13年污水厂课程设计任务书.docx

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13年污水厂课程设计任务书

土木工程学院实践教学审核表

实践教学名称：

污水厂课程设计

起止时间：

2013～2013学年第2学期第16～18周

专业班级：

11给排水（2011130701）

指导教师：

刘玉程鹏台明青

课程所在教研室：

给排水教研室

教研室主任审核（签字）：

学院教学院长审定（签字）：

2013年5月6日

污水厂课程设计任务书

一、课程设计目的

通过某城市污水处理厂的初步设计，使学生了解污水处理厂基本处理工艺流程及设计方法。

根据污水量、水质特点以及出水要求选定合适的处理工艺，并设计各处理构筑物的具体尺寸以及其他附件和辅助设施，并能在平面布置和剖面图上正确地表达，使学生获得污水处理厂初步设计的基本训练。

二、设计资料

1、设计题目：

某城市污水处理厂初步设计。

2、设计项目背景

某城市是国内严重缺水城市之一，工业及生活用水以地下水为水源。

随着工业化及城市化的迅速发展，该市的水环境污染问题日趋严重。

流经市区的A河受到严重的污染。

由实测资料可以看出，A河断面COD及BOD5高达180.5mg/L及56.0mg/L（2010年），分别超地面水IV类标准6倍和9.33倍。

地面水体的严重污染也污染了市区浅层地下水，从而严重危及市区12.5万人的生活用水和工业用水。

该市地面水污染问题严重的限制了工业的发展和城市化的进程。

按地面水使用目标和保护目标，A河定为IV类地面水域。

按此标准该市不但不能发展，还要“关停并转”一大批工厂。

为实现本市及区域河流水质变清的目标，该市决定建设城市污水处理厂。

3、城市环境条件概况

（1）自然地理

该市处于亚热带向暖温带的过渡地带。

市区地形总的特点是西北高，东南低，西部为垄岗丘陵，北部为基岩残山，东部、南部为白河冲积平原。

市辖区地震烈度为Ⅵ度，建筑物按Ⅶ度抗震设防。

（2）气象水文

该市年平均气温13.1-15.6℃，1月份最低，月平均气温0.2-2.3℃，7月份最高，平均气温27.4-28.9℃。

极端最高气温41.9℃，极端最低气温-20摄氏度。

全市降水量790-1105mm。

该市年主导风向为东北风，次主导风向东南风，年平均风速为2.4m/s。

全年无霜期220-240天，年平均相对湿度为72%。

市内河流众多，分属长江、淮河、黄河三大水系，长度在百公里以上的河流有10条。

A河是流经该市的主要河流。

市区浅层地下水埋深一般在4-8m；

4、城市污水排放现状

（1）城市污水现状排放量

生活污水量现状

该市市区用水人口为12.5万人，生活用水量标准现状值为130L/（人·d），生活用水排放系数为0.8，则总生活污水量为

Q=0.8×10×0.12=0.96万m3/d≈1.3万m3/d。

工业废水水量现状

根据该市市区主要企业的工业用水量及排放废水量调查统计，总工业废水年排放量为每天0.6万m3/d。

城市混合污水水量现状

城市污水排放总量为1.9万m3/d。

（具体设计水量见本课程设计实施方案）

（2）城市混合污水水质现状

城市混合污水的水质见表1：

表1混合污水水质现状表

汇水区

流量（万m3/d）

BOD5（mg/L）

CODcr（mg/L）

SS（mg/L）

氨氮（mg/L）

混合污水

1.9

180

360

270

9

5、设计出水水质

A河是该市的纳污水体。

污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级A标准，设计出水水质见表2。

表2设计进出水水质表

项目

CODcr

BOD5

SS

氨氮

出水水质/（mg/L）

≤50

≤10

≤10

≤5

三、设计内容

1、设计计算说明书一份（手写）

2、设计图纸三张，包括平面布置图、高程图和自选一张主体构筑物工艺图（A2幅面，含1张手绘）

四、设计要求

1、方案选择应论据充分，具有说服力。

2、设计参数选择有根据，合理全面。

3、计算所选用的公式要有来源依据，计算应有足够的准确性。

4、图纸应正确表达设计意图，符合制图要求。

5、设计计算说明书应层次清楚，语言简练，书写工整，说明问题。

五、课程设计地点：

5号楼603绘图教室

六、指导教师：

刘玉程鹏

七、主要参考资料

［1］《排水工程》（下）（第四版）,张自杰主编,中国建筑工业出版社.

［2］《室外排水设计规范》（GB50013-2006）.北京.中华人民共和国国家标准.2006.

［3］《给水排水设计手册（第二版）》（第5册城镇排水）.北京.北京市市政设计研究院主编.中国建筑工业出版社.2000.

污水厂课程设计实施方案

一、课程设计目的及基本要求

1.1掌握城市污水厂的计算和设计，复习和消化课程讲授的内容；

1.2掌握设计与制图的基本技能；

1.3了解并掌握城市污水厂设计的一般步骤和方法，具备初步的独立设计能力；

1.4提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。

二、课程设计步骤

2.1计算污水处理程度

2.2确定污水、污泥处理方法及流程；

2.3处理厂各构筑物（如格栅、进水泵房、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池、浓缩池、以及消毒设施，计量设施等）的设计计算与有关简图绘制；

2.4绘制厂区总平面图；

在污水处理厂的平面图中，必须将污水处理构筑物、泵站及附属构筑物按比例绘出，并注明其主要尺寸。

上述各种构筑物及各种管道布置应尽量紧凑、节省占地面积，同时还要遵守设计规范、考虑运行管理、检修、运输及远期发展的可能性。

还要注意土方平衡，以减少土方量与施工费用。

污水和污泥流程应尽量考虑重力流，避免迂回曲折。

总平面图中应注明图名和比例尺，文字一律用仿宋字书写。

图中线条应粗细主次分明。

2.5污水、污泥处理流程的高程计算

要求沿污水、污泥处理中流动距离最长、水头损失最大流程，并按最大设计流量进行高程计算，以此来绘制各处理构筑物与连接管道（槽）的高程剖面图。

为保证各构筑物之间的污水、污泥能靠重力自流，需计算各构筑物及管道中的水头损失。

各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册。

构筑物之间的水头损失按管道长度计算管道中的水头损失，既包括沿程水头损失又包括局部水头损失，还应考虑事故与扩建等情况所需要的贮备水头。

2.6绘制污水、污泥处理流程的高程图

图中必须注明原有地面标高、构筑物的顶部、底部与其中水面、泥面标高、受纳水体的常水位等。

2.7污水处理流程主体构筑物的工艺图绘制。

针对自己设计工艺的主体处理构筑物（曝气池、氧化沟或其它）的设计计算情况，绘制构筑物工艺图纸，要求符合制图规范，达到初步设计基本要求。

三、污水、污泥各处理构筑物的设计计算指导说明

3.1污水处理构筑物的设计

污水处理工艺类型建议采用传统活性污泥法。

典型工艺流程如图1所示。

污水经过格栅截留较大的颗粒之后，经泵房提升之后，进入沉砂池、初沉池进行进一步沉淀等处理，格栅、沉砂池和初沉池可称为一级处理，其作用是去除污水中的固体污染物，从大块垃圾到颗粒粒径为数mm的悬浮物（溶解性的和非溶解性的），经过一级处理，污水中的BOD5值能去除20%～30%，SS能去除40%～55%；一级处理之后，污水进入生化池进行生物处理（二级处理），二级处理系统是城市污水处理厂的核心，一般采用生物处理方法，主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物（以BOD或COD表示），通过二级处理，污水的BOD5值可降至20～30mg/L，一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。

本课程设计中采用活性污泥法，二级处理主要由生物池、曝气系统、二沉池、污泥回流系统和剩余污泥排放系统等组成。

总体规定：

①设计流量

污水处理构筑物的设计流量，应根据不同情况分别计算。

当污水为自流进入时，应按每期的最高日最高时设计流量计算；当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量校核管渠配水能力。

生物反应池（曝气池）的设计流量，应根据生物反应池类型和曝气时间确定。

曝气时间较长时，设计流量可酌情减少，可按平均日平均时设计流量计算。

②构筑物的个数或分格数不应少于2个，宜按并联系列设计。

③应根据设计的要求选择合理的污水处理流程和处理构筑物，对其进行设计计算，并对构筑物处理过程中涉及到的机械设备进行选型和相应计算。

3.1.1格栅

在污水处理系统（包括水泵）前，均须设置格栅，以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物。

按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种；按栅条净间隙，可分为粗格栅（50～I00mm）、中格栅（16～40mm）、细格栅（3～10mm）三种；按清渣方式，可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种。

污水处理厂可设置中、细两道格栅，大型污水处理厂亦可设置粗、中、细三道格栅。

3.1.2污水提升泵房

本课程设计只要求作泵的初选，不再要求对水泵总扬程进行核算。

污水经过泵房前一道中格栅处理后，进入污水提升泵房，污水提升泵的流量、扬程计算要求如下：

污水泵站设计流量由上游排水系统管道终端的设计流量提供，按最大日最大时流量计算。

选泵前总扬程的估算：

H=HST+H泵内+H泵外+H安全

式中：

HST:

静扬程，指输水最高点与集水池的最低水位之高差，m；

H泵内：

泵站内水头损失（包括沿程损失和局部损失），假设为1.5m；

H泵外：

泵站外扬水管到输水最高点之间的水头损失（包括沿程损失和局部损失），m；

H安全：

安全水头，m。

1根据估算的总扬程和设计流量选泵的数量与型号。

3.1.3沉砂池

污水经泵房提升后，经过一道细格栅后，进入沉砂池。

细格栅与沉砂池可以设置在一起。

沉砂池主要用于去除污水中相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。

沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种，相应的按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池等。

平流式沉砂池较为常用。

3.1.4初沉池

污水经过沉砂池处理后进入初级沉淀池。

沉淀池一般分为平流式、竖流式和幅流式等。

每种沉淀池均包含五个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。

3.1.5曝气池

污水经过初沉池处理后进入生物处理构筑物（曝气池）。

曝气池是污水处理的主体构筑物，在这里污水与活性污泥混合，污水中的有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用，从而污水得到净化。

曝气池的设计计算建议采用BOD污泥负荷法，计算步骤如下：

1拟定一BOD污泥负荷率Ns，为稳妥，需用公式加以校核。

2确定混合液污泥泥浓度X。

根据已定的Ns查得相应的SVI范围，取定一SVI值，按公式求得回流污泥浓度Xr，再取定一回流比R，求得混合液污泥浓度X。

3确定曝气池容积。

4确定曝气池各部位尺寸（包括单组曝气池池容，面积，廊道个数及廊道的长宽）。

5剩余污泥量的计算，按公式先算出干泥量，再转换成湿泥量。

6曝气系统的计算

按公式先计算曝气池混合液需氧量（R），再将其换算成相应于水温为20℃、气压为一个大气压的脱氧清水的充氧量（Ro），再按供气量公式换算成供空气量，按照风量和风压选定鼓风机型号。

3.1.6二沉池

二沉池设置于曝气池之后，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥获得澄清的处理水为其主要目的的。

二沉池有别于其他沉淀池，其作用一是泥水分离（沉淀）、二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥。

通常把二沉池与生物反应器以及污泥回流系统视为一个处理单元。

二沉池一般有辐流式、平流式、竖流式三种形式，池型有圆形、方形。

设计中常选用中心进水周边出水的圆形辐流式沉淀池。

3.1.7回流污泥系统的设计

污水与活性污泥的混合物（称作混合液）进入二沉池后，泥水分离，经过沉淀浓缩的污泥从二沉池底部排出，其中一部分作为接种污泥回流曝气池，多余的一部分（曝气池中每日增长的活性污泥量）则作为剩余污泥排出系统。

剩余污泥及其处置在下面的污泥处理构筑物的设计中进行介绍。

3.1.8接触池

污水经一级处理和二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能，因此污水排放水体前应进行消毒，目前最常用污水消毒剂--液氯来进行消毒。

3.1.9计量设备

在接触池后常设巴氏计量槽对污水处理厂总出水量进行计量。

3.2污泥处理构筑物的设计

城镇污水处理过程中，不可避免的将产生大量的污泥，要求对其进行适当的处理和处置，达到减量化、稳定化、无害化及资源化的目的。

典型的污泥处理工艺流程见图2。

初沉污泥和剩余污泥的混合污泥经过浓缩、消化、脱水后，采用适宜的途径，对其进行处置，处置的方法包括农用、填埋、焚烧等。

3.2.1浓缩池

污泥浓缩主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等三种工艺形式。

目前国内以重力浓缩为主。

3.2.1.1重力浓缩池

重力浓缩池按其运转方式分为连续流和间歇流。

连续式污泥浓缩池一般采用竖流式或辐流沉淀池的形式。

3.2.1.2气浮浓缩池

适用于浓缩剩余污泥等较轻的污泥，能把含水率99％及以上的剩余污泥浓缩到94～96％。

3.2.1.3离心浓缩池

采用离心浓缩，可以避免磷的二次释放，因而离心浓缩适宜采用除磷生物工艺后的污泥处理。

3.2.2污泥脱水

污泥经过浓缩、消化处理后，含水率仍然很高，约为95～97％，需对污泥进行进一步脱水处理。

污泥脱水的方法主要有自然干化、机械脱水等。

建议采用机械脱水方式。

机械脱水方式分为真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水等，其中压滤脱水国内较为常用。

需要对压滤脱水方式进行设计，主要包括压滤脱水机的选择。

3.2.3污泥的最终处置

污泥经过浓缩、脱水等处理后，需对其进行最终处置。

处置的方法有农肥利用与土地处理、建筑材料利用、填地与填海造地利用和排海等。

各种处置方法与污泥处理工艺流程有关，由于时间有限，本课程设计过程中对其不再进行详细设计。

3.3城镇污水处理厂的总体布置

3.3.1总平面布置

总平面布置包括：

污水污泥处理构筑物、办公、化验及其他辅助建筑物，以及各种管道、道路、绿化等的布置。

平面布置的一般原则如下：

1处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。

2每一单元过程的最少池数为两座，但在大型污水中，由于设备尺寸的限制，往往有多池。

3处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。

4经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。

5构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5～10m。

6污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。

7污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置．以免发生矛盾。

污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。

8污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。

3.3.2高程布置（视情况取舍）

在进行总平面布置的同时，须进行高程布置，以确定各处理构筑物及连接管渠的高程。

在设计说明书中绘制污水和污泥处理流程的纵断面示意图。

示意图上应注明构筑物和管渠的尺寸、坡度、各节点水面、内底以及原地面和设计地面的高程。

3.3.2.1污水处理流程的高程布置

在整个污水处理过程中，应尽可能使污水和污泥为重力流，但在多数情况下，往往须抽升。

高程布置的一般规定如下：

1为了保证污水在各构筑物之间能顺利自流，必须精确计算各构筑物之间的水头损失包括沿程损失、局部损失及构筑物本身的水头损失。

此外，还应考虑污水厂扩建时预留的储备水头。

2进行水力计算时，应选择距离最长，损失最大的流程，并按最大设计流量计算。

当有二个以上并联运行的构筑物时，应考虑某一构筑物发生故障时，其余构筑物须负担全部流量的情况。

计算时还须考虑管内淤积，阻力增大的可能。

因此，必须留有充分的余地，以防止水头不够而发生涌水现象。

3污水厂的出水管渠高程，须不受水体洪水顶托，并能自流进行农田灌溉。

4各处理构筑物的水头损失（包括进出水渠的水头损失），可按设计手册进行估算。

3.3.2.2污泥处理流程的高程布置

污泥处理流程的高程布置与污水处理流程相关，应尽量减少提升的污泥量。

对污泥处理流程的高程布置作以下几点说明：

1浓缩池的泥位确定：

保证初沉污泥能顺利进入浓缩池，初沉池的液位高于浓缩池泥位1～1.5m，剩余污泥经过回流污泥泵房中污泥泵的提升顺利进入浓缩池，同时应保证浓缩池的泥位在地面上；如果浓缩池的泥位在地面以上时，而初沉污泥和剩余污泥不能顺利进入浓缩池，则需要分别设计污泥提升装置（污泥泵）进行提升。

2浓缩池的污泥进入脱水间，需要进行提升，保证浓缩池的最低泥位高于污泥泵轴线。

污泥处理流程的高程设计也可以根据实际情况自行设计，目的应保证污泥顺利流入下一个处理构筑物的同时，尽量减少污泥的提升量。

图1典型的污水处理工艺流程

上清液

污泥浓缩

污泥

污水处理系统

滤液

污泥处置

污泥脱水

图2典型的污泥处理工艺流程

四、时间安排

本课程设计时间为二周半（12天）。

具体安排如下：

阶段

时间

（1）指导教师讲解污水处理系统的设计原则与程序，布置设计任务

0.5天

（2）查阅资料，拟定工艺流程、制定方案、熟悉了解和掌握设计原理

1.5天

（3）构筑物设计计算

4天

（4）绘制设计图

4天

（5）整理编写设计说明书

2天

合计

12天

五、设计成果：

1．设计计算书一份。

内容：

包括污水、污泥处理流程确定及理由，各构筑物（格栅井、沉砂池、初沉池、生物池、二沉池、浓缩池等）的特点、选用参数、计算尺寸，污水处理厂平面及高程布置（含高程计算）等。

要求：

书面整洁、文理通顺、论证合理、层次分明、计算无误。

（手写）

2．设计图纸三张：

要求布置合理、图面整洁、按绘图规定制图。

（A2幅面，2张机打，1张手绘）。

3.本次设计每人设计水量各不相同，城市混合污水量为19000+1500×（学号-1113755000）m3/d，学生设计内容不能重复照抄，否则成绩以0分计。

六、设计人员分组（附表）

组别

指导教师

学生姓名

第

一

组

程鹏

李玉林冯文琳王佳林王基瑶陆昱军李欣泽李圆邢燕军

朱麟霏卢晓娟闫纪坤庞静波李静静李向阳

第

二

组

刘玉

高跃宗王森马超邢成昌皮航宇陈占超赵海翔朱缓缓

翟祖峰郑柯柯张书源杜轩宋坤鹏闫文力

第

三

组

台明青

郑杰邢留团张保童李敢李帅郑印刘文杰李勤任金代宏王永红陈晓真钟夏康刘劭昕刘鸿

七、参考书籍

［1］《排水工程》（下）（第四版）,张自杰主编,中国建筑工业出版社.

［2］《室外排水设计规范》（GB50013-2006）.北京.中华人民共和国国家标准.2006.

［3］《给水排水设计手册（第二版）》（第5册城镇排水）.北京.北京市市政设计研究院主编.中国建筑工业出版社.2000.

［4］其他相关资料。