某中水厂工程设计

密 级公开学 号070415 毕 业 设 计(论 文) 某中水厂工程设计 院(系、部)：机械工程学院姓 名：李 强班 级：环072专 业：环境工程指导教师：孔 惠教师职称：讲 师 2011 年 6 月 10 日北京北京石油化工学院学位论文授权使用协议论文某中水厂工程设计系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于北京石油化工学院学位论文全文数据库。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。注：本协议书对于非公开学位论文在保密期限过后同样适用。院系名称：机械工程学院作者签名：学 号：0704152011 年 06 月 25 日北 京 石 油 化 工 学 院毕 业 设 计 （论 文）任 务 书学院(系、部) 机械工程学院 专业 环境工程 班级 环072 学生姓名 李 强 指导教师/职称 孔惠/讲师 1.毕业设计（论文）题目某中水厂工程设计2.任务起止日期： 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 10 日3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）(1)课题简介中水回用是将城市污水进行处理后作为再生资源回用。城市污水由于水量稳定，基建投资经济，许多国家都将中水回用作为解决缺水问题的优选方案，中水回用具有开源和减少污染的双重功效。本课题拟对某污水处理厂的出水进行深度处理后进行回用，做为市政景观补充水和电厂的冷却水。提交成果应包括设计说明书及工艺中各部分的详细图纸。课题难易适中，工作量适中。能够锻炼、培养学生的文献查阅能力、英文文献翻译能力、设计计算能力、图纸绘制能力以及计算机综合应用能力。(2)任务与要求某市属于淮河流域，为严重缺水城市。市污水处理厂出水中氮磷营养物质、 色度和 TDS等达不到相应的回用标准。为了解决该市水资源短缺问题，充分利用污水厂尾水，计划建设该市的中水厂，建设规模为9万m3/d，经过深度处理使出水总体达到火电厂循环冷却水的水质标准, 同时满足城市生态景观和市政回用的要求。(3)设计资料设计水量：90000 m3/d根据景观水标准(GB/T 18921-2002)、杂用水标准(GB/T 18920-2002)及循环冷却水补充水标准，进出水水质如下表所示。序号项目进水水质出水水质1pH6.0-9.06.5-9.02COD(mg/L)60303BOD5(mg/L)2054SS(mg/L)有机物去除效率高，且可以去除细菌、病毒等，设备占地小。(3)膜分离可使微生物截留在生物反应器内，实现水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)的分别控制，将难降解的大分子有机物质截留在反应池中不断反应、降解。(4)污泥产量低，出水水质好，可直接回用。(5)控制方便，自动化程度高。图1-2 一体式膜生物反应器当然，膜生物反映器在运行中也存在一些问题，主要表现在：膜在运行一段时间后会因为受到污染而导致膜通量降低，这个问题限制了该项技术的推广应用。针对膜污染问题，许多控制措施正在开展研究，如选择合适的膜材料、投加吸附剂改善料液特性等；膜生物反应器虽然对细菌和病毒有较好的去除作用，但是如果膜组件长期运行，可能会在出水管内滋生细菌，造成出水细菌超标，因此应定期对膜组件和出水管内壁进行消毒处理。1.6.5土壤渗滤(Soil Percolation)废水的土地处理是将一、二级处理出水用于农田、牧场或林木灌溉，或将原废水经土壤渗滤后回注于地下等处理技术的总称。这里讨论的是以净化回收水资源为主要目的的土壤渗滤。其主要去除对象为：有机污染物、氨氮、某些微量元素以及部分病原微生物。我国土壤渗滤处理污水技术刚刚起步，虽然针对不同目的开展了大量的室内外试验研究，但这些研究也仅限于将此技术用于原污水的直接处理、增加地下水储量、防止地面沉降或空调冷却水降温的目的。土壤渗滤在污水回用中也是值得重视的处理工艺，已有中水工程采用土壤渗滤技术并取得良好的处理效果，如公路交通试验场中水工程、中国农业大学中水工程中试。因此，对于绿化面积迅速扩大而水资源又十分紧缺的城市和地区，污水处理和绿化密切结合的优势使该处理工艺有广阔的应用前景。土壤渗滤系统不同于传统的污水灌溉，它有严格的水质筛选和高效的预处理系统，达不到标准的污水是不允许进入土壤渗滤系统的，将重金属、有机污染物对土壤渗滤系统及其周围生态环境的影响有效地控制在安全范围之内，以免造成二次污染12。1.7中水利用的经济评价污水处理作为中水原水，无疑增加了处理设施建设费、运行费和管道铺设费。但从长远来看，中水回用在经济方面具有以下的优越性：(1)中水就近回用，缩短了运输距离；由于减少了城市供水和排水量，从而减轻了城市给水排水管网的负荷，对总投资而言是经济的。(2)以污水再生作为水源，经济上低于开发其他水源。为了取得水源，一些城市不惜远距离调水。由于水源的污染，一些水厂不得不花费重金将取水口上移。北京从怀柔水库引水修建的供水规模为100万m3的水源九厂，工程投资为7亿元，张坊水库总投资为7.2亿元。处理1 m3污水的工程建设投资大约为1200-1500元， 处理相当于1 m3自来水的污水投资约为960-1350元(按80%-90%计)，那么城市每日供应1 m3自来水，不包括供水管网和排水管网，其总投资约为2160-2850元，而中水处理工程造价约为同等规模上、下水工程造价的35%-60%。(3)中水管道的维护管理费低于上下水维护管理费，而随着上下水价格的提高，中水的成本逐步接近上、下水费。使用1 m3的中水就相当于少用 1 m3的上水，同时少排放接近1 m3的污水，这就相当于2 m3的上下水的价格和维护费用，故利用中水是合算的。(4)可节约用水，有利于可持续性发展。中水回用可节省水资源，减少水资源污染，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。一般而言，商住小区设置中水系统可节水70%，相关单位可节水40%，民用住宅区可节水30%。在日本，某些建筑物节水率达76%。(5)运行费用有较大程度降低，如大连香格里拉大饭店中水回用工程运行成本为1.665元/ m3，而目前大连市旅游业、商业等场所的自来水费为5元/ m3 13。1.8中水利用的举例1.8.1酒仙桥中水处理厂工程设计(1)工程概况酒仙桥污水处理厂中水回用工程师北京继高碑店污水处理厂中水回用工程之后又一项大型中水回用项目。该工程是将酒仙桥污水处理厂部分二级出水经物化处理和消毒后用于道路喷洒、绿地浇灌、河湖景观补水及生活杂用等，从而达到节约清洁水资源和改善河湖景观水体水质的目的。酒仙桥污水处理厂位于北京市东北部，处理能力20万m3/d，服务人口48万人，处理后的二级出水经亮马河排入坝河。酒仙桥污水处理厂占地24h平方米，其中厂区东南侧留有中水处理厂规划用地，面积约1.8h m2(180m100m)。(2)工艺流程及水质指标图1-3 酒仙桥中水处理厂工艺流程在酒仙桥污水处理厂DN1800总出水管上设叠梁闸1座，使二级出水通过DN1000混凝土管流入中水处理厂。原水首先经过细格栅拦截漂浮物，然后流入进水泵房，由潜污泵提升经管道混合器后进入配水井，在管道混合器前投加凝聚剂；原水经配水井均匀分配后进入机械加速澄清池，在该池入口投加助凝剂，使悬浮物、胶体颗粒在机械加速澄清池内接触絮凝沉淀，通过定时排泥去除部分污染物；机械加速澄清池出水进入滤池，滤池可以进一步截留、吸附水中细小絮体，去除污染物；滤后水加氯消毒后入清水池，清水池出水经适当补氯后由配水泵输送至配水管网向中水用户供水。为防止夏季机械加速澄清池和滤池滋生藻类，在机械加速澄清池前预加氯；此外为了保证在机械加速澄清池检修时的短时间内中水处理厂能继续运行，在管道混合器后设跨越管，原水跨越管配水井和机械加速澄清池，直接进入滤池14。1.8.2大连香格里拉大饭店(1) 工程概述大连香格里拉大饭店原有的中水处理设施采用三级处理方法， 处理效率低、占地面积大，没有实现完全的自动化，而且其处理能力远大于酒店最大回用水量，又无法灵活地调节，造成了人力、物力的浪费，增加了成本。现采用MBR工艺对原有系统进行改造。(2) 水量及水质因处理后中水主要回用于冲厕、绿化、洗车等方面，最大回用水量为60m3/d，确定设计处理水量为60 m3/d。来水为优质杂排水，其水质见表1-1。表1-1 进水水质参数COD/mg/LBOD/mg/LSS/mg/L浓度10050150(3) 工艺流程图1-4 香格里拉饭店中水处理工艺流程大连香格里拉大饭店原有的中水回用系统是以接触氧化池、沉淀池和砂滤罐为主体，共占地280 m2，改造后以MBR为核心的中水回用系统仅占地48m2，是原占地面积的17%，为酒店节省了宝贵的空间。而且现有的中水回用系统将生物降解、沉淀、过滤集中为一体，减少了设备需求，可使运行成本降低，故障点减少。酒店回用水量会由于季节及客流量的变化有很大不同，而MBR系统可通过自吸泵间歇出水时间的调整以及鼓风机间歇曝气来进行调节并节省运行成本，具有高度的灵活性15。第二章 中水厂设计工艺流程的确定2.1 污水处理方案的确定由于中水处理厂地理位置临河而建，进水主要污水处理厂的出水，该污水处理厂的出水中氮磷营养物质、色度和 TDS等达不到相应的回用标准。具有有机物浓度高，可生化性差，水量水质波动大等特点，结合拟定的进出水水质，依据先进可靠、经济合理的原则，确定采用微絮凝+机械快滤池过滤+紫外线消毒+清水池的工艺路线，最终使出水总体达到火电厂循环冷却水的水质标准, 同时满足城市生态景观和市政回用的要求。2.1.1 预处理单元的确定由于处理对象是污水处理厂排出的达到一级标准的水质，所以不需要再设置格栅，污泥浓缩池等构筑物。通过比较，根据进水水质标准，要去除水中的悬浮颗粒，首先要加入混凝剂，所以要设置药剂溶解池和溶液池，根据计算得出投药管流量为，考虑最佳效率，喷嘴和喉管质检的距离，喉管长度等于六倍喉管直径，喉管进口角度，扩散角度，喷嘴收缩角度，抽提液体的进水方向夹角，溶液池连接微絮凝池，以便混凝剂能够直接进入絮凝池。2.1.2 深度处理单元的确定处理单元包括微絮凝过滤、紫外线消毒系统。根据该中水厂的进水水质，对几种常用的微絮凝池进行比较得出，采用水平轴式机械搅拌絮凝池为最佳选择，此絮凝池设置三排搅拌器，使药剂充分溶解混合。由于此中水厂日处理量为90000m3，属于中型处理厂，所以该厂的过滤系统宜使用普通机械快滤池。微絮凝过滤系统采用的是微絮凝+过滤工艺，包括微絮凝过滤池和机械快滤池。该系统的主要功能是澄清降浊及化学除磷，是出水水质达标的最终保障。微絮凝过滤工艺是一种很有发展前景的水处理工艺技术，具有节省占地、减少投资和运行费用等优点。该工艺在滤池前设絮凝反应池，絮凝反应一部分在絮凝反应池中进行，另一部分移至滤池中进行，微絮凝技术将滤料作为大而静止的微粒，使悬浊微粒间的接触碰撞几率显著增大，使初级絮体颗粒粒径增大，既节省絮凝剂用量及污泥处理量，同时也满足出水水质的要求。消毒系统较传统的工艺是加氯消毒，但是加氯系统属于化学消毒方法，容易改变水质成分与结垢，消毒时间较长，不利于操作，不适合本厂运营，所以本厂决定采用紫外线消毒系统。紫外线消毒系统，主体为紫外线消毒渠。具有不需投加任何化学药剂，不改变水的成分和结构，消毒时间短，杀菌范围广，杀菌效果好，操作方便等优点。基于上述考虑，本工程消毒采用紫外线消毒工艺。设置清水池为贮存水厂中净化后的清水，以调节水厂制水量与供水量之间的产差额，并为满足消毒时间而设置的水池。清水池的有效容积包括调节容积、消防用水量、中水厂自用水和安全储量。水厂的调节容积可凭运转经验，按照最高日用水量估算。清水池具有高峰供水低峰储水的功能。清水池后设计输水泵，便于把处理后的出水送至用户。2.2 工艺流程图污水厂出水微絮凝池过滤池紫外线消毒渠消毒渠清水池泵送至用户溶解池溶液池图2-1 工艺流程图第三章 主体构筑物及各部分的设计计算3.1 药剂溶解池和溶液池的计算3.1.1 溶液池的设计计算设计水量混凝剂为硫酸亚铁，助凝剂为液态氯。混凝剂的最大投加量（按硫酸亚铁计），药溶液的浓度为（按商品质量计），混凝剂的每日配置次数n=3次。(1) 溶液池容积 （3-1）（注意：在代入上式计算时，c值为百分数的分数值）式中 溶液池容积，； 处理的水量，； 混凝剂最大投加量，； 溶液浓度（按固体质量计），%； 每日调制次数，一般为26次，手工一般不多于3次。溶液池设置两个，每个容积为W1，溶液池的形状采用矩形，尺寸为： （3-2）其中包括超高0.2m3.1.2 溶解池的设计计算(1) 溶解池容积 （3-3）溶解池的放水时间采用则放水流量为 （3-4）查水力计算表得放水管管径，相应流速溶解池底部设管径的排渣管1根。(2) 投药管投药管流量 （3-5）查水力计算表得：投药管管径，相应流速为。(3) 亚氯化铁的加氯量 （3-6