水污染控制工程課程設(shè)計(jì)

1、 水污染控制工程課程設(shè)計(jì)第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容和任務(wù)1、設(shè)計(jì)題目5000t/d的城市污水處理廠2、設(shè)計(jì)目的 鞏固及深化對(duì)基本理論與基本概念的理解； 培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力； 培養(yǎng)具有運(yùn)用理論知識(shí)和已有圖紙完成污水處理工程設(shè)計(jì)的初步能力。3、設(shè)計(jì)要求 工藝選擇要求技術(shù)先進(jìn)，在處理出水達(dá)到排放要求的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)采用新技術(shù)； 充分考慮污水處理與中水回用相結(jié)合； 除磷脫氮是工藝選擇中關(guān)鍵之一，方案設(shè)計(jì)中必須全面考慮； 工程造價(jià)是工程經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)，控制工程總造價(jià)是小城鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)之一； 工程運(yùn)行管理方便，處理成本低。4、設(shè)計(jì)步驟 水質(zhì)、水量（發(fā)展需要、豐水期、枯水期、平水期）； 地理位置、地

2、質(zhì)資料調(diào)查（氣象、水文、氣候）； 出水要求、達(dá)到指標(biāo)、污水處理后的出路； 工藝流程選擇，包括：處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、布置、選型、性能參數(shù)； 評(píng)價(jià)工藝； 設(shè)計(jì)計(jì)算； 建設(shè)工程圖（流程圖、高程圖、廠區(qū)布置圖）。5、設(shè)計(jì)任務(wù)某城鎮(zhèn)位于長(zhǎng)江下游，現(xiàn)有常住人口90000人。該鎮(zhèn)規(guī)劃期為十年（2005-2020），規(guī)劃期末人口為120000人，生活污水排放定額為250升/人·天，擬建一城鎮(zhèn)污水處理廠，處理全城鎮(zhèn)污水。預(yù)計(jì)規(guī)劃期末鎮(zhèn)區(qū)工業(yè)污水總量為20000噸/日，同時(shí)，要求所有工業(yè)廢水排放均按照污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（cj18-86）執(zhí)行?，F(xiàn)規(guī)劃建設(shè)一城市污水處理廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為50000噸/日，

3、污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)為中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要控制指標(biāo)如下：項(xiàng)目cod（mg/l）bod5(mg/l)石油類ssph色度nh3·n總磷進(jìn)水水質(zhì)4002001002206-930倍8出水水質(zhì)60203206-930倍1.5mg/l排放標(biāo)準(zhǔn)60203206-930倍1.5mg/l6、方案比較（1）循環(huán)式活性污泥工藝（cast）本工藝主要特征是在進(jìn)水區(qū)設(shè)置一生物選器，它實(shí)際上是一個(gè)容積較小的污水與污泥的接觸區(qū)。特征之二是活性污泥由反映器回流，在生物選擇器內(nèi)與進(jìn)入的新鮮污泥混合、接觸，創(chuàng)造微生物種群在高濃度、高負(fù)荷環(huán)境下競(jìng)爭(zhēng)生存的條件，從而選擇出適應(yīng)該系統(tǒng)生存的獨(dú)特微生物種群，并有效的抑制

4、絲狀菌的過(guò)分增殖，從而避免污泥膨脹現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。主要優(yōu)點(diǎn)： 流程簡(jiǎn)單，由于無(wú)初沉池和二沉池以及回流污泥系統(tǒng)，因此土建和設(shè)備投資較低； 運(yùn)行簡(jiǎn)單，與a2/o法相比無(wú)需進(jìn)行的污泥回流和內(nèi)回流； 對(duì)水質(zhì)和水量的波動(dòng)具有很好的緩沖能力； 在生物脫氮除磷方面，效果顯著，優(yōu)于活性污泥法。缺點(diǎn)： 容積利用率較低，每周期接納污水約站總有效容積的30%，使污水的實(shí)際停留時(shí)間延長(zhǎng)至13.3 小時(shí)左右。 在反應(yīng)器中采用變強(qiáng)度曝氣來(lái)實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化，脫氮效率不高。因此，在生物選擇器和主反應(yīng)區(qū)之間加了一個(gè)兼氧區(qū)，以提高脫氮效率。 污泥在生物選擇器中釋磷受到回流混合液中硝態(tài)氮濃度的影響比較大，在傳統(tǒng)的c

5、ast 工藝系統(tǒng)中難以提高脫氮除磷。cast工藝的操作運(yùn)行靈活，其內(nèi)容覆蓋sbr工藝及其所有的各種變形工藝，但其反應(yīng)機(jī)理較為復(fù)雜。（2）a2/o法同步脫氮除磷工藝本工藝主要特點(diǎn)： 本工藝在系統(tǒng)上可以稱為最簡(jiǎn)單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時(shí)間少于其他同類工藝； 在厭氧（缺氧）、好氧交替運(yùn)行條件下，絲狀菌不能大量增殖，無(wú)污泥膨脹之慮，svi值一般均小于100； 污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效； 運(yùn)行中勿需投藥，兩個(gè)a段只用輕緩攪拌，以不增加溶解氧為度，運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)： 除磷效果難于再行提高，污泥增長(zhǎng)有一定的限度，不易提高，特別是當(dāng)p/bod值高時(shí)更是如此； 脫氮效果也難于進(jìn)一步提高，內(nèi)循環(huán)

6、量一般以2q為限，不宜太高； 進(jìn)入沉淀池的處理水要保持一定濃度的溶解氧，減少停留時(shí)間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn)，但溶解氧濃度也不宜過(guò)高，以防循環(huán)混合液對(duì)缺氧反映器的干擾。（3）氧化溝工藝進(jìn)水格柵提升泵房沉砂池氧化溝二沉池消毒池污泥泵房污泥濃縮池污泥脫水干燥污泥本工藝主要特點(diǎn)： 在流態(tài)上，氧化溝介于完全混合和推流之間。氧化溝的這種獨(dú)特的水流狀態(tài)，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其區(qū)分為富氧區(qū)、缺氧區(qū)，有以進(jìn)行硝化和反硝化，取得脫氮的效果。 可考慮不設(shè)置初沉池，原污水經(jīng)過(guò)格柵和沉砂池預(yù)處理，已經(jīng)有效防止污水中無(wú)機(jī)沉渣沉積，有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能夠達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度。 可考慮

7、不單獨(dú)設(shè)置二沉池，使氧化溝與二沉池合建，可省去污泥回流裝置。 bod負(fù)荷低，同活性污泥法的延時(shí)曝氣系統(tǒng)對(duì)比，具有下列各項(xiàng)效益：a對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性b污泥齡一般可達(dá)1530天，為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的36倍?？梢源婊睢⒎敝呈来鷷r(shí)間長(zhǎng)、增殖速度慢的微生物。如果運(yùn)行得當(dāng)，氧化溝能夠具有反硝化脫氮的效果。c污泥產(chǎn)率低，且多已達(dá)到穩(wěn)定的程度，勿需再進(jìn)行硝化處理。 脫氮效果還能進(jìn)一步提高。因?yàn)槊摰Ч暮脡暮艽笠徊糠秩Q于內(nèi)循環(huán)量，要提高脫氮效果勢(shì)必要增加內(nèi)循環(huán)量。而氧化溝的內(nèi)循環(huán)量從理論上說(shuō)可以是不受限制的，從而氧化溝具有較大的脫氮潛力。 氧化溝只有曝氣器和池中的推進(jìn)器維持溝內(nèi)的正常運(yùn)行

8、，電耗較小，運(yùn)行費(fèi)用較低。（4）cass處理工藝傳統(tǒng)cass 由選擇區(qū)、厭氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成。運(yùn)行方式由現(xiàn)有資料來(lái)看有兩種：一是進(jìn)水階段時(shí)間明顯，在曝氣反應(yīng)階段時(shí)間內(nèi)進(jìn)水；二是進(jìn)水、沉淀期間均可進(jìn)水，直至水位達(dá)到最高設(shè)計(jì)水位止；其運(yùn)行過(guò)程為沖水曝氣、充水泥水分離、上清夜?jié)С?、充水閑置。在整個(gè)過(guò)程中，污泥回流一直在運(yùn)行，回流量約為日平均流量的20%。缺點(diǎn)： 容積利用率低，每周期接納廢水約占總有效容積的30%，使污水的實(shí)際停留時(shí)間延長(zhǎng)至13.3 小時(shí)左右。 同步硝化和反硝化效率不高，因此，有人在生物選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)之間加了一個(gè)兼氧區(qū)，以提高脫氮效率。 污泥在生物選擇區(qū)中釋磷受到回流混合液中硝態(tài)氮濃

9、度的影響比較大，在傳統(tǒng)的cast 工藝中難以提高除磷效率（為了提高除磷效率采用了同步沉淀除磷的方法）?？偟恼f(shuō)來(lái)，上述方案都能夠達(dá)到要求處理的效果，而且工藝簡(jiǎn)單，污泥處理的難度較小，在技術(shù)上都是可行的。但結(jié)合實(shí)際的工程要求來(lái)看，氧化溝對(duì)污水的脫氮除磷率有較高要求（脫氮率要求達(dá)到87.5%，除磷率要求達(dá)到80%），而且設(shè)計(jì)中可采用改良型的carrousel氧化溝。carrousel氧化溝使用立式表曝機(jī)，曝氣機(jī)安裝在溝的一端，因此形成了靠近曝氣機(jī)下游的富氧區(qū)和上游的缺氧區(qū)，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降，設(shè)計(jì)有效水深4.04.5米，溝中的流速0.3米/秒。bod5的去除率可達(dá)9599，脫氮效率約

10、為90，除磷效率約為50，如投加鐵鹽，除磷效率可達(dá)95。有證據(jù)表明，城市污水經(jīng)改良型氧化溝處理后，污水中各項(xiàng)污染物平均去除率能滿足上面的脫氮除磷的要求；而且經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐證明，改良型的carrousel氧化溝二級(jí)處理工藝具有工藝簡(jiǎn)單成熟操作管理簡(jiǎn)便，處理效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，脫氮除磷性能好的特點(diǎn)，同時(shí)，該工藝省去了初沉，也不必、像其他方法脫氮除磷工藝那樣需要大量混合液回流和多個(gè)池子，因此工藝布置緊湊，可省地省電降低運(yùn)行費(fèi)用，是城市污水處理廠比較理想的處理工藝。綜合所述，方案一從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都是可行的，而且符合各項(xiàng)原則，是較為合理的選擇。第二章 污水處理工藝流程說(shuō)明一、原始資料（1）氣象資料： 氣

11、溫：全年平均氣溫為18.5，最高氣溫為42.0，最低氣溫為-6.0 降雨量：年平均1025.5mm，日最大273.3mm 最大積雪深度500mm，最大凍土深度60mm 主要風(fēng)向：冬季西北風(fēng)；夏季東南風(fēng) 風(fēng)速：歷年平均為3.15m/s,最大為15.6m/s（2）排水現(xiàn)狀：城鎮(zhèn)主干道下均敷設(shè)排污管、雨水管，雨污分流。（3）排放水體：污水處理廠廠址位于鎮(zhèn)西北角，廠區(qū)地面標(biāo)高為25.3米，排放水體常年平均水位標(biāo)高為22.2米，最高洪水位標(biāo)高為24.2米。該水體為全鎮(zhèn)生活與灌溉水源，鎮(zhèn)規(guī)劃確保其水質(zhì)不低于三類水標(biāo)準(zhǔn)。二、工藝流程圖第三章 工藝流程設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)流量：平均流量：根據(jù)內(nèi)插法計(jì)算總變化系數(shù)：所以

12、，設(shè)計(jì)流量：設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算：一、 格柵格柵由一組平行的金屬柵或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)柵前水深h=0.8m,過(guò)柵流速取v=0.9m,用中格柵，格柵間隙e=20mm,格柵安裝傾角=60°柵條的間隙數(shù)：柵槽寬度：取柵條寬度取1.6m進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度：若進(jìn)水渠寬，漸寬部分展開(kāi)角，此時(shí)進(jìn)水渠道內(nèi)流速為0.81m/s，柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分長(zhǎng)度：取0.28m過(guò)柵水頭損失：因柵條為矩形截面，取k=3,則： 柵后槽總高度：取柵前渠道超高,柵前槽高柵槽總長(zhǎng)度：

13、每日柵渣量：取采用機(jī)械清渣。二、 提升泵房1、水泵的選擇設(shè)計(jì)水量67500，選擇用4臺(tái)潛污泵（3用1備）所需揚(yáng)程為6.0m選擇350qz-100型軸流式潛水電泵揚(yáng)程/m流量/(m3/h)轉(zhuǎn)速/(r/min)軸功率/kw葉輪直徑/mm效率/%7.221210145029.930079.52、集水池（1）、容積按一臺(tái)泵最大流量時(shí)6min的出水流量設(shè)計(jì)，則集水池的有效容積（2）、面積 取有效水深，則面積集水池長(zhǎng)度取10m,則寬度，取4.5m集水池平面尺寸保護(hù)水深為1.2m，實(shí)際水深為4.2m（3）、泵位及安裝潛水電泵直接置于集水池內(nèi)，電泵檢修采用移動(dòng)吊架。三、 沉砂池沉砂池的功能是去除比重較大的無(wú)機(jī)

14、顆粒，一般設(shè)于泵站、倒虹管前，以便減輕無(wú)機(jī)顆粒對(duì)水泵、管道的磨損；也可設(shè)于初次沉淀池前，以減輕沉淀池負(fù)荷及改善污泥處理構(gòu)筑物的處理?xiàng)l件。選型：曝氣沉砂池設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)流量=,設(shè)水力停留時(shí)間t=2min水平流速每污水所需曝氣量為（1）、總有效容積?。?）、池?cái)嗝娣e（3）、池總寬度（4）、池長(zhǎng)（5）、所需曝氣量 四、氧化溝工藝擬用卡羅塞（carrousel）氧化溝，去除bod5與cod之外，還具備硝化和一定的脫氮除磷作用，使出水nh3-n低于排放標(biāo)準(zhǔn)。氧化溝按近期設(shè)計(jì)分6座，按最大日平均時(shí)流量設(shè)計(jì)，每座氧化溝設(shè)計(jì)流量為： 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)采用最小泥齡：30d（穩(wěn)定污泥）mlss=4000mg/lf=ml

15、vss/mlss=0.7，則mlss=2800mg/l曝氣池：do2mg/lnod：4.6mgo2/mgnh3-n氧化可利用氧：2.6mgo2/no3n還原0.90.98其他參數(shù)：a=0.6kgvss/kgbod5b=0.07d-1脫氮速率：k1=0.23d-1k2=1.3mg/l剩余堿度：100mg/l(保持ph7.2):所需堿度：7.1mg堿度/mgnh3-n氧化產(chǎn)生堿度：3.0mg堿度/mgno3-n還原硝化安全系數(shù)：2.5脫硝溫度修正系數(shù)：1.08二次沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)：表面負(fù)荷：固體負(fù)荷：堰負(fù)荷：二次沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)：中心進(jìn)水，吸泥，有刮泥機(jī)；二次沉淀池最少2座；回流污泥濃度：10g/l設(shè)

16、計(jì)出水所含的為20 mg/l，則出水所含溶解性為采用污泥齡30d，則日產(chǎn)泥量為：kg/d設(shè)其中有12.4為氮，近似等于tkn中用于合成部分為：0.1242529=313.6kg/d 即：tkn中有mg/l用于合成。故需用于氧化的nh3-n=35-4.6-2=28.4mg/l需用于還原的no3-n =28.4-10=18.4mg/l堿度平衡計(jì)算（已知每去除1mg碳源bod產(chǎn)生0.1mg堿度）設(shè)進(jìn)水中堿度為280mg/l（以caco3）計(jì)剩余堿度=280-7.1×28.4+3.0×18.4+0.1×（2004.6）=153.1mg/l（caco3）此值可使ph7.2

17、mg/l計(jì)算硝化速度： 故泥齡：d采用安全系數(shù)為2.5，故設(shè)計(jì)污泥齡為：2.54.2=10.5d原假定污泥齡為30d，則硝化速率為：?jiǎn)挝换|(zhì)利用率： mlvss=f × mlss=0.74000=2800mg/l所需的mlvss總量=曝氣池容m3水力停留時(shí)間：h再計(jì)算脫硝所需池容及停留時(shí)間：15時(shí)，=0.0136kgno3-n/kgmlvss.d還原no3-n的總量=kg/d脫硝所需mlvss=kg脫硝所需池容： m3水力停留時(shí)間：h故氧化溝的總池容為34134+32616=66750m3總水力停留時(shí)間為12.1+11.6=23.7h所用carrousel氧化溝池深4m，寬15m，則

18、氧化溝總長(zhǎng):。其中好氧段長(zhǎng)度為，缺氧段長(zhǎng)度為。曝氣器計(jì)算：實(shí)際需氧量（aor）包括以下四項(xiàng)：去除：196×67500/（1e-0.23×5）；所產(chǎn)污泥的：-1.42×2529硝化需氧：4.6×28.4×67500脫硝提供氧：-2.6×18.4×67500四項(xiàng)共合 aor=24946kg/日折算為標(biāo)準(zhǔn)需氧量：污泥計(jì)算：回流污泥量:故r=62.7%剩余污泥干重如由底流排出，則體積為1516/10=151.6m3二次沉淀池計(jì)算：所需池面積：按固體負(fù)荷：所需池面積：采用2座二次沉淀池堰負(fù)荷六、消毒接觸池接觸時(shí)間，設(shè)計(jì)接觸池各部分尺寸

19、（1）、接觸池容積v（2）、采用矩形隔板式接觸池2座n=2 ，每座池容積（3）、接觸池水深，單格寬，則池長(zhǎng)水流長(zhǎng)度每座接觸池的分格數(shù)=（4）、加氯間 加氯量按每平方米投加5g計(jì)，則 加氯設(shè)備 選用3臺(tái)regal-2100型負(fù)壓加氯機(jī)（2用1備），單臺(tái)加氯量為10kg/h七、污泥泵房設(shè)計(jì)污泥回流泵房2座1、 設(shè)計(jì)參數(shù)污泥回流比100設(shè)計(jì)回流污泥流量50000m3/d剩余污泥量2130m3/d2、 污泥泵回流污泥泵6臺(tái)（4用2備），型號(hào)200qw350-20-37潛水排污泵剩余污泥泵4臺(tái)（2用2備），型號(hào)200qw350-20-37潛水排污泵3、 集泥池、容積按1臺(tái)泵最大流量時(shí)6min的出流量設(shè)取

20、集泥池容積50m3、面積有效水深，面積集泥池長(zhǎng)度取5m，寬度4、 泵位及安裝排污泵直接置于集水池內(nèi)，排污泵檢修采用移動(dòng)吊架。八、污泥濃縮池初沉池污泥含水率大約95設(shè)計(jì)參數(shù)1、濃縮池尺寸2、濃縮后污泥體積采用周邊驅(qū)動(dòng)單臂旋轉(zhuǎn)式刮泥機(jī)。第四章 平面布置一、各處理單元構(gòu)筑物的平面布置處理構(gòu)筑物是污泥處理廠的主體建筑物，在作平面布置時(shí)，應(yīng)根據(jù)各構(gòu)筑物的功能要求和水力要求，結(jié)合地形和地質(zhì)條件，確定它們?cè)趶S區(qū)內(nèi)平面的位置，對(duì)此，應(yīng)考慮：（1）、貫通、連接各處理構(gòu)筑物之間的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；（2）、土方量作到基本平衡，并避開(kāi)劣質(zhì)土壤地段；（3）、在處理構(gòu)筑物之間，應(yīng)保持一定的間距，以保證敷設(shè)連接管、渠的要求，一般的間距可取值5-10m，某些有特殊要求的構(gòu)筑物，如污泥消化池、消化氣貯罐等，其間距應(yīng)按有關(guān)規(guī)定確定；（4）、各處理構(gòu)筑物在平面布置上，應(yīng)考慮適當(dāng)緊湊。二、管、渠的平面布置（1）、在各處理構(gòu)筑物之間，設(shè)有貫通、連接的管、渠。此外，還應(yīng)設(shè)有能夠使各處理構(gòu)筑物獨(dú)立運(yùn)行的管、渠，當(dāng)某一處理構(gòu)筑物因故