1、课程设计报告课程名称： 水污染控制工程课程设计 实验类别：综合性 设计性 其他 实验项目： 水污染控制工程课程设计 专业班级： 环境工程 1001 姓 名： 吴岩 学 号：100704106 实验室号： 实验组号： 4 实验时间： 批阅时间： 指导教师： 崔丽 成 绩： - 1 -目录第 1 章 污水处理厂设计计算 .- 1-1.1 污水处理厂位置的选择 .- 2 -1.2 工程规模与水质 .- 2 -1.3 污水处理程度的确定 .- 2 -1.4 污水与污泥处理工艺的选择 .- 5 -1.4.1 处理工艺流程方案的提出 .- 5 -1.4.2 两种工艺的技术比较 .- 5 -1.4.3 两种
2、工艺的经济比较 .- 7 -1.5 各处理构筑物的设计计算 .- 7 -1.5.1 格栅 (bar screen).- 7 -1.5.2 沉砂池 (grit chamber).- 10 -1.5.3 初沉池 (primary sedimentation tank) .- 12 -1.5.4 曝气池 (aeration tank) .- 17 -1.5.5 二沉池 .- 23 -1.5.6 消毒接触池 (contact disinfection chamber) .- 25 -1.5.7 计量堰 (weir).- 26 -1.5.8 污泥处理构筑物的设计计算 .- 28 -1.5.9 污水处理厂
3、平面及高程布置 .- 35 -第 2 章 污水处理工程概算及成本估算实例 .-37-2.1 计算原则 .- 37-2.2 污水厂建设直接费 .- 37-2.3 污水处理成本 .- 44-第 1 章 污水处理厂设计计算1.1 污水处理厂位置的选择在城市污水排水系统设计中，污水厂的场址选择是十分重要的环节。厂址对周围环境卫生、处理厂基本建设投资及运行费用都有很大的影响。它与城市的总体规划、城市排水系统的走向、布置和处理后污水的出路都密切相关。当污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时，应从管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元为出发点，进行综合的技术经济比较与最优化分析，并通过有关专家的反复论证再进行确
4、定。污水处理厂厂址选择应遵循下列原则：1.无论采用什么处理工艺，应与选定的污水处理工艺相适应，尽量少占农田和不占良田。2.厂址必须位于集中给水水源下游，并设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主导风向的下风向。为保证卫生要求，厂址应距街区净距大于 300 米。- 2 -3.当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时，应考虑与用户靠近便于运输。当处理水排放时，应与受纳水体靠近，但不低于最高洪水位。4.要充分利用地形以满足处理构筑物高程布置的要求，减少土方工程量。若有可能，采用重力自流以节省动力费用。降低处理成本。5.根据城市总体发展规划，处理厂的选择应考虑远期发展的可能性，留有适当的发展余地，并
5、选择土质好的地方，便于施工。对于胶南市，在该城市的城区西部和南部分别有一条河流，河流流向分别为自北向南和自东向西，另外该城市的常年主导风向为东北风，考虑到污水厂应选在在城镇水体的下游、在城镇夏季最小频率风向的上风侧，即环境影响因素，另外还考虑到厂区面积及交通运输水电条件等，我们将污水厂设在城市的西南部，即南部河流的下游，处理后的污水直接排入该河流。1.2 工程规模与水质污水处理厂规模以处理水量的平均日平均时流量计，根据胶南市各区域的面积、人口密度、污水量标准、工业企业与公共建筑的排水量等资料，我们计算得出该污水处理厂的规模为日处理量为 400000m3，设计最大流量为 6250L/s，占地 2
6、2 万 m2。 该厂进水为典型的城市污水，出水要求达到国家二级 B 以上排放标准，应当满足 SS 20mg/L，COD60mg/L，BOD20mg/L。1.3 污水处理程度的确定根据城市各区人口密度及污水资料表、工业企业与公用建筑的排水量水质资料表、接纳处理后排放污水的自然水体的原始资料表和出水应达到的排放标准，进行污水处理程度的计算。1. 根据 2.求 SS 的处理程度每 人 每 日 排 水 升 数 克 数每 人 每 日 的 某 项 污 染 物SsQasSC10- 3 -（1）污水总出口 SS 的允许浓度(2)按水中 SS 允许增加量计算： %62.438.0219ieCE（3）按排放标准的
7、允许浓度计算：3.求 BOD5的处理程度：(1)按河水中 Do的允许最低浓度，计算对污水中 BOD5的处理程度1)求排放口处 Do的混合浓度及混合温度LmgCdpgaLmgCdpgaSBODsSBODs /250164.)./(0)./(25/18489.3025)/()/(二 区 ：一 区 ：LmgCSBOD/6.30 8.341.27.568.197.304 670.509025.2/754 . 98.32413271568167.30489.1 LmgbqQpCe /9.1063)096.12(4)( %9.3.0ieCELmgqQCSWR /79.096.120 - 4 -取污水水温为
8、 20，受纳水体水温已知为 20, 则 t m=202)求水温为 20时的常数 123.0dK3)求起始点的亏氧量 DO和临界点的亏氧量 Dc 查给排水设计手册一常用资料得 20饱和溶解氧 Dos=9.2mg/L可得 20饱和溶解氧 D o=9.25.793.41 mg/LDC=9.25=4.2mg/L4)用试算法求起始点 L0和临界时间 t0第一次试算：设临界时间tc=1.0d，将此值及其他已知数代入式第二次试算：设临界时间 tc=0.90d，将此值及其他已知数代入式得：l0=8.824mg/L 将 L0=8.824mg/L 代入得 tc=0.872第三次试算： tc=0.850d 代入，L
9、0=8.593mg/L，将 L0=8.593mg/L 代入得tc=0.850dtc 符合要求。5）求起点容许的混合 20的 BOD5: Lmgltkm /985.7)10(93.8)10( 523.5 6)求污水处理厂允许排放的 20的 BOD5:7）处理程度：(2)按河流中 BOD5的最高允许浓度，计算 BOD5的处理程度 09.3410)104(96.262.*623.*5 elmg/L%62.438.291ieE112.4. dtlKDKtLmgllK cctcc 0.195.0)(1lg/30.91.2.4 012212023.0011 代 入 式将 glqQlRme /70.4096
10、.1).(7)(55 %.87.38EdVxt .8- 5 -污水 BOD5的处理程度：E= %7.93.38047(3)按排放标准的允许浓度计算 BOD5处理程度E= .67.524.根据以上计算，可确定污水的处理程度：悬浮物 SS 的处理程度为 93.39%。BOD5处理程度为 96.3%。1.4 污水与污泥处理工艺的选择1.4.1 处理工艺流程方案的提出本设计的处理对象为有生活污水(Domestic Sewage)和工业废水(Industrial Wastewater)组成的城市污水，其中主要污染物质为悬浮物和呈胶体及溶解状态的有机物,即 BOD5、COD 及 SS。由上述计算，该处理工
11、艺的设计应达到以上处理效果，即要求处理工艺可以有效的去除 BOD5、COD、SS 等，所以该设计采用传统活性污泥法和氧化沟工艺都可满足技术上的要求。1.4.2 两种工艺的技术比较1传统活性污泥法该工艺的一级处理(primary treatment)是由格栅、沉砂池和初沉池所组成，其作用是去除污水中呈悬浮状的固体污染物。经过一级处理的污水，BOD 一般只去除 20%30%，达不到排放标准，它属于二级处理的预处理而已。二级处理(secondary treatment)系统是城市污水处理厂的核心部分，它的主要作用是去除呈胶体和溶解状的有机污染物（以 BOD5或 COD 示）。通过二级处理，它的去除率
12、可达 90%以上。污水中的 BOD5可降至 2030mg/L,使有机污染物达到排放水体标准和灌溉要求。污泥(sludge)是污水处理过程的副产品，也是必然产品。它含有大量有机物，富有肥分，可作为农肥使用，但又因其含有细菌、寄生虫卵以及从污水中带来的重金属离子等，需要作稳定化与无害化处理，否则会造成二次污染。对污泥处理系统多采用厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统。本设计采用厌氧两级中温消化，产生的沼气可直接用于消化池的搅拌及附近供暖。消化后的污泥经干化脱水后外运利用，可获得一定的经济效益。- 6 -工艺流程如下： 图 1-1 传统活性污泥法工艺流程图2氧化沟工艺氧化沟（oxidation di
13、tch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在 20 世纪50 年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从 1954 年在荷兰的首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。其工艺流程如下：图 1-2 氧化沟工艺流程图3两种方案各自优缺点（1）传统活性污泥法优点：处理程度高、负荷高、占地面积少、设备简单缺点: 能耗高、运行管理要求高、可能发生污泥膨胀、生物脱氮功能只能在低负荷下实现。（2）氧化沟工艺优点：对水温水质水量的变动有较强的适应性；污泥龄一般
14、可达 15曝 气 沉 砂 池格 栅原 污 水 污 泥 处 理胶 南 二 级 污 水 处 理 厂 典 型 工 艺 流 程 图污 泥 浓 缩 池 脱 水 机 房污 泥 消 化 池 污 泥利 用二 沉 池物 理 处 理初 沉 池 生 物 处 理二 级 处 理 消 毒投 氯 排 放一 级 处 理 曝 气 池沉 砂 池格 栅原 污水 氧 化 沟 厂 典 型 工 艺 流 程 图二 沉 池物 理 处 理 生 物 处 理二 级 处 理 消 毒投 氯 排 放一 级 处 理 氧 化 沟 脱 水 机 房 污 泥 外 运- 7 -30 天，如果运行得当，可达到脱氮的效应；污泥产率底，且多已达到稳定的程度，不需要再进行
15、消化处理；能耗低，便于自动运行。缺点：占地面积很大，如果运行不好，容易产生污泥膨胀、泡沫、污泥上浮问题。1.4.3 两种工艺的经济比较1传统活性污泥法工程造价估算：表 1-1 传统活性污泥法工程造价预算构筑物 提升泵站 沉沙池 初沉池 曝气池 二沉池造价（元） 9030000 1140000 5430000 16170000 13090000构筑物 接触池 浓缩池 消化池 脱水机房 污泥回流 泵房造价（元） 1390000 1340000 3570000 5970000 1500000总造价（元） 60.281062氧化沟工艺工程造价估算：表 1-2 氧化沟工艺工程造价估算构筑物 污水提升泵站
16、 沉沙池 氧化沟 二沉池造价（元） 9030000 1140000 74180000 13090000构筑物 接触池 脱水机房 污泥回流泵房造价（元） 1390000 5970000 1500000总造价（元） 106.3106总结：经过技术经济比较，在两方案的处理效果都能达到要求的情况下，方案一经济上其造价及运行费用较低，所以选方案一为污水处理工艺。1.5 各处理构筑物的设计计算1.5.1 格栅(bar screen)格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截,以免其对后续处理单元的机泵和工艺管线造成损坏。它是由一组平行的金属栅条或筛网制成，被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部
17、，用以截留较大悬浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。- 8 -格栅的基本要求：在污水处理系统或水泵前，必须设置格栅； 格栅栅条间空隙宽度，应符合下列要求：在污水处理系统前，采用机械清除时为1625mm，采用人工清除时为 2540mm；在水泵前，应根据水泵要求确定。注：如水泵前格栅栅条间空隙宽度不大于 20mm 时，污水处理系统前可不再设置格栅；污水过栅流速宜采用 0.61.0m/s，格栅倾角宜采用 4575；格栅上部必须设置工作台，其高度应高出格栅前景高设计水位 0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施；格栅工作台两侧过道宽度不应小于 0.7m。工作台正面过道宽度，采用机械清除
18、时不应小于 1.5m，采用人工清除时不应小于 1.2m；格栅间应设置通风设施。图 1-3 格栅示意图1中格栅（与污水泵房合建）设计参数设计流速：建 2 组，每组设计流量为 3125L/s，栅前流速：v 1=0.7m/s,过栅流速 v2=0.8m/s栅条宽度：s=0.01m, 栅条间隙：b=0.025m/s,栅前部分长度 0.5m，格栅倾角：a=70，单位栅渣量：w=0.05 栅渣/10 3m3污水V=740m3确定格栅前水深:根据最优水力端面公式: 得：B=2.90m m5.412hB栅前槽宽为 2.90m，栅前水深为 1.45m。栅条间隙数：设计 2 组并列的格栅，则每组格栅间隙数 n=53
19、栅槽宽度： m45.81302.1530.nb1s1 ） （） （ BH/tgaBLBL图 4-3格 栅 示 意 图2VBQ）取 106n(4.8.2.70sin153sinmax vhQ- 9 -所以每个槽宽为 1.845， 总槽宽为： m9.6345.812B栅条高度：超高采用 h1=0.5m，则栅条高度为 H1=0.625+0.5=1.125m由于格栅在污水提升泵前，栅渣清除需要用吊车，为了便于操作将栅条增高 0.8m。进水出水渐宽部分长度： 栅总长度： m8.047tan125.0.25.7041tan0.15l21 H每日栅渣量： dwQ/2./3.64.8.331 所以，采用机械清
20、渣。根据格栅设计参数，本设计选用钢丝绳牵引式格栅除污机。电动机功率 1.1kW，提升速度 1.9m/min，钢丝绳采用不锈钢丝，直径mm，控制方式采用手动和定时控制，污物由人工小车运送，设备总重7.2830kg。2、泵后细格栅设计参数设计流速：建 3 组，每组设计流量为 365.33L/s，栅前流速：v 1=0.8m/s,过栅流速：v 2=0.9m/s栅条宽度：s=0.01m, 栅条间隙：b=0.005m/s,栅前部分长度 0.5m，格栅倾角：a=70。 单位栅渣量：w 10.1 栅渣/10 3m3污水格栅前水深：根据最优水力端面公式：得：B 1=0.96m m48.02hB栅条间隙数：设计两组并列的格栅，每组间隙数为 n=79。栅槽宽度：m17.905.170.nb1s1 ） （） （ B每个槽宽为 1.17m，总槽宽： （ 没 考 虑 隔 墙 厚 ）3422B.l m.t2l 111 B2VBQ）取 6n(8485si36.imaxvhQn
