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某小区中水处理工艺设计毕业论文

附图：

图1小区中水处理工艺高程图

图2小区中水处理工艺平面图

图3平流沉砂池平剖面图

图4辐流沉淀池平剖面图

图5SBR反应池平剖面图

图6生物曝气滤池平剖面图

1概述

建筑小区是具有一种功能或多种功能的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内[2]。

根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。

小区污水不同于城市污水（常包括部分工业废水），属于生活污水范畴。

其水质水量特征可概括为：

水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性好，处理难度小。

2设计依据及任务

2.1设计依据

（1）一般来说，不同小区对出水的要求差异较大，应根据我国《地面环境质量标准》（GB3838-88）和《污水综合排放标准》（GB8978-96）的有关规定和当地环保部门的要求确定处理程度，以确保出水水质[3]。

（2）污水处理设施的设计和建设必须结合小区的整体规划和建筑特点，即外观设计上要与小区建筑环境相协调，以求美观。

（3）污水处理厂位置应尽可能位于小区下风向，与其它建筑物有一定的距离，以减少对环境的影响。

（4）在污水处理工艺上力求简单实用，以方便管理。

2.2设计任务

2.2.1设计题目

某小区中水处理工艺。

2.2.2设计基础资料

①设计规模：

根据建设方提供的资料，废水处理工程的处理规模为3000m3/d。

②设计进水水质：

COD=300~500mg/L；BOD5=180~270mg/L；SS=200mg/L；NH3-N=35~40mg/L。

③设计出水水质：

《城市污水再生利用景观用水水质》（GB/T18921-2002）标准要求，即COD≤50mg/L、NH3-N≤5mg/L、SS≤10mg/L。

回用水做为冲洗厕所、绿化、人工湖景观用水。

④该区域属温暖带大陆性季风气候。

多年平均气温13.3℃；极端最高气温39.3℃；极端最低气温-18.4℃；多年平均降雨量549mm；最大冻土深度490mm；主导风向为西北风。

2.2.3设计内容和要求

本课题拟在石家庄某新建住宅小区建立中水回用工程。

本设计应在对国内已建成投运的小区中水处理工艺进行充分调研基础上，针对小区污水特点特征筛选出适合该区水质的最佳处理工艺技术路线[1]。

最终完成该小区中水回用工程设计的工作（主要包括工艺设计计算、说明书的编制和绘制相关设计图纸等）。

3设计工艺

3.1工艺流程图

小区中水回用处理工艺流程见图1

图1小区中水回用处理工艺流程图

3.2流程说明

原水进入粗格栅去除较大的杂物，通过泵房进入细格栅去除较小的杂物，再进入平流沉淀池，去除水中密度比较大的无机颗粒，如泥沙、煤渣等，一般设在泵站、倒虹管、沉淀池前，来减轻水泵和管道的摩擦，防止后续处理构筑物管道的堵塞，再通过辐流沉淀池去除沉淀池中沉淀的污泥以及水面表层的漂浮物，再进入SBR反应池，去除较多的污染物BOD、COD，再通曝气生物滤池去除剩下的少部分污染物，最后通过絮凝过滤池去除剩余的污染物和大部分污泥，最后经过加药处理达到回用标准[6]。

3.3污水中各项指标处理情况表

污水中各项指标处理情况见表.1

表.1污水中各项指标处理情况表

项目

进水

mg/L

粗格栅、细格栅、沉砂池、初沉池

SBR反应器

曝气生物滤池

絮凝过滤池

出水

mg/L

总去除率%

出水

去除率%

出水

去除率%

出水

去除率%

出水

去除率%

COD

350

280

120

BOD

200

145

200

121

NH3-N

87.5

4处理构筑物设计说明

4.1粗格栅

格栅示意图见图.2

图2格栅示意图

格栅由一组平行的金属栅条制成，一般斜置于污水提升泵集水池之前的重力流来水主渠道上，用以阻挡截留污水中的呈悬浮或漂浮状态的大块固形物，如草木、塑料制品、纤维及其他生活垃圾，以防止阀门、管道、水泵、表曝机、吸泥管及其他后续处理设备堵塞或损坏。

4.1.1设计依据

⑴根据《建筑中水设计规范》规定，中水处理系统应设置格栅，格栅宜采用机械格栅。

格栅可按下列规定设计：

设计一道格栅时，格栅条空隙宽度小于10mm;设置粗细俩道格栅时，粗格栅条空隙宽度为10~20mm，细格栅条空隙宽度为2.5mm。

⑵过栅流速一般采用0.6~1.0m/s

⑶通过格栅的水头损失一般采用0.08~0.15m。

⑷格栅前渠道内水水流流速，一般采用0.4~0.9m/s。

4.1.2运设计参数

本设计采用俩道格栅，采用一道粗格栅和一道细格栅，由格栅截留较大的悬浮物，减轻对后续工艺的负荷。

由于格栅的设置，较大的污染物被截留下来，这样会保证污水不会堵塞管道，保证后续处理工艺连续安全的进行。

说明：

粗格栅，提升泵房，细格栅，沉砂池,初沉池,按最大日最大时设计，K=1.85，所以流量系数为1.85。

SBR反应器，生物曝气滤池，絮凝沉淀池按最大日平均时设计，K=1.2，所以流量系数为1.2。

污泥处理构筑物按产泥构筑物相应设计流量产生的污泥量进行设计。

（1）设计参数

Qmax=QK=3000*1.85=5550m³/d=0.064m³/s

设：

过栅流速v=0.8m/s栅前水深h=0.3m

栅条宽度S=0.01m栅条间距e=0.02m

格栅数量N=1格栅倾角α=40°

（2）则栅条间隙数：

（3）栅槽宽度

设计有效栅宽取0.35m，超高0.3m，水渠高0.6m

（4）栅槽高度

过栅的水头损失：

式中h1——过栅水头损失，m

h0——计算水头损失，m

g——重力加速度，9.18m/s²

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，k=3

ξ——阻力系数，

β=2.42

栅槽总高度：

H=h+h1+h2=0.3+0.057+0.3=0.657m

式中h——栅前水深，m

h2——栅前超高，m，一般取0.3m

（5）栅槽长度

式中H1——栅前槽高，m

——进水渠道渐宽部分长度，m

B1——进水渠道宽度，m

——格栅与睡去连接渠的渐缩长度，m

进水渠道渐宽部分长度

格栅与睡去连接渠的渐缩长度

栅前槽高

栅槽长度

（6）每日栅渣量取W1=0.03m3/103m3

（7）设备选：

选用一台人工格栅，栅宽0.35m，栅条间隙0.02m

4.1.3粗格栅间尺寸

根据栅槽的长宽高以及实际情况，取粗格栅间面积平面尺寸：

5m*5m，地下部分2m，地上高3.5m

4.2提升泵房

污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它由机器间、集水池、格栅、辅助间等组成，机器间内设置水泵机组和有关的附属设备，格栅和吸水管安装在集水池内，集水池还可以在一定程度上调节来水的不均匀性，以便水泵较均匀工作，格栅的作用是阻拦水中粗大的固体杂质，以防止杂物阻塞和损坏水泵，辅助间一般包括贮藏室，修理间，休息室和厕所等

4.2.1设计参数

Qmax=QK=3000*1.85=5550m³/d=231m³/h

4.2.2集水池计算

取集水池容积为V=100m³，停留时间为t=V/Qmax=100/231=0.43h=26min集水池尺寸：

3m*7m*5m=105m³

4.2.3设备选型：

（1）潜污泵：

100QW130-20型污水泵三台，两用一备，每台Q=130m3/hH=20m，单台电机功率15kw，泵自重340kg。

（2）超声波液位计（0-6mA），一套

（3）电磁流量计DN200，一套

（4）温度仪，一套

（5）电控柜，一套

（6）电动胡芦，起重量0.5t，一台

4.2.4泵房尺寸

平面尺寸：

7m*5m，地下深5m，地上部分3.5m。

4.3细格栅

格栅示意图见图.3

图3格栅示意图

4.3.1设计参数

Qmax=QK=3000*1.85=5550m3/d=0.064m3/s

设：

过栅流速v=0.8m/s栅前水深h=0.35m

栅条宽度s=0.008m栅条间距e=0.008m

格栅数量N=1格栅倾角α=40°

4.3.2栅条间隙数

4.3.3栅槽长、宽、高度

（1）栅槽宽度

，

设计有效栅宽取0.4m，槽超高取0.3m，槽总高0.6m。

（2）栅槽高度

过栅的水头损失：

式中h1——过栅水头损失，m

h0——计算水头损失，m

g——重力加速度，9.18m/s²

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，k=3

ξ——阻力系数，

β=2.42

h——栅前水深，m

h2——栅前超高，m，一般去0.3m

栅槽总高度：

H=h+h1+h2=0.35+0.057+0.3=0.7m

（3）栅槽长度

式中H1——栅前槽高，m

——进水渠道渐宽部分长度，m

B1——进水渠道宽度，m

——格栅与睡去连接渠的渐缩长度，m

进水渠道渐宽部分长度

格栅与睡去连接渠的渐缩长度

栅前槽高

栅槽长度

4.3.4每日栅渣量

W1=0.06m³/103m³

W=86400QmaxW1/（1000K）=86400*0.064*0.06/（1000*1.85）=0.18m3/d

4.3.5设备选型

选用一台旋臂式弧形格栅除污机，栅宽0.4m，栅条间隙0.008m，栅条宽度0.008m，回转半径0.5m，电动机功率0.37KW。

4.3.6细格栅间

根据栅槽的长宽高以及实际情况，取细格栅间平面尺寸：

5m*5m。

立面尺寸：

房顶高11.5m，细格栅平台标高8.5m槽底标高8.5m，槽顶标高9.1m，

在细格栅间设楼梯和排渣通道。

4.4平流沉砂池

污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。

污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。

最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程[7]。

沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。

其工作原理是以重力分离为基础，故应控制沉砂池的进水流速，使得比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒能够随水流带走。

平流沉砂池示意图见图.4

图5平流沉砂池示意图

4.4.1设计参数：

（1）污水在池内的流速为0.15~0.3m/s

（2）最高流量时，污水在池内的停留时间不小于30s，一般为30～60s。

（3）有效水深采用0.25～1.0m，不应大于1.2m，每格宽度不宜小于0.6m。

（4）池底坡度一般为0.01～0.02。

当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底形状

4.4.2沉砂池设计

Qmax=QK=3000*1.85=5550m3/d=231m³/h=0.064m³/s

式中——k=1.85

（1）沉砂部分长度

L=vt=0.15*60=9m

式中v——最大设计流量时的速度，m/s。

取v=0.15m/s

t——最大设计流量时的停留时间，取s=60s

（2）水流断面面积A

（3）池总宽度b

式中

——设计有效水深（不应大于1.2m，一般采用0.25~1.0m）取0.5m

N——池子数量本设计设有俩个n=2

（4）贮砂斗所需容积V

式中X——城镇污水的沉砂量，一般采用0.03L/m³

T——排砂时间间隔，d;T取2d。

K——污水流量总变化系数；k取1.85。

（5）贮砂斗各部分尺寸计算

一般设贮砂斗底宽b1为0.5m，斗壁与水平面的倾角为60°；

贮砂斗的上口宽

为

贮砂斗容积V1

式中

——贮砂斗高度，m

——分别为贮砂斗下口和上口面积，m²

（6）贮砂室的高度h3

假设采用重力排砂，池底设6%的坡度坡向砂斗。

取0.52m³

（7）池总高度H

式中

——为超高，取0.3m

4.4.3设备选型：

选用平流沉砂池两台，每台处理能力Q=180m3/h=50L/s

4.4.4配套设备：

（1）排砂泵：

1PN型排砂泵，三台，两用一备，每台流量Q=7.2m3/h,扬程H=14m,单台电机功率3KW。

（2）LX5C-5.0型螺旋砂水分离器一台，最大处理水量5.0m3/h，最大除砂量（湿）2.0m3/h，出砂量（干）0.30m3/h，锥形体容积0.65m3/h，电机功率0.75KW

（3）电控柜，两套。

4.4.5沉砂间

根据沉砂池的长、宽、高以及实际情况得出沉砂间平面尺寸：

5m*9m，房顶高8m；

4.5初沉池（普通辐流式沉淀池）

辐流式沉淀池示意图见图6

图6辐流式沉淀池示意图

4.5.1设计参数

（1）池子直径（或正方形一边）与有效水深的比值，一般采用6～12。

（2）池径一般为6~60m

（3）池底坡度一般采用0.05～0.10。

（4）一般均采用机械刮泥，也可附有空气提升或静水头排泥设施。

（5）当池径（或正方形一边）较小（小于20m）时，也可采用多斗排泥。

（6）进、出水的布置方式可分为：

中心进水周边出水；周边进水中心出水；周边进水周边出水。

（7）池径小于20m，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子走道板上；池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。

4.5.2初沉池设计

沉淀池的表面积、直径等基本参数计算

（1）淀池表面积：

设表面水力负荷q=1.5m³/㎡，n=2

Qmax=QK=3000*1.85=5550m3/d=231m³/h=0.064m³/sk=1.85

取12m

式中A1——每池的表面积，㎡

D——每池的直径，m

n——池数

（2）有效水深：

设沉淀时间t=1

（3）部分有效容积

4.5.3污泥部分所需容积

设：

污泥清除间隔时间：

t=24h

污泥容重：

γ=1000kg/m3

污泥含水率：

p0=96%

进水的悬浮物浓度：

C0=0.22kg/m3

初沉池悬浮物去除率：

45%

进水BOD值：

S0=0.18kg/m3

初沉池BOD去除率：

25%

合成系数：

a=0.6

沉淀出水的悬浮物浓度：

C1=C0（1－45%）=0.121kg/m3

沉淀出水的BOD值：

S1=S0（1－25%）=0.135kg/m3

（1）由悬浮物产生的污泥量：

（2）BOD产生的污泥量：

（3）初沉池日产生的总污泥量：

W=W1＋W2=17.54m³

（4）污泥斗容积：

设r1=2m，r2=1m，α=60°

污泥斗高度：

污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：

设池体径向坡度为0.05

式中R——为池的实际半径

污泥斗总容积V=V2+V3=12.68+13.6=26.28m³

因为V＞W所以污泥斗是实际可行的。

污泥池池边高：

取

（5）污泥池总高

4.5.4配备设备

螺旋排污泵两台，每台配电机功率5.5KW

4.5.5初沉池间

根据初沉池的半径、高以及平面尺寸：

15m*15m。

房顶高10m，

4.6SBR反应器

SBR工艺适用于中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方，SBR工艺对水质水量比变化的适应性强，处理效果良好,出水可靠，较好的除磷脱氮效果，出水可达标[8]。

与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。

它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统[14]。

SBR反应池示意图见图7

图7SBR反应池示意图

4.6.1设计参数

SBR反应池去除率见表2

表2SBR反应池去除情况表

项目

进水水质mg/L

出水水质mg/L

COD

280

≤50

BOD

135

≤20

NH3-N

≤5

121

≤10

设SBR运行每一周时间为6h，进水时间1.5h，反应时间2.0h，沉淀时间1.0h，排水时间1.5h

周期数n=24/6=4

根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置4个。

SBR处理污泥负荷设计为Ns=0.35kgBOD/（kgMLSS·d），设f=0.85，SVI=90（SVI在100以下沉降性良好），则

（1）污泥沉降体积为：

（2）每池的有效容积为：

（3）选定每池尺寸L×B×H=10×6×4.5=270m³>217m³

采用超高0.5m，故全池深为5.0m

（4）池内最低水位：

4.6.2排泥量及排泥系统

（1）SBR产泥量

SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。

SBR生物代谢产泥量为

式中：

a——微生物代谢增系数，kgVSS/kgBOD

b——微生物自身氧化率，l/d

根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,则有：

假定排泥含水率为P=99.2%，则排泥量为：

考虑一定安全系数，则每天排泥量为30m³/d

4.6.3需氧量及曝气系统设计计算

（1）需氧量计算

SBR反应池需氧量O2计算式为

式中：

a’——微生物代谢有机物需氧率，kg/kg

B’——微生物自氧需氧率，l/d

Sr——去除的BOD（kg/m3）

经查有关资料表，取a‘=0.50，b‘=0.190,需氧量为：

（2）供气量计算

设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度H=4.5m。

SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%

查表知20℃，30℃时溶解氧饱和度分别为Cs（20）=9.17mg/L，

Cs（30）=7.63mg/L空气扩散器出口处的绝对压力Pb为：

空气离开反应池时，氧的百分比为：

反应池中溶解氧平均饱和度为：

（按最不利温度条件计算）

水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：

20℃时脱氧清水充氧量为：

式中：

α——污水中杂质影响修正系数，取0.8（0.78~0.99）

β——污水含盐量影响修正系数，取0.9（0.9~0.97）

Cj——混合液溶解氧浓度，取c=4.0最小为2

р——气压修正系数ρ=P/P标=1

反应池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0，计算得：

SBR反应池供气量Gs为:

每立方污水供气量为:

VF——反应池进水容积（m3/h）

去除每千克BOD5的供气量为:

Sr——去除的BOD（kg/m³）

去除每千克BOD的供氧量为:

4.7曝气生物滤池

曝气生物滤池示意图见图8

图8曝气生物滤池示意图

4.7.1设计参数

已知：

进水流量：

Q=3000*1.2=3600m3/d

生物滤池进水BOD：

Sa=45mg/L

生物滤池出水BOD：

Se=15mg/L（按去除率67%算）

BOD容积负荷率：

（2~4）Nw=3kgBOD/（m3滤料·d）

滤料层高度：

（2.5~4.5m）H=3.5m

滤池（圆形）个数：

n=2

配水室高度：

h1=1.2m

承托层高度：

h2=0.3m

清水区高度：

h3=1.0m超高：

h4=0.5m

圆形陶粒滤料层的空隙率：

e=0.5

4.7.2滤池尺寸计算

所需滤料体积：

生物滤池总面积：

每座滤池面积：

每池直径：

滤池总高度：

污水流过滤料层的实际停留时间：

4.7.3污泥量计算

已知：

生物滤池进水悬浮物：

C1=0.045kg/m³

生物滤池出水悬浮物：

C2=0.005kg/m³（按去除率89%算）

BOD容积负荷3kg/（m³·d）

污泥产量：

0.58kg/kgBOD

污泥容重γ=1000kg/m3

污泥含水率：

99%

滤池去除BOD：

ΔS=Sa－Se=45－10=35mg/l=0.035kg/m³

滤池每天去除的BOD量：

ΔBOD=ΔS·Q=0.035*3600=126kg

滤池每天由BOD产泥量：

M1=126*0.58=73.08kg

滤池去除悬浮物：

ΔC=C1－C2=0.045－0.005=0.040kg/m³

滤池每天去除的悬浮物量：

M2=ΔSS=ΔC·Q=0.04*3600=144kg

每天产干泥重量：

M=M1＋M2=73.08＋144=217.08kg

每天产干泥体积：

W’=M/γ=217.08/1000≈0.22m³

每天污泥产量：

W=W’/（1－99%）=22m³

4.7.4生化供气量计算

已知：

滤池单位时间内去除的BOD量：

ΔBOD=108kg/d

生物滤池进水BOD：

Sa=0.045kg/m³

生物滤池进水悬浮物：

C1=0.045kg/m³

滤池水面压力：

p=1.013×105Pa

曝气装置安装在液面下的深度：

H=4.8m

滤池氧的利用率：

EA=25%

最不利水温：

10℃

10℃清水中的饱和溶解氧浓度：

Cs（10）=11.33mg/l

氧的水质转移系数：

α=0.8

饱和溶解氧修正系数：

β=0.92

修正系数：

ρ=1

滤池出水中的剩余溶解氧浓度：

C1=2.5mg/l

滤池单位时间内进入的BOD量：

BOD=SaQ=0.045*3600=162kg/d

滤池单位时间内进入的悬浮物的量：

X0=C1Q=0.045*3600=162kg/d

生物滤池每kgBOD的需氧量：

微生物需氧量：

R=OR·ΔBOD=0.87*108=93.96kg/d

曝气装置安装在滤池液面下H深度时的绝对压力：

从滤池中溢出气体中含氧量的百分率：

Qt=21*（1－EA）/[79＋21*（1－EA）]=16.6%

水温10℃时曝气装置在水下深度处至池液面的平均溶解氧值：

当最不利水温T时，曝气生物滤池实际需氧量：

供气量：

4.7.5生化鼓风所需压力计算

空气管道的沿程损失：

h1=13kPa

空气管道的局部阻力损失：

h2=4kPa

空气扩散装置安装深度：

h3=39.2kPa

空气扩散装置的阻力：

h4=3.0kPa

所在地区大气压：

h5=101.3kPa

鼓风机所需压力：

H=h1＋h2＋h3＋h4=59.2kPa

4.7.6生物滤池面积

内置俩座生物滤池。

根据所得滤池面积、深度以及实际情况得生物滤池面积：

15㎡，深度7m

4.8微絮凝过滤池

4.8.1设计参数

微絮凝滤池设计规模为Qmax=QK=3000*1.2=3600m³/d=180m³/h包括管式加药、V型过滤池过滤。

原水在管道静态混合器混合后进入絮凝池。

混凝剂为碱式氯化铝,最大投加量为30mg/L。

冬季絮凝效果不佳时投加助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）,最大投加量为0.5mg/L。

管道静态混合器管径为DN800,共两段,混合停留时间为4

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