《水质工程学II》课程设计污水处理厂工艺方案设计.doc

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1、西安建筑科技大学西安建筑科技大学 课程设计（论文）课程设计（论文） 题 目： 水质工程学 II课程设计 某城市污水处理厂工艺系统方案设计 院 （系）： 环境与市政工程学院 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2014 年 01 月 05 日 附附：设设计计任任务务书书 西安建筑科技大学课程设计（论文） 水质工程学 II课程设计 某城市污水处理厂工艺系统方案设计 摘摘 要：要：该课程设计针对某城市污水处理厂处理工艺进行设计，通过了解基 本资料，确定处理工艺和处理程度，然后对污水处理构筑物的工艺尺寸进行 了计算，最后综合各方面因素确定了污水厂的平面布置和高程布置,并绘制 平面布置图、高程布

2、置图以及辐流式二沉池的剖面图。 关键词关键词：污水处理厂；污水处理构筑物；卡鲁赛尔氧化沟； 类类 型型：课程设计 Course Design ofWater Quality Engineering A Project Design of A City Sewage Treatment Plant Process System ABSTRACT：This course design proposes a city sewage treatment plant design, first understand the basic data, determine the processing tec

3、hnology and management level, and then the sewage treatment structure parameters were calculated,finally, integrate various factors determine the sewage plant layout and elevation layout, and drawing the plane layout, elevation layout and radial flow sedimentation tank section two. Keywords：Sewage t

4、reatment plant；Sewage treatment structure；Carrousel O.D； Paper type：course design 西安建筑科技大学课程设计（论文） 目目 录录 第第 1 章章 概述概述1 1.1 城市水环境污染现状1 1.2 城市污水处理的必要性2 第第 2 章章 设计规模及处理程度设计规模及处理程度 .4 2.1 设计水量4 2.1.1 设计人口.4 2.1.2 污水量计算.4 2.1.3 设计规模确定.4 2.2 原水水质及处理要求4 2.2.1 确定原水水质指标.4 2.2.2 确定处理水水质要求.5 2.3 处理程度5 第第 3 章章

5、工艺流程确定工艺流程确定.6 3.1 处理流程确定6 3.1.1 确定原则6 3.1.2 方案选择6 3.1.3 处理流程图8 3.2 单元构筑物选择8 3.2.1 格栅8 3.2.2 沉砂池8 3.3.3 氧化沟9 3.3.4 二沉池10 3.3.5 污泥浓缩池11 3.3.6 污泥脱水设备11 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第第 4 章章 设计计算设计计算 12 4.1 污水处理系统设计计算12 4.1.1 分流井.12 4.1.2 粗格栅室.12 4.1.3 污水提升泵房.14 4.1.4 细格栅.15 4.1.5 沉砂池16 4.1.6 生物反应池.17 4.1.7 二沉池20 4

6、.1.8 深度处理系统22 4.1.9 接触消毒池.24 4.1.10 计量设施.25 4.2 污泥处理系统设计计算26 4.2.1 污泥量计算26 4.2.2 污泥浓缩池26 4.2.3 污泥贮池28 4.2.4 脱水机及脱水机房.29 第第 5 章章 污水处理厂平面及竖向设计污水处理厂平面及竖向设计 31 5.1 平面布置31 5.1.1 布置原则.31 5.1.2 平面布置说明.31 5.2 高程布置32 5.2.1 布置原则.32 5.2.2 高程布置说明.33 参考文献参考文献 .35 致致 谢谢.36 西安建筑科技大学课程设计（论文） 0 第第 1 章章 概述概述 1.1 城市水环

7、境污染现状城市水环境污染现状 水是人类赖以生存的资源。近年来,随着全球工业经济的迅速发展,城市 化进程的加快和人口的不断增加,水环境污染的问题日渐加剧,越来越多的国 家已注意到水环境污染对人类生存的威胁。世界各国(特别是发达国家)正投 入大量的人力、物力积极治理水环境污染,改善人类的生存空间。水环境污染 治理的研究已成为一个全球性的课题。中国作为一个发展中的国家,水环境污 染问题尤为突出。据有关资料统计,到上世纪末,中国城镇生活污水年排放量 达 204 亿立方米,工业废水年排放量达到 198 亿立方米,分别比 1980 年增加了 3.8 倍和 1.5 倍,而这些污水又绝大部分未经处理排入河流、

8、湖泊、水库,造成 流经城市的河流 86%遭到比较严重的污染。据有关部门的监测表明,流经城 市的大部分河流的水质达不到国家地面水类水体标准的要求,水体中许多对 人体有害的指标均严重超标。可见中国的水环境污染已不是一个区域性的问 题,而是一个全国性问题。如何在经济建设发展的同时,兼顾社会、环境的发 展,达到可持续性发展的目的;如何对严重污染的水环境进行治理,这是一个全 国都需研究的课题，国家每年都会投入大量的资金去治理水环境污染，尤其 国家“十二五”规划中又着重加强了对环境污染尤其是对水污染的治理。 以西安市为例，为了进一步改善水环境质量，完成省政府下达的“十二 五”水环境质量目标任务和削减化学需

9、氧量、氨氮约束性考核指标，为西安 市经济社会发展提供水环境保障，结合西安市水环境现状，制定了水污染治 理实施方案。当前渭河西安段水质仍未达到省上划定的水环境功能区类标 准和关中-天水经济区发展规划确定的类水质目标，水污染形势不容 乐观，治理任务仍然十分艰巨，其存在的主要问题，一是西安的排污量大， 约占渭河陕西段纳污量的 50%左右。据测算，我市每年向渭河排放 14 万吨 左右的化学需氧量和 1.3 万吨左右的氨氮（不包括农业源），是渭河的第一 排污大市；二是污水处理率低。皂河 西安建筑科技大学课程设计（论文） 1 （含太平河）、新河、漕运明渠均有大量的污水未经处理直排渭河，幸福渠 沿岸至今未建

10、成污水处理厂，离国家污水处理率必须达到 95%以上的要求还 有很大差距；三是结构性污染严重，工业企业污染治理水平低。太平河、新 河由于产业结构原因污染严重，造纸、果汁、化工等高污染、高排放企业还 需进一步进行产业结构调整，工业企业废水排放标准远高于水体环境质量标 准且不能稳定达标排放。 究其原因，一是西安市产业结构不合理，高污染、高排放的企业结构调 整不到位；二是污水处理厂建设和配套市政管网建设滞后，未实现污水全收 集全处理；三是农村污水治理严重滞后，再生水利用率低，生态补给水不足， 河流自净能力差。 因此我国当前城市水环境污染现状不容乐观，污染态势非常严峻亟待解 决。 1.2 城市污水处理的

11、必要性城市污水处理的必要性 随着的发展，城市水资源短缺的压力越来越大，追究城市水危机的根本 原因，人们越来越认识到，是水的社会循环超出了水的自然循环可承载的范 围。因此，只有充分尊重水的自然运动规律，合理地使用水资源，使上游地 区的用水循环不影响下游水域的水体功能、社会循环不损害自然循环的客观 规律，从而维系或恢复城市乃至流域的良好水环境，才是水资源可持续利用 的有效途径。这就要求我们从“取水输水用户排放”的单向开放型的 用水模式转变为“节制地取水输水用户再生水”的反馈式循环流程， 提高水的利用效率。实现这一重大用水模式的转变，加强污水再生利用是关 键。 我国约三分之二的城市以地下水为主要水源

12、，而现在地下水开发和保护 方面存在很多问题，其中管理不善，超量开采，造成地下水位连续下降，城 市地下水资源普遍遭到污染，这些问题直接影响了地下水资源的可持续利用。 因此很多城市别无选择，只得采取远距离取水，这样，长距离引水工程项目 西安建筑科技大学课程设计（论文） 2 的建设与日俱增，在此情况下，水资源的紧缺和污染已成为我国国民经济发 展的一个制约因素。面对这一严峻形势，必须实行水资源的统一规划与管理， 把用水问题，特别是将节水工作纳入社会经济发展规划，建立与健全相应的 规章制度，认真贯彻开源节流并重方针，加强节水的科学管理，全面开展节 水工作，通过多种途径开辟新水源，加强污水处理，搞好污水回

13、用，保护生 态环境。 因此，根据我国经济发展和环境保护需求，结合我国环境保护最新研究 成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济、运转效率 高的工艺流程对污水进行处理，以达到标准排放。对于保护环境，减轻环境 污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 3 第第 2 章章 设计规模及处理程度设计规模及处理程度 2.1 设计水量设计水量 2.1.1 设计人口设计人口 近期人口：（人）(101)300010200086000 远期人口：（人）(101)8000103000118000 2.1.2 污水量计算污水量计算 近期污水量：近期人口 86000 人

14、、污水产生率：0.80、收集率：90% QQQ 近期计算生活污水工业废水 33 860000. 220. 80. 90. 1286400 23990. 4 (/)0. 2777 (/)mdms 远期污水量：远期人口 118000 人、污水产生率：0.80、收集率：100% QQQ 远期计算生活污水工业废水 33 1180000. 240. 81. 00. 1486400 34752 (/)0. 4022 (/) Q mdms 2.1.3 设计规模确定设计规模确定 ，取远期水量为 3.5； 3 =3.5 yqyqjs QQwmd 3 m d万 ，取近期水量为 2.5； 3 =2.4 jqjqjs

15、 QQwm d 3 m d万 2.2 原水水质及处理要求原水水质及处理要求 2.2.1 确定原水水质指标确定原水水质指标 根据地区状况和当地居民的生活习惯，通过连续不间断的进行取样调查， 并且参照相近已建成的污水处理厂的资料，综合分析后确定原水水质指标如 西安建筑科技大学课程设计（论文） 4 表 2.1 所示。其中，进出水厂的水温：夏季水温 2225，冬季水温 10 15，常年平均水温约为 20。 表表 2.1 污水处理厂进水主要水质指标污水处理厂进水主要水质指标 COD (mg/L) BOD5 (mg/L) SS (mg/L) TN (mg/L) NH3-N (mg/L) TP (mg/L)

16、 pH 46022020045355.069 2.2.2 确定处理水水质要求确定处理水水质要求 针对污水厂处理后水排放的河流水质要求，该污水处理厂的处理水应该 达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002 中一级 A 类排放标 准，确定处理后的出水水质指标如表 2.2 所示。 表表 2.2 污水处理厂出水主要水质指标污水处理厂出水主要水质指标 COD (mg/L) BOD5 (mg/L) SS (mg/L) TN (mg/L) NH3-N (mg/L) TP (mg/L) pH 501010 12（15 ） 5（8）0.569 同时，污水处理厂的污泥应该达到稳定化及脱水处理（含水率

17、 60%以下） 。 2.3 处理程度处理程度 根据 12 中原水水质指标和污水水质指标，计算确定各项污染物的处理 程度如表 2.3 所示。 表表 2.3 污水处理厂各污染物处理程度污水处理厂各污染物处理程度 水质指标 COD （mg/L ） BOD5 （mg/L ） SS （mg/L ） TN （mg/L ） NH3-N （mg/L ） TP （mg/L ） pH 原 水46022020045355.069 出 水501010 12（15 ） 5（8）0.569 处理程度90%95%95% 74%（6 7%） 86%（7 8%） 90%- 西安建筑科技大学课程设计（论文） 5 第第 3 章章

18、工艺流程确定工艺流程确定 3.1 处理流程确定处理流程确定 3.1.1 确定原则确定原则 1、新建的城镇污水处理厂所采用的污水处理流程不但要有很高的 SS、BOD5，CODcr 去除能力，而且要具有很高的脱氮除磷功能； 2、处理工艺技术合理、成熟可靠； 3、工程造价低，节省能耗，节省运行费及占地少； 4、运行管理简单，控制环节少，易于操作； 5、因地制宜，污水处理厂应分期，分达标实施； 6、污水、污泥要资源化。 3.1.2 方案选择方案选择 污水处理厂的处理流程分为一级物理处理，二级生化处理，三级深度处 理和污泥处理。以下对四种处理方案做一选择。 1、一级物理处理 一级处理工艺主要去除原水中的

19、漂浮物、垃圾和沙粒等固体不溶性物质， 一般可采用粗格栅、细格栅、沉砂池等工艺来去除。 2、二级生化处理 按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，20 万 t/d 规模大型 污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20 万 t/d 污水厂可以采用常规活性 污泥法、氧化沟、SBR、AB 法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、 水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如 A2/O 工艺，A/O 工艺，SBR 及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工 艺，生物滤池工艺等。这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、 除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。 西

20、安建筑科技大学课程设计（论文） 6 在上述各种脱磷除氮工艺中，对中小污水厂来讲，比较有发展前途的工 艺是 SBR 工艺、氧化沟工艺。因为这两种工艺一般都不设初沉池，SBR 工 艺和合建式氧化沟工艺也不需要二沉地、污泥回流设施，因此，水、泥处理 流程大为简化，可以达到占地少、能耗低、投资省，运行管理方便的目的， 符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。采用延时曝气的 SBR 工 艺和氧化沟工艺产生的剩余污泥已经基本达到好氧稳定，剩余污泥经过浓缩 脱水后就可以直接应用于农田、填埋或者焚烧，不需要搞污泥消化，因此建 设、运转的费用大为减少，这一点对中小城镇污水厂来说，是非常有吸引力 的。 但是相

21、比 SBR 氧化沟具有以下优点： (1) 工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消 化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。 (2) 运行稳定，处理效果好。氧化沟的 BOD 平均处理水平可达到 95 %左 右。 (3) 能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适 应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。 (4) 污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为 2030d，污泥 在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。 (5) 可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧 环境达到除磷脱氮

22、目的，脱氮效率一般大于 80 %。 (6) 基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除 BOD、去除 BOD 和 NH3 -N 及去除 BOD 和脱氮三种情况下，基建费用 和运行费用都有较大降低，特别是在去除 BOD 和脱氮情况下更省。同时统 计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 7 本城市中的污水处理厂处理规模较小，二期只能达到 6，属于 3 m d万 中小规模污水处理厂。鉴于氧化沟有着比较好的优势，所以通过综合比较， 最终确定二级生化处理工艺采用氧化沟工艺。 3、三级深度处理 根据国家新规范规定，新建污水处理厂

23、处理水质都要达到一级 A 标准， 而前面的物理处理和生化处理还不能达到该要求，尤其对于 P 的处理还不能 达标。所以要加入深度处理工艺，即混凝、沉淀、过滤消毒工艺。 4、污泥处理工艺 根据国家新规范规定，新建污水处理厂的污泥含水率要达到 60%以下， 所以对于污泥处理提出了更高的要求。目前普遍采用的污泥处理工艺只能将 含水率降到 80%，所以为达到要求应该选择污泥浓缩、厌氧消化、污泥脱水 和焚烧来解决。 3.1.3 处理流程图处理流程图 最终确定污水处理厂的工艺流程如图 3.1 所示。 原水 分流井格栅沉砂池氧化沟二沉池深度处理 消毒 排放 浓缩池污泥储存池污泥脱水外运填埋 污泥回流 图图 3

24、.1 污水处理厂工艺流程图污水处理厂工艺流程图 3.2 单元构筑物选择单元构筑物选择 3.2.1 格栅选择格栅选择 该工艺流程中采用机械清除的粗格栅（50100mm）和细格栅 （310mm）。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 8 3.2.2 沉砂池选择沉砂池选择 常用沉砂池有平流式沉砂池、竖流式沉砂池、旋流式沉砂池和曝气沉砂 池四种形式。其各自特点如下： 平流式沉砂池为常用形式，污水在池中沿水平方向流动，具有结构简单， 截留无机颗粒效果好的优点； 竖流式沉砂池是污水自下而上从中心管进入池内，无机颗粒借重力沉淀 于池底，处理效果一般较差； 旋流式沉砂池是近来日益广泛使用的池型，它利用机械控制流

25、态与流速， 加速砂砾的沉淀，有机物则被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的 优点； 曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，它可以通过 调节曝气量，控制污水旋流速度，使除沙效率稳定，受流量变化小，同 时还对污水起预曝气作用。 鉴于该工艺流程中后续是采用氧化沟进行生化处理，曝气沉砂池可以对 污水起到预曝气作用，有利于后续工艺进行，而且除砂效果稳定，所以该工 艺选择曝气沉砂池。 3.3.3 氧化沟选择氧化沟选择 氧化沟具有多种形式，如 Carrousel 氧化沟、奥贝尔氧化沟、交替式氧 化沟和双沟式氧化沟等多种形式。其中 Carrousel 氧化沟是一种由多渠道串 联组成的氧化沟形式，

26、在沟一端设置曝气器，使系统中形成好氧区和厌氧区， 具有脱氮功能；在内部内置反硝化区，不仅使得脱氮功能加强，而且又具有 除磷功能；在系统前加生物选择区又能 抑制丝状菌生长，防止污泥膨胀； 其独特的圆形缠绕式设计还可降低建设成本和减少污水厂占地。而其它类型 的氧化沟虽也具有脱氮除磷的功能，但是却存在溶解氧分配不均、设备利用 率低等缺点。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 9 Carrousel 氧化沟独有的优势是其它类型的氧化沟不可比拟的。因此该工 艺中我们选择改良型的 Carrousel 氧化沟改良型 6 廊道 Carrousel 氧化沟 2000（如图 3.2），完全可以满足该污水厂运行中脱氮

27、除磷的功能。 图图 3.2 Carrousel 2000 系统平面结构图系统平面结构图 3.3.4 二沉池选择二沉池选择 沉淀池一般分为平流式、竖流式和辐流式沉淀池三种类型。三种沉淀池 优缺点及其适用条件见表 3.1. 表表 3.1 各沉淀池优缺点及适用条件各沉淀池优缺点及适用条件 池型优点缺点适用条件 平流式 沉淀效果好，抗冲击能 力强，施工简易，布置 紧凑 配水不均，排泥量大， 排泥设备复杂，施工 质量高 适用大、中、 小型污水厂 西安建筑科技大学课程设计（论文） 10 竖流式排泥方便，简单易行 池深大，施工困难， 抗冲击能力差 适用小型污水 厂 辐流式 多为机械排泥，运行可 靠，管理简单

28、，排泥设 备已定型化 排泥设备复杂，施工 质量要求高 适用大、中型 污水厂 通过对比分析，我们在该工艺中选择机械化程度较高，而且占地面积较 小的辐流式沉淀池。 3.3.5 污泥浓缩池污泥浓缩池 重力式污泥浓缩池是目前常用的污泥浓缩池型，其具有结构简单，运行 控制方便，造价低，占地少等优点。因此我们在该工艺中选择重力式污泥浓 缩池。 3.3.6 污泥脱水设备污泥脱水设备 由于压滤脱水具有良好的脱水效果，所以在该工艺中我们采用板框压滤 机脱水。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 11 第第 4 章章 设计计算设计计算 4.1 污水处理系统设计计算污水处理系统设计计算 4.1.1 分流井分流井 如图

29、 4.1 为分流井示意图，该分流井设计为矩形竖井，井内设置 3 支水 管，1 支为进水管，1 支为出水管，1 支为超越管，安装有两个手自一体闸板， 一个控制进水，一个控制出水，一个控制超越。 具体设计数据： （1）进水管：,D进水=1200mm；管内底标高： 410.50m，i=0.005,v=1.01.15m/s h/D=0.450.5.出水管：D出水=D进水=1200mm；高程为：410.4m, 低于进水管 100mm； （3）超越管：D 超越=1200mm，高程为：410.3m ,低于出水管 100mm; （4）闸板：出水管闸板采用：1100mm1100mm； 超越管闸板采用：1300m

30、m1300mm； （5）分流井尺寸：LBH=2100mm2300mm5500mm 西安建筑科技大学课程设计（论文） 12 DN进水 DN出水 DN超越 DN进水 DN出水 DN超越 DN进水 DN出水 DN超越 图图 4.1 分流井示意图分流井示意图 4.1.2 粗格栅室粗格栅室 设计数据：Kh=1.3；Q最大时=Q平均Kh=350001.3=4.55104 m3/d=0.53m3/s； 栅条间隙：50mm100mm，取 50mm；过栅流速：0.6m/s1.0m/s，取 0.8m/s； 栅前流速：0.4 m/s0.9 m/s；取 0.7m/s；倾斜角度：45C 75C，取 70C； 过栅水头损

31、失：0.08m0.15m，取 0.1m；栅条断面采用正方形 20mm20mm； 近期采用二组格栅，远期采用三组格栅；采用机械清渣方式。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 13 图图 4.2 格栅示意图格栅示意图 （1）栅槽宽度：设栅前水深 h=0.5m ；10.02 15 10.05 151.10BS nbnm 0.53 3sin70 9 0.05 0.5 0.8 n （2）进水渠道渐宽长度 ：设进水渠道宽 0.85m；渐宽展开角度 1 l 1 20 1 1 1 1.100.85 0.35 2220 BB lm tgtg （3）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度： 2 l 1 2 0.18 2

32、 l lm （4） 通过格栅的水头损失： ； 22 10 0.8 sin1.41sin7030.13 22 9.8 v hh kKm g 2 11.41 bs b （5）栅后槽总高度：设栅前渠道超高=0.3m 2 h 12 0.50.130.31.0Hhhhm （6）栅槽总长度： 1 12 1.00.5 H Lll tg 0.50.3 0.350.18 1.00.52.32 70 m tg （7）每日栅渣量：在格栅间隙 50mm 情况下，设栅渣量为每 1000m3污 水产 0.05m3， 3 max1 864000.91 0.05 86400 2.85 10001.38 1000 Z QW W

33、m d K 4.1.3 污水提升泵房污水提升泵房 本设计采用氧化沟工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污 水经提升后再过细格栅，然后经平流沉砂池，自流通过初沉池、曝气池、二 西安建筑科技大学课程设计（论文） 14 沉池及接触池，最后由出水管道排入纳污河流。 设计参数：设计参数：设计流量：Q=0.70m3/s，泵房工程结构按远期最大流量设计 设计要求：设计要求： 1）泵房进水角度不大于 45 度。 2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证 水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于 0.8。如电动机容量大 于 55KW 时，则不得小于 1.0m，作为主要通道

34、宽度不得小于 1.2m。 3）泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为 15 m12m，高 12m，地下埋深 7m。 4）水泵为自灌式。 泵房设计计算泵房设计计算 水泵扬程=细格栅最高水位+水泵损失+吸压水管路损失+集水池最低水位 到地面的高程差+富裕水头（1m） 即：H=2.76+2+2+8.25+1=16.01m 根据设计流量 0.70m3/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用 5 台 350QW1200-18-90 型潜污泵（流量 1200m3/h，扬程 18m，转速 990r/min，功 率 90kw），4 用 1 备，流量： 33 0.7 0.175/630/ 44 Q Q

35、msmh 集水池容积：考虑不小于一台泵 5min 的流量： 3 630 5552.5 6060 Q Wm 取有效水深 h=1.2m，则集水池面积为: 3 52.5 43.8 1.2 W Am h 泵房采用钢筋混凝土结构,尺寸为 15 m10m,泵房为半地下式，水泵为 自灌式。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 15 4.1.4 细格栅细格栅 设计数据：Kh=1.3；Q最大时=Q平均Kh=350001.3=4.55104 m3/d=0.53m3/s； 栅条间隙：3mm10mm，取 5mm；过栅流速：0.6m/s1.0m/s，取 0.8m/s； 栅前流速：0.4 m/s0.9 m/s；取 0.7m

36、/s；倾斜角度：45C 75C，取 70C； 过栅水头损失：0.08m0.15m，取 0.1m；栅条断面采用正方形 20mm20mm； 近期采用二组细格栅，远期采用三组细格栅；采用机械清渣方式。 （1）栅槽宽度：设栅前水深 h=0.5m 10.02 15010.005 1503.73BS nbnm 0.53 3sin70 86 0.005 0.5 0.8 n （2）进水渠道渐宽长度 ：设进水渠道宽 1.50m；渐宽展开角度 1 l 1 20 1 1 1 3.73 1.50 3.1 2220 BB lm tgtg （3）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度： 2 l 1 2 1.55 2 l lm

37、 （4）通过格栅的水头损失： ； 22 10 0.8 sin1.41sin7030.13 22 9.8 v hh kKm g 2 11.41 bs b （5）栅后槽总高度：设栅前渠道超高=0.3m 2 h 12 0.50.130.31.0Hhhhm （6）栅槽总长度： 1 12 1.00.5 H Lll tg 0.50.3 3.1 1.55 1.00.56.44 70 m tg 西安建筑科技大学课程设计（论文） 16 （7）每日栅渣量：在格栅间隙 5mm 情况下，设栅渣量为每 1000m3污 水产 0.1m3， 3 max1 864000.91 0.1 86400 5.70 10001.38

38、1000 Z QW Wm d K 4.1.5 沉砂池沉砂池 经过细格栅的污水中仍然含有较多的泥沙、悬浮油类，本设计中根据原 水水质选择曝气沉砂池， （1）池子总有效容积：设；2mint 3 max 600.70 2 6084VQtm （2）水流断面积：设； 1 0.1vm s 2 max 1 84 8.4 0.1 Q Am v （3）沉砂池设 2 格，每格断面形状见图 4.3.池宽 2000mm，池底坡度 0.5，超高 0.6m，全池总高 3900mm。 图图 4.3 曝气沉砂池断面形状图曝气沉砂池断面形状图 （4）每格沉砂池实际进水断面面积 2 2.0 1.0 2.0 2.00.75.0 2

39、 Am （5）池长： 84 8.4 10 V Lm A （6）每格沉砂池沉砂斗容量： 3 0 1.0 0.6 116.6Vm （7）每格沉砂池实际沉沙量：设含沙量为，每两天排一次 363 2010mm 砂， 33 6 20 0.46 86400 21.606.6 10 Vmm 西安建筑科技大学课程设计（论文） 17 （8）每小时所需空气量：设曝气管浸水深度为 2.5m，查给排水设计 手册可知单位池长所需空气 3 28mm h 3 28 12 1 15%2772.8qm 4.1.6 生物反应池生物反应池 1、进出水水质要求见表、进出水水质要求见表 2.3. 2、由进出水水质可得：、由进出水水质可

40、得： BOD5/COD0.4，所以可以进行生物处理； BOD5/TN3，BOD5/TP15，故可估算具有较好的生物脱氮除磷效果； 3、脱氮除磷参数计算、脱氮除磷参数计算 该工艺中 Carrousel 氧化沟采用 4 组平行的氧化沟，每组 Q=15000m3/d，近期采用 3 组，远期采用 4 组；处理效果出水除 SS 指标按照 一级 B 标准计算外，CNP 的计算都按照一级 A 出水标准；为提高系统的抗 符合变化能力，选择混合污泥的浓度 MLSS=4000mg/L，f=MLVSS/MLSS=0.7，溶解氧浓度 C=2.0mg/L。其具体氧 化沟参数计算如下。 （1）硝化菌生长速率和设计条件下硝

41、化所需最小污泥平均停留时间 n ； cm 2 0.09815 0.0511.158 0.471 0.833 7.2 10 T n T O NDO epH NKDO 0.098 15 15 0.051 15 1.158 52 0.471 0.833 7.27.2 5 1022 e 西安建筑科技大学课程设计（论文） 18 1 0.47 0.93 0.50.219d 则最小停留时间： 1 4.6 cm n d （2）计算氧化沟设计污泥停留时间2.5 4.611.5 cdcm SFd 考虑污泥稳定，实际泥龄为；30d 对应实际生长速率： 1 1/300.033 n d 实际 （3）计算去除有机物所需的

42、氧化沟体积和水力停留时间（除非特殊说 明，以下均按照每组进行计算）： 03 0.5 15000 220 1030 6750 14000 0.7 1 0.05 30 e d YQ SS Vm XK （4）计算反硝化所需要增加的氧化沟体积（每组），如假设，反硝化 条件时溶解氧的浓度 DO=0.2mg/L，计算温度仍然采用 15C，20C 反硝化 速率,取0.07mgNO3-_N/（mgVSS d），则 DN r 2015 20 3 1.0910.07 1.091 0.20.036/() T DNDN rrDOmgNONmgVSSd 根据 MLVSS 浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化增加的氧化沟

43、体积。 由于合成需要，产生的生物污泥中约含有 12%的氮，因此首先计算这部 分的氮量： 每日产生的生污泥量： 3 0 0.5 15000 (220 10)10630/ 11 0.05 30 VSSe d Y xQ SSkg d K 生物合成需氮量：12%630=75.6kg/d 折合每单位体积进水用于生物合成氮量：75.61000/15000=5.04mg/L 反硝化 NO3-_N： 3 455.04534.96/NOmg L 所需去除氮量： 3 34.96 15000/1000524.4/ NO Skg d 因此，反硝化所需要增加的氧化沟的体积为 西安建筑科技大学课程设计（论文） 19 3

44、3 524.4 5202 2.8 0.036 NO DN S Vm Xr 所以每组氧化沟总体积： 3 6750520211952VVVm 总 氧化沟水力停留时间：11952/1500019.1HRTVQh 总 （5）确定氧化沟的工艺尺寸：设计有效水深 4.0m，宽度 6m，则所需沟 总长度为 498m，其中好氧段长度为 281.25m，缺氧段长度为 216.75m，弯道 处长度，则单个直道，故54 162116.53m 498 116.53664m 氧化沟总池长 64+8+16=88m，总宽度，超高取 0.5m。6 848m （6）每组沟需氧量的确定：速率常数 K 取 0.22d-1 0 20

45、3 1.424.50.562.6 1 e VSSeVSS Kt SS OQxQ NNxQ NO e 0.22 5 15000220 101500015000 1.42 6304.545 120.56 6302.634.96 1000110001000e 4701.5894.62227.5352.8 1363.44318.2kg d 如取水质修正系数，压力修正系数，温度为0.850.951 20C、25C 时的饱和溶解氧浓度分别为， 20 9.17Cmg L 25 8.4Cmg L 标准状态下需氧量： 202 25 205 25 9.17 4318.2 6923288 1.0240.85 0.9

46、5 1 8.42 1.024 C O SORkg dkg h CC 采用垂直表面曝气器，根据设备性能，动力效率为 1.8kgO2/(kWh)，因 此需要设备功率为 160kW。每组沟采用两台 80 kW 垂直表面曝气器，设置 在沟的一侧。 （7）回流污泥量计算： 根据物料平衡： RRR TSS QX QQQX 200 15000 10000150004000 RR QQ 3 9500 R Qm d 西安建筑科技大学课程设计（论文） 20 其中： 66 1010 110000 100 R Xmg L SVI 所以，回流比63%R （8）每组沟剩余污泥量计算： 1 dcte xQ S Y fKX

47、QX Q 3 15000220 100.5 0.7 1 0.05 3020 1500010 （其中 Xt未知，不计入）600kg d 4.1.7 二沉池二沉池 二次沉淀池分期建设，并且与氧化沟对应，近期建设 3 组，远期采用 4 组（增加 1 组）；二沉池污水自流进入，设计流量按每期最大流量计算；沉 淀池选辐流式沉淀池，采用沉淀效率比较高的周进周出的进出水形式，具体 设计参数选择如下（如非特殊说明，以下均按照单组设计）： 设计流量 Q=15000m3/d=625m3/h，氧化沟出水混合液悬浮浓度 Nw=4kg/m3 回流污泥浓度 Cu=10000mg/L，污泥回流比 R=0.63，表面负荷采用

48、规范建议 数据（如表 4.1）1.0，停留时间 t=1.5h，超高 0.3m。q 32 ()mmh 表表 4.1 二次沉淀池设计数据二次沉淀池设计数据 沉淀池 类型 沉淀时间 （h） 表面负荷 （日平均量） 32 ()mmh 污泥含水率 （%） 固体负荷 2 /kgmd 堰口负荷 Ls m 活性污 泥法后 2.05.00.61.099.299.61501.52.9 具体沉淀池尺寸计算如下（计算示意图见图 4.4）。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 21 图图 4.4 辐流式沉淀池计算示意图辐流式沉淀池计算示意图 （1） 沉淀部分水面面积： 2 625 625 1.0 Q Fm q （2） 池

49、子直径：，取 D=29m 44 625 28.2 3.14 F Dm （3） 实际水面面积： 22 2 3.14 29 660 44 D Fm （4） 实际表面负荷： 32 625 0.95() 660 Q qmmh F （5） 校核堰口负荷： 1 625 1.9 3.63.6 3.14 29 Q qLs m D 校核固体负荷： 022 2 1241 0.63625 4 24 148/150/ 660 w R Q N qkgmdkgmd F 符合要求 （6） 澄清区高度：， 0 2 625 1.5 1.42 660 Q t hm F 按在澄清区最小允许深度 1.5m 考虑，取1.5m 2 h

50、（7） 污泥区高度： 0 2 11 0.63625 4 1.5 1.32 0.50.5 4 10660 w wu R Q N t hm NCF 西安建筑科技大学课程设计（论文） 22 （8） 池边深度：，取 3.5m 22 1.42 1.320.33.04hhhm （9） 沉淀池高度：设池底坡度为 0.05，污泥斗直径 d=2m，池中心与 池边落差，超高 h1=0.5m，污泥斗高度 h4=1.0m 3 0.050.68 2 Dd hm 1234 0.53.50.68 1.05.68Hhhhhm 污泥回流设备 鉴于采用鼓风曝气，所以污泥回流设备采用气力提升，如图 4.5. 图图 4.5 气力提升

51、污泥回流示意图气力提升污泥回流示意图 4.1.8 深度处理系统深度处理系统 1、深度处理工艺选择及原因、深度处理工艺选择及原因 污水通过一级物理处理和二级生化处理可以出去绝大部分的悬浮物和氮 磷等物质，但是还是无法达到一级 A 标准，所以要进行三级深度处理，具体 原因如下。 污水经过生化处理工艺后，认为氧化沟中活性污泥把所有的氮磷物质转 化为生物体物质，但是由于二沉池依靠重力沉淀，沉淀效果有限，而且污水 在二沉池内部分水力停留时间有限，不能把所有的物质沉淀下来，会有部分 的 N、P（尤其是 P）会附着到水中 西安建筑科技大学课程设计（论文） 23 细小的颗粒物而随水流出，导致从二沉池出水不能达

52、到一级 A 标准。即污水 经过一级物理处理和二级生化处理之后能将大部分的 SS，全部的 COD、BOD5转化或者去除，但是还是会有 SS 和 P 的超标。 因此，为了使得最后的出水能够达到一级 A 标准，二沉池后要加入深 度处理工艺，主要用于去除水中的 SS，在去除 SS 的同时，也会有部分的 N、P（尤其是 P）附着在上面而被去除。而去除 SS 最好的工艺选择给水处 理中的混凝沉淀过滤消毒工艺。 2、深度处理工艺设计计算、深度处理工艺设计计算 （1）配水井）配水井 采用机械混合圆柱形混合池，按照远期规模计算，一次建成。 配水井容积： 3 0.7 6042VQtm 配水井面积：设水深为 4.0

53、m，则 2 42 10.5 4 V Am H 配水井直径：，取 D=4.0m 44 10.5 3.7 3.14 A Dm （2）絮凝池）絮凝池 采用往复式隔板絮凝池，按照近期规模建设分为三池，远期预留一池位 置。 总容积：设絮凝时间 T=20min， 2 45000 20 625 6024 60 QT Wm 分 2 池，每池平面面积：设池内水深 H=2.4m， 2 625 131 2 2.4 W Fm nH 取每池容积 F=135m2，宽度与沉淀池对应 B=6m，长度 L=F/B=22.5m （3）沉淀池）沉淀池 西安建筑科技大学课程设计（论文） 24 采用平流式沉淀池，按照近期规模建设分为三

54、池，远期预留一池位置， 与往复式隔板絮凝池相对应。水深 3.03.5m，取 h=3.0m；超高 0.3m；沉淀 池内平均水流速度 1025mm/s，取；沉淀时间 1.53.0h，取10/vmm s T=1.5h; 沉淀池池长：3.63.6 10 1.554LvTm 沉淀池容积： 3 625 1.5937.5VQTm 沉淀池宽度：，取 B=6.0m 937.5 5.8 54 3.0 V Bm LH 沉淀池高度：0.360.36.3HHm （4）过滤池）过滤池 采用普通快滤池，按照近期规模分为三池，远期预留一池位置，与平流 式沉淀池相对应。单池设计数据：水量 Q=15000m3/d，滤速。10vm

55、 h 滤池面积及尺寸：滤池工作周期为 24h，冲洗周期为 12h，滤池实际 工作时间，滤池面积为 24 240.123.8 12 T 2 15000 63 10 23.8 Q Fm vT 确定长宽：采用长宽比=1.5，设计滤池长宽为 L=10m，B=6.5m 滤池高度：支撑层高度 H1=0.45m，滤层高度 H2=0.7m，砂面上水深 H3=1.7m，保护高度 H4=0.3m，故滤池总高度 1234 3.15HHHHHm 4.4.1.9 接触消毒池接触消毒池 接触池的作用是保证消毒剂与水有充分的接触时间，使消毒剂发挥作 用，达到预期的消毒效果。 1、设计要求、设计要求 （1）氯与污水的混合接触

56、时间，一般采用 30-60min （2）接触池容积按照平均时流量设计计算 （3）接触池池型可采用矩形隔板式、竖流式和辐流式 （4）矩形隔板式接触池的隔板应沿纵向分隔，当水流长度：宽度 =72:1，池长：单个宽=18：1，水深：宽度1.0 时，接触效果最好。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 25 设计参数：采用氯消毒工艺，接触时间取 t=30min 处理水量按照近期平均流量设计 Q=0.52m3/s=1875m3/h 2、设计计算、设计计算 (1) 接触池容积 V： 3 1875 0.5937.5VQtm (2) 采用矩形隔板式接触池 2 座，n=2，每座池容积 3 1 469 2 V Vm

57、(3) 取接触池水深 h=1.7m 单格宽 b=2m 则池长 水流长度mL36218mL144272 (4) 每座接触池的分隔数4 36 144 (5) 复核池容： 由以上计算接触池宽 B=24=8m，池长，水深 h=1.7mmL36 所以 33 1 8 36 1.7490469Vmm 接触池出水设溢流堰 (6) 消毒采用液氯，消毒可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜。 加氯量确定：经过二级处理后的污水加氯量为 510mg/L。本设计采用 8mg/L。 0.52 3600 0.00815.0/GQckg h 储氯量，储备 15d 的用量 15.0 24 155400Wkg (7) 设计草图如

58、下： 西安建筑科技大学课程设计（论文） 26 图图 4.6 隔板接触池计算图隔板接触池计算图 4.1.10 计量设施计量设施 计量设施采用巴氏计量槽来计量，具体尺寸及规格采用标准巴氏计量槽 尺寸。 4.2 污泥处理系统设计计算污泥处理系统设计计算 4.2.1 污泥量计算污泥量计算 每组每日沟剩余污泥重量（湿污泥）：设 TSS=220mg/L，VSS=200mg/L 1 dcte xQ S Y fKX QX Q 3 15000220 100.5 0.7 1 0.05 30(220200) 1500020 1500010 900kg d 每组沟每日排出剩余污泥体积： 3 900 129/ 0.7

59、10 R x Qmd fX 4.2.2 污泥浓缩池污泥浓缩池 1、设计要求：、设计要求： （1）连续流污泥浓缩池可采用沉淀池形式，一般为竖流式或辐流式。 （2）污泥浓缩池面积应按污泥沉淀曲线实验数据决定的污泥固体负荷 来进行计算。当为活性污泥时，其含水率一般为 99.2%-99.6%，污泥固体负 荷采用 20-30，浓缩后的污泥含水率可达到 97.5%左右。)/( 2 dmkg （3）浓缩池的有效水深一般采用 4 米，当为竖流式污泥浓缩池时，其 水深按照沉淀部分的上升流速一般不大于 0.1mm/s 进行核算。 （4）浓缩池的容积应按浓缩 10-16h 进行核算，不宜过长，否则将发生 厌氧分解或

60、反硝化，产生 CO2和 H2S。 （5）连续流污泥浓缩池，一般采用圆形竖流或辐流沉淀池的形式。污 泥室的容积应根据排泥方法和两次排泥间隔时间而定，当采用定期排泥时， 两次排泥间隔一般可采用 8h。辐流式污泥浓缩池的池底坡度，当采用吸泥机 时，可采用 0.003。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 27 2、设计参数、设计参数 选择连续式重力浓缩池，每组污泥量为 129dm / 3 污泥固体负荷 G 为活性污泥时取 20-30G=25。)/( 2 dmkg)/( 2 dmkg 经曝气池后污泥的含水率为 浓缩后为 97% 0 0 99 3、设计计算、设计计算 （1）浓缩池平面面积 F 2 10 1

61、29 4 206.4 25 R X Q Fm G （2）单个浓缩池的直径 D：本设计采用 2 座浓缩池。 ，本设计取 12m 44206.4 11.5 22 F Dm （3）单个浓缩池的容积： VVQT 式中 T浓缩池浓缩时间（h），一般采用 10-16h，本设计取 15h。 3 15 129 2161.25 24 VQTm （4）沉淀池有效水深 2 161.25 1.6 206.4 2 V hm F 超高 h1=0.3m，缓冲层高度 h3=0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度 i=0.05 污泥斗下底直径 D1=1.0m，上底直径 D2=2.0m。 池底坡度造成的深度 2 4 102.0 (

62、)0.050.2 2222 DD him 污泥斗高度 m DD h71 . 0 55tan 2 0 . 1 2 0 . 2 55tan 22 12 5 浓缩池深度 12345 0.3 1.60.30.20.713.11Hhhhhhm 西安建筑科技大学课程设计（论文） 28 （5）浓缩后的污泥体积 剩余含水率 P1为 99%，浓缩后的污泥含水率 P2为 97%，浓缩后的污泥体积 为： 3 1 2 (1)129 4 (1 99%) 172/ 11 97% QP Vmd P （6）排泥管设计 浓缩后单池剩余泥量 V=86m3/d=0.0010m3/s，泥量很小，采用污泥管道 最小管径 DN150mm，间歇将污泥排出贮泥池。 （7）溢流管设计 浓缩池分离后的污水量 3 0 0 129 299%97% 0.002/ 1008640010097% pp