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水污染控制工程毕业论文
《水污染控制工程》
课程设计
题目：
某污水处理厂工艺设计（7.8万m3d）
学院：
专业：
环境工程
姓名：
学号：
指导老师：
目录
一、总论4
1.1设计任务和内容4
1.2基本资料4
1.3处理程度的计算4
1.3.1溶解性BOD5的去除率4
1.3.2COD的去除率4
1.3.3SS的去除率4
1.3.4总氮的去除率5
二、工艺处理方案确定5
2.1工艺方案选择原则5
2.2工艺方案分析5
2.2.1处理污水特点5
2.2.2选择工艺方案6
三、污水处理构筑物6
3.1中格栅6
3.1.1设计依据：
6
3.1.1设计参数7
3.1.2设计计算7
3.2提升泵房8
3.2.1设计依据8
3.2.2设计参数9
3.2.3设计计算9
3.3细格栅10
3.3.1设计依据10
3.3.2设计参数：
11
3.3.3设计计算11
3.4沉砂池12
3.4.1设计依据12
3.4.2设计参数13
3.4.3设计计算13
3.5初沉池14
3.5.1设计参数15
3.5.2设计计算15
3.5.3刮泥设备的选择17
3.5.4进出水设计17
3.6生物反应池18
3.6.1工艺特点18
3.6.2设计参数19
3.6.3A∕A∕O工艺设计计算19
3.7二沉池22
3.7.1设计依据22
3.7.1设计参数22
3.7.3设计计算22
3.8接触消毒池24
3.8.1设计参数25
3.8.2设计计算25
3.9配水井25
3.9.1概述25
3.9.2设计要求26
3.9.3设计计算26
四、污泥处理设施设计计算27
4.1污泥处理的目的与处理方法27
4.1.1污泥处理的目的27
4.1.2污泥处理的原则27
4.1.3污泥处理方法的选择27
4.2浓缩池28
4.2.1设计参数28
4.2.2污泥量的计算28
4.2.3浓缩池的设计计算28
4.3贮泥池及提升污泥泵30
4.3.1贮泥池的作用30
4.3.2贮泥池的计算30
4.3.3污泥泵的选择31
4.4污泥脱水机房31
4.4.1概述31
4.4.2设计计算31
五、污水厂平面与高程布置32
5.1平面布置32
5.1.1平面布置的一般原则33
5.1.2厂区平面布置形式33
5.1.3污水厂的平面布置具体内容33
5.2污水厂高程布置33
5.2.1构筑物水头损失34
5.2.2管渠水头损失34
5.2.3污水处理构筑物高程确定36
参考文献38
致谢39
一、总论
1.1设计任务和内容
针对一座二级处理的城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定活水厂的平面布置和高程布置。
最后完成设计计算说明书和设计图。
设计深度一般为初步设计的深度。
1.2基本资料
单位：
mgL
COD
BOD5
SS
TN
进水
380
190
230
30
出水
50
10
10
15
表1-1
的一级A标准,由于进水不但含有BOD，还含有大量的N，P所以不仅要求去BOD5 除还应去除水中的N，P达到排放标准。
1.3处理程度的计算
1.3.1溶解性BOD5的去除率
1.3.2COD的去除率
1.3.3SS的去除率
1.3.4总氮的去除率
二、工艺处理方案确定
2.1工艺方案选择原则
城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等，以保护环境不受污染，节约水资源。
污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则：
（1）污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。
（2）污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。
根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。
（3）根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。
尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。
（4）施工与运行管理：
如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。
也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。
2.2工艺方案分析
2.2.1处理污水特点
由于本项污水以有机污染为主，BODCOD=0.5，可生化性较好，重金属及其它难以降解的有毒有害污染物一般不超标。
且氨氮、总氮的进口浓度与处理目标相差较远，所以要选取除氮效率相对较高的工艺方案。
2.2.2选择工艺方案
三、污水处理构筑物
3.1中格栅
用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。
要根据流量选择清渣方式，人工清渣格栅适用于小型污水厂，机械清渣格栅适用于栅渣量大于0.2m3d。
提升泵站前用中格栅，提升泵站后用细格栅。
3.1.1设计依据：
《给水排水设计手册》第5册[5.1.1]
栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小，污水量以及下水道系统的类型等因素有关。
在无当地有运行资料时，可采用：
格栅间隙16~25mm,0.10~0.05m³栅渣10³m³污水
格栅间隙30~50mm,0.03~0.01m³栅渣10³m³污水
1）污水处理系统或水泵前，必须设置格栅。
2）格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：
粗格栅：
机械清除时宜为16～25mm，人工清除时宜为25～40mm。
特殊情况下，最大间隙可为100mm；
细格栅：
宜为1.5～10mm；
水泵前，应根据水泵要求确定。
3）污水过栅流速宜采用0.6～1.0ms。
除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°。
人工清除格栅的安装角度宜为30°～60°。
4）格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。
5）格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。
工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。
6）粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。
3.1.1设计参数
①设计流量：
平均日流量：
最大日流量：
②栅前流速v1=1.0ms，过栅流速v2=0.9ms
③栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=40mm
④栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
⑤单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣污水
3.1.2设计计算
确定格栅前水深：
栅前水深h取为1.0m；
栅条间隙数n
设计两组格栅，则每组格栅的间隙数为14条。
栅槽有效宽度
，取0.7m。
进水渠道渐宽部分长度
其中α1为进水渠展开角为，进水渠宽B1=0.6m。
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
过栅水头损失（，功率153.96Kw,效率90%。
占地面积为π52＝78.54m2，即为圆形泵房D＝10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌式。
泵房草图
3.3细格栅
3.3.1设计依据
《给水排水设计手册》第5册[5.1.1]：
栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小，污水量以及下水道系统的类型等因素有关。
在无当地有运行资料时，可采用：
格栅间隙16~25mm,0.10~0.05m³栅渣10³m³污水
格栅间隙30~50mm,0.03~0.01m³栅渣10³m³污水
1）污水处理系统或水泵前，必须设置格栅。
2）格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：
粗格栅：
机械清除时宜为16～25mm，人工清除时宜为25～40mm。
特殊情况下，最大间隙可为100mm；
细格栅：
宜为1.5～10mm；
水泵前，应根据水泵要求确定。
3）污水过栅流速宜采用0.6～1.0ms。
除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°。
人工清除格栅的安装角度宜为30°～60°。
4）格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。
5）格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。
工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。
6）粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。
3.3.2设计参数：
①设计流量：
平均日流量：
最大日流量：
②栅前流速v1=1.0ms，过栅流速v2=0.9ms
③栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm
④栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
⑤单位栅渣量ω1=0.10m3栅渣103m3污水
3.3.3设计计算
确定格栅前水深：
栅前水深h取为1.0m；
栅条间隙数n
设计两组格栅，则每组格栅的间隙数为56条。
栅槽有效宽度
，取1.2m。
进水渠道渐宽部分长度
其中α1为进水渠展开角为，进水渠宽B1=1.0m。
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
过栅水头损失（=2格每格宽取b=4m，则
④有效水深h2：
=4座
，取23m。
2）有效水深h2：
取水力停留时间t=1.5h
3）每座池一次的排泥量：
每次总排污泥量W：
式中:
W——每次总排污泥量，m3d；
C0——进水的悬浮物浓度，；
C1——沉淀出水的悬浮物浓度，
；
p0——污泥含水率，取97％；
γ——污泥容重，取1000；
t——两次排泥的时间间隔，初沉池按2d考虑。
所以，每次的总排污泥量：
设置4组初沉池，则每个初沉池的排泥量为：
4）污泥斗容积的计算：
取，，池底倾斜度i＝0.1，＝60°，半径R＝D2＝232＝11.5m，根据计算草图计算，
污泥斗高度：
污泥斗容积：
坡底落差：
池底可贮存污泥的体积：
可以贮存污泥的体积
，
所以有足够的体积贮存污泥。
5）沉淀池总高度：
式中，；
；
；
；
。
所以，
沉淀池周边处的高度：
径深比较校核：
，符合径深比6～12的要求。
6）计算草图：
图（四）：
辐流式沉淀池计算图
3.5.3刮泥设备的选择
采用系列周边传动吸泥机,技术参数如下表4.3:
表4.3系列周边传动吸泥机主要参数
池径（m）
电动机功率
（KW）
车轮行驶度
（mmin）
推荐池深
H（mm）
质量（吨）
45
1.5*2
2.2
2500～5000
30
3.5.4进出水设计
在两沉淀池中间设一座集配水井，由沉砂池过来的输水管道直接进入内层套筒，进行流量分配，通过两根管径600mm的管道送往两个沉淀池，管道内最大流速1.25ms。
1）集配水井
集配水井内径D采用4m。
来水由底部进入，上部出水经溢流堰至配水井，溢流堰筒直径采用1.5m，井内流速为0.01ms。
外径取为6m，中间墙壁厚300mm，上设闸门以便超越。
2）沉淀池进水
水管由池底中心进入，至上端管径扩至1m，周围有孔洞，使水流由四周辐射流动，在该管周围设一直径为3m的穿孔挡板，来使水流流动均匀平稳，中心管出水孔对称设置8个，每个0.25m×1m。
渐扩管长度h=（1.0-0.7）2tg20º=0.42（m）
3）排泥
采用机械法排泥，刮泥机由桁架及传动装置组成。
本设计因池径大，所以采用周边传动，转速1.5mmin。
将污泥推入污泥斗，然后用静水压力排除。
4）出水
①挡渣板
在出水堰前设一高出水面0.2m，水面下0.3m的挡板，拦截浮渣，在刮泥机上设有刮渣板来收集浮渣。
②出水堰
出水堰为保证出水均匀，克服施工时薄壁堰不能做到很平整，采用倒等腰三角形薄壁堰，出水堰采用双侧集水，出水槽距池壁0.4m.
③初沉池出水
初沉池的出水设管道DN500mm。
5）排泥
利用静水压力排泥，排泥管管径取为200mm。
6）放空管
污泥斗中设放空管，管径300mm。
3.6生物反应池
3.6.1工艺特点
本工艺采用A∕A∕O工艺，A∕A∕O脱氮除磷工艺是在A∕O除磷工艺的基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池出流的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除硫功能。
A2O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。
按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。
A2O工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。
该工艺各反应器单元功能及工艺特征如下：
1）厌氧反应器：
原污水及从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入该反应器，其主要功能是释放磷，同时对部分有机物进行氨化；
2）缺氧反应器：
污水经厌氧反应器进入该反应器，其首要功能是脱氮，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——原污水量）；
3）好氧反应器——曝气池：
混合液由缺氧反应器进入该反应器，其功能是多重的，去除BOD、硝化和吸收磷都是在该反应器内进行的，这三项反映都是重要的，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到缺氧反应器；
4）沉淀池：
其功能是泥水分离，污泥的一部分回流厌氧反应器，上清液作为处理水排放。
A2O工艺流程图如图4.2
图4.2A2O工艺流程图
该工艺处理效率一般能达到：
BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
但A2O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。
本工艺具有如下特点：
（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；
（2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100；
（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；
（4）运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。
3.6.2设计参数
表4.4A∕A∕O脱氮除磷工艺主要设计参数
项目
数值
BOD5污泥负荷N∕[kgBOD5∕（kgMLSS•d）]
0.13~0.2
TN负荷∕[kgTN∕（kgMLSS•d）]
﹤0.05（好氧段）
TP负荷∕[kgTP∕（kgMLSS•d）]
﹤0.06（厌氧段）
污泥浓度MLSS∕（mg∕L）
3000~4000
污泥龄θc∕d
15~20
水力停留时间t∕h
8~11
各段停留时间比例A：
A：
O
（1：
1：
3）~（1：
1：
4）
污泥回流比R∕％
50~100
混合液回流比R内∕％
100~300
溶解氧浓度DO∕（mg∕l）
厌氧池﹤0.2缺氧池≤0.5好氧池＝2
COD∕TN
＞8（厌氧池）
TP∕BOD5
﹤0.06（厌氧池）
3.6.3A∕A∕O工艺设计计算
原污水经过初次沉淀池的处理，SS按降低40%，BOD5按去除20%考虑，由原污水中的SS为300mgL，BOD5为200mgL。
则进入曝气池污水的BOD5值（Sa）为：
SS值为：
1）判断是否可采用A∕A∕O法：
COD∕TN﹦380∕30﹦12.6﹥8，符合要求。
2）有关设计参数：
BOD5污泥负荷N﹦0.13kgBOD5∕（kgMLSS•d），回流污泥浓度Xr﹦10000mg∕L，污泥回流比R﹦50％
混合液悬浮固体浓度：
X＝＝=3300﹙mg∕L）
TN去除率：
ηTN﹦＝＝66.6％
混合液回流比：
R内＝ηTN∕（1-ηTN）﹦0.66∕（1-0.66）﹦194％
取R内＝200％
3）反应池容积V（m³﹚：
V＝＝=27636.36m³
反应池总水力停留时间﹕
平均时：
Gs=20912m3
最小时：
Gsmim=0.5Gs=10456m3
根据供气量和压力选用四台RF-350罗茨鼓风机
3.7二沉池
该沉淀池采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池，采用刮泥机。
3.7.1设计依据
《给水排水设计手册》第5册城市排水[5.3.4]
⑴径深比的要求。
根据辐流沉淀池的流态特征，径深比宜为6～12。
日本指南和前苏联规范都规定为6～12，沉淀效果较好,本条文采用6~12。
为减少风对沉淀效果的影响，池径宜小于50m。
⑵排泥方式及排泥机械的要求。
近年来，国内各地区设计的辐流沉淀池，其直径都较大，配有中心传动或周边驱动的桁架式刮泥机，已取得成功经验。
故规定宜采用机械排泥。
参照日本指南，规定排泥机械旋转速度为1～3r。
当池子直径较小，且无配套的排泥机械时，可考虑多斗排泥，但管理较麻烦。
该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。
设置四个二沉池，设计流量为
3.7.1设计参数
设计进水量：
Q=19500m3d（每组）
表面负荷：
qb范围为1.0—1.5m3m2.
设计投氯量为：
ρ＝4.0mgL
平均水深：
）：
去除污泥中的有机物，使之稳定；
3）、害化：
杀灭寄生虫卵和病原菌；
4）、污泥综合利用。
剩余污泥来SBR池，活性污泥微生物在降解有机物的同时，自身污泥量也在不断增长，为保持曝气池内污泥量的平衡，每日增加的污泥量必须排除处理系统，这一部分污泥被称作剩余污泥。
剩余污泥含水率较高，需要进行浓缩处理，然后进行脱水处理。
4.1.2污泥处理的原则
1）、城镇污水污泥，应根据地区经济条件和环境条件进行减量化、稳定化和无害化处理，并逐步提高资源化程度。
2）、污泥的处置方式包括用作肥料、作建材、作燃料和填埋等，污泥的处理流程应根据污泥的最终处置方式选定。
3）、污泥作肥料时，其有害物质含量应符合国家现行标准的规定。
4）、污泥处理构筑物个数不宜少于2个，按同时工作设计。
污泥脱水机械可考虑一台备用。
5）、污泥处理过程中产生的污泥水应返回污水处理构筑物进行处理。
污泥处理过程中产生的臭气，宜收集后进行处理。
4.1.3污泥处理方法的选择
污泥处理的一般方法与流程的选择、当地条件、环境保护要求、投资情况、运行费用及维护管理等多种因素有关。
污泥处理可供选择的方案大致有：
（1）生污泥浓缩消化自然干化最终处置
（2）生污泥浓缩自然干化堆肥最终处置
（3）生污泥浓缩消化机械脱水最终处置
（4）生污泥浓缩机械脱水最终处置
（5）生污泥湿污泥地最终处置
（6）生污泥浓缩消化最终处置
综合多种因素本设计优先选用第（4）种方案，即：
生污泥浓缩机械脱水最终处置
4.2浓缩池
4.2.1设计参数
1）、污泥浓缩时间采用12～16h；
2）、浓缩前含水率：
初沉池污泥含水率为97%，
二沉池污泥含水率为99.2～99.6%；此处取99.5%。
3）、浓缩后初沉池污泥含水率92%；二沉池污泥含水率为97%。
4.2.2污泥量的计算
1）初沉池污泥量Q1：
2）二沉池剩余污泥量Q：
4.2.3浓缩池的设计计算
设两座浓缩池，
初沉池的污泥不浓缩，直接重力自流到贮泥池，只将二沉池的污泥投配到浓缩池进行浓缩，单个浓缩池计算泥量为：
=15.0m3——沉淀池个数（个）。
设T＝2d，污泥量25gd，污泥含水率95℅，则每人每日污泥量
初沉池总的污泥量为：
9.6×2＝19.2md
②浓缩池污泥量Q
Q＝60×2＝120m3d
2）贮泥池尺寸
设贮泥池的贮存时间t=8h，则贮泥池体积为：
取池高h=3m，贮泥池表面积
设贮泥池池宽B=3m，池长为：
设超高0.5m则贮泥池的总高为：
3）其他
在贮泥池无顶盖，设上清液管。
4.3.3污泥泵的选择
泵的流量按脱水机房处理污泥量计算，则
Q=19.2+120=139.2m3d=5.8m3h
选用50WZB30-25型泥浆泵2台，1用1备，其技术参数如下表5.1。
表4.150WZB30-25型泥浆泵技术参数
型号
流量
（）
扬程
（m）
转速
（mmin）
轴功率
（KW）
电机功率（KW）
效率（%）
汽蚀余量
（m）
生产厂家
50WZB30-25
30
25
2900
4.08
5.5
50
3.7
赣州水泵厂
4.4污泥脱水机房
4.4.1概述
1）污泥由泥泵打到压滤机，加药时药剂在溶解池内搅拌加入清水溶解，经加药泵打入压滤机与污泥反应脱水，泥饼经皮带输送外运。
2）压滤机的选择
本工艺采用带式压滤机，其优点有：
①运行可连续运转，生产效率高，噪音小；
②耗电少，仅为真空过滤机的十分之一；
③低速运转时，维护管理简单，运行稳定可靠；
④运行费用低，附件设备较少。
4.4.2设计计算
1）脱水污泥量
120+19.2=139.2md
2）脱水工艺采用带式压滤机
脱水机房内设有加药和溶药设备，投加药剂为聚丙烯酰胺，投加量为污泥量的3%，则脱水剂的用量为：
M=139.2（1-97%）=4.2kgd
3）压滤机的选择：
带式压滤机的带宽：
B=KPQ=0.140.97231.824=1.31m取2.0m
压滤机型号:
采用DY—2000带式压滤机3台，2用1备，其规格如下表4.2。
表4.2DY—2000带式压滤机规格
型号
过滤带
产泥量
Kgh
泥饼含水率（%）
电动机
重量
（kg）
宽度（mm）
速度
（ms）
型号
功率
（Kw）
转速
（rmin）
DY—2000
2000
0.4-4.0
50-500
70-80
YCT-32-4
2.21
5500
脱水机安装尺寸4970mm×2725mm×1875（高）mm
4）脱水机房内设2台计量泵（用于加药），2台反冲洗水泵，它们各自对应一台压滤机，加药间同脱水机房合建。
反冲洗水泵型号：
DA-509,参数流量：
18，扬程：
85.5m，电动机功率7.5Kw，转速：
2950rmin.
5）计量泵的选择
选用J-Z1625.0型柱塞计量泵,性能参数如下表4.3。
表4.3J-Z1625.0型柱塞计量泵性能参数
型号
流量
（Ls）
排出压力
（MPa）
泵速
（次min）
电动机功率
（Kw）
进出水直径
（mm）
重量
（Kg）
J-Z1625.0
16
10—25
126
0.75
8
230
计量泵的外型尺寸如下:
790×715×575mm
五、污水厂平面与高程布置
5.1平面布置
污水处理厂平面设计的任务是对各个单元处理构筑物与辅助设施等的相对位置进行平
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