北)(2) 来水方位：X：350.00，Y50.00 管内底标高：57.21米 管径D=1000mm，充满度h/D=0.6(3) 地下水位：54.21米(4) 接纳水体：位于场区西边，最高水位：56.08米9、 气象资料(1) 年平均气温：23(2) 夏季主导风：东南风，台风最高达910级，10米以上构筑物应考虑台风影响。(3) 历年平均降水量为：1472

3、.9mm。(4) 历年平均相对湿度为：81%。10、 城市地质资料：厂区土层情况良好，地下2米深以内为粘土层，26.5米为砂粘土，6.588米为砾石层。厂区为地震6级区。三设计内容 设计完成后应提交设计说明书(含计算书)一份，设计图纸二张。1、 设计说明书内容(1) 设计任务；(2) 设计资料；(3) 设计流量、处理效率等计算；(4) 污水、污泥处理流程确定。包括处理流程的阐述，主要处理构筑物的选型及理由，绘出工艺流程示意图；(5) 处理构筑物设计计算，包括设计流量计算、参数选择、计算过程、计算草图(6) 处理构筑物一览表：名称、型式(型号)、主要尺寸、数量、参数；(7) 辅助建筑物一览表：名

4、称、面积、尺寸。2、 设计图纸内容(1) 总平面布置图一张(1号图纸) 包括处理构筑物、附属构筑物、配水、集水构筑物、污水污泥管渠、回流管渠、放空管、超越管渠、空气管路、厂内给水、污水管线、道路、绿化、图例、构筑物一览表、说明等(2) 高程配置图一张即污水处理高程纵剖面图，包括构筑物标高、水面标高、地面标高、构筑物名称。四设计要求1、 方案选择应论据充分，具有说服力。2、 设计参数选择有根据，合理全面。3、 计算所选用的公式要有来源依据，计算应有足够的准确性。4、 图纸应正确表达设计意图，符合制图要求。5、 设计计算说明书应层次清楚，语言简练，书写工整，说明问题。6、 最好要求打印，计算机基础

5、好的，可用计算机绘图，建筑设计CAD软件。五 时间分配与计划进度1、 设计期限2周2、 时间分配阶 段时间(1)指导教师讲解污水处理系统的设计原则与程序，布置设计任务1天(2)查阅资料，拟定工艺流程、制定方案、熟悉了解和掌握设计原理2天(3)构筑物设计参数计算3天(4)绘制设计图3天(5)整理编写设计说明书3天(6)答辩准备1天(7)答辩1天合计2周六参考资料1、 哈尔滨建筑工程学院编，排水工程下册，中国建筑工程出版社，1994.6第二版2、 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3、 中华人民共和国国家标准，给水排水制图标准，GBJ106-874、 中华人民共和国国家

6、标准，建筑给水排水设计规范，GBJ15-885、 高建耀编，水污染控制工程下册，高教出版社，1989年第一版6、 张希衡编，水污染控制工程，冶金工业出版社，1992年第二版2.设计指导书一、 收集资料：1、 有关明确设计任务和方向的资料；(1) 设计任务来源；(2) 设计范围和项目；(3) 企业或工厂或城市的现状及发展规划；(4) 设计人口，建筑分布状况；(5) 各种污水的量、水质及各排出口位置；(6) 排放特点及造成的危害等。2、 自然条件资料：(1) 地形图：所在地区的地形图或总体规划图； 比例尺：1：50001：25000(2) 水文：河流的历年最高、最低水位及河流流量、流速；(3) 水

7、质：污水的水温、pH值、DO、BOD5、SS等(4) 气温：绝对最高、最低气温、年平均气温、逐年平均气温、月平均气温；(5) 气压：平均气压；(6) 风情：风向风速，当地历史最大台风记录；(7) 降雨量：年最高、最低和平均降雨量或暴雨度公式；(8) 年平均相对湿度；(9) 地质：该地区以及污水处理站址的地质钻探资料，地震资料。3、 工程现状和组织施工方面的资料(1) 该厂排水现状；(2) 该厂道路交通、地面、地下建筑、现状；(3) 该厂各种管线的位置及其标高断面图；(4) 建筑制品，机械设备供应现状。注：原始资料的收集是保证设计质量的重要因素。通常原始资料由建设单位提供，但设计人员不能有依赖思

8、想，应协助建设单位收集资料、核实资料，并对资料加以分析和整理，以便设计时综合考虑使用。因此，作为设计人员在接受设计任务后，应到现场实地勘察，了解地形、地物，并对疑难资料加以核实和补充。二、 方案比较与选择 当基础资料收集齐全，能满足设计需要时，设计人员则根据一些设计原则，结合实际情况具体分析，然后提出几种不同的方案。在方案选择时，力使方案做到投资少，建设快，用料少，效果好，这些都需经过技术、经济比较之后才可定夺，得出最佳方案。具体从以下几方面着手：1、 方案拟定 根据企业或所在区的总体规划，提出几种方案(处理站址)。再根据所在单位的污水量、水质、现有排水设施、地形、气候、水体等因素以一定的处理

9、效率为基点，结合环保要求，确定所采用的处理方法、工艺方案及构筑物型式选择应考虑具体条件和要求来定。2、 方案比较与选择 方案比较时必须对所提方案在等同标准及深度的基础上进行技术、经济比较。比较时，应列举各个方案的优缺点，尽力使比较上升到定量标准上，用可靠的数据作后盾。(1) 技术方面 布局是否合理，能否满足环境保护等各项政策方针要求。 技术上是否具有先进性。 操作管理上是否方便。 地形、地质、方位有利于施工。 是否具有改扩建的可能性。(2) 经济方面 基建投资和年经营管理费用比较。 占地面积比较(在充分考虑必要条件之后)。 三材和管材的经济比较。 劳动力的比较。 动力设备及动力耗费比较。(3)

10、 方案选择经以上两个方面的比较，综合考虑其它条件，经多方权衡确定出最佳方案。三、 单元构筑物的设计计算1、 根据建设单位提供的设计资料和设计要求确定污水处理程度(虽然设计书已给出，但希望进一步翻阅资料作进一步论证)2、 由原始资料确定污水处理站规模和污水处理站设计流量。3、 根据处理程度及其它因素，确定污水处理方法。4、 将通过比较后所得的工艺流程画出其流程示意图。5、 根据工艺流程进行各个构筑物的设计计算(如A/O法流程供参考)。6、 污水泵站的计算设计(1) 污水量；(2)泵扬程确定；(3)选泵；(4)污水集水池容积计算；(5)泵站布置；(6)泵站附属设备的设计。 注： 污水站处理按最大日

11、流量确定； 各构筑物间连接管渠的水头损失按最大流量计算，(参见排水工程下册P331)要求列表格进行； 各构筑物水头损失参见排水工程下册P329； 从安全考虑各构筑物按最大时流量设计计算(参见排水工程下册P330)。四、设计图绘制1、 污水处理站总平面图及污水，污泥流程图(一) 总平面图(1) 总平面图比例尺：1：2001：500(2) 图上要求有处理构筑物和辅助构筑物，道路、各种管线(给水、污水、污泥等)检查井，绿化带等。(3) 风向玫瑰图画于图的右上方。(4) 以细线给出坐标网和道路。以粗线给出各种管道线，并注明主管管径。(5) 要求标出各种处理构筑物和辅助构筑物的高程。(6) 画出构筑物一

12、览表，图例及主要设备和材料一览表。(7) 用坐标或其它方法标明各主要构筑物的位置。(8) 平面图上各构筑物布置：要求在合理的前提下，既要紧凑，又要保证一定的施工间距，同时要留有发展余地。(9) 在充分考虑配水场地以及安全基础上各构筑物之间要设有必要的超越管线及全站总事故排出管。(二) 流程图(1) 流程图上要求绘出处理构筑物的剖面外形。(2) 要求注明地面、水面、构筑物顶、底、管道中心线、泵站地墙、水泵轴中心线、设计地面等部分标高，同时标明管径。(3) 高程布置要充分利用地形和原有的自然条件，并留有一定的富裕水头。(4) 尽量做到使夯填方量达到平衡。2、 主要构筑物的工艺设计图（由教师指定）。

13、3、 描图要求(1) 比例1：1；(2) 在该图上定出处理站具体位置，并用坐标示其位置；(3) 列出各主体构筑物的设计地面标高一览表；(4) 指出总站占地面积。4、 图纸要求 所有图纸均用铅笔绘制，在图的右下方写上图标，必要时附有一定的图纸说明。5、 图表示意安徽理工大学水污染控制工程课程设计班级某厂污水处理总平面布置图(或高程图)图号姓名比例成绩日期指导教师审阅评议教师审核注：图纸及图标上所有字体必须用工程字书写端正排列整齐，笔划清晰，采用国家公布实施的简化汉字，所有图纸、图例及尺寸标注方法均应符合国家制图标准。五、编写设计说明书和计算书(一) 说明书1、 前言。含：设计任务的来源、设计范围

14、和项目，以及该项污水及处理的国内外现状，本设计的先进性等。2、 设计原始资料。3、 污水场站总体布置及工艺设计方案的比较与选择。4、 工程内容： 主要处理构筑物型式、设计数据取用、结构尺寸、材料及主要设备的数量。5、 可以针对本设计过程，发表自己的看法或对设计本身提出自己的改进方法。(二) 计算书1、 绘出经比较选择后确定的工艺流程示意图。2、 各单元处理构筑物的设计计算。要求首先列出其所需参数的取值，再按其有关规定进行设计计算。注：说明或计算书中的文字、表格、图样应用铅笔或钢笔写清楚，文字要通顺，叙述要简明扼要。注：以上计划仅供参考，可结合设计任务书灵活掌握。3.平面布置和高程布置一 污水处

15、理厂的平面布置 污水处理厂的平面布置应包括： 处理构筑物的布置污水处理厂的主体是各种处理构筑物。作平面布置时，要根据各构筑物（及其附属辅助建筑物，如泵房、鼓风机房等）的功能要求和流程的水力要求，结合厂址地形、地质条件，确定它们在平面图上的位置。在这一工作中，应使：联系各构筑物的管、渠简单而便捷，避免迂回曲折，运行时工人的巡回路线简短和方便；在作高程布置时土方量能基本平衡；并使构筑物避开劣质土壤。布置应尽量紧凑，缩短管线，以节约用地，但也必须有一定间距，这一间距主要考虑管、渠敷设的要求，施工时地基的相互影响，以及远期发展的可能性。构筑物之间如需布置管道时，其间距一般可取58m，某些有特殊要求的构

16、筑物（如消化池、消化气罐等）的间距则按有关规定确定。 厂内管线的布置污水处理厂中有各种管线，最主要的是联系各处理构筑物的污水、污泥管、渠。管、渠的布置应使各处理构筑物或各处理单元能独立运行，当某一处理构筑物或某处理单元因故停止运行时，也不致影响其他构筑物的正常运行，若构筑物分期施工，则管、渠在布置上也应满足分期施工的要求；必须敷设接连入厂污水管和出流尾渠的超越管，在不得已情况下可通过此超越管将污水直接排人水体，但有毒废水不得任意排放。厂内尚有给水管、输电线、空气管、消化气管和蒸汽管等。所有管线的安排，既要有一定的施工位置，又要紧凑，并应尽可能平行布置和不穿越空地，以节约用地。这些管线都要易于检

17、查和维修。 污水处理厂内应有完善的雨水管道系统，以免积水而影响处理厂的运行。辅助建筑物的布置辅助建筑物包括泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、化验室、变电所、机修、仓库、食堂等。它们是污水处理厂设计不可缺少的组成部分。其建筑面积大小应按具体情况与条件而定。有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理方法。辅助建筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。如鼓风机房应设于曝气池附近以节省管道与动力；变电所宜设于耗电量大的构筑物附近等。化验室应远离机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件。办公室、化验室等均应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处。操作工人的值班室应尽量

18、布置在使工人能够便于观察各处理构筑物运行情况的位置。 此外，处理厂内的道路应合理布置以方便运输；并应大力植树绿化以改善卫生条件。 应当指出：在工艺设计计算时，就应考虑它和平面布置的关系，而在进行平面布置时，也可根据情况调整构筑物的数目，修改工艺设计。 总平面布置图可根据污水厂的规模采用120011000比例尺的地形图绘制，常用的比例尺为l：500。主要处理构筑物有：机械除污物格栅井、曝气沉砂池、初次沉淀池与二次沉淀池（均设斜板）、鼓风式深水中层曝气池、消化池等及若干辅助建筑物。 该厂平面布置特点为：流线清楚，布置紧凑。鼓风机房和回流污泥泵房位于暖气池和二次沉淀池一侧，节约了管道与动力费用，便于

19、操作管理。污泥消化系统构筑物靠近四氯化碳制造厂（即在处理厂西侧），使消化气、蒸气输送管较短。节约了基建投资。办公室。生活住房与处理构筑物、鼓风机房、泵房、消化池等保持一定距离，卫生条件与工作条件均较好。在管线布置上，尽量一管多用，如超越管、处理水出厂管都借道雨水管泄入附近水体，而剩余污泥、污泥水、各构筑物放空管等，又都与厂内污水管合并流人泵房集水井。但因受用地限制，远期发展余地尚感不足。 主要构筑物有：格栅、曝气沉砂池、初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池及回流污泥泵房等一些辅助建筑物。湿污泥池设于厂外便于农民运输之处。 该厂平面布置的特点是：布置整齐、紧凑。两期工程各自成系统，对设计与运行相互干扰

20、较少。办公室等建筑物均位于常年主风向的上风向，且与处理构筑物有一定距离，卫生、工作条件较好。在污水流人初次沉淀池、曝气池与二次沉淀池时，先后经三次计量，为分析构筑物的运行情况创造了条件。利用构筑物本身的管渠设立超越管线，既节省了管道，运行又较灵活。第二期工程预留地设在一期工程与厂前区之间，若二期工程改用别的工艺流程或另选池型时，在平面布置上将受一定限制。泵站与湿污泥池均设于厂外，管理不甚方便。此外，三次计量增加了水头损失。二. 污水处理厂的高程布置 污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理

21、构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。 污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低）。水头损失包括： （1）水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；在作初步设计时可按表1估算。表1 处理构筑物的水头水损失构筑物名称水头损失(cm)构筑物名称水头损失(cm)格栅1025生物滤池(工作高度为2m时)：沉砂池1025沉淀池：平流 竖流 辐流20401)装有旋转式布水器27028040502)装有固定喷洒布水器4504755060混合池或接触池1030双层沉淀池1020污泥干化场200350曝

22、气池：污水潜流入池2550 污水跌水入池50150 (2)水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局部水头损失。 (3)水流流过量水设备的水头损失。 水力计算时，应选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行计算，并应适当留有余地；以使实际运行时能有一定的灵活性。 计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管渠的设计流量，计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。 设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出

23、，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。 在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。污泥干化场、污泥浓缩池（湿污泥池），消化池等构筑物高程的决定，应注意它们的污泥水能自动排人污水人流干管或其他构筑物的可能性。 在绘制总平面图的同时，应绘制污水与污泥的纵断面图或工艺流程图。绘制纵断面图时采用的比例尺：横向与总平面图同，纵向为1501100。 该厂初次沉淀池和二次沉淀池均为方形，周边均匀出水，曝气池为四座方形池，表面机械曝气器充氧，完全

24、混合型，也可按推流式吸附再生法运行。污水在入初沉池、曝气池和二沉池之前；分别设立了薄壁计量堰（、为矩形堰，堰宽0.7m，为梯形堰，底宽0.5m）。该厂设计流量如下: 近期 =174L/s 远期=348L/s =300L/s =600L/s回流污泥量以污水量的100%计算。各构筑物间连接管渠的水力计算见表2。表2 连接管、渠的水力计算表 处理后的污水排人农田灌溉渠道以供农田灌溉，农田不需水时排人某江。由于某江水位远低于渠道水位，故构筑物高程受灌溉渠水位控制，计算时，以灌溉渠水位作为起点，逆流程向上推算各水面标高。考虑到二次沉淀池挖土太深时不利于施工，故排水总管的管底标高与灌溉渠中的设计水位平接（

25、跌水0.8m）。 污水处理厂的设计地面高程为50.00m。高程计算中，沟管的沿程水头损失按表2所定的坡度计算，局部水头损失按流速水头的倍数计算。堰上水头按有关堰流公式计算，沉淀池、曝气池集水槽系底，且为均匀集水，自由跌水出流，故按下列公式计算： B （1） =1.25B （2） 式中Q集水槽设计流量，为确保安全，常对设计流量再乘以1.21.5的安全系数（）； B集水槽宽（m）； 集水槽起端水深（m）。高程计算： 高程(m) 灌溉渠道(点8)水位 49.25 排水总管(点7)水位 跌水0.8m 50.05 窨井6后水位 沿程损失=0.001390 50.44 窨井6前水位 管顶平接，两端水位差0

26、.05m 50.49 二次沉淀池出水井水位 沿程损失=0.0035100=0.35m 50.84 二次沉淀池出水总渠起端水位 沿程损失=0.35-0.25=0.10 m 50.94 二次沉淀池中水位 集水槽起端水深 =0.38m 自由跌落 =0.10m 堰上水头（计算或查表） 0.02m 合计 0.50m 51.44 堰F3后水位 沿程损失=0.002810=0.03m 局部损失=0.28m 合计 0.31m 51.75 堰F3前水位 堰上水头=0.26m 自由跌落=0.15m 合计0.41m 52.16 曝气池出水总渠起端水位 沿程损失=0.640.42=0.22m 52.38 曝气池中水位

27、 集水槽中水位=0.26m 52.64 堰F2前水位 堰上水头=0.38m 自由跌落=0.20m 合计 0.58m 53.22 点3水位 沿程损失=0.62-0.54=0.08m 局都损失=5.85=0.14m 合计 0.22m 53.44 初次沉淀池出水井（点2）水位 沿程损失=0.0024270.07m 局部损失=2.46=0.15m 合计 0.22m 53.66 初次沉淀池中水位 出水总渠沿程损失=0.35-0.250.10m 集水槽起端水深 =0.44m 自由跌落 =0.10m 堰上水头=0.03m 合计 0.67m 54.33 堰F1后水位 沿程损失=0.0028110.04m 局部

28、损失=0.28m 合计 0.32m 54.65 堰F1前水位 堰上水头=0.30m 自由跌落0.15m 合计0.45m 55.10 沉砂池起端水位 沿程损失=0.48-0.460.02m 沉砂池出口局部损失=0.05m 沉砂池中水头损失=0.20m 合计 0.27m 55.37 格栅前（A点）水位 过栅水头损失0.15m 55.52m 总水头损失6.27m 上述计算中，沉淀池集水槽中的水头损失由堰上水头、自由跌落和槽起端水深三部分组成，见图3。计算结果表明：终点泵站应将污水提升至标高55.52m处才能满足流程的水力要求。根据计算结果绘制了流程图，见图4。 污泥流程的高程计算以图1所示的甲市污水

29、处理厂为例。该厂污泥处理流程为： 二次沉淀池污水泵站初次沉淀池污泥投配（预热）池污泥泵站消化池贮泥池运泥船外运 高程计算顺序与污水流程同，即从控制性标高点开始计算。甲市处理厂设计地面标高为4.2m，初次沉淀池水面标高为6.7m。二次沉淀池剩余活性污泥系利用厂内下水道排至污水泵站，计算从略。从初次沉淀池排出污泥的含水率为97，污泥消化后经静澄、撤去上清液，其含水率为96。初次沉淀池至污泥投配池的管道用铸铁管，长150m，管径300mm。设管内流速为15m/s，按式(3)图1 集水槽水头损失计算示意h1堰上水头；h2自由跌落；h0集水槽起端水深；h3总渠起端水深 (3)图2 污水处理流程 式中输泥

30、管道沿程压力损失(m) L输泥管道长度(m) D输泥管管径(m) v污泥流速(m/s) 海森威廉(HarenWilliams)系数，其值决定于污泥浓度，见下表：污泥浓度(%)值0.01002.0814.0616.0458.53210.125可求得其水头损失为： m自由水头1.5m，则管道中心标高为： 6.7-(1.20+1.50)4.0m流入污泥投配池的管底标高为： 4.0-0.153.85m图3 投配池及标高污泥投配池的标高可据此确定，投配池及标高见图3。 消化池至贮泥池的各点标高受河水位的影响（即受河中运泥船高程的影响），故以此向上推算。设要求贮泥池排泥管管中心标高至少应为3.0m才能向运

31、泥船排尽池中污泥，贮泥池有效深2.0m。已知消化池至贮泥池的铸铁管管径为200mm，管长70m，并设管内流速为1.5m/s，则根据式（1）可求得水头损失为1.20m，自由水头设为1.5m。又，消化池采用间歇式排泥运行方式，根据排泥量计算，一次排泥后池内泥面下降0.5m。则排泥结束时消化池内泥面标高至少应为： 3.0+2.0+0.1+1.2+1.5=7.8m开始排泥时的泥面标高： 7.80.58.3m式中0.1为管道半径，即贮泥池中泥面与入流管管底平。 应当注意的是：当采用在消化池内撇去上清液的运行方式时，此标高是撇去上清液后的泥面标高，而不是消化池正常运行时的池内泥面标高。 当需排除消化池中下面的污泥时，需用排泥泵排除。图4 污泥处理流程