医院污水处理工程设计毕业设计说明书.docx
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医院污水处理工程设计毕业设计说明书
第一章前言
一、设计题目
二、任务来源
三、工程概况
四、设计依据
五、设计原则和思路
六、设计范围
第二章设计说明书
第一节概述
一、原始资料
二、污水特征
三、国内处理工艺现状
第二节方案比选
一、处理方法的比较
二、处理工艺的比选
三、结论
第三节各处理构筑物的比较选择
一、格栅
二、沉砂池
三、初沉池
四、调节池
五、CASS池
六、分水池
七、接触池
八、污泥浓缩池
九、污泥脱水
十、中水回用
十一、计量槽
第四节各构筑物、设备简介与主要技术参数
一．化粪池
二．格栅
三．沉砂池
四．初沉池
五．调节池
六．CASS池
七．分水池
八．过滤罐
九.接触池
十.污泥浓缩池
十一、消毒间
十二.附属设施
十三.其它构筑物及附属构筑物尺寸详见平面布置部分的计算书
第五节污水厂平面及高程布置
一、污水厂平面布置
二、污水厂高程布置
第六节设计成果
一、设备材料一览表
二、构筑物一览表
第三章计算书
第一节设计流量的计算与确定
一、平均流量
二、最大流量和最小流量
第二节水路部分的设计计算
一、格栅
二、沉砂池
三、沉砂池
四、
第三节、泥区部分的设计计算
一、污泥量的计算
二、污泥浓缩池
三、脱水干化
四、污泥泵房
第四节各构筑物高程计算
一、设计说明
二、设计原则
三、设计计算
第五节污水提升泵房的设计计算
一、设计说明
二、设计原则
三、设计计算
致谢
参考文献
英文翻译
第一章前言
一、设计题目
医院污水处理工程设计
二、任务来源
兰州交通大学环境与市政工程学院环境工程系
三、工程概况
天水市第一人民医院，位于素有西北“小江南”之美称的天水市,始建于1950年，是集医疗、预防、教学、科研为一体的大型综合性市级医院，也是天水市医疗、抢救、检验、医学影像诊断中心。
是天水市第一所由卫生部、世界卫生组织、联合国儿童基金会命名的“爱婴医院”，是甘肃省“三级乙等医院”。
医院占地面积47700多平方米，建筑面积67000多平方米。
设有病床504张，年门诊量20多万人次，收治住院8000~9000人次。
四、设计依据
（1）中央及地方有关部门下达的治理要求
（2）《中华人民共和国传染病防治法》（中华人民共和国主席令第十五号）
（3）《国家污水综合排放标准》（GB8979--1996）
（5）《建设项目环境保护管理条例》（国务院令第253号）
（6）《综合医院建筑设计规范》JGJ49－88
（7）《建筑给水排水设计规范》GBJ15－88（1997年版）
（8）中国工程建设标准化委员会标准《医院污水处理设计规范》CECSO7：
88；
（9）2003年12月国家环保总局《医院污水处理技术指南》环发（2003）197号
（10）最新《医疗机构水污染排放标准》GB18466－2005
（11）《民用建筑工程污水设计措施》
五设计指导思想及设计原则
（一）设计指导思想
毕业设计的目的是使学生综合运用所学的理论知识，根据“环境保护法”和设计规范以及党和政府颁布的各项有关政策和法令，依据原始资料设计一座城市或工业企业的污水处理厂，具体指导思想如下：
（一）总结、巩固所学知识，通过具体设计，扩大和深化专业知识，提高解决实际工程技术问题的独立工作能力。
（二）熟悉建造一座现代化污水处理厂的设计程序，掌握各类处理构筑物的工艺计算，培养分析问题的能力。
（三）广泛阅读各类参考文献、科技资料，正确使用设计规范，熟练运用各种设计手册、标准设计图集以及产品目录等工具书，进一步提高计算、绘图的技能和编写好设计说明书，完成工程师的基本训练。
（二）设计原则
⒈采用技术先进，运行稳定可靠，投资小，占地少，操作管理方便的处理工艺，确保污水经治理后达到2006年1月1日即将实行的最新《医疗机构水污染排放标准》GB18466－2005中相关要求。
⒉尽可能利用医院现有的场地条件，合理布局，使构筑物与环境协调一致。
⒊根据国家有关规定并结合具体情况，合理的确定各种设计参数并对该参数做出合理分析。
⒋严格按照医院对污水处理站的要求进行设计和实施。
⒌兼顾手动和自动控制，以便工人操作、简化管理和减轻工人的劳动强度。
⒍采用新材料、新产品以延长设备的使用寿命，并考虑一次性投资，关键设备考虑备用和应急。
⒎污水处理站要求做到设备维修容易、施工方便、工期短。
第二章设计说明书
第一节概述
一原始资料
1.设计水量
本方案医院污水处理规模按Q＝600m³设计，时变化系数：
K=2.2每小时处理25m³污水。
2.设计进水水质
该医院污水水质如下表：
表2.1
CODcr
BOD
SS
PH
NH4+-N
阴离子表面活性剂
大肠菌群
500mg
300mg/L
250mg/L
5~10
40mg/L
7.0mg/L
3万个/L
3.设计出水水质
出水水质达到《国家污水综合排放标准》（GB8979--1996）中的一级排放标准。
表2.2
CODcr
BOD
SS
PH
NH4+-N
阴离子表面活性剂
大肠菌群
≤100mg
≤20mg/L
≤70mg/L
6~9
≤15mg/L
≤5mg/L
≤500个/L
深度处理后水质达到生活杂用水水质标准，CJ25.1-89，可以回用。
表2.3
CODcr
BOD
SS
PH
NH4+-N
阴离子表面活性剂
大肠菌群
≤50mg
≤10mg/L
≤10mg/L
6.5~9
≤20mg/L
≤1.0mg/L
≤3个/L
4.可生化性
B/C=0.6
5要求去除率
表2.4
二级处理
深度处理
COD
80%
50
BOD
93.3
50
SS
72
85.7
NH+4-N
62.5
阴离子表面活性剂
28.6
80
大肠菌群
98.3
二污水特征
医院污水水质类似于生活污水，但成份复杂。
如消毒剂，来自化验、检验、手术等各科室的重金属、有机试剂，以及可能的放射性同位素等。
作为医院，其排放的污水中含有大量有毒化学物质和多种致病菌、病毒和寄生虫卵。
它们在环境中具有一定的适应能力，有的甚至在污水中存活时间较长，若未处理或处理不当即排入水体或用于灌溉，将会污染环境，影响人们的身体健康。
三国内处理工艺现状
第二节方案比选
一处理工艺的比较
（一）普通活性污泥法方案
普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计及运行经验，处理效果可靠。
自20世纪70年代以来，随着污水处理技术的发展，本方法在艺及设备等方面又有了很大改进。
在工艺方面，通过增加工艺构筑物可以成为“A/O”或“A2O”工艺，从面实现脱N和除P。
在设备方面，开发了各种微孔曝气池，使氧转移效率提高到20%以上，从面节省了运行费用。
国内已运行的大中型污水处理厂，如西安邓家村（12万m3/d）、天津纪庄子（26万m3/d）、北京高碑店（50万m3/d）、成都三瓦窑（20万m3/d）
普通活性污泥法如设计合理、运行管理得当，出水BOD5可达10～20mg/L。
它的缺点是工艺路线长，工艺构筑物及设备多而复杂，运行管理管理困难，基建投资及运行费均较高。
国内已建的此类污水处理厂，单方基建投资一般为1000～1300元/m3·d，运行费为0.2～0.4元/（m3·d）或更高。
（二）氧化沟
1.氧化沟的简单介绍
氧化沟又称循环曝气池，是于五十年代由荷兰的巴斯维尔（Pasveer）所开发的一种污水生物处理技术，属活性污泥法的一种变法。
2.工作原理与特征
在构造方面：
氧化沟一般呈环形沟渠状，平面多为椭圆形或圆形，总长可达几十米，甚至百米以上。
沟深取决于曝气装置，自2m至6m。
单池的进水比较简单，只要伸入一根进水管即可。
出水一般采用溢流堰式，易于采用可升降式的，以调节池内水深。
在水流混合方面：
在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。
它的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区和缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。
在工艺方面：
可考虑不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到耗氧稳定的程度。
BOD负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统。
3卡鲁塞尔氧化沟的原理
本设计采用卡鲁塞尔氧化沟。
卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串连的系统，进水与活性污泥混合后在沟内作不停的循环运动。
污水和回流污泥在第一个曝气区中混合，由于曝气器的泵送作用，沟中的流速保持0.3m/s。
水流在连续经过几个曝气区后，便流入外边最后一个环路。
出水从这里通过出水堰排出，出水位于第一曝气区的前面。
卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区，这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。
BOD去除率可达95%到99%，脱氮效率约为90%。
在正常的设计流速下，卡鲁塞尔氧化沟渠道中混合液的流量是进水流量的50到100倍，曝气池中的混合液平均每5到20min完成一个循环。
具体循环时间取决于渠道长度、渠道流速及设计负荷。
这种状态可以防止短流，还通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷能力。
卡鲁塞尔氧化沟的表面曝气机单机功率大（可达150kW），其水深可达5m以上，使氧化沟占地面积减小，土建费用降低。
同时具有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力。
当有机负荷较低时，可以停止某些曝气器的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。
由于曝气机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥曝气池中强度高的多，使得氧的转移效率大大提高，平均传氧效率达到2.1kg/（kW·h）。
3.卡鲁塞尔氧化沟的优点
（1）出水水质好，由于存在明显的富氧区和缺氧区，脱氮效率高。
（2）曝气设施单机功率大，调节性能好，并且曝气设备数量少，即可节省投资，又可使运行管理简化。
（3）有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力。
（4）卡鲁塞尔氧化沟较其它类型的氧化沟沟深大，从而使占地面积减少，土建费用降低。
（5）适用于大中型污水处理厂。
（6）不需单独设置初沉池。
4.该工艺相关计算：
（1）有关的设计参数
混合液悬浮固体浓度：
X=4000mg/L；
污泥龄：
=30d。
（2）设计计算
总容积计算
出水中VSS所构成的BOD5浓度S1
S1=1.42（进水VSS/进水TSS）×出水TSS×（1-e-0.23×5）
=1.42×0.7×20×（1-e-0.23×5）
=13.59mg/L
氧化沟出水所含溶解性BOD5浓度S
S=Se-S1
=20-13.59
=6.41mg/L
好氧区容积
取污泥增值系数Y=0.55，污泥自身氧化率kd=0.055，混合液中挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）XV=2800mg/l。
V1=
=
=30109.00m3
Y——污泥增值系数，取0.55；
kd——污泥自身氧化率，取0.055。
假设tmin=8oC
脱硝率
取20oC时脱硝率qdn=0.035kg（还原的NO3-—N）/（kgMLVSS·d）。
qdn（tmin）=qdn（20oC）×1.08（8-20）
=0.035×1.08（8-20）
=0.0139kg（还原的NO3-—N）/（kgMLVSS·d）
剩余污泥量
X=Q
S（
）+QX1-QXe
=78000×（0.18-0.00641）×
+78000×（0.2-0.14）-78000×0.02
=2810.19+4680-1560
=5930.19kg/d
设氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%
用于生物合成的总氮量N0
N0=
=
=4.47mg/L
脱氮量Nr
Nr=进水TN-出水TN-N0
=40-20-4.47
=15.53mg/L
脱氮所需容积V2
取混合液中挥发性悬浮固体浓度XV=2800mg/L。
V2=
=
=31124.00m3
氧化沟总容积V总
V总=V1+V2
=30109.00+31124.00
=61233.00m3
设有效水深h=4m
氧化沟总占地面积S总
S总=
=
=15308.25m2
Ø需氧量计算
BOD5需氧量D1
D1=a
Q（S0-S）+b
VXV
=0.52×78000×（0.18-0.00641）+0.12×61233×2.8
=27615.10kg/d
剩余污泥中BOD5需氧量D2
D2=1.42×Q（S0-S）（
）
=1.42×2810.19
=3990.47kg/d
去除NH3—N的需氧量D3
D3=4.6×（进水TN-出水NH3—N）×
=4.6×（40-15）×
=8970.00kg/d
剩余污泥中NH3—N的好氧量D4
D4=4.6×污泥含氮率×氧化沟剩余污泥
=4.6×12.4%×Q（S0-S）（
）
=4.6×12.4%×2810.19
=1602.93kg/d
脱氮产氧量D5
D5=2.86×15.53×
=3464.43kg/d
总需氧量AOR
AOR=D1-D2+D3-D4-D5
=27615.10-3990.47+8970.00–1602.93-3464.43
=27527.27kg/d
（三）高负荷生物滤池（TF/SC）
生物滤池一直是二级污水处理的主要工艺，据有关资料表明，在污水处理发达的美国，1975年统计约有4300座生物滤池污水处理厂，生物滤池如此广泛的被采用，主要是造价和运行费用都很低，而且运转稳定，管理简单，但随着出水水质标准被逐渐的提高，单纯的生物滤池已经不能在适应新的出水水质标准。
高负荷生物滤池/固体接触法（TF/SC）是美国在80年代初根据其城市污水处理70％的高负荷生物滤池，其出水达不到提高后的出水水质标准而开发出了的一种高效节能的新工艺。
高负荷生物滤池/固体接触法（TF/SC）综合了生物滤池和活性污泥法的优点，并采用了生物絮凝技术，提高了固液分离效率，与生物滤池相比，可提高出水水质，与传统活性污泥法相比，可节省基建投资和运行费用。
“八五”期间，我国对该项技术进行了功关研究，现在我国已经开始用于城市污水处理厂，如湖南永州市污水处理厂，日处理能力5万吨。
规模最大的盐湖城污水处理厂的设计水量达23.7万吨/天。
TF/SC的典型工艺流程见图
固体接触是TF/SC工艺高效的原因之一，它是将回流污泥与生物滤池出水混合曝气，进行生物絮凝和生物吸附，将废水中细小颗粒和凝聚性差的生物膜絮凝成易于沉淀的絮凝体，同时吸附和讲解污水中的有机物，因而污水在固体接触池中的停留时间一般都较短。
絮凝沉淀池与一般沉淀池最大的区别在于其设有进水絮凝区，借助与外力进行在絮凝。
它是根据生物可以再絮凝原理设计的，从而较大幅度的提示了表面负荷并使细小不宜絮凝沉淀的生物膜得以去除，出水悬浮物可达到10mg/l。
TF/SC工艺具有以下优点：
A:
出水水质好。
美国的数处工程实列和我国的示范工程都说明出水悬浮物和BOD5均可达到10mg/l以下。
一般活性污泥法出水出水悬浮物和BOD5达到20mg/l已是高标准，所有，有人称之为“二级处理工艺，三级出水标准”。
B:
TF/SC的工艺单元－生物滤池，固体接触池和絮凝沉淀池均是高效设施，负荷高，停留时间短，因而工程造价低，运行能耗少。
研究结果说明TF/SC工艺污水处理厂工程总投资和运行费用均较传统活性污泥法低约20％（未包括污泥处理，TF/SC工艺泥量少约1/4）.美国CORVALLIS市政污水处理厂（OREGON州）改造为TF/SC工艺后，节约用电20％，鼓风机所需动力由186.4KW降至44.7KW，尤为重要的是污泥量减少了24％，大幅减少了污泥处理费用。
C:
具有生物膜法的特点，耐冲击，运行稳定，操作比较简单。
（四）A—A—O法
1.A—A—O法的简单介绍
A—A—O工艺，亦称A2/O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称。
按实质意义来说，本工艺称为厌氧—缺氧—好氧活性污泥法更为确切。
本法是在70年代，由美国的一些专家在厌氧—好氧（An—O）法脱氮工艺的基础上开发的，其宗旨是能够同步脱氮除磷。
2.各反应器单元功能与工艺特征
（1）厌氧反应器：
原污水进入，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。
（2）污水经过第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（Q——原污水流量）。
（3）混合液从缺氧反应器进入好氧反应器——曝气池，这一反应器单元是多功能的，BOD的去除，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。
这三项反应都很重要，混合液中含有NO3—N，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD（或COD）则得到去除。
流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器。
（4）沉淀池的功能是泥水分离，污泥有一部分回流至厌氧反应器，上清液作为处理水排放。
3.优点
（1）A—A—O法在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，流程简单，总的水力停留时间少于其他同类工艺。
（2）该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。
（3）该工艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用。
4.本法的诸多弊端
（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。
（2）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高。
（3）进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧的浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。
因此本法在技术上较氧化沟落后。
5.该工艺相关计算：
（1）有关的设计参数
BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/（kgMLSS·d）；
污泥回流比R=100%；
混合液悬浮固体浓度X=
×R=3300mg/l。
（2）设计计算
反应池容积
V总=
=
=6951.87m3
设有效水深h=4.0m，
则：
S总=
=1737.97m2
设计需氧量计算
剩余污泥量
X
X=PX+PS
PX=YQ（So-Se）-kdV总XV
PS=（TSS-TSSe）Q×50%
XV——（X×0.7）混合液中挥发性悬浮固体浓度；
PX——每日增长（排放）的挥发污泥量；
PS——原水中悬浮物沉降后形成的污泥量；
Y——污泥增值系数，取0.6；
kd——污泥自身氧化率，取0.05。
则：
X=0.6×30000（0.13-0.02）-0.05×6951.87×3.3×0.7
=1177.06+3780
=4957.06kg/d
其中PX=1177.06kg/d，PS=3780kg/d。
假设生物污泥中含氮量以12.4%计，则：
每日用于合成的总氮=12.4%×PX
=12.4%×3708
=459.79kg/d
即进水总氮中有
=5.89mg/l用于合成
所需脱销量=40–20-5.89=14.11mg/l
需还原的硝酸盐氮量NT=78000×14.11×10-3
=1100.58kg/d
碳化需氧量D1=
-1.42PX
=
-1.42×3708
=14548.44kgO2/d
硝化需氧量D2=4.6Q（NO-Ne）-4.6×12.4%×PX
=4.6×78000（25-15）×10-3-4.6×12.4%×3708
=1472.96kgO2/d
反硝化脱氮产生的氧量D3=2.86NT
=2.86×1100.58
=3147.66kgO2/d
总需氧量AOR=D1+D2-D3
=3754.7+3054.6-869.2
＝5940.1kgO2/d
（一）两种方案的比较见下表：
表2.5
工艺
氧化沟（卡鲁塞尔）
A-A-O（普通）
剩余污泥量（kg/d）
5930.19
10728.00
占地面积（m2）
15308.25
8181.82
需氧量（kgO/d）
27932.87
16014.54
脱氮效果
很好
一般
曝气
利用表面曝气，设备少
管理运行简单
设备维护量小，但能耗大
利用鼓风曝气
曝气器敷设于池底
动力效率高，但能耗低
维修及维护量大
耗电量
相对较小
相对较大
自控要求
要求高，设备效率高
要求低，设备费用低
由上表可知：
氧化沟在技术上较先进，而且在以后的污水厂改造中，其费用比A-A-O要少得多，因此采用氧化沟作为西宁市污水处理厂的最佳工艺。
工艺流程如下：
三、其他处理构筑物的比较
（一）沉砂池比较
1.平流式沉砂池：
它是常用的形式，具有构造简单，处理效果较好，运行建设投资费用较少等优点，一般设于泵站、倒虹管前以减轻机械、管道的磨损。
2.曝气沉砂池：
它的设置位置同“平流式沉砂池”，它的特点是使沉砂的后续处理难度降低，因为普通沉砂池的沉砂中含有约15%的有机物。
经过以上比较：
考虑到西宁市的经济发展状况，采用平流式沉砂池较经济，况且西宁市的污水中有机物含量不是很高，所以没必要采用曝气沉砂池。
（二）氧化沟比较
1.卡鲁塞尔氧化沟：
它的优点是出水水质好，脱氮效率高，因为其存在明显的富氧区和缺氧区，而且这种氧化沟的沟深较大，从而使占地面积减少，土建费用降低。
2.三沟式氧化沟：
它的优点是出水水质好，不需设置二沉池，但其设备闲置率高且自动化程度要求高。
经过以上比较：
同样考虑到西宁市的经济发展状况，为了节省设备管理费用，增加设备的使用率，采用卡鲁塞尔氧化沟。
（三）二沉池比较
1.辐流式二沉池：
呈圆形，采用中心进水周边出水，其构造虽没有平流式简单，但在对活性污泥的沉淀去除效果上较优于平流式。
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