1、水污染控制工程课程设计班级：环治 10高姓名：邹昊晔学号：13指导老师：黄健2012年 11月 22日1目 录第一章 总论第一节 设计任务和内容第二节 基本资料第三节 气象资料第二章 污水处理工艺流程说明第一节 设计原则第二节 处理方案的选择第三节 工艺流程第三章 处理构筑物设计第一节 格栅间和泵房（不设计，可对选型进行说明）第二节 沉砂池第三节 初沉池第四节 曝气池（需氧量部分可选做）第五节 二沉池第四章 主要设备说明第五章 污水厂总体布置第一节 主要构（建）筑物与附属建筑物第二节 污水厂平面布置第三节 污水厂高程布置第六章 总结第七章 参考文献2第一章 总论第一节、课程设计的内容一、 设计
2、任务和目的加深理解所学专业知识， ，通过设计、计算、绘图等提高对所学专业知识的运用能力。二、 设计内容1. 对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算2. 确定污水厂的平面布置和高程布置。第二节、基本资料一、 污水资料表 1.1 建设单位提供的设计参数水量（m 3/d）BOD5（mg/L ） CODcr（mg/L）SS（mg/L ）40000 200 450 270二、 出水水质要求污水经二级处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）二级出水标准：COD cr100mg/L; BOD530mg/L;SS70 mg/L第三节、气象资料3一、气温资料风向：;主导风向为东北
3、东风气温： 属中亚热带季风气候，冬暖夏热，四季分明，具明显的盆地气候特征。年平均温度 18.1，极端最高温度:33.4 极端最低温度:2最高平均温度:24.6 最低平均温度:8.9无霜期 260 余天；。水文：年平均降水量 1427MM，主要降水期 5 月初至 6 月底和 8 月下旬至 9 月末二、厂址及场地现状该污水处理厂选址于城郊,地 势 由 西 南 向 东 北 倾 斜 ，平均地面标高为 60m。第二章 污水处理工艺流程说明第一节、设计原则(1).本设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。(2).针对本工程的具体情况和特点,采用
4、成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。(3).处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。(4).管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。(5).在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。(6).降低噪声,改善废水处理站及周围环境。(7).本处理工艺流程要求耐冲击负荷,有可靠的运行稳定性。第二节、处理方法的选择4一般城市生活污水的处理工艺包括传统活性污泥法、生物接触氧化法和SBR工艺等，下列将它们分别进行比较一、 传统活性污泥法污水集水池泵站初沉池曝气池二沉池排放根
5、据本项目的原水水质和处理要求，必须采用生化处理方能达到排放所要求的处理程度，在大规模的城市污水处理厂中应用最为广泛的生化法处理是传统活性污泥法工艺以及由此派生出来、种类繁多的变形工艺。传统活性污泥法处理污水基本原理是：首先利用生活污水中的好氧微生物进行培养，形成适于降解污染介质，并具有相当规模微生物群落，即活性污泥；再通过这些好氧微生物群落（活性污泥）来代谢有机污染介质，达到处理和净化污水的目的。但传统的活性污泥法耐冲击负荷低，泥量大，占地面积大，土建投资高等缺点，已逐渐被新的生化处理工艺所代替。二、 生物接触氧化法污水集水池泵站曝气沉砂池接触氧化池二沉池排放生物接触氧化法是在池内设置填料，池
6、底曝气，充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。因此，生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法之间的处理工艺，又称为“淹没式生物滤池” 。生物接触氧化池法的中心处理构筑物是接触氧化池，接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成，生物膜受到上升气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使其经常保持较好的活性，可避免堵塞。生物接触氧化法对废水的水质、水量的变化有较强的适应性，和活性污泥法相比，管理较方便，生态系稳定，剩余污泥量少。三、 SBR工艺污水集水池泵站曝气沉砂池SBR池排放5常规活性污泥系统由曝气
7、池、沉淀池、回流污泥系统和供养设备四部分组成。进入70年代以来，随着科技的发展、微机与自控技术设备的进步与普及，人们对常规活性污泥法工艺进行改革，推出序批式活性污泥法、即SBR工艺。SBR工艺采用可变容器间歇式反应器，省去了回流污泥系统及沉淀设备，曝气与沉淀在同一容器中完成，利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和生物脱氮除磷机理，将生物反应器与可变容积反应器相结合而成的循环活性污泥系统。这是SBR工艺的一种革新形式。SBR 工艺是在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、撇水、闲置四个间段，其所经历时间周期，根据进水水质水量预先设定或及时调整。实践证明，这种工艺过程，其处理效果可达到常规活性
8、污泥法处理标准。SBR 工艺具有工艺简单，运行可靠，管理方便，造价低廉等优点，电脑自控要求高，对设备、阀门、仪表及控制系统的可靠性要求高。四、 方案定夺 综观以上几点可知每个方案都能达到处理水质的要求，BOD5，SS，CODcr，去除都能达到出水水质，在技术上都是可行的。由于传统活性污泥法运行方便，投资省，该污水处理要去除BOD5 与 SS，CODcr ， ，所以采用传统活性污泥法 2。再考虑到厌氧池+ 氧化沟处理工艺占地较大，投资较多，生活杂用水等,水质及其稳定性要求高, 因此根据小区生活污水水质、水量以及小区功能和环境要求, 长期安全可靠地运行，我们选择合理、可靠的传统活性污泥法处理工艺。
9、6第四节 工艺流程第三章 处理构建物的设计第一节、格栅间和泵房一、格栅格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的设备。格栅栅条间距21mm，栅前水深 0.4m，格栅的建筑宽度为 0.5m，长度为2.2m，每日栅渣量为 0.44m3，采用机械清渣，栅后槽的总高度0.8m，格栅安装倾角为 60。二、污水提升泵房提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。该污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，污水处理系统简单，所以污水只需一次提升。污水经提升后入初沉池，然后进入曝气池、二沉池，最后由出水管道排入河道 。第二节
10、、沉砂池沉砂池的作用的作用是去 除 水 中 砂 粒 或 其 他 比 重 较 大 的 无 机 颗 粒的 构 筑 物 ， 其 工 作 原 理 是 以 重 力 分 离 为 基 础 ， 故 应 将 沉 砂 池 的 流 水流 速 控 制 在 只 能 使 比 重 大 的 无 机 颗 粒 沉 淀 ， 而 有 机 悬 浮 颗 粒 则 随 流出水井 沉砂池曝气池 初沉池二沉池出水格栅间 污水泵房 出水井污水7水 带 走 。 本 设 计 采 用 平 流 式 沉 砂 池 ， 其 结 构 简 单 、 处 理 效 果 较 好 、易 于 排 出 沉 砂 ， 污 水 从 池 一 端 流 入 ， 呈 水 平 方 向 流 动
11、， 池 另 一 端 流出 。 平 流 式 沉 砂 池 由 进 水 装 置 、 出 水 装 置 、 沉 淀 区 和 排 泥 装 置 组 成 。其 上 部 是 流 水 部 分 ， 水 在 其 中 以 水 平 方 向 流 动 ， 下 部 是 聚 集 沉 砂 的部 分 ， 通 常 其 底 部 设 置 1-2 个 贮 砂 斗 ， 下 接 带 间 阀 的 排 砂 管 ， 用 以排 出 沉 砂 。设 计 要 点 ：（1） 污水排水系统为分流制，污水流量总变化系数取 1.2（2） 采用平流式沉砂池，坐数为 2 座。（3） 水力停留时间为 50S，沉砂量按 0.07L/ m3 ，贮砂时间为 2天，采用重力。 沉
12、砂池总有效容积 V：设污水水平流速 v=0.25m/S，在沉砂池中的水力停留时间 T 为50SL=vt=0.25*50=12.5m 设计流量Q =40000m3/d=0.4629m3/s污水流量总变化系数 k=1.2，所以 Qmax =48000m3/d=0.5556m3/s 水流断面面积 AA=Qmax /v =0.5556/0.25=2.2224m2 取 2.5m2 沉砂池总宽度 b沉砂池分两格，即 n=2，设每格宽度 c=1m8池的总宽度：b=nc=2*1=2m 有效水深：h2=A/b=2.5/2=1.25m贮砂斗所需容积 VV=(Q*X*T*86400)/KZ=(0.5556*70*2
13、*86400)/(1.2*106)=5.6m3式中：X城市污水的沉砂量，采用 0.07L/m3T排砂时间间隔，d 按 2d 内沉砂量考虑；KZ污水流量的总变化系数为 1.2 每个沉砂斗所需的容积：设每一个分格有两个沉砂斗，则每个斗所需的容积：V0=V/（n*2）=5.6/（2*2）=1.4m 3 沉砂斗的各部分尺寸：设斗底宽 b1=0.5m,斗璧和水平面的倾斜角为 600，斗高 h3=0.4沉砂斗的上口宽度：b2=(2h3/tan600)+b1=2*0.4/tan600+0.5=0.96 沉砂斗的实际容积V0=h3/3(b12+b22+b1b2)=0.4/3*(0.52+0.962+0.5*0
14、.96)=0.22m3沉砂池高度沉砂池高度采用重力排砂，设池底坡度为 0.07，坡向砂斗I2=（L-2b 2-b）/2=(12.5-2*0.96-2)/2=4.29m沉砂池的高度：9h3”=h3+0.07I2=0.4+0.07*4.29=0.7003沉砂池超高取：h 1=0.3m则沉砂池的总高度：H=h1+h2+h3”=0.3+1.25+0.7003=2.2503m本设计取沉砂池总高度：H=2.2503m设计结果：沉砂池长度：12.5m 沉砂池宽度：2m（每格宽 1m） 有效水深：2m第五节 初沉池初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重的固体悬浮物进行沉淀分离，可去除 30%左右的
15、BOD5 和 55%的 SS。型式：平流式。表面负荷可选 2.0-3.0m3/m2.h)，沉淀时间 1.5-2.0h，SS 去除率 50%-60%。排泥方法：机械排刮泥，静压排泥。沉淀池贮泥时间应与排泥方式适应，静压排泥时贮泥时间为2d。（1） 池子总面积设表面负荷：q=2m 3/（m 2.h）, 沉淀时间：t=2hA=3600Qmax/q=3600*0.5556/2=1000.08m3 取 1000m3（2） 沉淀部分有效水深h2=qt=2*2=4m（3） 沉淀区有效容积10V0=3600Qmax*t=3600*0.5556*2=4000.32 取 4000m3（4） 池长：设水平流速 v=
16、15/s，则L=3.6vt=3.6*15*2=108m（5） 池子总宽度B=A/L=1000/108=9.26m 取 10m（6） 池子个数设每个池子宽 b=3m，n=10/3=3.3 取 4 个（7） 校核长宽比：L/B=108/10=10.83 (介于 412 之间) 符合要求长深比：L/h 2=108/4=278 （8） 污泥区的总容积取清除污泥的时间间隔为 T=2.0d。进入池时的悬浮固体浓度 SS0=270mg/L。设沉淀池对悬浮固体的去除率为 60%。则污泥含水率为 P0=96%，则污泥容积为：V=QmaxT*(SS0-SS1)*100/1000(100-P 0)=48000*2*
17、(270-100)*100/1000*1000*(100-96)=408m3（9） 每个池污泥所需要容积V1=V/n=408/4=102m3（10） 污泥斗容积污泥斗的上口宽度为 b=6m，下口宽度 b=2m，选用方斗斗璧和水平面的倾角为 600.则污泥斗的高度为：H4=(b-b)/2*tan600=（6-2）/2tan60 0=2.598m污泥斗上口的面积 S1=b2，下口的面积 S2=b2（11） 污泥斗的实际容积V2=1/3h4(s1+s2+s 1s2)=1/3*2.598*62+22+(6 2+22)=40.12m311梯形部分容积取污泥斗上梯形的坡度 i=0.01，坡向污泥斗，梯形的
18、高度：h4”=(L+0.3-b)i=(108+0.3-6)*0.01=1.023m梯形部分的污泥容积：L 1，L 2 是梯形上下底边长，mL1=L+0.3+2=110.3mL2=b=6mV3=(L1+L2)/2*h4*b=(110.3+6)/2*1.023*6=356.92m3（12）校核：污泥斗和梯形部分污泥容积V2+V3=40.12+356.92=397.04m3V1=102m3(符合要求)设缓冲层的高度 h3=0.3m（13） 池子总高度H=h1+h2+h3+h4+h4”=0.3+4+0.3+2.598+1.023=8.221m本设计取 H=8.2m计算结果：沉淀池长度：108m 沉淀池
19、宽度：10m沉淀池高度：8.2m 有效水深：4m第六节 曝气池采用传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气，处理效率高，适于处理要求高而水质稳定的废水。（1） 水处理程度计算原污水的 BOD5 值为 200mg/L,经初次沉淀池处理 BOD5 按降低 30%考虑，则进入曝气池的污水，其 BOD5 值为Sa200 （130）140mg/L确定曝气池对 BOD5 的去除率由于二级处理的出水要求 BOD5=30mg/L，处理水中非溶解性BOD5 的浓度为： BOD5=7.1bXaCe=7.1*0.09*0.4*30=7.76mg/L式中：b微生物自身氧化率，一般介于 0.05-0.1 之间，这里取0.091
20、2Xa活性污泥在水中所占的比例，取 0.4Ce处理水中悬浮固体浓度，取 30mg/L处理水中溶解性 BOD5 值为30-7.76=22.33mg/LeS去除率为 =（140-22.33）/140*100%=84.05%（2） 曝气池的计算按 BOD5污泥负荷法计算 污泥负荷率的确定拟定采用的 BOD5污泥负荷率为 0.3kgBOD5 /(kgMLSS.d) ,但为稳妥需要加以校正。校核公式为Ns=K2S /=0.02*22.33*0.75/0.8405=0.398kgBOD 5/（kgMLfSSd）式中 K2-系数 取 0.02S - 经活性污泥处理系统处理后，处理水中残留的有机污染物 BOD
21、 量 对生活污水 值为 0.75 左右MLVff计算结果证明,取值 0.4 是适宜的.确定混合液污泥浓度根据已确定的 NS 值，查表得相应的 SVI 值为 120-150，取值 120式中 R= 污泥回流比 取 50% QR-是考虑污泥在二次沉淀池中停留时间，池深，污泥厚度等因素的有关系数，一般取值 1.2 左右代入数值 X= = =3333mg/LSVIR)1(06120)5.(6确定曝气池容积V=QSa/NsX=（40000*140）/（0.398*3333）=4221.5m 3式中 Q- 设计流量 116000m3 /d 13Sa-原污水的 BOD5 值 mg/L Sa=140mg/LX
22、-曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS)mg/L X=3333mg/L确定曝气池各部位尺寸设 2 组曝气池,每组容积为V0=V/2=4221.5/2=2110.75m3 取 2111m3取池深为 h=4.5m,则每组曝气池面积为F=V0/H=2111/4.5=469.1m2取池宽 b=4.5m,则 b/h=4.5/4.5=1.0， 介于 之间，符合规定,扩散装置可设在廊道的一侧池长L=F/b=469.1/4.5=104.2m L/b=104.2/4.5=23.210，符合规定计算结果：曝气池长度：104.2m 曝气池宽度：4.5m，两组总宽 9.0m第七节 二沉池二次沉淀池是对污水中的以微生物
23、为主体的，比重小的，因水流作用易发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀的部分。本水厂采用辐流式二沉池，中心进水，周边出水。污泥回流比R 取大值。中心进水管水流速度可选 0.2-0.5m/s，配水窗水流流速可选 0.5-0.8m/s.（1） 沉淀池表面积：取 q=1.0m3/（m 2h），N=2A=Q 设计 /Nq=40000/（2*1*24）=833.3m 2（2） 沉淀池直径：D=（4A/）=（4*833.3/3.14）=32.6m 取 D=33m（3） 沉淀池有效水深：设沉淀时间 T=2.5hh2=qt=1*2.5=2.5m14按 4h 计算二沉池污泥部分所需容积：V=【 4（1+R）QX 】
24、/（X+X R）=【4*（1+0.5）*2000*3636】/（ 3636+10000）=3199.8m 3式中 XR=106r/SVI=106*1.2/120=10000mg/L 为回流污泥浓度（4） 沉淀池底坡度高：i=0.05h4=i【（D/2）-2】=0.05*【（33/2）-2】=0.725m（5） 沉淀池围边有效水深取缓冲层高度 h3=0.5m，刮泥板高度 h5=0.5mH0=h2+h3+h5=2.5+0.5+0.5=3.5m（6） 沉淀池总高度取保护高度 h1=0.3mH=h1+h4+h0=0.3+0.725+3.5=4.525m 取 4.5m计算结果二沉池直径：33m，高度：4
25、.5m。第四章 主要设备说明 材料：钢，水泥（t），木材（m）管材：各种口径的铸铁管、钢管、非金属管、混凝土管（m），各种闸门，消防龙头，流量计。泵类和电动机：污水泵、污泥泵、真空泵、计量泵和各种型号的配套电动机和其它方面的电动机。机械设备：鼓风机、压缩机或表曝机，污泥脱水设备，机械设备，交通车辆，搅拌机、刮泥机或吸泥机、格栅等。电气设备：变压器和配电设备。主要化验设备和分析仪器。其它：消毒设施。第五章 污水厂总体布置第一节 主要构（建）筑物与附属建筑物一、主要构（建）筑物序号名称规格 数量设计参数 主要设备1 格 栅条间隙=21mm 1 座 设计流量 机械15栅 Q=40000m3/d格栅一
26、套2 平流沉砂池LxBxH=12.5mx2mx2m2 座 设计流量Q=2000m3/h有效水深H=1.5m 停留时间 T=50s砂水分离器0.5m3 初沉池DxH=108mx8.2m4 座 设计流量Q=2000m3/h表面负荷q=2.0m3/m2.h 停留时间T=2.0h旋转式机械刮泥机撇渣斗4 曝气池LxBxH=104.2mx9mx4.5m2 组 BOD5=200 消声器5 辐流式二沉DxH=33mx4.5m2 座 设计流量Q=2000m3/h水力负荷1.0-1.5 m3/m2h 停留旋转式机械刮泥机2 台16池 时间 2.0h 撇渣斗 4个二、 附属建筑物有办公楼，维修间，仓库，车库，传达
27、室等第二节 污水厂平面布置污水处理厂呈长方形，厂区总面积控制在（260*350）m 2 以内，污水厂厂区主要车行道宽 5-7m,次要车行道 2-3m,一般人行道 1-2m,道路两旁应留出绿化带及适当间距。处理工艺管道之外，还应有空气管，自来水管与超越管，管道之间及其与构筑物，道路之间应有适当间距。其它的布置基本原则：（1）减少水头损失，节约能量损耗，降低运行成本（2）因地制宜，结合地形，注意土方平衡（3）顺应进出水方向，方便巡视、维护和维修（4）考虑远近结合17厂区的平面设计图第三节 污水厂高程布置一、高程布置根据以下的原则布置：a) 选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当
28、留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行；b) 污水尽量经一次提升就应能靠重力通过净化构筑物，而中间不应再经加压提升；C) 计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管渠的设计计算流量；18d) 污水处理后污水应能自流排入下水道或水体，应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托，并能自流。注意排放水位一定不选取每年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位。e)高程的布置既要考虑某些处理构筑物（如沉淀池、调节池、沉砂池等）的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过大，以免土建投资过大和增加施工的困难。f) 高程布置时应注意污水流程和
29、污泥流程的结合，尽量减少需提升的污泥量。污泥浓缩 、消化池等构筑物高程的确定，应注意它们的污泥能排入污水井或者其他构筑物的可能性。g)进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，既要避免二沉池埋入地下过深，又应避免沉砂池在在地面上架得很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。二、构筑物水头损失与构筑物种类、型式和构造有关。构筑物名称 水头损失/cm构筑物名称 水头损失/cm格栅沉砂池沉淀池 平流竖流10-2510-2520-4040-50生物滤池（工作高度为 2m 时）a. 装有旋转式布水器270-2804
30、50-47510-3019辐流双层沉淀池曝气池 污入潜流入池污水跌入水池50-6010-2025-5050-150b. 装有固定喷洒布水器混合池或接触池污泥干化场配水井混合池（槽）反应池200-35010-2040-6040-60三、构筑物连接管（渠）水头损失包括沿程与局部水头损失，其计算参见给水排水设计手册 。 （本次课程设计不进行计算）四、计量设施的水头损失应通过计量设施有关计算公式、图表或者设备说明书来确定。一般污水厂进、出水管上计量仪表中水头损失可按 0.2m 计算。五、污水进入格栅间水面相对原地面标高为-2.7m，二沉池出水井出水水面相对原地面标高一般为-0.30m.六、污水泵、污泥
31、泵应分别计算静扬程、水头损失（局部水头损失估算）和自由水头确定扬程。七、高程布置图横向和纵向比例一般不相等，横向比例可选1：1000 左右，纵向 1：500 左右.20高程图第六章 总结水污染控制工程是环境工程专业的主干课程，它几乎涵盖了水污染处理的所有的基本处理原理，是每个学习环境工程专业的学生必须学习的一门主干课程。通过这次的水污染控制工程课程设计，我了解了一个污水处理厂基本的污水处理流程，我自己亲手设计了一个污水处理厂，这让我既兴奋，又倍感压力。我在课后通过到图书馆查资料，上网查污水处理的相关信息。我整天忙碌着，自己在电脑上将一个一个的文字敲入键盘。拿着计算器要算各种数据。在设计的过程中
32、，我遇到了很多问题，包括 word 里面的很多编辑技巧，excel 里面的基本常用的函数调用，我还请教了很多学习成绩好的同学，他们都很热心的帮助我解决了上述问题，我感到很高兴，我感受到了同学们的关心。通过自己设计污水处理厂，我对污水处理的原理现在有了比较21清晰的了解，这让我对课堂上老师讲的知识有了更进一步的了解，也让我感到了我国的水污染问题越来越严重。我国是一个缺水大国，如何解决水资源短缺的问题已受到全世界人民共同关注的话题，作为一名学习环保的学生，我认为我有必要努力解决水资源短缺的责任，如何节约用水，将水循环起来使用，为更多的人创造更多的水资源，是我们每个环保工作者应该解决的问题。第七章 参考文献1. . 水污染控制工程（下册） .，高廷耀主编，高等教育出版社2. 城市污水处理技术及工程实例.，李 海等主编. 化学工业出版社3. 水污染治理工程 ，黄铭荣，高等教育出版社出版社，1995年 5 月4. 污水处理工程设计 ，化学工业出版社，2003 年5. 给水排水设计手册 ，中国建筑工业出版社，2004 年6. 污水处理厂工艺设计手册 ，化学工业出版社，2003 年7. 三废处理设计手册 （废水卷） ，化学工业出版社8. 室外排水设计规范GBJ 14-879. 给排水制图标准GB/T50106-200110.水污染控制工程实践教程 ，彭党聪，化学工业出版社
