课程教学设计污水管理方案计划厂.doc

/. 水污染控制工程课程设计水污染控制工程课程设计 题目 2 万吨/日城市污水处理厂的初步设计 院系 XX 姓名 XX 学号 XX 专业 XX /. 年级 XX 指导教师 XX /. 摘要摘要 本次课程设计的题目为某城市污水处理厂初步设计，主要任务是完成该污 水处理厂的一平平面布置、高程布置和各处理构筑物的初步设计。 初步设计要完成设计说明书一份，污水处理厂平面布置图一张、污水处理 构筑物高程布置图一张。该污水处理厂工程规模为 2 万吨/日，进水水质为： CODCr=300mg/L,BOD5=250mg/L,SS=180mg/L,TN=28mg/L,TP=5mg/L。 本次设计所选择的 A2O 工艺，具有一良好的脱氮除磷功能。该污水处理厂 的污水处理流程为:污水从粗格栅到污水提升泵房，再从泵房到细格栅，然后到 沉砂池，进入初沉池再进入生物池(即 A2O 反应池)，再从生物池进入二沉池， 污水再经过接触消毒池后排入自然水体;污水处理厂处理后的出水水质执行《城 镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918—2002）一级标准的 A 标准。 关键词关键词: :A2O 工艺；脱氮除磷；污水处理 /. 目录 水污染控制工程课程设计........................................................................................1 摘要............................................................................................................................2 正文............................................................................................................................5 第一章 设计概况......................................................................................................6 1.1 设计依据.......................................................................................................6 1.1.1 原始依据.............................................................................................6 1.1.2 设计原则.............................................................................................6 1.1.3 采用规范和执行标准.........................................................................7 1.2 设计任务书...................................................................................................7 1.2.1 工程设计资料.....................................................................................7 1.2.2 设计任务.............................................................................................8 1.2.3 基本要求.............................................................................................9 1.2.4 图纸要求.............................................................................................9 第二章 设计说明书................................................................................................10 2.1 城市污水来源、水量及水质特点分析.....................................................10 /. 2.1.1 城市污水来源...................................................................................10 2.1.2 城市污水水量...................................................................................11 2.1.3 城市污水水质特点...........................................................................11 2.2 污水处理方案的选择.................................................................................12 2.2.1 城市污水主要处理方法...................................................................12 2.2.2 污水处理方案的选择.......................................................................14 2.3 污水处理工艺原理及工程说明.................................................................17 2.3.1 粗格栅...............................................................................................17 2.3.2 泵房和集水池...................................................................................18 2.3.3 细格栅...............................................................................................19 2.3.4 沉砂池...............................................................................................20 2.3.5 配水井...............................................................................................21 2.3.6 初沉池...............................................................................................22 2.3.7 生化池...............................................................................................23 2.3.8 二沉池...............................................................................................25 2.3.9 接触消毒池.......................................................................................26 第三章 设计计算书................................................................................................27 3.1 粗格栅间.....................................................................................................27 3.1.1 设计参数...........................................................................................27 3.1.2 设计计算...........................................................................................27 3.2 泵房和集水池...............................................................................................7 /. 3.2.1 设计参数.............................................................................................7 3.2.2 集水池设计计算................................................................................6 3.2.3 水泵扬程计算.....................................................................................6 3.3 细格栅...........................................................................................................6 3.3.1 设计参数.............................................................................................6 3.3. 2 设计计算............................................................................................5 3.4 沉砂池...........................................................................................................6 3.4.1 设计参数............................................................................................7 3.4.2 设计计算.............................................................................................7 3.5 配水井...........................................................................................................7 3.5.1 设计参数：.........................................................................................7 3.5.2 设计计算.............................................................................................6 3.6 初沉池...........................................................................................................7 3.6.1 设计参数：.........................................................................................7 3.6.2 设计计算............................................................................................7 3.7 生化池...........................................................................................................9 3.7.1 设计参数............................................................................................9 3.7.2 设计计算...........................................................................................10 3.8 二沉池.........................................................................................................14 3.8.1 设计参数：.......................................................................................14 3.8.2 设计计算..........................................................................................15 /. 3.9 消毒池........................................................................................................16 3.9.1 设计参数...........................................................................................16 3.9.2 设计计算...........................................................................................17 3.10 高程计算 ..................................................................................................17 结论..........................................................................................................................20 参考文献..................................................................................................................21 附录..........................................................................................................................21 /. 正文正文 第一章第一章 设计概况设计概况 1.1 设计依据设计依据 1.1.1 原始依据原始依据 （（1）依据资料）依据资料 国家及地方有关环境保护法律法规和技术政策； 《给水排水设计手册》 （中国建筑工业出版社，2003 年）; 《环境工程设计手册》 （魏先勋 主编，湖南科学技术出版社，2002 年） 《环境工程手册水污染防治卷》 （张自杰主编，高等教育出版社，1996 年） ； 中华人民共和国《给排水设计规范》2000 年版; 同类污水工程实践经验。 （（2）城市概况）城市概况 /. A 市位于安徽省西南部、长江下游南岸，地处暖温带与亚热带的过渡带，气 候温和湿润，年平均气温 16℃左右，年降雨量约 1500 毫米，年均日照率 45%， 年均无霜期 220 天，最长 286 天。其地理坐标介于东经 11640-11808、 北纬 2934-3051之间。境内地势南高北低，东南部是黄山与九华山山脉 交汇地带，中部是丘陵和盆地，西北部是沿江平原，平均海拔 400 米。境内水 系发达，青通河、九华河、秋浦河、黄湓河等北流入长江，主要湖泊有升金湖、 白沙湖等。 1.1.2 设计原则设计原则 城市污水处理厂是城市的基础工程，对于城市的经济建设和居民生活质量有 着极其重要的意义。城市污水处理厂作为城市污水处理的唯一设施，应在城市 总体规划的指导下，合理选择厂址、工艺、以及后续二次污染的控制，避免成 为一个新的污染源。本设计主要遵循以下原则： 要符合适用的要求。首先确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的技术和 经济条件，以及当地的具体情况(如施工条件)，在可能的基础上，选择的处理 工艺流程、构(建)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满 足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。 污水厂设计采用的各项设计参数必须可靠。 污水处理厂设计必须符合经济的要求。设计完成后，总体布置、单体设计及药 剂选用等要尽可能采取合理措施降低工程造价和运行管理费用。 污水处理厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽 可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。 污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及 加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为以后 的发展留有挖潜和扩建的条件。 污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线等。 /. 1.1.3 采用规范和执行标准采用规范和执行标准 《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918-2002） 《室外排水设计规范》 （GB50014-2006） 《城市污水处理厂污水污泥排放标准》 （CJ3025-93） 《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002） 《污水综合排放标准》 （GB8978-1996） 《城镇污水处理厂附属建筑物和附属设备设计标准》 （CJJ31-89） 1.2 设计任务书设计任务书 1.2.1 工程设计资料工程设计资料 （1）工程概况 某城市拟筹建城市污水处理厂，废水量为 2 万吨每日。城市污水的主要污 染物是 CODCr、BOD5、SS、氮和磷等。 经当地环保部门批准，污水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标 准》 （GB18918-2002）一级标准的 A 标准。 （2）工程设计规模 1）设计水量 总水量：Q总=20000m3/d 2)进水水质 进水水质如表 1 所示。 表 1 进水水质（单位：mg/L） /. 指标CODCrBOD5SSTNTP 数值300200180285 3)处理目标 经当地环保部门审批，污水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918-2002）一级标准的 A 标准，具体出水水质如表 2 所示。 表 2 出水水质（单位：mg/L） 指标CODCrBOD5SSTNTP 数值501010150.5 表 3 指标去除率（单位：%） 指标CODCrBOD5SSTNTP 去除率83.39594.446.490 1.2.2 设计任务设计任务 （1）根据以上资料，确定最佳处理工艺，对该污水处理工程进行初步设计。 （2）设计范围为污水处理工艺系统。 （3）完成污水处理各构筑物的设计，编写设计说明书和计算书。 （4）完成设计图纸。 /. 1.2.3 基本要求基本要求 （1）设计说明书——说明概况、设计任务、工程规模、水质水量、工艺流 程、设计参数、主要构筑物的尺寸和个数、主要设备的型号和数量等； （2）设计计算书——各构筑物的计算过程、主要设备（如水泵、鼓风机等） 的选取、污水处理站的高程计算（各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册） 等； （3）设计图纸——污水处理站总平面布置图和高程布置图各一张以及一张 主要构筑物（污泥浓缩池、二沉池、初沉池等）图。 1.2.4 图纸要求图纸要求 （1）污水处理站总平面布置图，1 张； （2）高程布置图，1 张； （3）主要构筑物，1 张。 /. 第二章第二章 设计说明书设计说明书 2.1 城市污水来源、水量及水质特点分析城市污水来源、水量及水质特点分析 2.1.1 城市污水来源城市污水来源 （1）生活污水 生活污水主要来自家、商业、机关、学校、医院、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、厨房洗涤水、洗衣排水、 沭浴排水及其他排水等。生活污水的主要成分为纤维素、淀粉、糖类、脂肪、 蛋白质等有机物质，氮、磷、硫等无机盐类及泥沙等杂质，生活污水中还含有 多种微生物及病原体。这些物质按化学性质来分，可分为无机物和有机物：按 其物理性质来分，可分为不溶性物质、胶体性物质和溶解性物质。生活污水的 水质一般较稳定，浓度较低，也较容易通过生物化学方法进行处理。 （2）工业废水 工业废水主要是在工业生产过程中被生产原料、中间产品或成品等物料所 污染的水。工业废水中由于种类繁多，污染物成分及性质随生产过程而异，变 /. 化复杂。一般而言，工业废水比较严重，往往含有有毒有害物质，需局部处理 达到要求后才能进入城镇排水系统，是城镇污水有毒有害污染物的主要来源。 (3)初期雨水 初期雨水是雨雪降至地面形成的初期地表水径流。初期雨水的水质水量随 区域环境、季节和时问变化，成分比较复杂。影响初期雨水被污染的主要因素 有大气质量、气候条件、地面及建筑物环境质量等。 (4)城镇污水 城镇污水包括生活污水、工业废水等，在合流制排水系统中包括雨水，在半 分流制排水系统中包括初期雨水。城镇污水成分性质比较复杂，不仅各城镇间 不同，同一城市中的不同区域也有差异，需要进行全面细致的调查研究，才能 确定其水质成分及特点。 2.1.2 城市污水水量城市污水水量 污水水量还会降雨有一定关系，不过现如今的城市管道系统绝大部分采用 的是分流系统，即污水管道．与雨水管道分开，这样在很大程度上减少了降水 对于污水处理厂的压力，雨水经过收集后只需要经过较少的处理就能到排放标 准排入自然水体。 2.1.3 城市污水水质特点城市污水水质特点 城市污水的水质在主要方面具有牛活污水的一切特征。但在不同的城市， 因工业的规模和性质不同，城市污水的水质也受工业废水和水量的影响而明显 变化。 城市污水中 90%以上是水，其余是固体物质。水中普遍含有以下各种污染 物： 悬浮物悬浮物：一般为 200～500 毫克／升，有时候可超过 1000 毫克／升。其中无机 和胶体颗粒容易吸附有机毒物、重金属、农药、病原菌等，形成危害大的复合 /. 污染物。悬浮物可经过混凝、沉淀、过滤等方法．与水分离，形成污泥而去除。 病原体病原体：包括病菌、寄生虫、病毒三类。常见的病菌是肠道传染病菌，每升污 水可达几百万个，可传播霍乱、伤寒、肠胃炎、婴儿腹泻、痢疾等疾病。常见 的寄生虫有阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等，可造成各 种寄生虫病。病毒种类很多，仅人粪尿中就有百余种，常见的是肠道病毒、腺 病毒、呼吸道病毒、传染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可达 50 万到 7000 万个。 需氧有机物需氧有机物：包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等。其 浓度常用五日生化需氧量(BOD5)来表示。也可用总需氧量(TOD)、总有机碳 (TOC)、化学需氧量(COD)等指标结合起来评价。常用 BOD5与 COD 的比例来反 映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量随时间变化曲线来反映生化降解的 快慢。城市污水 BOD5一般为每升 300～500 毫克，造纸、食品、纤维等工业废 水可高达每升数千毫克。 植物营养素植物营养素：生活污水、食品工业废水、城市地面径流污水中都含有植物的营 养物质——氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到 1 千克，近年来由 于大量使用含磷洗涤剂，含量显著增加。来自洗涤剂的磷占生活污水中磷含量 的 30～75%，占地面径流污水中磷含量的 17%左右。氮素的主要来源是食品、 化肥、焦化等工业的废水，以及城市地面径流和粪便。硝酸盐、亚硝酸盐、铵 盐、磷酸盐和一些有机磷化合物都是植物营养素，能造成地面水体富营养化、 海水赤潮和地下肥水。硝酸盐含量过高的饮水有一定的毒性，能在肠胃中还原 成亚硝酸盐而引起肠原性青紫症。亚硝酸盐在人体内，与仲胺合成亚硝胺类物 质可能有致畸作用、致癌作用。 城市污水中除含以上四类普遍存在的污染物外，随污染源的不同还可能含 有多种无机污染物和有机污染物，如氟、砷、重金属、酚、氰、有机氯农药、 多氯联苯、多环芳烃等。 /. 2.2 污水处理方案的选择污水处理方案的选择 2.2.1 城市污水主要处理方法城市污水主要处理方法 城市污水处理厂的方案，要考虑有效去处 BOD5，又要适当去除 N、P，故 可采用 SBR 法、氧化沟法或 A20 法。 (l) SBR 法 SBR 法为序批式活性污泥法，它比连续流活性污泥法出现的更早，但由于 当时运行管理条件限制而被连续流系统所取代。随着自动化控制水平的提高， SBR 法重新被人们重视，该工艺在同内已广泛应用于屠宰、啤酒、化工、鱼品 加工、制药等工业废水和生活污水的处理，SBR 法特点见表 4。 表 4 SBR 法特点 优点缺点 同时脱氮除磷； 静置沉淀可获得低 SS 出水； 耐受水力冲击负荷； 操作灵活性好，兼具二沉池功能。 同时脱氮除磷时操作复杂； 滗水设施的可靠性对出水水质影响大； 设计过程复杂，池体容积大； 不适合 5 万吨/天以上污水量的处理； 维护要求高，运行对自动控制依赖性强。 (2)氧化沟法 本工艺 50 年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广， 且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展 为多种形式，比较有代表性的有：帕式(Passveer)简称单沟武，奥式(Orbal)简称 同心圆式，F 式(Carrousel)简称循环折流式和三沟式氧化沟（T 型氧化沟）等。 /. 氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采 用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能 有效地提高氧的利用率(提高 20%)和动力效率[达 2.5～3.0 kgO2/(kW*h)]，氧化 沟工艺的特，见表 5。 表 5 氧化沟法特点 (3) A20 法 城市生活污水含有大量的氮磷，由于氮磷的富集会对天然水体造成富营养 化，导致湖泊河流的藻类泛滥破坏生态环境及影响水生生物的生存和人类生活。 故对城市污水提出脱氮除磷的要求。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出 水，是一种深度二级处理工艺。污水在沉经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分 的过程中，污水在厌氧区(D0<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下．又将 其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统达到除磷目的，同时污水进入缺氧区 (D00.3,可生化性比较好，重金及其 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。此外考虑 到氨氮出水浓度排放要求比较高，因此需要采用能够同时脱氮除磷降磷且效果 较好的工艺。 （3）从上述比较分析，可知 SBR 间歇运行，全赖电脑控制，对处理厂的管理 人员素质要求很高，变水位运行，电耗增大；而且除磷脱氮效果一般，所以不 采用。其主要污水来源为生活污水，污水生化性好，难降解污染物少，氧化沟 的一些优点得难以得到体现。而且，污水处理厂冬季气温低，若采用氧化沟工 艺的话，设备检修困难。A2O 工艺虽然基建费用相对较高，但运行费用低，管 理维护相对方便，出水水质稳定，脱氮除磷效果显著，优势相对突出。通过对 各种工艺比选、城镇污水自身的特点以及对投资费用，运行管理的考虑，本工 程设计决定采用 A2O 工艺来处理城市污水。 （4）判断是否可采用 A2O 法 同时脱氮除磷； 污泥沉降性能好； 反硝化过程为硝化过程提供碱度； 反硝化过程同时去除有机物（COD） ； 厌、缺、好氧环境交替运行，丝状菌 不能大量繁，不会发生污泥膨胀； 厌、缺氧环境为系统节能，减少经济 费用。 回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除 磷效果有影响； 脱氮受内回流比影响。 /. 300 10.78 28 COD TN  5 5 0.0250.06 200 TP BOD  5 200 4017 5 BOD TP  符合要求。 （5）具体的污水处理工艺流程图 7 如下： /. 图图 7 7 城市生活污水处理工艺流程城市生活污水处理工艺流程 /. 2.3 污水处理工艺原理及工程说明污水处理工艺原理及工程说明 处理规模：处理规模： _ 333 20000833.330.2315231.51.49 Z mmm QdhsL sK（此时取） 333 max 1.4920000298001241.670.344345/ Z mmm QdhsL s Q K  — _ min 1120000 0.12 2224 30 3 60 Qm s Q  2.3.1 粗格栅粗格栅 1.设计概况 格栅是一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的 渠道，或进水泵站集水井的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体 污染物杂质。因此为了避免其中的较粗大的悬浮物及杂质，堵塞水泵和沉淀池 的排泥管，影响后续处理构筑物或设备的正常工作，首先设置格栅除去较大的 悬浮物和颗粒。 2.设计参数： （1）水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。 （2）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求： ① 人工清除 25—40 mm； ② 机械清除 16—25mm； ③ 最大间隙 40 mm。 （3）栅清量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及排水管道系统的类 型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用： ① 格栅间隙 16～25 mm, 0 . 10—0.05栅渣污水； 3 m 33 /10 m /. ② 格栅间隙 30～50 mm，0.03—0.01栅渣污水。 3 m 33 /10 m （4）大型污水处理厂或泵站前的格栅（每日栅渣量大于 0.2 ）一般应采用机 3 m 械清渣。 （5）机械格栅不宜少于 2 台，如为 1 台时，应设人工清除格栅备用。 （6）过栅流速一般采用 0.6～1.0 m/s。 （7）格栅前渠道内的水流速度一般采用 0.4～0.9m/s。 （8）格栅倾角一般采用～。  45  75 （9）通过格栅的水头损失，粗格栅一般为.2m,细格栅一般为 0.3～0.4m。 （10）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位 0.5m。工作台上 应有安全和冲洗设施。 （11）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于 0.7 m，人工清除不应小于 1.2m； 机械清除不应小于 1.5m。 （12）机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护没备的措施。 （13）设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。 （14）在北方地区格栅的设置应考虑防止栅渣结冰的措施。 （15）格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修，栅渣的日常 清除。 2.3.2 泵房和集水池泵房和集水池 2.3.2.1 泵房泵房 1.设计概况 污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房，其作用主要是将上游 来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。 它的工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且自 来水的流量随时都在变化。 /. 污水泵房的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间。机器间内设 置水泵机组和有关的附属设备。 2.设计参数 （1）泵房进水角度不大于 45 度 ； （2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水 泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于 0.8。如电动机容量大于 55KW 时，则不得小于 1.0m，作为主要通道宽度不得小于 1.2m； （3）泵站为半地下式； （4）水泵为自灌式； 2.3.2.2 集水池集水池 1.设计概况 集水池的作用是汇集、储存和均衡废水的水质水量。各个车间的生产废水， 其排出的废水水量和水质一般来说是不均衡的，生产时有废水，不生产时就没 有废水，甚至在一日之内或班产之间都可能有很大的变化，如果清浊废水不分 流，则工艺浓废水与轻污染废水的水质水量变化很大，这种变化对废水处理设 施设备的正常操作及处理效果是很不利的，甚至是有害的。因此废水在进入主 要污水处理系统前，都要设置一个有一定容积的废水集水池，将废水储存起来 并使其均质均量，以保证废水处理设备和设施的正常运行。 集水池容积要满足 水工布置、格栅及污水提升泵吸水管的安装要求,在及时将来水抽走和避免水泵 起闭频繁的基础上,尽量减小池容,以减低费用和减少污物在池内淤积和腐化。集 水池容积包括死水容积和有效容积两部分。死水容积是指最低水位以下的容积, /. 有效容积是指集水池内最高水位和最低水位之间的容积。将废水储存起来并使 其均质均量，以保证废水处理设备和设施的正常运行。 2 设计参数 （1）集水池的有效容积不宜小于最大一台污水泵 5min 的出水量； （2）污水泵每小时启动次数不宜超过 6 次。 2.3.3 细格栅细格栅 1.设计概况 细格栅是一种可连续清除流体中杂物的固液分离设备，是城市污水处理、 自 机械格栅机来水厂、电厂进水口、纺织、食品加工、造纸、皮革等行业生 产工艺中不可缺少的专用设备，是目前